A computação em grid (ou computação em grade) emergiu como uma área de pesquisa importante por permitir o compartilhamento de recursos computacionais geograficamente distribuídos entre vários usuários. Contudo, a heterogeneidade e a dinâmica do comportamento dos recursos em ambientes de grid tornam complexos o desenvolvimento e a execução de aplicações. OurGrid é uma plataforma de software que procura contornar estas dificuldades: além de permitir a execução de aplicações distribuídas em ambientes de computação em grid, oferece e gerencia um esquema de troca de favores entre usuários. Neste esquema, instituições (ou usuários) que possuam recursos ociosos podem oferecê-los a outros que deles necessitem. Quanto mais um domínio oferecer recursos ao grid, mais será favorecido quando precisar, ou seja, terá prioridade mais alta quando requisitar máquinas ao grid. O software MyGrid é o principal componente do OurGrid. É através dele que o usuário interage com o grid, submetendo e gerenciando suas aplicações. No modelo de execução do MyGrid, as tarefas são lançadas por um nó central que coordena todo o escalonamento de tarefas que serão executadas no grid. Este nó apresenta uma fragilidade caracterizada na literatura como "ponto único de falhas", pois seu colapso faz com que os resultados do processamento corrente sejam perdidos. Isto pode significar horas ou, até mesmo, dias de processamento perdido, dependendo das aplicações. Visando suprir esta deficiência, este trabalho descreve o funcionamento e a implementação de um mecanismo de checkpointing (ou salvamento de estado), usado como base para a recuperação por retorno, que permite ao sistema voltar a um estado consistente, minimizando a perda de dados, após uma falha no nó central do MyGrid. Assim, ele salva, de forma estável, o estado da aplicação (estruturas de dados e informações de controle imprescindíveis) capaz de restaurar o sistema após o colapso, oferecendo uma alternativa à sua característica de ponto único de falhas. Os checkpoints são obtidos e salvos a cada mudança de estado do escalonador de tarefas do nó central. A eficiência do mecanismo de recuperação é comprovada através de experimentos que exercitam este mecanismo em cenários com diferentes características, visando validar e avaliar o impacto real no desempenho do MyGrid. / The grid computing has emerged as an important research area because it allows sharing geographically distributed computing resources among several users. However, resources in a grid are highly heterogeneous and dynamic, turning complex the development and the execution of applications. OurGrid is a software platform that intends to reduce these difficulties. Besides allowing the execution of distributed applications in grid environments, it offers and gives support to an exchange of favors between users. In this way, institutions (or users) that have idle resources can offer them to other users. The more resources a domain offers to the grid, the more it will be favored when in need. It will have higher priority when requesting machines to grid. MyGrid software is the main component of OurGrid: it constitutes the interface for user interaction as well as application submission and management. In the execution model of MyGrid, tasks are launched by a central node (home-machine), which manages the scheduling of tasks to be executed in the grid. This node constitutes a "single point of failure", because its crash causes the loss of results of the previous processing. Depending on the particular applications, this loss can be the result of hours or days of processing time. This dissertation aims to reduce the consequences of this problem offering an alternative to the single point of failure: here is proposed and implemented a checkpointing mechanism, used as basis for the rollback recovery. Checkpoints are taken synchronously with the state changes of the scheduler on the central node. After a failure affecting the home-machine of MyGrid, the system recovers information on the state of the application (data structures and essential control information) and results of previous computation, saved in stable storage, minimizing the loss of data. The efficiency of the recovery mechanism and its impact over MyGrid are evaluated through experiments that exercise this mechanism in scenarios with different characteristics.

