Em algumas disciplinas dos cursos de computação, a quantidade excessiva de conteúdo torna mais difícil o ensino dos conceitos. A disciplina de Sistemas Operacionais é um exemplo deste tipo de disciplina e objetivando facilitar o aprendizado, podese fazer uso de diversas técnicas, ferramentas e metodologias, como por exemplo, a AIM-CID (Abordagem Integrada de Modelos Conceitual, Instrucional e Didático). Este projeto de mestrado tem como objetivo principal a aplicação da metodologia AIM-CID sobre os tópicos abordados no ensino de Sistemas Operacionais. Este trabalho foi desenvolvido para ajudar os professores dessa disciplina no ordenamento dos conceitos a serem ensinados. Um objetivo secundário é utilizar os resultados do uso da metodologia para criar a base para o desenvolvimento de materiais educativos visando o ensino do sistemas operacionais. Desse modo, a contribuição deste trabalho permite a criação de elementos que auxiliem os alunos na fixação dos conteúdos da disciplina. Uma vez aplicada a metodologia AIM-CID sobre o conteúdo da disciplina de Sistemas Operacionais, foi utilizada uma metodologia que avalia a usabilidade de softwares pedagógicos, e obteve-se um resultado que valida o modelo desenvolvido neste projeto / In some courses of Computer Science programs, the excessive amount of content makes it harder to teach the concepts. The Operating Systems course is an example of this kind of course and aiming to facilitate the learning, it is possible to use several techniques, tools and methodologies, such as the AIM-CID (Integrated Approach of Models - Conceptual, Instructional and Didactic). This masters project has as main objective the application of the methodology AIM-CID on the topics covered by the Operating Systems course. This work was developed to help teachers of this course in planning the concepts to be taught. A secondary goal is to use the results of the use of the methodology to create the basis for the development of educational materials aiming at operating systems teaching. Thus, the contribution of this work allows the creation of elements that assist students in setting the course content. Once applied the methodology AIM-CID on the content of the Operating Systems course, it was used a methodology that assesses the usability of educational software, and it was obtained a result that validates the model developed in this project

O advento dos computadores pessoais e posteriormente das estações de trabalho, somado ao desenvolvimento de hardware de comunicação eficiente e de baixo custo, levou a popularização das redes locais. Entretanto, o software não presenciou o mesmo desenvolvimento do hardware, especialmente devido a complexidade dos sistemas distribuídos. A heterogeneidade das máquinas, sistemas e redes, inerente aos ambientes computacionais modernos, restringe igualmente a integração e cooperação entre os nodos disponíveis. 0 objetivo do presente trabalho é, a partir da análise dos principais aspectos relacionados à distribuição e à heterogeneidade, desenvolver um sistema operacional de rede heterogêneo. Tal sistema, denominado HetNOS (de Heterogeneous Network Operating System), permite o desenvolvimento e validação de aplicações distribuídas homogêneas e heterogêneas de forma rápida e fácil. Os usuários podem concentrar-se nos aspectos de distribuição dos algoritmos, abstraindo detalhes dos mecanismos de comunicação, pois a programação de aplicações distribuídas é baseada em uma plataforma de interface homogênea, fácil de usar e com independência de localidade. Sendo um sistema operacional de rede, o HetNOS atua sobre o conjunto de sistemas operacionais nativos existentes; o ambiente de trabalho e estendido e não substituído. Não há entidades nem informações centralizadas, e os algoritmos são distribuídos, usualmente resultando maior confiabilidade e desempenho. A topologia do sistema é um anel lógico, esquema justificado pela generalidade de tal configuração e pela simplificação do projeto do núcleo distribuído do HetNOS. O paradigma de comunicação entre módulos e a troca de mensagens, mecanismo implementado sobre a interface de programação em rede sockets. Não há compartilhamento de memória em nenhuma instância, tornando o sistema mais legível, manutenível e portável. A interpelação entre módulos fica restrita à interface de mensagens definidas e aceitas por cada módulo. A arquitetura do HetNOS é estruturada e distribuída, pois o sistema é composto de camadas hierárquicas subdivididas em módulos, estes implementados com processos. O nível 1 corresponde ao conjunto de núcleos de sistemas operacionais nativos suportados, sobre o qual é implementado o núcleo distribuído heterogêneo do HetNOS, a DCL (Distributed Computing Layer). O principal serviço fornecido pela DCL (executada no nível 2), é um subsistema de troca de mensagens canônico e independente de localidade. Processos servidores e de usuários podem utilizar as mais variadas formas de comunicação por mensagens, tal como envio, recepção e propagação de mensagens síncronas, assíncronas, bloqueantes e não bloqueantes. No nível 3 estão os servidores do sistema, que estendem e implementam de forma distribuída a funcionalidade do sistema nativo. O Servidor de Nomes é o repositório global de dados, servindo a processos do sistema e de usuários. O Servidor de Autorização implementa o esquema de controle no acesso a recursos do sistema. O Servidor de Tipos permite que aplicações copiem dados estruturados de forma independente de localidade e de arquitetura. Por fim, o Servidor de Arquivos estende os serviços (de arquivos) locais de forma a integrá-los em um único domínio (espaço). No nível 4, arquiteturas e sistemas operacionais são emulados