Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2017. / Submitted by Priscilla Sousa (priscillasousa@bce.unb.br) on 2017-10-09T13:02:47Z No. of bitstreams: 1 2017_AlexandreLucchesiAlencar.pdf: 1212791 bytes, checksum: d649afa5d4e58b36d30548964058710d (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-10-09T16:17:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_AlexandreLucchesiAlencar.pdf: 1212791 bytes, checksum: d649afa5d4e58b36d30548964058710d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-09T16:17:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_AlexandreLucchesiAlencar.pdf: 1212791 bytes, checksum: d649afa5d4e58b36d30548964058710d (MD5) Previous issue date: 2017-10-09 / Roteadores em software são uma solução promissora para lidar com o encaminhamento de pacotes devido ao seu bom custo-benefício e flexibilidade. Contudo, é desafiador o desenvolvimento de roteadores em software capazes de atingir as taxas de encaminhamento de pacotes necessárias. O uso de sistemas e técnicas de computação paralela pode ser uma abordagem viável para melhorar o desempenho dessas soluções. A fase de consulta IP constitui uma operação central no encaminhamento de pacotes, que é implementada através de um algoritmo de Casamento de Maior Prefixo (CMP). Assim, este trabalho propõe e avalia o uso de técnicas e processadores paralelos no desenvolvimento de um algoritmo otimizado que emprega filtros de Bloom (BFs) e tabelas hash para a execução de consultas IP. Especificamente, tem-se como alvo a implementação desse algoritmo no coprocessador many-core Intel® Xeon Phi™ (Intel Phi), mas também avalia-se o seu desempenho em CPUs multi-core e em um modelo de execução cooperativa que usa ambos os processadores com várias otimizações. Os resultados experimentais mostram que foi possível atingir altas taxas de consultas IP — até 182,7 Mlps (milhões de pacotes por segundo) ou 119,9 Gbps para pacotes IPv6 de 84B — em um único Intel Phi. Este desempenho indica que o Intel Phi é uma plataforma promissora para a implantação de algoritmos de consultas IP. Além disso, comparou-se o desempenho do algoritmo BFs com uma abordagem eficiente baseada na Multi-Index Hybrid Trie (MIHT), na qual o algoritmo BFs foi até 5,39x mais rápido. Esta comparação mostra que o algoritmo sequencial mais eficiente pode não ser a melhor opção em uma configuração paralela. Alternativamente, é necessário avaliar as características dos processadores, as demandas de computação/dados dos algoritmos e as estruturas de dados empregadas para analisar como os algoritmos podem se beneficiar de um dispositivo de computação paralelo, potenciais limitações na escalabilidade e oportunidades de otimização. Estas descobertas também são importantes para novos esforços no desenvolvimento de algoritmos nessa área, os quais têm sido, em sua maioria, focados em soluções sequenciais. / Software routers are a promising solution to deal with packet forwarding because of their good cost benefit and flexibility. However, it is challenging to develop software routers that can attain the required packet forwarding rates. The use of parallel computing systems and techniques may be a viable approach to improve the performance of these solutions. The IP lookup phase is a core operation in packet forwarding, which is implemented via a Longest Prefix Matching (LPM) algorithm to find the next hop address for every input packet. Therefore, this work proposes and evaluates the use of parallel processors and techniques in the development of an optimized algorithm that employs Bloom filters (BFs) and hash tables to the IP lookup problem. Specifically, we target the implementation on the Intel® Xeon Phi™ (Intel Phi) many-core coprocessor, but we also evaluate its performance on multi-core CPUs and on a cooperative execution model that uses both processors with several optimizations. The experimental results show that we were able to attain high IP lookup throughputs — up to 182.7 Mlps (million packets per second) or 119.9 Gbps for 84B IPv6 packets — on a single Intel Phi. This performance indicates that the Intel Phi is a very promising platform for deployment of IP lookup algorithms. We have also compared the BFs algorithm to an efficient approach based on the Multi-Index Hybrid Trie (MIHT) in which the BFs algorithm was up to 5.39x faster. This comparison shows that the most efficient sequential algorithm may not be the best option in a parallel setting. Instead, it is necessary to evaluate the processors characteristics, algorithms compute/data demands, and data structures employed to analyze how the algorithms will benefit from parallel computing devices, potential limitations on scalability and opportunities for optimizations. These findings are also important to new efforts in algorithmic developments in the topic, which have been highly focused on sequential solutions.

