A maior parte dos mecanismos em processadores superescalares atuais usam granularidade de instrução para criar ou caracterizar especulações, tais como predição de desvios ou prefetchers. No entanto, muitas das características das instruções podem ser obtidas ao analisar uma granularidade mais grossa, o bloco básico de código, aumentando a quantidade de código coberta em um espaço similar de armazenamento. Adicionalmente, códigos podem ser analisados mais precisamente e prover uma variedade maior de informação ao observar diferentes tipos de instruções e suas relações. Devido a estas vantagens, a análise no nível de blocos pode fornecer mais oportunidades para mecanismos que necessitam desta informação. Por exemplo, é possível integrar informações de desvios mal previstos e acessos a memória para gerar informações mais precisas de quais acessos a memória oferecem melhor desempenho ao serem priorizados. Nesta tese propomos o Block-Level Architecture Profiler (BLAP) (Block Level Architecture Profiler), um mecanismo em hardware que caracteriza gargalos no nível microarquitetural, tal como loads delinquentes, desvios de difícil previsão e contenção nas unidades funcionais. O BLAP trabalha no nível de bloco básico, apenas detectando e fornecendo informações que podem ser usada para otimizar tais gargalos. Um mecanismo para a remoção de prefetches e uma política de controlador de memória DRAM foram criados para usar a informação criada pelo BLAP e demonstrar seu potencial. Juntos, estes mecanismos são capazes de melhorar o desempenho do sistema em até 17.39% (3.9% em média). Nosso método mostrou também ganhos médios de 13.14% quando avaliado com uma pressão na memória mais alta devido a prefetchers mais agressivos. / Most mechanisms in current superscalar processors use instruction granularity information for speculation, such as branch predictors or prefetchers. However, many of these characteristics can be obtained at the basic block level, increasing the amount of code that can be covered while requiring less space to store the data. Moreover, the code can be profiled more accurately and provide a higher variety of information by analyzing different instruction types inside a block. Because of these advantages, block-level analysis can offer more opportunities for mechanisms that use this information. For example, it is possible to integrate information about branch prediction and memory accesses to provide precise information for speculative mechanisms, increasing accuracy and performance. We propose a BLAP, an online mechanism that profiles bottlenecks at the microarchitectural level, such as delinquent memory loads, hard-to-predict branches and contention for functional units. BLAP works at the basic block level, providing information that can be used to reduce the impact of these bottlenecks. A prefetch dropping mechanism and a memory controller policy were developed to use the profiled information provided by BLAP. Together, these mechanisms are able to improve performance by up to 17.39% (3.90% on average). Our technique showed average gains of 13.14% when evaluated under high memory pressure due to highly aggressive prefetch.

Resumo: Este trabalho apresenta uma ferramenta para gerência confiável de redes baseada em diagnóstico distribuído. A ferramenta utiliza os serviços do protocolo de gerência SNMP (Simple Network Management Protocol) e implementa o algoritmo Hi-ADSD with Timestamps. A ferramenta é composta por um sistema onde múltiplos agentes SNMP, executando o algoritmo de diagnóstico distribuído, monitoram a si mesmos e a um conjunto de serviços e dispositivos da rede. A estratégia para garantir a monitoração destes serviços e dispositivos de redes no algoritmo Hi-ADSD with Timestamps é uma contribuição deste trabalho. A MIB (Management Information Base) chamada Test-MIB é especificada neste trabalho, esta MIB é implementada por cada unidade da ferramenta e fornece as estruturas utilizadas pelo algoritmo de diagnóstico. A Test-MIB também permite a definição de procedimentos de testes específicos para os elementos de rede monitorados. As informações obtidas pela ferramenta são disponíveis através da MIB, que pode ser acessada através de aplicações SNMP ou através de uma interface Web. Resultados práticos apresentados incluem a utilização da ferramenta para monitorar uma rede local. Um servidor Web tolerante a falhas usando a ferramenta de diagóstico também é apresentado.