por módulos interpretadores (denominados Emulators). Aplicações de usuários estão espalhadas dos níveis 2 a 5; a camada varia com o tipo de aplicação. Para demonstrar a viabilidade do sistema, implementou-se a estrutura fundamental do HetNOS, incluindo a DCL (um núcleo distribuído heterogêneo), a versões básicas dos módulos servidores, as bibliotecas de procedimentos, além de diversos tipos de aplicações. O sistema conta hoje com mais de 25.000 linhas de código fonte C em mais de 100 arquivos. O desempenho do subsistema de comunicação implementado pela DCL (em avaliações com diferentes configurações de hardware) superou as expectativas iniciais, mas ainda está muito aquém do necessário a aplicações distribuídas. Segundo o que indicam as primeiras experiências realizadas, o HetNOS será bastante útil na prototipação e avaliação de modelos distribuídos, assim como na programação de software distribuído homogêneo e heterogêneo. Projetos de pesquisa do CPGCC envolvendo sistemas distribuídos (p.ex., tolerância a falhas e simulações) podem utilizar o HetNOS como ferramenta para implementação e validação de seus modelos. Futuramente, aplicações distribuídas e paralelas de maior porte poderão ser programadas, como sistemas de gerencia de bases de dados distribuídas, simuladores e sistemas de controle para automação industrial. / The advent of personal computers and, later, of workstations, along with the development of efficient and low-cost communication hardware has led to the popularization of local-area networks. However, distributed software did not experiment the same development of hardware, specially due to the complexity of distributed systems. The machine, system and communication network heterogeneity, inherent to the modern computing environments, is also responsible for the lack of integration and cooperation of available nodes. The purpose of this work is, from the analysis of the main aspects related to distribution and heterogeneity, to design a heterogeneous network operating system. Such system, named HetNOS (which stands for Heterogeneous Network Operating System), allows users to quickly write and validate distributed homogeneous and heterogeneous applications. Users can concentrate their work in the distributed aspects, abstracting communication mechanisms' details, because programming of distributed applications is based on a homogeneous interface platform, easy to use and location-independent. Being a network operating system, HetNOS acts over the set of native operating systems; the environment is extended instead of substituted. There are neither centralized information nor entities, and the algorithms are always distributed, usually yielding more reliability and performance. The HetNOS topology is a logical ring, scheme adopted partly due to the generality of such configuration and partly to simplify the HetNOS distributed kernel design. The communication paradigm between modules is the message exchange, a mechanism implemented over the sockets network application programming interface. There is no shared memory at all, making the system clearer, more manutible and portable. The interrelation between modules is restricted to the message interface defined and accepted by a module. The HetNOS architecture is structured and distributed, as the system is composed of hierarchical layers divided into modules, which in their turn are realized as processes. The layer 1 is the set of native operating system kernels, over which is implemented the distributed heterogeneous HetNOS kernel, namely DCL (states for Distributed Computing Layer). The main service provided by DCL (in layer 2) is a canonical, location-independent, message exchange mechanism. Server and user processes may use multiple forms of message primitives, such as synchronous, asynchronous, blocking and non-blocking send and receive. In the layer 3 are the system servers, which extend and implement in a distributed way the functionality of native systems. The name server is a global data repository, serving other system and user processes. The authorization server implements the security scheme to control the access to the system resources. The type server allows applications to transfer structured data independently of location and architecture. Finally, the file server extends the local (file) services to integrate them into a unique domain (space). In the layer 4, architectures and operating systems are emulated by interpreter modules (named Emulators). User applications are spread over the layers 2 to 5, depending on the application type. In order to prove the system viability, the fundamental HetNOS structure has been implemented, including its distributed heterogeneous kernel, the base of server modules, the procedure libraries, and several types of applications. The system source code has over 25,000 lines of C programming distributed over a hundred files. Although the optimization is an endless process, the performance of the DCL communication subsystem (evaluated using a few different hardware configurations) overestimated initial predictions, but is weak if considered the requirements to distributed processing. Accordingly to the first experiences made, HetNOS will be of great value to evaluate and prototype distributed models, as well as to the programming of homogeneous and heterogeneous distributed software. Local research projects involving distributed systems (e.g., fault tolerance and simulations) may use HetNOS as a tool to validate and implement their models. In the future, more complex distributed and parallel applications will be programmed, such as a distributed database management system, simulators and factory automation control systems.

Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. Departamento de Ciência da Computação, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2015-11-03T18:46:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_IdealTrafficFramework.pdf: 4394447 bytes, checksum: 59957d5d4058cc84135f55c4a16f0df1 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-11-04T17:03:17Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_IdealTrafficFramework.pdf: 4394447 bytes, checksum: 59957d5d4058cc84135f55c4a16f0df1 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-04T17:03:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_IdealTrafficFramework.pdf: 4394447 bytes, checksum: 59957d5d4058cc84135f55c4a16f0df1 (MD5) Previous issue date: 2012 / The evolution and dissemination of network communication technology and the advanced status of embedded devices encourage the creation of solutions for monitoring cities in various environments. Intelligent Transportation Systems (ITS) is an area that makes use of these technologies, so that end-users can benefit from applications that deliver information in real time. On the other hand, administrating these applications is not a trivial task. Components may fail and invalidate an application. Usually, traffic application's architecture is centralized, fact that increases the cost of maintenance and reduces the flexibility of resources reuse. There are features required on ITS such as adaptability, scalability, heterogeneity, interoperability, openness, accessibility, and flexibility. It was not found on the literature any related work that aims to cover all these features, although some of them are requisites for ITS developed for use in North America and Europe. In this work we present IDEAL-TRAFFIC: a framework based on SOA architecture for building monitoring applications, with the ability to manage the state of the applications. IDEAL-TRAFFIC provides a simple interface that enables system administrators create applications and make them available to end-users. A self-adaptation process is included in the IDEAL-TRAFFIC framework in order to ensure fault tolerance. For the implementation of these features, rules of the application need to be considered and might depend upon the minimum of human intervention, since the framework can use third part systems or legacy systems to retrieve relevant data to continue running an application. In this thesis we have applied the IDEAL-TRAFFIC to two use cases to illustrate its use for ITS. In the first use case, we demonstrate the use of the framework in static nodes. In the second use case, we show how the framework may be integrated with vehicular networks. Three experiments have been launched. In all executions we reproduced the first use case over embedded devices. In order to demonstrate the framework accordance with the main ITS requirements, we illustrate the creation of services using XML SOA files, the communication among devices, the integration of the framework with a legacy system, and the scalability of the system. In all experiments we have obtained the expected results. This fact shows that the IDEAL-TRAFFIC is in accordance with the main ITS requirements. In the experiments launched, it was proved that the use of XML is an effective and efficient alternative, to create applications using services available by several nodes on the network. The proposed process reduces the time of creation of applications.

O advento dos computadores pessoais e posteriormente das estações de trabalho, somado ao desenvolvimento de hardware de comunicação eficiente e de baixo custo, levou a popularização das redes locais. Entretanto, o software não presenciou o mesmo desenvolvimento do hardware, especialmente devido a complexidade dos sistemas distribuídos. A heterogeneidade das máquinas, sistemas e redes, inerente aos ambientes computacionais modernos, restringe igualmente a integração e cooperação entre os nodos disponíveis. 0 objetivo do presente trabalho é, a partir da análise dos principais aspectos relacionados à distribuição e à heterogeneidade, desenvolver um sistema operacional de rede heterogêneo. Tal sistema, denominado HetNOS (de Heterogeneous Network Operating System), permite o desenvolvimento e validação de aplicações distribuídas homogêneas e heterogêneas de forma rápida e fácil. Os usuários podem concentrar-se nos aspectos de distribuição dos algoritmos, abstraindo detalhes dos mecanismos de comunicação, pois a programação de aplicações distribuídas é baseada em uma plataforma de interface homogênea, fácil de usar e com independência de localidade. Sendo um sistema operacional de rede, o HetNOS atua sobre o conjunto de sistemas operacionais nativos existentes; o ambiente de trabalho e estendido e não substituído. Não há entidades nem informações centralizadas, e os algoritmos são distribuídos, usualmente resultando maior confiabilidade e desempenho. A topologia do sistema é um anel lógico, esquema justificado pela generalidade de tal configuração e pela simplificação do projeto do núcleo distribuído do HetNOS. O paradigma de comunicação entre módulos e a troca de mensagens, mecanismo implementado sobre a interface de programação em rede sockets. Não há compartilhamento de memória em nenhuma instância, tornando o sistema mais legível, manutenível e portável. A interpelação entre módulos fica restrita à interface de mensagens definidas e aceitas por cada módulo. A arquitetura do HetNOS é estruturada e distribuída, pois o sistema é composto de camadas hierárquicas subdivididas em módulos, estes implementados com processos. O nível 1 corresponde ao conjunto de núcleos de sistemas operacionais nativos suportados, sobre o qual é implementado o núcleo distribuído heterogêneo do HetNOS, a DCL (Distributed Computing Layer). O principal serviço fornecido pela DCL (executada no nível 2), é um subsistema de troca de mensagens canônico e independente de localidade. Processos servidores e de usuários podem utilizar as mais variadas formas de comunicação por mensagens, tal como envio, recepção e propagação de mensagens síncronas, assíncronas, bloqueantes e não bloqueantes. No nível 3 estão os servidores do sistema, que estendem e implementam de forma distribuída a funcionalidade