Esta dissertação de mestrado tem como objetivo avaliar a integração de políticas de tolerância a falhas em uma arquitetura de Web Services com múltiplos módulos. A arquitetura utilizada é denominada WSARCH, e foi desenvolvida para o estudo das relações e interoperabilidade entre serviçcos. Os mecanismos de tolerência a falhas foram integrados aos módulos da arquitetura, testados, comparados e avaliados. A avaliação de desempenho mostrou que os mecanismos de tolerância a falhas introduzidos foram eficientes e apresentaram resultados adequados. As técnicas de reputação utilizadas na seleção de serviço atuaram satisfatoriamente e foram consideradas um importante avanço nos mecanismos da arquitetura / This master\'s thesis aims to evaluate the integration of fault tolerance mechanisms in a Web Services architecture with multiple modules. The architecture used is named WSARCH and was developed for the study of interactions and interoperability of services. WSARCH is an architecture conceived to receive tests and experiments involving concepts of Web Services. The fault tolerance tools were integrated in the architecture, tested, evaluated and comparated. The performance evaluation showed that the fault tolerance mechanisms introduced were ecient and presented appropriate results. The reputation techniques utilized in service selection operated successfully and were considered an important advance in the mechanisms of the architecture

Um número significativo de sistemas, tanto de hardware como de software, encontram-se organizados naturalmente de forma hierárquica e, dentre eles, existem o sistemas solucionáveis preferencialmente através das tecnologias de Inteligência Artificial, mais especificamente por meio de Sistemas Especialistas. Por outro lado, as ferramentas e os ambientes existentes para o desenvolvimento de Sistemas Especialistas não oferecem procedimentos adequados para a implementação de sistemas hierárquicos, pois são projetados, na maioria das vezes, para a geração de sistemas inteligentes monolíticos e Standalone. No entanto, cada vez mais tecnologias de Inteligência Artificial estão sendo usadas para o desenvolvimento de sistemas inteligentes estruturados de forma hierárquica, gerando assim a necessidade de ambientes favoráveis a estes tipos de projetos. Portanto, com o objetivo de proporcionar um ambiente ideal para construção de Sistemas Especialistas Hierárquicos, o presente estudo apresenta um modelo hierárquico para Sistemas Especialistas. Para isto, faz-se a junção das tecnologias de Sistemas Especialistas e da Inteligência Artificial Distribuída, mais precisamente a abordagem por agentes. Tal união resultou no desenvolvimento da ferramenta MOSES - Modelo para Sistemas Especialistas Hierárquicos, usada para geração de Organizações de Agentes Especialistas Hierárquicos e Cooperantes, os quais encapsulam um SE. Com a união de Sistemas Especialistas e Agentes tornou-se possível acrescentar às habilidades dos Sistemas Especialidades características como cooperação e comunicação, o que permite a estes sistemas trabalharem de forma distribuída e hierárquica em uma Organização de Agentes Especialistas Hierárquicos Cooperantes.O protótipo desenvolvido libera o projetista de Organizações de Sistema Especialistas Hierárquicos das tarefas relacionadas à implementação necessária para o controle e geração de organizações hierárquicas. Resta sob sua responsabilidade apenas a preocupação com a construção das bases de conhecimento e a inclusão das informações relevantes para caracterizar de forma única os Agentes Especialistas Hierárquicos da Organização de Sistemas Especialistas Hierárquicos Cooperantes.

Esta dissertação apresenta um conjunto de métodos e técnicas de modelagem visando ao desenvolvimento orientado a objetos de sistemas cliente-servidor, em especial de aplicações de sistemas de informações gerenciais. Este trabalho propõe novos recursos de modelagem e incorpora outros da literatura, para uso nas fases iniciais de análise e projeto de software, tais como Planejamento Estratégico de Informações, Mapeamento do Fluxo de Informação, Mapeamento Dinâmico Distribuído, Cartões CRC com Visão Focal, Grafos e Subsistemas de Colaboração Focal e Análise de Complexidade. A aplicação desses recursos facilita o levantamento sistemático dos requisitos funcionais de um sistema de informação e ambiente cliente-servidor. Ela possibilita também reduzir a complexidade da comunicação entre as diversas partes do sistema cliente-servidor, através de técnicas que mapeiam todo o sistema e define o seu protocolo de comunicação. Esta dissertação busca auxiliar o cumprimento da norma de transparência da ISO para sistemas distribuídos, analisando os seguintes aspectos: o deslocamento, migração e replicação de objetos; o comportamento dinâmico de objetos, sua forma de comunicação na rede e suas prioridades; e a invocação de serviços pelos objetos. Além disto, todo o desenvolvimento desta dissertação procura diminuir a distância existente entre o mundo abstrato e o mundo real, enfraquecendo assim a necessidade de conhecimento empírico na análise e projeto de software, para que haja uma adaptação rápida e satisfatória dos desenvolvedores na aplicação dos métodos e técnicas propostos nos ambientes corporativos. Os métodos e técnicas foram desenvolvidos de forma independente e com notações específicas, o que os tornam aplicáveis a qualquer outro método orientado a objetos referenciado na literatura.