O surgimento de novas aplicações que utilizam o protocolo HTTP nas suas transações e a crescente popularidade da World Wide Web (WWW) provocaram pesquisas pelo aumento do desempenho de servidores Web. Para tal, uma das alternativas propostas neste trabalho é utilizar um conjunto de servidores Web distribuídos que espalham a carga de requisições entre vários computadores, atuando como um só associado a uma estratégia de replicação de conteúdo. Um dos problemas centrais a ser resolvido em servidores Web distribuídos é como manter a consistência das réplicas de conteúdo entre os equipamentos envolvidos. Esta dissertação apresenta conceitos fundamentais envolvendo o tema replicação de conteúdo em servidores Web distribuídos. São mostrados detalhes sobre arquitetura de servidores Web distribuídos, manutenção da consistência em ambientes de servidores Web distribuídos, uso de replicação e formas de replicação. Além disso, são citados alguns trabalhos correlatos ao propósito de manter réplicas consistentes em ambientes de servidores Web distribuídos. Este trabalho tem por objetivo propor um modelo de manutenção da consistência de conteúdo em servidores Web distribuídos com características de transparência e autonomia. O modelo, denominado One Replication Protocol for Internet Servers (ORPIS), adota uma estratégia de propagação otimista porque não existe sincronismo no envio das atualizações para as réplicas. Este trabalho apresenta os principais componentes tecnológicos empregados na Web, além dos problemas causados pela escalabilidade e distribuição inerentes a esse ambiente. São descritas as principais técnicas de aumento de desempenho de servidores Web que atualmente vêm sendo utilizadas. O modelo ORPIS é descrito, sendo apresentados seus pressupostos, elencados seus componentes e detalhados os seus algoritmos de funcionamento. Este trabalho dá uma visão geral sobre a implementação e os testes realizados em alguns módulos do protótipo do modelo, caracterizando o ambiente de desenvolvimento do protótipo e detalhes da implementação. São enumerados os atributos e métodos das classes do protótipo e definidas as estruturas de dados utilizadas. Além disso, apresentam-se os resultados obtidos da avaliação funcional dos módulos implementados no protótipo. Um ponto a ser salientado é a compatibilidade do modelo ORPIS aos servidores Web existentes, sem a necessidade de modificação em suas configurações. O modelo ORPIS é baseado na filosofia de código aberto. Durante o desenvolvimento do protótipo, o uso de software de código aberto proporcionou um rápido acesso às ferramentas necessárias (sistema operacional, linguagens e gerenciador de banco de dados), com possibilidade de alteração nos códigos fonte como uma alternativa de customização.

Este trabalho descreve uma implementação de um modelo de escalonamento para a linguagem de programação DPC++. Esta linguagem, desenvolvida no Instituto de Informática da UFRGS, possibilita que uma aplicação orientada a objetos seja distribuída entre vários processadores através de objetos distribuídos. Muito mais que uma simples biblioteca de comunicação, o DPC ++ torna a troca de mensagens totalmente transparente aos objetos. A integração do DPC++ com o DECK, também em desenvolvimento, trará grandes inovações ao DPC++, principalmente pelo uso de theads. O escalonador proposto para este modelo utiliza estes recursos para implantar os chamados processos espiões, que monitoram a carga de uma máquina, enviando seus resultados ao escalonador. O escalonador implementado possui, desta forma, dois módulos: objetos espiões implementados como um serviço do DECK e o escalonador propriamente dito, incluído no objeto Diretório, parte integrante do DPC++.