do sistema nativo. O Servidor de Nomes é o repositório global de dados, servindo a processos do sistema e de usuários. O Servidor de Autorização implementa o esquema de controle no acesso a recursos do sistema. O Servidor de Tipos permite que aplicações copiem dados estruturados de forma independente de localidade e de arquitetura. Por fim, o Servidor de Arquivos estende os serviços (de arquivos) locais de forma a integrá-los em um único domínio (espaço). No nível 4, arquiteturas e sistemas operacionais são emulados por módulos interpretadores (denominados Emulators). Aplicações de usuários estão espalhadas dos níveis 2 a 5; a camada varia com o tipo de aplicação. Para demonstrar a viabilidade do sistema, implementou-se a estrutura fundamental do HetNOS, incluindo a DCL (um núcleo distribuído heterogêneo), a versões básicas dos módulos servidores, as bibliotecas de procedimentos, além de diversos tipos de aplicações. O sistema conta hoje com mais de 25.000 linhas de código fonte C em mais de 100 arquivos. O desempenho do subsistema de comunicação implementado pela DCL (em avaliações com diferentes configurações de hardware) superou as expectativas iniciais, mas ainda está muito aquém do necessário a aplicações distribuídas. Segundo o que indicam as primeiras experiências realizadas, o HetNOS será bastante útil na prototipação e avaliação de modelos distribuídos, assim como na programação de software distribuído homogêneo e heterogêneo. Projetos de pesquisa do CPGCC envolvendo sistemas distribuídos (p.ex., tolerância a falhas e simulações) podem utilizar o HetNOS como ferramenta para implementação e validação de seus modelos. Futuramente, aplicações distribuídas e paralelas de maior porte poderão ser programadas, como sistemas de gerencia de bases de dados distribuídas, simuladores e sistemas de controle para automação industrial. / The advent of personal computers and, later, of workstations, along with the development of efficient and low-cost communication hardware has led to the popularization of local-area networks. However, distributed software did not experiment the same development of hardware, specially due to the complexity of distributed systems. The machine, system and communication network heterogeneity, inherent to the modern computing environments, is also responsible for the lack of integration and cooperation of available nodes. The purpose of this work is, from the analysis of the main aspects related to distribution and heterogeneity, to design a heterogeneous network operating system. Such system, named HetNOS (which stands for Heterogeneous Network Operating System), allows users to quickly write and validate distributed homogeneous and heterogeneous applications. Users can concentrate their work in the distributed aspects, abstracting communication mechanisms' details, because programming of distributed applications is based on a homogeneous interface platform, easy to use and location-independent. Being a network operating system, HetNOS acts over the set of native operating systems; the environment is extended instead of substituted. There are neither centralized information nor entities, and the algorithms are always distributed, usually yielding more reliability and performance. The HetNOS topology is a logical ring, scheme adopted partly due to the generality of such configuration and partly to simplify the HetNOS distributed kernel design. The communication paradigm between modules is the message exchange, a mechanism implemented over the sockets network application programming interface. There is no shared memory at all, making the system clearer, more manutible and portable. The interrelation between modules is restricted to the message interface defined and accepted by a module. The HetNOS architecture is structured and distributed, as the system is composed of hierarchical layers divided into modules, which in their turn are realized as processes. The layer 1 is the set of native operating system kernels, over which is implemented the distributed heterogeneous HetNOS kernel, namely DCL (states for Distributed Computing Layer). The main service provided by DCL (in layer 2) is a canonical, location-independent, message exchange mechanism. Server and user processes may use multiple forms of message primitives, such as synchronous, asynchronous, blocking and non-blocking send and receive. In the layer 3 are the system servers, which extend and implement in a distributed way the functionality of native systems. The name server is a global data repository, serving other system and user processes. The authorization server implements the security scheme to control the access to the system resources. The type server allows applications to transfer structured data independently of location and architecture. Finally, the file server extends the local (file) services to integrate them into a unique domain (space). In the layer 4, architectures and operating systems are emulated by interpreter modules (named Emulators). User applications are spread over the layers 2 to 5, depending on the application type. In order to prove the system viability, the fundamental HetNOS structure has been implemented, including its distributed heterogeneous kernel, the base of server modules, the procedure libraries, and several types of applications. The system source code has over 25,000 lines of C programming distributed over a hundred files. Although the optimization is an endless process, the performance of the DCL communication subsystem (evaluated using a few different hardware configurations) overestimated initial predictions, but is weak if considered the requirements to distributed processing. Accordingly to the first experiences made, HetNOS will be of great value to evaluate and prototype distributed models, as well as to the programming of homogeneous and heterogeneous distributed software. Local research projects involving distributed systems (e.g., fault tolerance and simulations) may use HetNOS as a tool to validate and implement their models. In the future, more complex distributed and parallel applications will be programmed, such as a distributed database management system, simulators and factory automation control systems.