O problema de roteamento de dados em rede de computadores consiste em minimizar o tempo médio de atraso na transmissão de mensagens, escolhendo para elas um caminho ótimo, através dos arcos da rede. Em seu trabalho, Luvezute propôs um algoritmo primai de relaxamento para otimizar o problema de roteamento de dados. O algoritmo proposto por Luvezute resolve iterativamente o problema de multifluxo, decompondo-o da forma mais independente possível, em subproblemas de simples fluxo, sendo um subproblema para cada mensagem. Esta independência entre os cálculos permite que a resolução dos subproblemas seja simultânea, admitindo-se assim uma implementação em paralelo. Nesta dissertação apresentamos um algoritmo paralelo, do tipo Fase I para encontrar uma solução inicial factível para o problema de multifluxo. Este algoritmo permite resolver de maneira mais rápida os problemas de grande porte que é o nosso objetivo inicial. O algoritmo de Fase I aqui desenvolvido pode ser utilizado para problemas de Multifluxo em geral, isto é, problemas com função objetivo linear ou não linear. O algoritmo desenvolvido foi escrito em linguagem C e implementado numa rede de microcomputadores, usando o sistema operacional UNIX. Além dos testes computacionais, apresentamos uma análise da eficiência do algoritmo e do seu speedup. / In this thesis a parallel algorithm is presented to find a feasible initial solution for the routing problem. The optimal routing in packet-switched networks consists of minimizing the medium delay time in the transmission of messages. This problem belongs to the class of multicommodity network flow problems. The developed algorithm can be used to solve multicommodity network flow problems with linear or nonlinear objective function. It solves, in fast way, problems of great size. The algorithm was written in C language and implemented in the computers network. The operating system UNIX was used. They are presented experimental results, and an analysis of the efficiency and the speedup.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-03-08T20:32:53Z No. of bitstreams: 1 2015_HenriqueDominguesGarcia.pdf: 3010082 bytes, checksum: e6564015e1b7fbb36c0f633990fb3005 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-03-31T10:48:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_HenriqueDominguesGarcia.pdf: 3010082 bytes, checksum: e6564015e1b7fbb36c0f633990fb3005 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T10:48:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_HenriqueDominguesGarcia.pdf: 3010082 bytes, checksum: e6564015e1b7fbb36c0f633990fb3005 (MD5) / Este trabalho apresenta uma metodologia de engenharia de tráfego que tem como objetivo otimizar o custo do enlace de protocolos tradicionais de roteamento tais como o OSPF (Open Shortest Path First), a partir da otimização de métricas baseadas na utilização e na característica do tráfego do enlace. Foi utilizado um modelo de programação linear extraído da curva do atraso máximo do enlace calculado com o FEP (Fractal Envelope Process). Os resultados mostram que para o tráfego de vídeo que possui um alto grau de autossimilaridade, é necessário preservar a utilização média do enlace abaixo de 25\% para obter valores de atrasos compatíveis com os requerimentos de QoS (Quality of Service) da aplicação. / This paper presents a traffic engineering methodology that aims to optimize the link cost of traditional routing protocols such as OSPF (Open Shortest Path First) using link metrics based on the link load and traffic characteristics. We propose a linear programming model based on the maximum delay curve of the link calculated by the FEP (Fractal Envelope Process). The results show that for video traffic that has a high degree of self-similarity, the average link utilization must be below 25% to archive delay values compatible with the QoS requirements (Quality of Service) of the application.