A constante evolução tecnológica na área de circuitos integrados, tem feito crescer o uso de sistemas computacionais em aplicações consideradas críticas, ou seja, aplicações nas quais o mau funcionamento pode provocar grandes perdas econômicas, ou causar danos a vidas humanas e ao meio ambiente. Estes sistemas exigem o uso de técnicas de tolerância a falhas, como mais uma ferramenta para se conseguir cumprir os requisitos de confiabilidade definidos para o sistema. Algumas dessas aplicações críticas, tais como computadores de bordo de microssatélites, requerem grande capacidade de processamento e armazenamento. Estes requisitos muitas vezes não podem ser cumpridos por um sistema computacional centralizado, então é necessário o uso de um sistema distribuído. Os principais problemas na implementação de sistemas distribuídos tolerantes a falhas, estão relacionados à complexidade das tarefas de roteamento de mensagens e tolerância a falhas. Estas tarefas demandam um grande esforço de desenvolvimento, implementação e execução. Este trabalho apresenta uma análise do uso do dispositivo de roteamento dinâmico de mensagens ICR C416, em sistemas computacionais distribuídos tolerantes a falhas que utilizam o processador transputer. A aplicação escolhida para este trabalho é baseada no computador de bordo do primeiro Satélite de Aplicações Científicas Brasileiro SACI-1. É apresentada a arquitetura geral do hardware e do software do sistema proposto e são descritos seus algoritmos de roteamento de mensagens e de tolerância a falhas. Finalmente, é feita uma análise do comportamento deste sistema na presença de falhas. Esta análise é feita utilizando-se um software de simulação desenvolvido especialmente para esta finalidade.

Os provedores de Computação em Nuvem estão fornecendo diversas instâncias e configurações de Máquinas Virtuais. Entretanto, existe dificuldade quanto à seleção da instância mais adequada para uma determinada aplicação, levando em consideração, por exemplo, o menor tempo de execução. O presente trabalho tem como objetivo determinar os procedimentos para a seleção de uma instância de Máquina Virtual para uma determinada aplicação e também propor uma arquitetura que permita interligar os diferentes provedores de Nuvem. Foram implementadas funcionalidades da arquitetura e também foram aplicados os procedimentos propostos em uma aplicação científica e em instâncias de diferentes provedores de Nuvem. Os principais resultados obtidos foram (a) desenvolvimento da metodologia Caracterização, Seleção e Execução (CSE); (b) demonstração da importância da caracterização e do recurso preponderante da aplicação; (c) avaliação de desempenho do disco em diversas Nuvens; (c) caracterização e avaliação de desempenho da aplicação OpenModeller; e (d) arquitetura de interligação de nuvens públicas e privadas, e implementação de suas principais funcionalidades. Estes resultados mostram que o principal problema de seleção das instâncias pode ser solucionado a partir da caracterização das instâncias e das aplicações. / The Cloud Computing providers are providing several instances and configurations of Virtual Machines. However, there is a difficulty in selecting the instance more adequate for specific application. This study aims to determine the procedures for selecting a Virtual Machine instance for a particular application and also propose an architecture to link the different Cloud providers. Features of the architecture have been implemented and the proposed procedures were applied in scientific applications and in instances of different Cloud providers. The main results were (a) development of Characterization, Selection and Execution (CSE) of methodology; (b) demonstration of the importance application characterization and the preponderant resource; (c) performance characterization and evaluation of OpenModeller application; (d) interconnection architecture of public and private Clouds, and implementation of their main features. These results show that the main instance selection problem can be solved from the instances and applications characterization.