O advento dos computadores pessoais e posteriormente das estações de trabalho, somado ao desenvolvimento de hardware de comunicação eficiente e de baixo custo, levou a popularização das redes locais. Entretanto, o software não presenciou o mesmo desenvolvimento do hardware, especialmente devido a complexidade dos sistemas distribuídos. A heterogeneidade das máquinas, sistemas e redes, inerente aos ambientes computacionais modernos, restringe igualmente a integração e cooperação entre os nodos disponíveis. 0 objetivo do presente trabalho é, a partir da análise dos principais aspectos relacionados à distribuição e à heterogeneidade, desenvolver um sistema operacional de rede heterogêneo. Tal sistema, denominado HetNOS (de Heterogeneous Network Operating System), permite o desenvolvimento e validação de aplicações distribuídas homogêneas e heterogêneas de forma rápida e fácil. Os usuários podem concentrar-se nos aspectos de distribuição dos algoritmos, abstraindo detalhes dos mecanismos de comunicação, pois a programação de aplicações distribuídas é baseada em uma plataforma de interface homogênea, fácil de usar e com independência de localidade. Sendo um sistema operacional de rede, o HetNOS atua sobre o conjunto de sistemas operacionais nativos existentes; o ambiente de trabalho e estendido e não substituído. Não há entidades nem informações centralizadas, e os algoritmos são distribuídos, usualmente resultando maior confiabilidade e desempenho. A topologia do sistema é um anel lógico, esquema justificado pela generalidade de tal configuração e pela simplificação do projeto do núcleo distribuído do HetNOS. O paradigma de comunicação entre módulos e a troca de mensagens, mecanismo implementado sobre a interface de programação em rede sockets. Não há compartilhamento de memória em nenhuma instância, tornando o sistema mais legível, manutenível e portável. A interpelação entre módulos fica restrita à interface de mensagens definidas e aceitas por cada módulo. A arquitetura do HetNOS é estruturada e distribuída, pois o sistema é composto de camadas hierárquicas subdivididas em módulos, estes implementados com processos. O nível 1 corresponde ao conjunto de núcleos de sistemas operacionais nativos suportados, sobre o qual é implementado o núcleo distribuído heterogêneo do HetNOS, a DCL (Distributed Computing Layer). O principal serviço fornecido pela DCL (executada no nível 2), é um subsistema de troca de mensagens canônico e independente de localidade. Processos servidores e de usuários podem utilizar as mais variadas formas de comunicação por mensagens, tal como envio, recepção e propagação de mensagens síncronas, assíncronas, bloqueantes e não bloqueantes. No nível 3 estão os servidores do sistema, que estendem e implementam de forma distribuída a funcionalidade do sistema nativo. O Servidor de Nomes é o repositório global de dados, servindo a processos do sistema e de usuários. O Servidor de Autorização implementa o esquema de controle no acesso a recursos do sistema. O Servidor de Tipos permite que aplicações copiem dados estruturados de forma independente de localidade e de arquitetura. Por fim, o Servidor de Arquivos estende os serviços (de arquivos) locais de forma a integrá-los em um único domínio (espaço). No nível 4, arquiteturas e sistemas operacionais são emulados por módulos interpretadores (denominados Emulators). Aplicações de usuários estão espalhadas dos níveis 2 a 5; a camada varia com o tipo de aplicação. Para demonstrar a viabilidade do sistema, implementou-se a estrutura fundamental do HetNOS, incluindo a DCL (um núcleo distribuído heterogêneo), a versões básicas dos módulos servidores, as bibliotecas de procedimentos, além de diversos tipos de aplicações. O sistema conta hoje com mais de 25.000 linhas de código fonte C em mais de 100 arquivos. O desempenho do subsistema de comunicação implementado pela DCL (em avaliações com diferentes configurações de hardware) superou as expectativas iniciais, mas ainda está muito aquém do necessário a aplicações distribuídas. Segundo o que indicam as primeiras experiências realizadas, o HetNOS será bastante útil na prototipação e avaliação de modelos distribuídos, assim como na programação de software distribuído homogêneo e heterogêneo. Projetos de pesquisa do CPGCC envolvendo sistemas distribuídos (p.ex., tolerância a falhas e simulações) podem utilizar o HetNOS como ferramenta para implementação e validação de seus modelos. Futuramente, aplicações distribuídas e paralelas de maior porte poderão ser programadas, como sistemas de gerencia de bases de dados distribuídas, simuladores e sistemas de controle para automação industrial. / The advent of personal computers and, later, of workstations, along with the development of efficient and low-cost communication hardware has led to the popularization of local-area networks. However, distributed software did not experiment the same development of hardware, specially due to the complexity of distributed systems. The machine, system and communication network heterogeneity, inherent to the modern computing environments, is also responsible for the lack of integration and cooperation of available nodes. The purpose of this work is, from the analysis of the main aspects related to distribution and heterogeneity, to design a heterogeneous network operating system. Such system, named HetNOS (which stands for Heterogeneous Network Operating System), allows users to quickly write and validate distributed homogeneous and heterogeneous applications. Users can concentrate their work in the distributed aspects, abstracting communication mechanisms' details, because