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2008. / Submitted by Diogo Trindade Fóis (diogo_fois@hotmail.com) on 2009-09-17T12:39:08Z No. of bitstreams: 1 Dissert_DinoMacedoAmaral.pdf: 1248768 bytes, checksum: f9bc5c6948f5d042bdd1a3265315120b (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2009-10-19T14:18:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissert_DinoMacedoAmaral.pdf: 1248768 bytes, checksum: f9bc5c6948f5d042bdd1a3265315120b (MD5) / Made available in DSpace on 2009-10-19T14:18:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissert_DinoMacedoAmaral.pdf: 1248768 bytes, checksum: f9bc5c6948f5d042bdd1a3265315120b (MD5) Previous issue date: 2008-02-22 / A necessidade de atender as demandas existentes no mercado de microeletrônica tem levado os projetistas a compactar um grande número de blocos IP’s, o que produz uma diversidade enorme em suas funcionalidades. Do ponto de vista prático, a distribuição destes blocos IP’s torna-se um problema devido aos problemas físicos como alta impiedância devido ao número de fios que os interligam, o gasto de energia para manter todos os blocos IP’s se comunicando, e uma ocupação otimizado da área do chip. Para ajudar os projetistas de SoC, os conceitos usado em rede de computadores têm sido a principal fonte para apontar a uma solução possível para estas situações. Este documento mostra os resultados apresentados usando o gpNoCsim [18] e o modelo analítico mostrado em [12], o que pode ajudar os projetistas de NoC encontrar possíveis gargalos quando for trabalhar com NoCs. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The need to meet the existing demands in the microeletronic market has prompted designers to compact a big number of IP blocks in a small silicon area. From the pratical point of view, the distribuition of these IP blocks becomes a issue due to physical issues like high impedance caused by the number of wires that interconncet them, the power consupmtion to keep all IP blocks comunicating. An optimized occupation of the whole space used by the chip. In order to help the SoC designers , the concepts used in networking have been the main source to point out a possible solution for these situations. This paper shows the results of a benchmarck using gpNoCsim [18], which can help the NoC designers to find the bottlenecks when working with NoCs.

[pt] Principalmente nos últimos anos, diversos pesquisadores tem ressaltado a importância da obtenção de um método para seleção de tamanho de janelas de uma rede de computadores. A dissertação em pauta se propõe a apresentar um algoritmo com este propósito. É analisada a seguir a interação entre os controles de fluxo END TO END e Local em uma cadeia de lances. Finalmente examina-se através de simulação, o comportamento de uma rede de computadores quando são aplicados os controles de fluxo END TO END e Local simultaneamente. / [en] In past years the importance of a method for selection of the window size in a computer network with End-to-End flow control hás been emphasized by several researchers. In this work, an algorithm is presented that perform this task. The analysis of the interaction between End-to-End flow control and Local flow control in a chain of links is also presented. Finally, using computer simulation, the behavior of a computer network when the End-to-End flow control and Local flow control are applied simultaneously is examined.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:01:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 311578.pdf: 2043029 bytes, checksum: f4fa868d82195a370a6dff6db5b207fe (MD5) / Com a implantação da Rede Catarinense de Telemedicina tem-se verificado um aumento significativo no volume de imagens médicas, do padrão DICOM, geradas pelos dispositivos médicos interconectados nesta rede. Visando a manipulação dessas imagens médicas, foi desenvolvido em um projeto prévio, um servidor conhecido como CyclopsDCMServer, para a manipulação das imagens DICOM considerando a abordagem usando o Hierarchical Data Format (HDF5). Todavia, é esperado que a abordagem venha a encontrar gargalos devido ao crescimento no volume de dados e operações simultâneas que são submetidas ao servidor. Com o objetivo de dar continuidade ao esforço para prover uma melhor escalabilidade ao servidor CyclopsDCMServer, nesta dissertação apresenta-se uma pesquisa no sentido de potencializar a implementação de um paradigma paralelo no servidor para o armazenamento e recuperação das imagens DICOM. Desta forma, desenvolveu-se um módulo considerando bibliotecas E/S paralelas de alto desempenho. Este módulo efetua uma comunicação com o servidor que é responsável pela realização do acesso paralelo no formato de dados hierárquico. Visando a avaliação de desempenho da abordagem paralela, foram executados experimentos em diferentes sistemas de arquivos distribuídos. Os experimentos foram focados principalmente nas operações de armazenamento e recuperação das imagens médicas. Comparou-se o tempo médio de execução de cada operação em serial e paralelo. Foi coletado também o tempo de E/S em cada operação, para averiguar somente o desempenho do processo de escrita e leitura dos dados, descartando qualquer atraso