A computação em grid (ou computação em grade) emergiu como uma área de pesquisa importante por permitir o compartilhamento de recursos computacionais geograficamente distribuídos entre vários usuários. Contudo, a heterogeneidade e a dinâmica do comportamento dos recursos em ambientes de grid tornam complexos o desenvolvimento e a execução de aplicações. OurGrid é uma plataforma de software que procura contornar estas dificuldades: além de permitir a execução de aplicações distribuídas em ambientes de computação em grid, oferece e gerencia um esquema de troca de favores entre usuários. Neste esquema, instituições (ou usuários) que possuam recursos ociosos podem oferecê-los a outros que deles necessitem. Quanto mais um domínio oferecer recursos ao grid, mais será favorecido quando precisar, ou seja, terá prioridade mais alta quando requisitar máquinas ao grid. O software MyGrid é o principal componente do OurGrid. É através dele que o usuário interage com o grid, submetendo e gerenciando suas aplicações. No modelo de execução do MyGrid, as tarefas são lançadas por um nó central que coordena todo o escalonamento de tarefas que serão executadas no grid. Este nó apresenta uma fragilidade caracterizada na literatura como "ponto único de falhas", pois seu colapso faz com que os resultados do processamento corrente sejam perdidos. Isto pode significar horas ou, até mesmo, dias de processamento perdido, dependendo das aplicações. Visando suprir esta deficiência, este trabalho descreve o funcionamento e a implementação de um mecanismo de checkpointing (ou salvamento de estado), usado como base para a recuperação por retorno, que permite ao sistema voltar a um estado consistente, minimizando a perda de dados, após uma falha no nó central do MyGrid. Assim, ele salva, de forma estável, o estado da aplicação (estruturas de dados e informações de controle imprescindíveis) capaz de restaurar o sistema após o colapso, oferecendo uma alternativa à sua característica de ponto único de falhas. Os checkpoints são obtidos e salvos a cada mudança de estado do escalonador de tarefas do nó central. A eficiência do mecanismo de recuperação é comprovada através de experimentos que exercitam este mecanismo em cenários com diferentes características, visando validar e avaliar o impacto real no desempenho do MyGrid. / The grid computing has emerged as an important research area because it allows sharing geographically distributed computing resources among several users. However, resources in a grid are highly heterogeneous and dynamic, turning complex the development and the execution of applications. OurGrid is a software platform that intends to reduce these difficulties. Besides allowing the execution of distributed applications in grid environments, it offers and gives support to an exchange of favors between users. In this way, institutions (or users) that have idle resources can offer them to other users. The more resources a domain offers to the grid, the more it will be favored when in need. It will have higher priority when requesting machines to grid. MyGrid software is the main component of OurGrid: it constitutes the interface for user interaction as well as application submission and management. In the execution model of MyGrid, tasks are launched by a central node (home-machine), which manages the scheduling of tasks to be executed in the grid. This node constitutes a "single point of failure", because its crash causes the loss of results of the previous processing. Depending on the particular applications, this loss can be the result of hours or days of processing time. This dissertation aims to reduce the consequences of this problem offering an alternative to the single point of failure: here is proposed and implemented a checkpointing mechanism, used as basis for the rollback recovery. Checkpoints are taken synchronously with the state changes of the scheduler on the central node. After a failure affecting the home-machine of MyGrid, the system recovers information on the state of the application (data structures and essential control information) and results of previous computation, saved in stable storage, minimizing the loss of data. The efficiency of the recovery mechanism and its impact over MyGrid are evaluated through experiments that exercise this mechanism in scenarios with different characteristics.

