Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:00:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 220697.pdf: 2915513 bytes, checksum: 316acaa62b949139582a35cfbeac8f84 (MD5)

Este texto apresenta um novo modelo multiparadigma orientado ao desenvolvimento de software distribuído, denominado Holoparadigma. O Holoparadigma possui uma semântica simples e distribuída. Sendo assim, estimula a modelagem subliminar da distribuição e sua exploração automática. A proposta é baseada em estudos relacionados com modelos multiparadigma, arquitetura de software, sistemas blackboard, sistemas distribuídos, mobilidade e grupos. Inicialmente, o texto descreve o modelo. Logo após, é apresentada a Hololinguagem, uma linguagem de programação que implementa os conceitos propostos pelo Holoparadigma. A linguagem integra os paradigmas em lógica, imperativo e orientado a objetos. Além disso, utiliza um modelo de coordenação que suporta invocações implícitas (blackboard) e explícitas (mensagens). A Hololinguagem suporta ainda, concorrência, modularidade, mobilidade e encapsulamento de blackboards em tipos abstratos de dados. Finalmente, o texto descreve a implementação da Holoplataforma, ou seja, uma plataforma de desenvolvimento e execução para a Hololinguagem. A Holoplataforma é composta de três partes: uma ferramenta de conversão de programas da Hololinguagem para Java (ferramenta HoloJava), um ambiente de desenvolvimento integrado (ambiente HoloEnv) e um plataforma de execução distribuída (plataforma DHolo).

Modern service-oriented applications demand the ability to adapt to changing conditions and unexpected situations while maintaining a required QoS. Existing self-adaptation approaches seem inadequate to address this challenge because many of their assumptions are not met on the large-scale, highly dynamic infrastructures where these applications are generally deployed on. The main motivation of our research is to devise principles that guide the construction of large scale self-adaptive distributed services. We aim to provide sound modeling abstractions based on a clear conceptual background, and their realization as a middleware framework that supports the development of such services. Taking the inspiration from the concepts of decentralized markets in economics, we propose a solution based on three principles: emergent self-organization, utility driven behavior and model-less adaptation. Based on these principles, we designed Collectives, a middleware framework which provides a comprehensive solution for the diverse adaptation concerns that rise in the development of distributed systems. We tested the soundness and comprehensiveness of the Collectives framework by implementing eUDON, a middleware for self-adaptive web services, which we then evaluated extensively by means of a simulation model to analyze its adaptation capabilities in diverse settings. We found that eUDON exhibits the intended properties: it adapts to diverse conditions like peaks in the workload and massive failures, maintaining its QoS and using efficiently the available resources; it is highly scalable and robust; can be implemented on existing services in a non-intrusive way; and do not require any performance model of the services, their workload or the resources they use. We can conclude that our work proposes a solution for the requirements of self-adaptation in demanding usage scenarios without introducing additional complexity. In that sense, we believe we make a significant contribution towards the development of future generation service-oriented applications. / Las Aplicaciones Orientadas a Servicios modernas demandan la capacidad de adaptarse a condiciones variables y situaciones inesperadas mientras mantienen un cierto nivel de servio esperado (QoS). Los enfoques de auto-adaptación existentes parecen no ser adacuados debido a sus supuestos no se cumplen en infrastructuras compartidas de gran escala. La principal motivación de nuestra investigación es inerir un conjunto de principios para guiar el desarrollo de servicios auto-adaptativos de gran escala. Nuesto objetivo es proveer abstraciones de modelaje apropiadas, basadas en un marco conceptual claro, y su implemetnacion en un middleware que soporte el desarrollo de estos servicios. Tomando como inspiración conceptos económicos de mercados decentralizados, hemos propuesto una solución basada en tres principios: auto-organización emergente, comportamiento guiado por la utilidad y adaptación sin modelos. Basados en estos principios diseñamos Collectives, un middleware que proveer una solución exhaustiva para los diversos aspectos de adaptación que surgen en el desarrollo de sistemas distribuidos. La adecuación y completitud de Collectives ha sido provada por medio de la implementación de eUDON, un middleware para servicios auto-adaptativos, el ha sido evaluado de manera exhaustiva por medio de un modelo de simulación, analizando sus propiedades de adaptación en diversos escenarios de uso. Hemos encontrado que eUDON exhibe las propiedades esperadas: se adapta a diversas condiciones como picos en la carga de trabajo o fallos masivos, mateniendo su calidad de servicio y haciendo un uso eficiente de los recusos disponibles. Es altamente escalable y robusto; puedeoo ser implementado en servicios existentes de manera no intrusiva; y no requiere la obtención de un modelo de desempeño para los servicios. Podemos concluir que nuestro trabajo nos ha permitido desarrollar una solucion que aborda los requerimientos de auto-adaptacion en escenarios de uso exigentes sin introducir complejidad adicional. En este sentido, consideramos que nuestra propuesta hace una contribución significativa hacia el desarrollo de la futura generación de aplicaciones orientadas a servicios.