programming of distributed applications is based on a homogeneous interface platform, easy to use and location-independent. Being a network operating system, HetNOS acts over the set of native operating systems; the environment is extended instead of substituted. There are neither centralized information nor entities, and the algorithms are always distributed, usually yielding more reliability and performance. The HetNOS topology is a logical ring, scheme adopted partly due to the generality of such configuration and partly to simplify the HetNOS distributed kernel design. The communication paradigm between modules is the message exchange, a mechanism implemented over the sockets network application programming interface. There is no shared memory at all, making the system clearer, more manutible and portable. The interrelation between modules is restricted to the message interface defined and accepted by a module. The HetNOS architecture is structured and distributed, as the system is composed of hierarchical layers divided into modules, which in their turn are realized as processes. The layer 1 is the set of native operating system kernels, over which is implemented the distributed heterogeneous HetNOS kernel, namely DCL (states for Distributed Computing Layer). The main service provided by DCL (in layer 2) is a canonical, location-independent, message exchange mechanism. Server and user processes may use multiple forms of message primitives, such as synchronous, asynchronous, blocking and non-blocking send and receive. In the layer 3 are the system servers, which extend and implement in a distributed way the functionality of native systems. The name server is a global data repository, serving other system and user processes. The authorization server implements the security scheme to control the access to the system resources. The type server allows applications to transfer structured data independently of location and architecture. Finally, the file server extends the local (file) services to integrate them into a unique domain (space). In the layer 4, architectures and operating systems are emulated by interpreter modules (named Emulators). User applications are spread over the layers 2 to 5, depending on the application type. In order to prove the system viability, the fundamental HetNOS structure has been implemented, including its distributed heterogeneous kernel, the base of server modules, the procedure libraries, and several types of applications. The system source code has over 25,000 lines of C programming distributed over a hundred files. Although the optimization is an endless process, the performance of the DCL communication subsystem (evaluated using a few different hardware configurations) overestimated initial predictions, but is weak if considered the requirements to distributed processing. Accordingly to the first experiences made, HetNOS will be of great value to evaluate and prototype distributed models, as well as to the programming of homogeneous and heterogeneous distributed software. Local research projects involving distributed systems (e.g., fault tolerance and simulations) may use HetNOS as a tool to validate and implement their models. In the future, more complex distributed and parallel applications will be programmed, such as a distributed database management system, simulators and factory automation control systems.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-03-26Bitstream added on 2014-06-13T18:59:20Z : No. of bitstreams: 1 teixeira_ra_me_sjrp.pdf: 1590877 bytes, checksum: b58ef56bb7fb5af67b8a42c521670356 (MD5) / Diante da constante evolução dos sistemas computacionais e seu potencial de processamento, a cada dia se torna necessário novas técnicas de aproveitamento destes recursos. Soluções que visam facilitar o gerenciamento da grande massa crescente de computadores e aplicações já se tornaram necessidades reais, não só soluções focadas nas grandes corporações, mas a cada dia, novas pequenas e médias empresas e outras organizações, como por exemplo escolas, fazem parte das estatísticas do uso de computadores e aplicações. Neste contexto, focando uma ferramenta compatível neste cenário de crescimento, este trabalho desenvolve um modelo de streaming de software chamado SW-V que é baseado no estudo de técnicas de virtualização e redes peer-to-peer que elimina a necessidade da instalação e configuração do software máquina-a-máquina para que ele seja utilizado. As características principais deste modelo que o destaca das soluções atuais são: um mecanismo de seqüenciamento dos recursos que são utilizados pelo software; um mecanismo de distribuição da imagem que utiliza a própria infra-estrutura de rede eliminando a necessidade de altos investimentos em servidores; um middleware de virtualização que não requer privilégios administrativos ou de sistema para ser executado; um mecanismo peer-to-peer assíncrono usado para aumentar a velocidade com que a distribuição da imagem do software ocorre para os clientes; e ainda possui suporte para que o usuário utilize as aplicações mesmo estando desconectado da rede. Durante o trabalho foram desenvolvidos pequenos módulos que vieram a comprovar que o modelo proposto pode ser adotado como base para a construção de uma solução robusta e escalável de virtualização de aplicação / In face of constant evolution of computing systems and the growing processing potential of computing, new techniques of use of these resources are necessary. Software solutions which intend make easy the management of this giant mass of computers and application are actually necessary, not