Esse trabalho de dissertação está incluído no contexto das pesquisas realizadas no Grupo de Processamento Paralelo e Distribuído da UFRGS. Ele aborda as áreas da computação de alto desempenho, interfaces simples de programação e de sistemas de interconexão de redes velozes. A máquina paralela formada por agregados (clusters) tem se destacado por apresentar os recursos computacionais necessários às aplicações intensivas que necessitam de alto desempenho. Referente a interfaces de programação, Java tem se mostrado uma boa opção para a escrita de aplicações paralelas por oferecer os sistemas de RMI e de soquetes que realizam comunicação entre dois computadores, além de todas as facilidades da orientação a objetos. Na área a respeito de interconexão de rede velozes está emergindo como uma tentativa de padronização a nova tecnologia Infiniband. Ela proporciona uma baixa latência de comunicação e uma alta vazão de dados, além de uma série de vantagens implementadas diretamente no hardware. É neste contexto que se desenvolve o presente trabalho de dissertação de mestrado. O seu tema principal é o sistema Aldeia que reimplementa a interface bastante conhecida de soquetes Java para realizar comunicação assíncrona em agregados formados por redes de sistema. Em especial, o seu foco é redes configuradas com equipamentos Infiniband. O Aldeia objetiva assim preencher a lacuna de desempenho do sistema padrão de soquetes Java, que além de usar TCP/IP possui um caráter síncrono. Além de Infiniband, o Aldeia também procura usufruir dos avanços já realizados na biblioteca DECK, desenvolvida no GPPD da UFRGS. Com a sua adoção, é possível realizar comunicação com uma interface Java sobre redes Myrinet, SCI, além de TCP/IP. Somada a essa vantagem, a utilização do DECK também proporciona a propriedade de geração de rastros para a depuração de programas paralelos escritos com o Aldeia. Uma das grandes vantagens do Aldeia está na sua capacidade de transmitir dados assincronamente. Usando essa técnica, cálculos da aplicação podem ser realizados concorrentemente com as operações pela rede. Por fim, os canais de dados do Aldeia substituem perfeitamente aqueles utilizados para a serialização de objetos. Nesse mesmo caminho, o Aldeia pode ser integrado à sistemas que utilizem a implementação de soquetes Java, agora para operar sobre redes de alta velocidade. Palavras-chave: Arquitetura Infiniband, agregado de computadores, linguagem de programação Java, alto desempenho, interface de programação.

Renovados são os desa os trazidos à computação distribuída pelos recentes desenvolvimentos nas tecnologias de computação móvel. Tais avanços inspiram uma perspectiva na qual a computação tornar-se-á uma entidade ubíqua em um futuro próximo, estando presente nas mais simples atividades do dia-a-dia. Esta perspectiva é motivadora das pesquisas conduzidas no escopo do projeto ISAM, as quais investigam as questões relativas ao uso da computação em ambientes móveis de larga escala. Neste trabalho é apresentado o sistema PRIMOS (PRIMitives for Object Scheduling), o qual busca, pela complementação da plataforma Java, satisfazer as emergentes necessidades do ISAM. Especi camente, o PRIMOS constitui um conjunto de primitivas para instanciação remota e migração de objetos, comunicação e monitoração, direcionadas a um ambiente de computação distribuída de larga escala de características pervasivas. A primitiva de instanciação remota disponibilizada pelo PRIMOS aumenta a plataforma Java padrão com a possibilidade de criar e ativar objetos em nodos remotos do sistema. Por sua vez, a primitiva de migração faculta a relocação de objetos. A consecu- ção de tais semânticas tem como sub-produto a de nição de semânticas para ativação e desativação de objetos, assim como para captura e restauração de contexto de execução. Sob a perspectiva da comunicação, o PRIMOS de ne um esquema de endereçamento independente de protocolo de transporte, assim como uma interface neutra para acesso às facilidades de comunicação. A integração destas funcionalidades ao mecanismo de invocações remotas da plataforma Java, o RMI, permite a desvinculação deste da pilha TCP/IP. Por conseguinte, habilita a adoção de transportes otimizados ao hardware de comunicação disponibilizado pelo sistema. No que se refere à monitoração, o PRIMOS de ne um esquema exível e extensível baseado em sensores. A exibilidade vem principalmente da possibilidade dos sensores terem seus parâmetros de operação recon gurados a qualquer momento em resposta a novas necessidades do sistema. Por outro lado, o sistema é extensível pois o conjunto de sensores básicos, ditos nativos, pode ser aumentado por sensores providos pela aplicação. Com intuito de validar as idéias postuladas, um protótipo foi construído para o sistema. Sobre este, baterias de testes foram realizadas para cada uma das primitivas constituintes do PRIMOS.