Numerosas pesquisas estão introduzindo o conceito de grupo em padrões abertos para programação distribuída. Nestas, o suporte a grupo de objetos por meio de middlewares, apresentam diferentes abordagens de interligação com a aplicação. Segundo princípios defendidos na tese de Felber, essas abordagens vão ao encontro do objetivo de facilitar o desenvolvimento e proporcionar confiabilidade e desempenho. Neste contexto, localizou-se três enfoques básicos para a interligação com a aplicação, denominados integração, serviço, e interceptação, que utilizam a captura de mensagens para obtenção de informações ou como meio para adicionar novas funcionalidades às aplicações. A utilização dessas informações pode auxiliar no ajuste de parâmetros funcionais de serviços relacionados, na escolha de mecanismos, influindo em aspectos como, desempenho e segurança. Ao longo do estudo dessas abordagens, sentiu-se a necessidade de estudar detalhes e testar aspectos de implementação, suas premissas de uso e as conseqüências advindas da incorporação de seus mecanismos junto à aplicação. Este trabalho visa apresentar uma análise do comportamento das referidas abordagens por meio da implementação de protótipos, possibilitando assim, investigar problemas relacionados ao emprego da técnica e suas conseqüências quando integradas à aplicação. Os objetivos específicos reúnem a busca de informações qualitativas, tais como: modularidade, transparência, facilidade de uso e portabilidade; e informações quantitativas, fundamentalmente traduzidas pelo grau de interferência no desempenho da aplicação. O desenvolvimento dos protótipos teve como início a busca por um ambiente que ofereceria suporte as condições necessárias para a implementação das diferentes abordagens. Percebeu-se que definir os mecanismos diretamente sobre uma linguagem de programação, como C ou C++, não era viável. As versões padrões dessas linguagens não oferecem mecanismos capazes de suportar algumas características de implementação como, por exemplo, a captura de mensagens na abordagem de interceptação. A possibilidade é introduzida apenas por extensões dessas linguagens. Assim, a investigação de um ambiente de implementação voltou-se para mecanismos disponíveis em sistemas operacionais. A opção pela utilização do Linux visou atender alguns requisitos importantes para o desenvolvimento dos protótipos tais como: facilidade de instalação, boa documentação e código aberto. Este último é um ponto essencial, pois a construção de parte dos protótipos explora a programação em nível do sistema operacional. A linguagem de programação C foi escolhida como base para a implementação, já que as diferentes abordagens exploram tanto o nível do kernel como o nível do usuário, e é compatível com o Linux. A etapa de desenvolvimento dos protótipos possibilitou a coleta de informações sobre aspectos qualitativos. As demais informações que fazem parte do perfil levantado por este trabalho sobre as abordagens, foram obtidas através da utilização dos protótipos em experimentos com duas aplicações distribuídas denominadas de “Ping-Pong” e “Escolha de Líderes”, que têm como característica geral à troca de mensagens, utilizando comunicação através de sockets. A realização de medidas em múltiplas execuções, avaliadas após o tratamento estatístico necessário, permitiu definir um perfil das diferentes abordagens.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-17T11:01:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T17:35:57Z : No. of bitstreams: 1 184842.pdf: 3084838 bytes, checksum: db7da9bf3eeb8425ccf68ad8324a505a (MD5) / A atual infraestrutura de redes de transmissão de dados não suporta adequadamente os novos serviços para aplicações na Internet. Diante deste fato, este trabalho busca um estudo de novas tecnologias como alternativa para o desenvolvimento de novos serviços na infraestrutura de redes existente. Rede Ativa ao Nível da camada da Aplicação do protocolo OSI da ISO, XML e CORBA mostram-se muito valiosas para o desenvolvimento de novos serviços para os sistemas distribuídos.