A computação em grid (ou computação em grade) emergiu como uma área de pesquisa importante por permitir o compartilhamento de recursos computacionais geograficamente distribuídos entre vários usuários. Contudo, a heterogeneidade e a dinâmica do comportamento dos recursos em ambientes de grid tornam complexos o desenvolvimento e a execução de aplicações. OurGrid é uma plataforma de software que procura contornar estas dificuldades: além de permitir a execução de aplicações distribuídas em ambientes de computação em grid, oferece e gerencia um esquema de troca de favores entre usuários. Neste esquema, instituições (ou usuários) que possuam recursos ociosos podem oferecê-los a outros que deles necessitem. Quanto mais um domínio oferecer recursos ao grid, mais será favorecido quando precisar, ou seja, terá prioridade mais alta quando requisitar máquinas ao grid. O software MyGrid é o principal componente do OurGrid. É através dele que o usuário interage com o grid, submetendo e gerenciando suas aplicações. No modelo de execução do MyGrid, as tarefas são lançadas por um nó central que coordena todo o escalonamento de tarefas que serão executadas no grid. Este nó apresenta uma fragilidade caracterizada na literatura como "ponto único de falhas", pois seu colapso faz com que os resultados do processamento corrente sejam perdidos. Isto pode significar horas ou, até mesmo, dias de processamento perdido, dependendo das aplicações. Visando suprir esta deficiência, este trabalho descreve o funcionamento e a implementação de um mecanismo de checkpointing (ou salvamento de estado), usado como base para a recuperação por retorno, que permite ao sistema voltar a um estado consistente, minimizando a perda de dados, após uma falha no nó central do MyGrid. Assim, ele salva, de forma estável, o estado da aplicação (estruturas de dados e informações de controle imprescindíveis) capaz de restaurar o sistema após o colapso, oferecendo uma alternativa à sua característica de ponto único de falhas. Os checkpoints são obtidos e salvos a cada mudança de estado do escalonador de tarefas do nó central. A eficiência do mecanismo de recuperação é comprovada através de experimentos que exercitam este mecanismo em cenários com diferentes características, visando validar e avaliar o impacto real no desempenho do MyGrid. / The grid computing has emerged as an important research area because it allows sharing geographically distributed computing resources among several users. However, resources in a grid are highly heterogeneous and dynamic, turning complex the development and the execution of applications. OurGrid is a software platform that intends to reduce these difficulties. Besides allowing the execution of distributed applications in grid environments, it offers and gives support to an exchange of favors between users. In this way, institutions (or users) that have idle resources can offer them to other users. The more resources a domain offers to the grid, the more it will be favored when in need. It will have higher priority when requesting machines to grid. MyGrid software is the main component of OurGrid: it constitutes the interface for user interaction as well as application submission and management. In the execution model of MyGrid, tasks are launched by a central node (home-machine), which manages the scheduling of tasks to be executed in the grid. This node constitutes a "single point of failure", because its crash causes the loss of results of the previous processing. Depending on the particular applications, this loss can be the result of hours or days of processing time. This dissertation aims to reduce the consequences of this problem offering an alternative to the single point of failure: here is proposed and implemented a checkpointing mechanism, used as basis for the rollback recovery. Checkpoints are taken synchronously with the state changes of the scheduler on the central node. After a failure affecting the home-machine of MyGrid, the system recovers information on the state of the application (data structures and essential control information) and results of previous computation, saved in stable storage, minimizing the loss of data. The efficiency of the recovery mechanism and its impact over MyGrid are evaluated through experiments that exercise this mechanism in scenarios with different characteristics.

O principal objetivo desta tese consiste em propor, desenvolver e implementar uma infra-estrutura para gerenciamento de um Banco de Dados baseado em Grid. O armazenamento de objetos complexos como áudio, vídeo, softwares etc., em Sistemas de Banco de Dados, sempre se dá de maneira integral, ou seja, o documento, independente do seu tamanho, não é fragmentado pelo Sistema de Gerência de Banco de Dados (SGBD) ao ser armazenado. Metodologias de modelagem de dados utilizadas também não especificam a fragmentação ou segmentação de um documento complexo quando do seu armazenamento, pois só contemplam a fragmentação das estruturas de armazenamento, no caso relações ou classes, e não os objetos que serão armazenados. Ao avaliarmos o desempenho de sistemas que armazenam objetos complexos, verificamos que o tamanho dos objetos armazenados influencia consideravelmente o