only solution focused in big companies or large corporation, but each day, new small enterprises other segments like the educational organization became part of statistical of growing use of computer and software. In this scenario, this work formulate a model of software streaming based on study of virtualization techniques and peer-to-peer networks which eliminates the need of installation and configuration of determined software on each computer. The main characteristics of this model involve: a mechanism of sequencing of resources used by the software; a distribution mechanism of the software image using the available network infrastructure eliminating the need of high costs of investments and licensing; a peer-to-peer asynchronous distribution used to improve the sending of software image to the client computers; and still have off-line support where the user can execute de software even the computer is out of network and without server connection. Also some modules of mechanism proposed were developed to prove that all processes will works and all modules together can be used to build a robust and scalable framework of application virtualization

Orientador: Marcos Antônio Cavenaghi / Banca: Sarita Mazzini Bruschi / Banca: Roberta Spolon / Resumo: Diante da constante evolução dos sistemas computacionais e seu potencial de processamento, a cada dia se torna necessário novas técnicas de aproveitamento destes recursos. Soluções que visam facilitar o gerenciamento da grande massa crescente de computadores e aplicações já se tornaram necessidades reais, não só soluções focadas nas grandes corporações, mas a cada dia, novas pequenas e médias empresas e outras organizações, como por exemplo escolas, fazem parte das estatísticas do uso de computadores e aplicações. Neste contexto, focando uma ferramenta compatível neste cenário de crescimento, este trabalho desenvolve um modelo de streaming de software chamado SW-V que é baseado no estudo de técnicas de virtualização e redes peer-to-peer que elimina a necessidade da instalação e configuração do software máquina-a-máquina para que ele seja utilizado. As características principais deste modelo que o destaca das soluções atuais são: um mecanismo de seqüenciamento dos recursos que são utilizados pelo software; um mecanismo de distribuição da imagem que utiliza a própria infra-estrutura de rede eliminando a necessidade de altos investimentos em servidores; um middleware de virtualização que não requer privilégios administrativos ou de sistema para ser executado; um mecanismo peer-to-peer assíncrono usado para aumentar a velocidade com que a distribuição da imagem do software ocorre para os clientes; e ainda possui suporte para que o usuário utilize as aplicações mesmo estando desconectado da rede. Durante o trabalho foram desenvolvidos pequenos módulos que vieram a comprovar que o modelo proposto pode ser adotado como base para a construção de uma solução robusta e escalável de virtualização de aplicação / Abstract: In face of constant evolution of computing systems and the growing processing potential of computing, new techniques of use of these resources are necessary. Software solutions which intend make easy the management of this giant mass of computers and application are actually necessary, not only solution focused in big companies or large corporation, but each day, new small enterprises other segments like the educational organization became part of statistical of growing use of computer and software. In this scenario, this work formulate a model of software streaming based on study of virtualization techniques and peer-to-peer networks which eliminates the need of installation and configuration of determined software on each computer. The main characteristics of this model involve: a mechanism of sequencing of resources used by the software; a distribution mechanism of the software image using the available network infrastructure eliminating the need of high costs of investments and licensing; a peer-to-peer asynchronous distribution used to improve the sending of software image to the client computers; and still have off-line support where the user can execute de software even the computer is out of network and without server connection. Also some modules of mechanism proposed were developed to prove that all processes will works and all modules together can be used to build a robust and scalable framework of application virtualization / Mestre

Este trabalho tem como objetivo propor e desenvolver uma plataforma para ensino e treinamento em técnicas de projeto e implementação de sistemas operacionais. Após mais de uma década de hegemonia de alguns poucos produtos comerciais, o estabelecimento do paradigma do software livre e a proliferação de arquiteturas embarcadas capazes de executar um sistema operacional (SO) implicam em demanda de especialistas para atuarem diretamente no desenvolvimento de novos SOs, adequados a novos requisitos das aplicações emergentes. Assim, para além de disciplina de formação teórica, o conhecimento em sistemas operacionais tem reforçado seu caráter prático como competência técnica perspectiva que este trabalho atende mediante uma abordagem de aprendizado baseado em projetos. A principal contribuição para o estado da arte nesse domínio é um roteiro de instrução que associa teoria e prática por meio do processo de desenvolvimento integral de um sistema operacional funcional / This work aims at proposing and developing a learning and training platform on design and implementation of operating systems. After more than a decade of hegemony of a few commercial products, the establishment of free software paradigm and the proliferation of embedded architectures capable of running an operating system (OS) increase the demand for specialists to work directly on the development of new operating systems suited to the new requirements of novel applications. Therefore, beyond its function as theoretical background discipline, the area of operating systems has its practical importance highlighted as a technical competence a perspective which this work meets by means of a project-based learning approach. The main contribution to the state of the art in this domain is an instruction program which associates theory and practice through the process of developing integrally a functional operating system