Este trabalho relata as atividades de estudo, projeto e implementação de uma aplicação distribuída que explora mecanismos básicos empregados em comunicação de grupo. O estudo é focado no desenvolvimento e uso dos conceitos de sincronismo virtual e em resultados aplicáveis para tolerância a falhas. O objetivo deste trabalho é o de demonstrar as repercussões práticas das principais características do modelo de sincronismo virtual no suporte à tolerância a falhas. São preceitos básicos os conceitos e primitivas de sistemas distribuídos utilizando troca de mensagens, bem como as alternativas de programação embasadas no conceito de grupos. O resultado final corresponde a um sistema Cliente/Servidor, desenvolvido em Java RMI, para simular um sistema distribuído com visões de grupo atualizadas em função da ocorrência de eventos significativos na composição dos grupos (sincronismo virtual). O sistema apresenta tratamento a falhas para o colapso (crash) de processos, inclusive do servidor (coordenador do grupo), e permite a consulta a dados armazenados em diferentes servidores. Foi projetado e implementado em um ambiente Windows NT, com protocolo TCP/IP. O resultado final corresponde a um conjunto de classes que pode ser utilizado para o controle da composição de grupos (membership). O aplicativo desenvolvido neste trabalho disponibiliza seis serviços, que são: inclusão de novos membros no grupo, onde as visões de todos os membros são atualizadas já com a identificação do novo membro; envio de mensagens em multicast aos membros participantes do grupo; envio de mensagens em unicast para um membro específico do grupo; permite a saída voluntária de membros do grupo, fazendo a atualização da visão a todos os membros do grupo; monitoramento de defeitos; e visualização dos membros participantes do grupo. Um destaque deve ser dado ao tratamento da suspeita de defeito do coordenador do grupo: se o mesmo sofrer um colapso, o membro mais antigo ativo é designado como o novo coordenador, e todos os membros do grupo são atualizados sobre a situação atual quanto à coordenação do grupo.

Este texto apresenta um novo modelo multiparadigma orientado ao desenvolvimento de software distribuído, denominado Holoparadigma. O Holoparadigma possui uma semântica simples e distribuída. Sendo assim, estimula a modelagem subliminar da distribuição e sua exploração automática. A proposta é baseada em estudos relacionados com modelos multiparadigma, arquitetura de software, sistemas blackboard, sistemas distribuídos, mobilidade e grupos. Inicialmente, o texto descreve o modelo. Logo após, é apresentada a Hololinguagem, uma linguagem de programação que implementa os conceitos propostos pelo Holoparadigma. A linguagem integra os paradigmas em lógica, imperativo e orientado a objetos. Além disso, utiliza um modelo de coordenação que suporta invocações implícitas (blackboard) e explícitas (mensagens). A Hololinguagem suporta ainda, concorrência, modularidade, mobilidade e encapsulamento de blackboards em tipos abstratos de dados. Finalmente, o texto descreve a implementação da Holoplataforma, ou seja, uma plataforma de desenvolvimento e execução para a Hololinguagem. A Holoplataforma é composta de três partes: uma ferramenta de conversão de programas da Hololinguagem para Java (ferramenta HoloJava), um ambiente de desenvolvimento integrado (ambiente HoloEnv) e um plataforma de execução distribuída (plataforma DHolo).