Esta tese de doutorado apresenta investigações, modelos e implementações de um middleware para grades computacionais denominado Grid Anywhere. Essa plataforma tem como objetivo viabilizar a construção de grades computacionais que permitam um maior número de provedores e consumidores de recursos. Para isso, são apresentadas soluções para gerenciamento de segurança, carregamento de aplicações, hospedagem de objetos, execução remota de métodos, desenvolvimento de aplicações e transporte alternativo de mensagens SOAP (utilizando o sistema de televisão digital interativa e encapsulando uma mensagem SOAP dentro de outro documento desse mesmo protocolo). Como aplicações da plataforma foram criadas duas grades computacionais com arquiteturas distintas. A primeira permite que um ambiente de compartilhamento de recursos possa ser utilizado como infraestrutura para prover plataforma como serviço (PaaS) para usuários convencionais (domésticos ou corporativos) em um ambiente de computação em nuvem. A outra arquitetura tem como foco o fortalecimento de grades computacionais desktop por meio da utilização de receptores digitais de TV (set-top box) como provedores de recursos onde a distribuição de objetos e as mensagens SOAP ocorrem por difusão. Os modelos foram validados por meio de testes reais feitos utilizando as respectivas implementações, o que demonstrou que são funcionais. Tais implementações disponibilizam produtos que cooperam com a inovação do desenvolvimento de aplicações para grades computacionais e também para outras categorias de sistemas distribuídos / This PhD thesis presents investigations, models and implementations of a computational grid middleware named Grid Anywhere. This platform aims at allowing the build of computational grid systems, which enable the increase of the number of participants as consumers and resource providers. In order to do this, new solutions are presented to manage security policies, load applications, host objects, execute remote methods, develop application and alternative transport of SOAP messages in a flexible way (using the interactive digital television system and inserting one SOAP message inside another document of this same protocol). As applications of this middleware, two different architectures of computational grids were created. The first one enables an environment to share resources that are used as infrastructure to provide platform as a service (PaaS) in a cloud computing system. The goal of the second architecture is to increase the computational power of desktop computational grid systems using digital television receivers (set-top box) as resource providers, where the distribution of objects and SOAP messages occurs via broadcasting. The models were validated by means of real tests using the respective implementations, which showed that the platform is functional. Such implementations provide software products that help the innovation and development of computational grid applications and also others types of distributed systems

O crescente desenvolvimento de aplicações de alto desempenho é uma realidade presente nos dias atuais. Entretanto, a diversidade de arquiteturas de máquinas, incluindo monoprocessadores e multiprocessadores, clusters com ou sem máquina front-end, variedade de sistemas operacionais e implementações da biblioteca MPI tem aumentado cada dia mais. Tendo em vista este cenário, bibliotecas que proporcionem a integração de diversas implementações MPI, sistemas operacionais e arquiteturas de máquinas são necessárias. Esta tese apresenta o HyMPI, uma implementação da biblioteca MPI voltada para integração, em um mesmo ambiente distribuído de alto desempenho, nós com diferentes arquiteturas, clusters com ou sem máquina front-end, sistemas operacionais e implementações MPI. HyMPI oferece um conjunto de primitivas compatíveis com a especificação MPI, incluindo comunicação ponto a ponto, operações coletivas, inicio e termino, além de outras primitivas utilitárias. / The increasing develpment of high performance applications is a reality on current days. However, the diversity of computer architectures, including mono and multiprocessor machines, clusters with or without front-end node, the variety of operating systems and MPI implementations has growth increasingly. Focused on this scenario, programming libraries that allows integration of several MPI implementations, operating systems and computer architectures are needed. This thesis introduces HyMPI, a MPI implementation aiming integratino, on a distributed high performance system nodes with different architectures, clusters with or without front-end machine, operating systems and MPI implementations. HyMPI offers a set of primitives based on MPI specification, including point-to-point communication, collective operations, startup and finalization and some other utility functions.