que pudesse interferir nos resultados. Os resultados empíricos demonstraram que, independente do sistema de arquivos, a abordagem paralela ainda não apresenta uma eficiência considerável, quando comparada com a arquitetura serial. A média do declínio de desempenho pode ser considerada em torno de 45% na operação de recuperação e 71% na operação de armazenamento. Verificou-se também que o aumento do número de processos paralelos pode causar uma perda maior de desempenho nesta abordagem. / With the deployment of Catarinense Network of Telemedicine has verified a meaningful increase in volume of medical images, DICOM standard, generated by medical devices interconnected on this network. In order to manipulate this medical images was develop in one previous project, a server known as CyclopsDCMServer, to manipulate DICOM images considering the approach Hierarchical Data Format (HDF5). However, it is expected that this approach will find bottlenecks due the spread of data size and simultaneously operations submitted to the server. With focus to continue the effort to supply better scalability to the server CyclopsDCMServer, this dissertation presents a research in the sense to empowerment the implementation of a parallel paradigm in the server to storage and retrieve DICOM images. Thus, it was developed a module considering high performance parallel I/O libraries. This module performs a communication with the server that is responsible for the creation of parallel access in hierarchical data format Aiming at the performance evaluation of the parallel approach, experiments were performed in different distributed file systems. The experiments were mainly focused on the operations of storage and retrieval of medical images. It was compared the average execution time of each operation in serial and parallel. It was also collected the I/O time in each operation, only to ascertain the performance of the process of writing and reading data, discarding any delay that could meddle the results. The empirical results show that, regardless of file system, the parallel approach does not present a considerable eficiency when compared to the serial architecture. The average decline in performance can be seen at around 45 % in the recovery operation and 71 % in the storage operation. It was also observed that increasing the number of parallel processes can cause a larger loss of performance in this approach.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:48:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 305455.pdf: 2142450 bytes, checksum: 95c5e716d047295e6450b1044606e6f7 (MD5) / A variedade de modalidades produzidas pelo aumento de dispositivos que sejam capazes de gerar imagens médicas em formato DICOM tem crescido. Consequentemente, com a digitalização dos setores de radiologia, as bases de dados de exames podem ultrapassar as barreiras de terabytes. Fato este, combinado com a lei brasileira de obrigatoriamente manter exames radiológicos arquivados por no mínimo 20 anos, afeta diretamente a gestão de grandes volumes de dados. Este trabalho apresenta o desenvolvimento, avaliação empírica e discussão sobre o emprego do formato de dado hierárquicos HDF5 em conjunto com o núcleo de indexação e busca Apache Lucene. Para a validação da camada de persistência, foram realizados testes de desempenho entre a abordagem proposta contra o modelo em banco de dados relacional PostgreSQL usado na Rede Catarinense de Telemedicina. O desempenho do serviço de armazenamento, em conformidade com o padrão DICOM, foi analisado variando o volume de dados transmitidos entre cliente e servidor. As buscas sobre informações de um exame já realizado abrangeram cenários típicos como a consulta de exames de um paciente específico ou exames pertencentes a um intervalo temporal de dados. A recuperação avaliou três distintos casos: estudo, série ou imagem. Embora mostrando um desempenho superior em cenários de consulta com o uso do PostgreSQL, o uso combinado de HDF5 com Apache Lucene apresenta um meio eficiente de armazenar e recuperar imagens médicas DICOM, pois une o alto desempenho do HDF5 com a funcionalidade de consulta dos dados indexados. Neste ponto, o uso de uma camada para gerenciamento de exames médicos em DICOM, empregando o HDF5 juntamente com Apache Lucene, se apresentou como uma alternativa viável e eficiente. Além disso, trabalhos futuros podem aproveitar algumas características do formato HDF5, como obtenção direta do conteúdo da imagem médica e metadados por ferramentas para auxílio ao diagnóstico, tais como visão