desempenho destes sistemas. Como objetos multimídia, softwares, etc., necessitam de grandes volumes em disco para seu armazenamento, métodos de replicação ou distribuição de cópias tradicionais tornam-se muito dispendiosos e por vezes ineficientes. Com a infra-estrutura desenvolvida neste trabalho foi possível segmentar e distribuir atributos complexos de linhas de uma tabela, instaladas em Bancos de Dados baseado em Grid. Nossa solução melhorou o desempenho do sistema que tinha a necessidade de armazenar documentos de tamanho elevado, acima de um tamanho limite. Também foi testada com sucesso a possível utilização dos códigos LDPC nesta infra-estrutura. Entretanto, não observamos ganhos que justificassem sua utilização em aplicações semelhantes a nossa. / This Thesis presents a proposal of an infrastructure to allow the distribution of data in a Database Grid. The storage of complex objects, such as audio, video and software etc. in Databases is always done in an integral way. This means that the object, regardless of its size, it is not fragmented by the Database Management System (DBMS). Methodologies used for data modeling also do not allow fragmentation or segmentation of complex objects. This happens because only the fragmentation of storage structures such as tables or classes are taken into account, not the embedded objects. When we evaluate the performance of systems that store complex objects, we can verify that the size of the stored objects has considerable impact. Since multimedia objects or software distribution package require significant disk space for storage, traditional methods for replication or distribution of copies become very costly and many times inefficient. With the infrastructure developed in this work it was possible to segment and to distribute complex attributes of lines of a table in Database Grids. In this way, our solution improves the performance of the system that had the necessity to store documents of raised size, above of a specified boundary-value. Also the possible use of codes LDPC in this infrastructure was tested successfully. However, does not observe profits that justified its use in same ours applications.

O principal objetivo desta tese consiste em propor, desenvolver e implementar uma infra-estrutura para gerenciamento de um Banco de Dados baseado em Grid. O armazenamento de objetos complexos como áudio, vídeo, softwares etc., em Sistemas de Banco de Dados, sempre se dá de maneira integral, ou seja, o documento, independente do seu tamanho, não é fragmentado pelo Sistema de Gerência de Banco de Dados (SGBD) ao ser armazenado. Metodologias de modelagem de dados utilizadas também não especificam a fragmentação ou segmentação de um documento complexo quando do seu armazenamento, pois só contemplam a fragmentação das estruturas de armazenamento, no caso relações ou classes, e não os objetos que serão armazenados. Ao avaliarmos o desempenho de sistemas que armazenam objetos complexos, verificamos que o tamanho dos objetos armazenados influencia consideravelmente o desempenho destes sistemas. Como objetos multimídia, softwares, etc., necessitam de grandes volumes em disco para seu armazenamento, métodos de replicação ou distribuição de cópias tradicionais tornam-se muito dispendiosos e por vezes ineficientes. Com a infra-estrutura desenvolvida neste trabalho foi possível segmentar e distribuir atributos complexos de linhas de uma tabela, instaladas em Bancos de Dados baseado em Grid. Nossa solução melhorou o desempenho do sistema que tinha a necessidade de armazenar documentos de tamanho elevado, acima de um tamanho limite. Também foi testada com sucesso a possível utilização dos códigos LDPC nesta infra-estrutura. Entretanto, não observamos ganhos que justificassem sua utilização em aplicações semelhantes a nossa. / This Thesis presents a proposal of an infrastructure to allow the distribution of data in a Database Grid. The storage of complex objects, such as audio, video and software etc. in Databases is always done in an integral way. This means that the object, regardless of its size, it is not fragmented by the Database Management System (DBMS). Methodologies used for data modeling also do not allow fragmentation or segmentation of complex objects. This happens because only the fragmentation of storage structures such as tables or classes are taken into account, not the embedded objects. When we evaluate the performance of systems that store complex objects, we can verify that the size of the stored objects has considerable impact. Since multimedia objects or software distribution package require significant disk space for storage, traditional methods for replication or distribution of copies become very costly and many times inefficient. With the infrastructure developed in this work it was possible to segment and to distribute complex attributes of lines of a table in Database Grids. In this way, our solution improves the performance of the system that had the necessity to store documents of raised size, above of a specified boundary-value. Also the possible use of codes LDPC in this infrastructure was tested successfully. However, does not observe profits that justified its use in same ours applications.