Com os avanços dos processos da microeletrônica temos dispositivos menores e com maior poder de computação e comunicação. Um Ambiente Pervasivo contém diferentes dispositivos, tais como sensores, atuadores, eletroeletrônicos e dispositivos móveis que interagem com a pessoa de forma natural ao conhecer o contexto. A diversidade de dispositivos e informações do Ambiente Pervasivo introduz um problema de interoperabilidade. Um Ambiente Pervasivo é dinâmico devido à mobilidade do usuário, a variedade de dispositivos. Neste trabalho, é proposto um modelo semântico de contexto para permitir interoperabilidade e fornecer suporte ao dinamismo do Ambiente Pervasivo. O modelo proposto contém características da modelagem de contexto realizadas por trabalhos anteriores, assim como sua integração com a modelagem de preferências das pessoas, políticas de privacidade e serviços. Verificou-se que o modelo de contexto proposto é adequado mediante sua aplicação em um Estudo de Caso e mediante testes realizados. Mostra-se que a modelo de contexto utilizado ontologias e Serviços Web Semânticos permite tratar com informação incompleta e inconsistente, bem como fornece suporte na interoperabilidade e ao dinamismo do Ambiente Pervasivo. / Advances in microelectronic processes have allowed smaller devices with more computation and communication power. Pervasive environment contains different devices like electronic sensor, actuators and mobile devices which interact with the person naturally after the context is known. The device and information diversity introduce an interoperability problem. Pervasive environments are dynamics because of user\'s mobility and a variety of devices. In this work, we propose a context model to allow interoperability and to give support to pervasive environment dynamism. The proposed model contains features of context modeling developed in previous works, as well as, their integration with the modeling of the people\'s preferences, privacy policies and services. It was verified that the context model is appropriate by their application in a Case Study and by accomplished tests. It is shown that the model of context using ontologies and Semantic Web Services allow us to work with inconsistent and incomplete information, as well as gives support to interoperability and dynamism of the Pervasive Environment.

Hermes é um arcabouço para a programação de aplicações P2P. Com ele, pode-se criar diversos tipos de aplicações distribuídas, sem se preocupar com a camada de comunicação. O Hermes não é uma implementação de uma rede de sobreposição P2P, e sim uma camada acima das implementações já existentes. O desenvolvedor da aplicação fica isolado da implementação da rede de sobreposição utilizada. Esse isolamento é feito de forma tal que não há limitações quanto à arquitetura de rede utilizada pela implementação, seja ela centralizada, descentralizada, distribuída estruturada ou distribuída não-estruturada. Entre os serviços oferecidos pelo Hermes estão: troca de mensagens, busca, comunicação em grupo e armazenamento distribuído. Geralmente, no início do desenvolvimento de uma aplicação distribuída, tem-se poucas informações sobre o seu tamanho final ou perfil de utilização. O Hermes possibilita ao desenvolvedor da aplicação adiar, até o momento da efetiva implantação do sistema, a decisão sobre qual arquitetura de rede ou qual implementação de rede de sobreposição são as mais apropriadas para suas necessidades. Possibilita também, quando o perfil de utilização muda com o tempo, a troca da implementação utilizada por uma outra que se adeque mais ao novo perfil sem alterações no código da aplicação. / Hermes is a framework for P2P application programming. Using it, one can create several kinds of distributed applications without worrying about the underlying network. Hermes is not a P2P overlay network implementation, but a shell envolving existing implementations. The application developer is isolated from the implementation of the overlay network in use. This isolation is done in a way that poses no limitations on the network architecture used, which may be centralized, decentralized, structured or unstructured. Amongst the services offered by Hermes are: message exchange, search, group communication, and distributed storage. In the early stages of the development of a distributed application, information as to its final size or utilization profile is often unknown. Hermes gives the application developer the possibility of delaying, until the actual moment of system deployment, the decision as to which network architecture or which overlay network implementation is the most appropriate. It also gives the developer the choice, when utilization profile changes over time, of replacing the network implementation with one more suitable to the application needs, without changes on the application code.

Este trabalho apresenta uma ferramenta denominada FAGAC que se destina à administração e gerência de aglomerados de computadores, através de uma interface Web. A ferramenta tem a característica de ser pouco intrusiva no ambiente, ou seja, consumir poucos recursos computacionais a fim de não causar atrasos na execução dos serviços e processos do sistema. Inclui também funcionalidades que geram informações para o cliente ou administrador do sistema, a respeito do estado de ocupação de memória e de CPU, monitoramento do estado da carga de cada computador, tráfego gerado na rede, espaços em disco, informações de hardware e configurações do sistema. A validação da ferramenta foi feita por meio de experimentos comparativos das cinco principais funcionalidades comuns entre o FAGAC e o Ganglia, mostrando melhores resultados nas cinco funcionalidades, e que FAGAC é menos intrusivo que o Ganglia. / This research presents a tool named FAGAC for cluster management and administration of agglomerated of computers, through a web interface. This tool has the characteristic of being little intrusive in the environment, what means that it should consume a little computational resource in order to not delay the services and processes in execution at the system. The tool has functions to inform the customer or system administrator about the status of memory and CPU occupation, monitorating the load of each computer, the traffic generated in the net, disk space, hardware informations and configurations of the system. It was validated by comparing the results of the experiments from the main similar functions between FAGAC and Ganglia, showing best results for five functions tested, and that FAGAC is less intrusive than Ganglia.