multimodal e processamento digital de imagens. / The variety of modalities produced by the increasing number of devices that are capable of generating large sets of medical images using DICOM standard has been growing. Consequently, with the ongoing process of digitization of radiology sectors, the examinations database can exceed the terabytes barrier. This fact, combined with the Brazilian law of storing radiological examinations archived for at least 20 years, directly affects the management of large volumes of data. This paper presents the concept, development, assessment and discussion of the combined employment of the hierarchical data format HDF5 with the search engine library Apache Lucene. The validating process of the persistence layer, was carried out by performance tests over the proposed approach compared to the current model based on PostgreSQL and used in the Santa Catarina's Telemedicine Network. The storage service performance in compliance with the DICOM standard was analyzed by interchanging the volume of data transmitted between client and server. The search covered typical scenarios such as search examinations within a time interval or for specific patient. Retrieval operations evaluated three different cases: study, series or image. Although showing superior performance while using PostgreSQL in querying scenarios, the combined use of HDF5 with Apache Lucene provides an suitable way to store and retrieve medical images in DICOM, because it combines the high performance of HDF5 with the query functionality of the indexed data. At this point, the use of a management layer for medical examinations in DICOM, combined with HDF5 and Apache Lucene presented itself as an efficient and viable option. In addition, future studies can take advantage of some features from the HDF5 library, such as direct medical image content retrieval and metadata for computed aid diagnosis, such as multimodal vision and digital image processing.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-21T06:21:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 198119.pdf: 828529 bytes, checksum: 014e4fa23eaba79f2a98b0341d22995c (MD5) / Este trabalho apresenta uma ferramenta para o monitoramento de redes IP com Serviços Diferenciados (DS) utilizando o SNMP. O objetivo dessa ferramenta é capturar valores de configuração e estatísticas do DS em tempo real, através do SNMP. Para validar a sua funcionalidade, foram executados diversos experimentos, cujos resultados são apresentados através de gráficos criados automaticamente pela ferramenta. Foram avaliadas duas MIBs da CISCO, que permitem obter informações da estrutura DiffServ configurada em seus roteadores. Para que a ferramenta apresentasse informações relevantes, foram selecionadas, também, através da avaliação das MIBs, as variáveis que serão apresentadas. Definiram-se as formas de como os resultados serão calculados e

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-19T16:15:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 188705.pdf: 2637471 bytes, checksum: a9146079de48d43ca99613fc35eb775c (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-20T03:23:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 194226.pdf: 496173 bytes, checksum: 8b00929d811ea3fecc0db209049c873f (MD5) / A gerência em redes de computadores tornou-se necessidade primária em função da crescente complexidade que ambientes em rede vêm alcançando, Esse aumento de complexidade deve-se a adoção de novas tecnologias que vem sendo agregadas às estruturas já existentes. Como conseqüência, existe o aumento de tráfego e o congestionamento da rede. Uma das maneiras de se evitar o aumento excessivo de tráfego devido aos requisitos dessas novas tecnologias, é a comunicação por difusão seletiva (multicast), onde a transmissão dos dados é feita somente para um grupo de host's que desejam recebê-los. A disseminação do uso de multicast na internet fez com que surgisse a necessidade de gerenciamento específico para este tipo de tráfego. As ferramentas atuais para gerenciamento de tráfego multicast surgiram das necessidades de monitoramento por pesquisadores do Multicast Backbone (MBone). Portanto, atualmente não existe uma ferramenta que se utilize totalmente de um padrão de gerenciamento de redes para gerenciar o tráfego multicast. A proposta deste trabalho é apresentar a utilização do padrão de gerenciamento de rede SNMP na implementação de uma ferramenta para gerenciamento de tráfego multicast, suprindo assim, a necessidade de padronização no gerenciamento para esse tipo de tráfego.