O desenvolvimento de protocolos distribuídos é uma tarefa complexa. Em sistemas tolerantes a falhas, a elaboração de mecanismos para detectar e mascarar defeitos representam grande parte do esforço de desenvolvimento. A técnica de simulação pode auxiliar significativamente nessa tarefa. Entretanto, existe uma carência de ferramentas de simulação para investigação de protocolos distribuídos em cenários com defeitos, particularmente com suporte a experimentos em configurações “típicas” da Internet. O objetivo deste trabalho é investigar o uso do simulador de redes NS (Network Simulator) como ambiente para simulação de sistemas distribuídos, particularmente em cenários sujeitos à ocorrência de defeitos. O NS é um simulador de redes multi-protocolos, que tem código aberto e pode ser estendido. Embora seja uma ferramenta destinada ao estudo de redes de computadores, o ajuste adequado de parâmetros e exploração de características permitiu utilizá-lo para simular defeitos em um sistema distribuído. Para isso, desenvolveu-se dois modelos de sistemas distribuídos que podem ser implementados no NS, dependendo do protocolo de transporte utilizado: um baseado em TCP e o outro baseado em UDP. Também, foram estudadas formas de modelar defeitos através do simulador. Para a simulação de defeito de colapso em um nodo, foi proposta a implementação de um método na classe de cada aplicação na qual se deseja simular defeitos. Para ilustrar como os modelos de sistemas distribuídos e de defeitos propostos podem ser utilizados, foram implementados diversos algoritmos distribuídos em sistemas síncronos e assíncronos. Algoritmos de eleição e o protocolo Primário-Backup são exemplos dessas implementações. A partir desses algoritmos, principalmente do Primário-Backup, no qual a simulação de defeitos foi realizada, foi possível constatar que o NS pode ser uma ferramenta de grande auxílio no desenvolvimento de novas técnicas de Tolerância a Falhas. Portanto, o NS pode ser estendido possibilitando que, com a utilização dos modelos apresentados nesse trabalho, simule-se defeitos em um sistema distribuído.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação / Made available in DSpace on 2013-03-04T20:38:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 304860.pdf: 4138588 bytes, checksum: a4d05305a5566e2f3b9dbc25cb9b7bee (MD5) / Projetos de software em geral tendem a buscar cada vez mais a reutilização e a componentização, visando à economia de tempo, custo e recursos de novos produtos. Sendo assim, a necessidade de técnicas e ferramentas para organizar projetos de maior qualidade em menor tempo é um dos grandes desafios da Engenharia de Software. Com isso, a Linha de Produtos de Software (LPS) se propõe a organizar e auxiliar sistematicamente o desenvolvimento de novos produtos em série em um mesmo domínio. Nesse contexto, o presente trabalho de pesquisa objetiva aplicar a abordagem de Linha de Produtos de Software em um ambiente computacional distribuído, visto que, em projetos envolvendo ambientes distribuídos, novas versões de um produto com evolução de suas características no mesmo domínio repetem e não reutilizam os principais artefatos, tais como arquitetura e componentes. A Linha de Produtos de Software pode evidenciar através de pontos de variação quais serão os locais de evolução bem como quais farão parte da arquitetura principal. Assim, o objetivo da abordagem levantada nesta dissertação é analisar um processo atual utilizado no Laboratório de Pesquisa em Sistemas Distribuídos (LaPeSD) e propor uma nova abordagem utilizando Linha de Produtos de Software para desenvolver projetos. Dessa forma, busca-se uma nova abordagem para desenvolver o projeto reutilizando toda uma arquitetura, componentes e documentos já prontos, partindo de uma base sólida e criando novos produtos com foco nas novas funcionalidades. Como resultado dessa proposta, apresentam-se uma arquitetura e componentes reutilizáveis, além de maior organização e visibilidade, pois se entende que, com a aplicação dessa abordagem, se atinge com sucesso o desafio de aplicar o uso de Linha de Produtos de Software no Ambiente Computacional Distribuído.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-15T22:54:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 235280.pdf: 620928 bytes, checksum: 0b027bee7ad0d147b52ef5a3a6c52f9d (MD5) / O propósito do XML Key Management Specification (XKMS) é facilitar o gerenciamento da PKI, transferindo a complexidade da mesma para um serviço web de confiança. Os serviços web formam uma tecnologia emergente e promissora para a automatização de interações inter-organizacionais. Estes serviços, fornecem um nível de abstração para diferentes plataformas e linguagens de programação, permitindo que sistemas de organizações diferentes se comuniquem de forma aberta, através de padrões de facto como o XML e o HTTP. Entretanto, o XKMS está fortemente focado na PKI X.509 que define um modelo hierárquico de confiança baseado na nomenclatura do X.500. Estes modelos apresentam efeitos negativos devido a esta centralização como a escalabilidade limitada e a falta de flexibilidade, indispensáveis em ambientes distribuídos de larga escala. O SPKI, se mostra mais adequado a estes sistemas comparado ao X.509. Esta PKI está baseada em uma estrutura de nomes locais e um modelo simples de autorização, baseado em redes de confiança. Este trabalho propõe um modelo de gerência para o SPKI através do XKMS. São apresentadas as principais facilidades providas pelo modelo proposto, como auxiliar na localização de certificados de autorização para construir os caminhos ligando o cliente ao servidor. Um algoritmo é proposto para a localização destes certificados e um protótipo é implementado e integrado a uma aplicação de forma a validar o modelo proposto.