Resumo: O advento e o crescimento da utilização das redes de computadores, tem levado as empresas a adotar, cada vez mais, tecnologias de sistemas distribuídos para implementação de seus sistemas. DiSEN é um ambiente distribuído de desenvolvimento de software, no qual a MDSODI está inserida, que tem como um de seus objetivos, permitir que vários desenvolvedores, atuando em locais distintos, possam trabalhar de forma cooperativa no desenvolvimento de software. No processo de desenvolvimento de um software, os desenvolvedores, geralmente, utilizam diferentes ferramentas de apoio, cada qual aplicada a uma ou mais fases do processo cujos artefatos precisam ser integrados. Meta Object Facility - MOF e, XML Metadata Interchange - XMI são especificações de padrões produzidas pela OMG que têm como um de seus objetivos facilitar a integração de diferentes ferramentas de desenvolvimento de software. Estas especificações podem ser utilizadas para proporcionar o intercâmbio de metadados entre diferentes aplicações e fazem parte do núcleo da Model Driven Architecture - MDA proposta pela OMG. No ambiente corporativo é possível verificar a crescente utilização de repositórios de metadados no armazenamento de artefatos no suporte ao trabalho cooperativo de desenvolvedores de software. O presente trabalho aborda o desenvolvimento de um repositório distribuído de artefatos para o ambiente DiSEN, baseado em um repositório de metadados com suporte aos padrões MOF e, XMI.

A maior parte dos mecanismos em processadores superescalares atuais usam granularidade de instrução para criar ou caracterizar especulações, tais como predição de desvios ou prefetchers. No entanto, muitas das características das instruções podem ser obtidas ao analisar uma granularidade mais grossa, o bloco básico de código, aumentando a quantidade de código coberta em um espaço similar de armazenamento. Adicionalmente, códigos podem ser analisados mais precisamente e prover uma variedade maior de informação ao observar diferentes tipos de instruções e suas relações. Devido a estas vantagens, a análise no nível de blocos pode fornecer mais oportunidades para mecanismos que necessitam desta informação. Por exemplo, é possível integrar informações de desvios mal previstos e acessos a memória para gerar informações mais precisas de quais acessos a memória oferecem melhor desempenho ao serem priorizados. Nesta tese propomos o Block-Level Architecture Profiler (BLAP) (Block Level Architecture Profiler), um mecanismo em hardware que caracteriza gargalos no nível microarquitetural, tal como loads delinquentes, desvios de difícil previsão e contenção nas unidades funcionais. O BLAP trabalha no nível de bloco básico, apenas detectando e fornecendo informações que podem ser usada para otimizar tais gargalos. Um mecanismo para a remoção de prefetches e uma política de controlador de memória DRAM foram criados para usar a informação criada pelo BLAP e demonstrar seu potencial. Juntos, estes mecanismos são capazes de melhorar o desempenho do sistema em até 17.39% (3.9% em média). Nosso método mostrou também ganhos médios de 13.14% quando avaliado com uma pressão na memória mais alta devido a prefetchers mais agressivos. / Most mechanisms in current superscalar processors use instruction granularity information for speculation, such as branch predictors or prefetchers. However, many of these characteristics can be obtained at the basic block level, increasing the amount of code that can be covered while requiring less space to store the data. Moreover, the code can be profiled more accurately and provide a higher variety of information by analyzing different instruction types inside a block. Because of these advantages, block-level analysis can offer more opportunities for mechanisms that use this information. For example, it is possible to integrate information about branch prediction and memory accesses to provide precise information for speculative mechanisms, increasing accuracy and performance. We propose a BLAP, an online mechanism that profiles bottlenecks at the microarchitectural level, such as delinquent memory loads, hard-to-predict branches and contention for functional units. BLAP works at the basic block level, providing information that can be used to reduce the impact of these bottlenecks. A prefetch dropping mechanism and a memory controller policy were developed to use the profiled information provided by BLAP. Together, these mechanisms are able to improve performance by up to 17.39% (3.90% on average). Our technique showed average gains of 13.14% when evaluated under high memory pressure due to highly aggressive prefetch.