Orientadores: Hans Kurt Edmund Liesenberg, Luis Eduardo Buzato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Ciencia da Computação / Made available in DSpace on 2018-11-08T16:28:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_EdilmarLima_M.pdf: 2467958 bytes, checksum: cef17452b03b517b69bd30d488aea48d (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: O objetivo do corrente trabalho é fornecer um sistema de comunicação em grupo que servirá de base para o desenvolvimento de outros subsistemas do Ambiente Xchart. O Ambiente Xchart contém um conjunto de ferramentas que permitem a especificação e a implementação de interfaces homem-computador concorrentes, ou seja, interfaces que podem ser divididas em várias sub-interfaces. Cada sub-interface pode ser executada em um computador diferente de um sistema distribuído. Sendo assim, é necessária a existência de um ambiente de controle da execução distribuída de sub-interfaces, denominado Gerente de Distribuição. Este trabalho implementa o subsistema de mais baixo nível do Gerente de Distribuição, e é formado pelos seguintes módulos: Sistema de Comunicação ( responsável pela troca de mensagens com o sistema distribuído), Sistema de Detecção de Falhas (detecta falhas na comunicação e avisa o Sistema de Comunicação), Servidor de Grupos (responsável pela manutenção de grupos e envio de multicast para um grupo de processos), e Servidor de Nomes (fornece a transparência de localização de recursos compartilhados no sistema distribuído) . / Abstract: The aim of this work has been the implementation of a group communication system, that will be the base for development of other subsystems of the Xchart Environment. The Xchart Environment provides a set of tools for specification and implementation of concurrent human-computer interfaces, interfaces that may be divided in many sub-interfaces. Each sub-interface may be run in a different computer of a distributed system. Thus, an environment to control the distributed execution of the sub-interfaces, named Distribution Manager, is needed. This work implements the lowest level subsystem of the Distribution Manager, and it is composed of the following modules: Communication System (responsible for the exchange of messages with the distributed system), Failure Detection System (it detects failures in the communication and notifies the Communication System), Group Server (responsible for keeping groups and for multicast sending for a group of processes), and Name Server (it provides location transparency of shared resources of a distributed system). / Mestrado / Mestre em Ciência da Computação

Mecanismos de comunicação entre processos são fundamentais no desenvolvimento de sistemas distribuídos, já que constituem o único meio de compartilhar dados entre processos que não dispõem de memória comum. Um dos principais mecanismos de comunicação utilizados é a troca de mensagens entre os processos componentes do sistema. Existem muitas aplicações que são compostas por um conjunto de processos que cooperam para realizar uma determinada tarefa e que são mais facilmente construídas se o sistema operacional oferecer a possibilidade de se enviar uma mensagem a diversos destinos. Neste caso são necessários mecanismos que permitam a difusão confiável de uma mensagem para um grupo de processos em uma única operação. Tendo em vista esta necessidade, diversos protocolos têm sido apresentados na literatura para permitir a comunicação entre um grupo de processos com diferentes graus de complexidade e de desempenho. Este trabalho apresenta um ambiente para desenvolvimento e utilização de protocolos de comunicação em grupo, denominado FlexGroup. O ambiente divide os protocolos em suas características fundamentais, permitindo que estas características possam ser desenvolvidas separadamente como subprotocolos. Os subprotocolo são interligados através de uma interface comum e gerenciados pelo núcleo do ambiente. A comunicação entre as diversas máquinas da rede é gerenciada pelo FlexGroup, permitindo que o desenvolvedor de um novo subprotocolo possa somente se focar nas características específicas do seu protocolo. Esta modularidade permite, ainda, que apenas as partes de interesse de um novo protocolo precisem ser implementadas, além de também viabilizar a criação de um protocolo baseado nos já existentes no ambiente. Além disso, o ambiente permite que as aplicações de comunicação em grupo possam definir, através de uma biblioteca, o conjunto de subprotocolos que desejam utilizar, em tempo de execução, sem necessidade de conhecer a implementação interna dos subprotocolos.. Da mesma forma, alguém que se proponha a realizar comparações com os protocolos existentes, pode utilizar os diversos subprotocolos e as aplicações existentes, bastando alterar os protocolos utilizados em tempo de execução e avaliando somente as características que deseje analisar.