Esse trabalho de dissertação está incluído no contexto das pesquisas realizadas no Grupo de Processamento Paralelo e Distribuído da UFRGS. Ele aborda as áreas da computação de alto desempenho, interfaces simples de programação e de sistemas de interconexão de redes velozes. A máquina paralela formada por agregados (clusters) tem se destacado por apresentar os recursos computacionais necessários às aplicações intensivas que necessitam de alto desempenho. Referente a interfaces de programação, Java tem se mostrado uma boa opção para a escrita de aplicações paralelas por oferecer os sistemas de RMI e de soquetes que realizam comunicação entre dois computadores, além de todas as facilidades da orientação a objetos. Na área a respeito de interconexão de rede velozes está emergindo como uma tentativa de padronização a nova tecnologia Infiniband. Ela proporciona uma baixa latência de comunicação e uma alta vazão de dados, além de uma série de vantagens implementadas diretamente no hardware. É neste contexto que se desenvolve o presente trabalho de dissertação de mestrado. O seu tema principal é o sistema Aldeia que reimplementa a interface bastante conhecida de soquetes Java para realizar comunicação assíncrona em agregados formados por redes de sistema. Em especial, o seu foco é redes configuradas com equipamentos Infiniband. O Aldeia objetiva assim preencher a lacuna de desempenho do sistema padrão de soquetes Java, que além de usar TCP/IP possui um caráter síncrono. Além de Infiniband, o Aldeia também procura usufruir dos avanços já realizados na biblioteca DECK, desenvolvida no GPPD da UFRGS. Com a sua adoção, é possível realizar comunicação com uma interface Java sobre redes Myrinet, SCI, além de TCP/IP. Somada a essa vantagem, a utilização do DECK também proporciona a propriedade de geração de rastros para a depuração de programas paralelos escritos com o Aldeia. Uma das grandes vantagens do Aldeia está na sua capacidade de transmitir dados assincronamente. Usando essa técnica, cálculos da aplicação podem ser realizados concorrentemente com as operações pela rede. Por fim, os canais de dados do Aldeia substituem perfeitamente aqueles utilizados para a serialização de objetos. Nesse mesmo caminho, o Aldeia pode ser integrado à sistemas que utilizem a implementação de soquetes Java, agora para operar sobre redes de alta velocidade. Palavras-chave: Arquitetura Infiniband, agregado de computadores, linguagem de programação Java, alto desempenho, interface de programação.

Renovados são os desa os trazidos à computação distribuída pelos recentes desenvolvimentos nas tecnologias de computação móvel. Tais avanços inspiram uma perspectiva na qual a computação tornar-se-á uma entidade ubíqua em um futuro próximo, estando presente nas mais simples atividades do dia-a-dia. Esta perspectiva é motivadora das pesquisas conduzidas no escopo do projeto ISAM, as quais investigam as questões relativas ao uso da computação em ambientes móveis de larga escala. Neste trabalho é apresentado o sistema PRIMOS (PRIMitives for Object Scheduling), o qual busca, pela complementação da plataforma Java, satisfazer as emergentes necessidades do ISAM. Especi camente, o PRIMOS constitui um conjunto de primitivas para instanciação remota e migração de objetos, comunicação e monitoração, direcionadas a um ambiente de computação distribuída de larga escala de características pervasivas. A primitiva de instanciação remota disponibilizada pelo PRIMOS aumenta a plataforma Java padrão com a possibilidade de criar e ativar objetos em nodos remotos do sistema. Por sua vez, a primitiva de migração faculta a relocação de objetos. A consecu- ção de tais semânticas tem como sub-produto a de nição de semânticas para ativação e desativação de objetos, assim como para captura e restauração de contexto de execução. Sob a perspectiva da comunicação, o PRIMOS de ne um esquema de endereçamento independente de protocolo de transporte, assim como uma interface neutra para acesso às facilidades de comunicação. A integração destas funcionalidades ao mecanismo de invocações remotas da plataforma Java, o RMI, permite a desvinculação deste da pilha TCP/IP. Por conseguinte, habilita a adoção de transportes otimizados ao hardware de comunicação disponibilizado pelo sistema. No que se refere à monitoração, o PRIMOS de ne um esquema exível e extensível baseado em sensores. A exibilidade vem principalmente da possibilidade dos sensores terem seus parâmetros de operação recon gurados a qualquer momento em resposta a novas necessidades do sistema. Por outro lado, o sistema é extensível pois o conjunto de sensores básicos, ditos nativos, pode ser aumentado por sensores providos pela aplicação. Com intuito de validar as idéias postuladas, um protótipo foi construído para o sistema. Sobre este, baterias de testes foram realizadas para cada uma das primitivas constituintes do PRIMOS.