Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-12-05T21:41:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247020.pdf: 2542749 bytes, checksum: 38224ad5a37085f7e7e655897f6c7e51 (MD5) / Esta dissertação apresenta uma proposta de arquitetura denominada Distributed Objectbased Architecture for Controlling Autonomous Vehicles - DOCAS. DOCAS é baseada no protocolo Publisher/Subscriber, e temsua utilização voltada para o controle de veículos autônomos. Um sistema distribuído baseado no protocolo Publisher/Subscriber tem como características o desacoplamento entre seus componentes, comunicações anônimas com mensagens curtas e identificadas por conteúdo e também comunicações muitos-para-muitos. Com a utilização da arquitetura proposta, torna-se possível realizar comunicação através de diferentes protocolos de forma anônima, ou seja, pode-se constituir um sistema que integra vários protocolos de rede para interligar diferentes plataformas de hardware (nodos da rede) interagindo através de eventos. Além disso, a arquitetura proposta permite programar, de uma forma simplificada, a comunicação entre os elementos envolvidos na aplicação. Esta proposta também discute alternativas para representar o problema num nível de abstração mais elevado. Investigam-se as características de um sistema de controle dessa natureza, levantando-se questões de modelagem que contemplem tais características. Para validar e exemplificar a arquitetura proposta é mostrado um estudo de caso voltado para o controle de um veículo autônomo.

Dissertação (mestrado) - Univesidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-20T21:29:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 199823.pdf: 476183 bytes, checksum: 77435484658bb78956b75067dd586087 (MD5) / Neste trabalho apresentaremos o desenvolvimento de uma biblioteca de funções de Algoritmos Genéticos (AG) utilizando o paradigma da passagem de mensagens. Isto torna viável a sua utilização em sistemas distribuídos, mais especificamente em cluster de computadores. Algoritmos Genéticos são reconhecidos por sua eficiência na área de otimização e tem aplicações nas mais diversas áreas do conhecimento. O protótipo apresentado define uma interface de acesso ao usuário onde ele pode implementar suas aplicações e depois executá-las sobre um ambiente paralelo de forma fácil e transparente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-21T06:59:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 195053.pdf: 496541 bytes, checksum: 423de153bc835a354f243426ae6dfca0 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T07:53:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 195574.pdf: 1420002 bytes, checksum: 792c8d846d7b4075b3d8b3e5c848bd36 (MD5) / Este trabalho apresenta uma metodologia de cálculo do tempo de resposta de pior caso do tráfego de variáveis aperiódicas em uma rede de campo padrão WorldFIP aplicada no nível de processo de um sistema de supervisão e controle de uma unidade hidrogeradora de energia elétrica de grande porte. Um estudo de caso usando os dados levantados durante a fase preliminar do projeto do sistema de supervisão e controle local das duas novas unidades geradoras que estão sendo instaladas na Usina Hidrelétrica de Itaipu é apresentado como exemplo de aplicação da metodologia. São consideradas duas alternativas de montagem da tabela do árbitro do barramento da rede de campo: uma adota a abordagem de escalonamento taxa monotônica (rate monotonic - RM), baseada em prioridades estáticas; a outra emprega um algoritmo baseado em prioridades dinâmicas (earliest deadline first - EDF). Os resultados apurados permitem efetuar a comparação das vantagens e desvantagens da adoção de uma ou de outra alternativa de escalonamento do tráfego pela rede de campo de forma a garantir o atendimento das restrições associadas ao tráfego de mensagens de tempo real pelo suporte de comunicação.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação / Made available in DSpace on 2012-10-21T08:55:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 209154.pdf: 737730 bytes, checksum: b1bd6844c7543dc5d1373cb7673e595b (MD5) / A utilização de agregados de computadores está cada vez mais presente no contexto computacional atual. Um dos grandes problemas de tais ambientes é a má alocação dos recursos computacionais. O módulo de escalonamento de processos é um importante componente para a melhoria de distribuição das cargas do sistema. Enquanto o escalonamento estático é utilizado nos casos em que o comportamento dos programas é previamente conhecido, o escalonamento dinâmico torna-se necessário em casos onde o comportamento dos processos é desconhecido. As soluções de escalonamento adaptativas tomam decisões com base nos parâmetros atuais do sistema. Desta forma, são capazes de adaptarem-se às variações do ambiente. Nesta dissertação, apresentamos uma abordagem de escalonamento dinâmico de processos baseado em sistemas classificadores. Sistemas classificadores são algoritmos de aprendizado de máquina, baseados em algoritmos genéticos altamente adaptáveis. Em adição, apresentamos um modelo de sistema computacional que é testado sob o paradigma de um sistema classificador. Nossos resultados demonstram um diferencial na capacidade de adaptação do sistema classificador mediante o ambiente sob o qual está inserido.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T19:04:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 192327.pdf: 690827 bytes, checksum: 3e39343a9676283655769907ef9375b6 (MD5) / O conceito de grupo de objetos é uma abstração largamente usada no tratamento de replicação em sistemas distribuídos tolerantes a faltas. Os sistemas que se baseiam neste conceito geralmente utilizam algum tipo de suporte de comunicação de grupo (SCG), que oferece comunicação multiponto através de primitivas com níveis diferenciados de confiabilidade de entrega e ordenação de mensagens. Em sistemas de larga escala, como a Internet, o multicast IP é a tecnologia base para a construção de protocolos de difusão seletiva confiável, que se constituem na base dos SCG. A junção dos conceitos de objetos distribuídos e de grupo em suportes de middleware, em especial os que seguem a arquitetura CORBA, tem sido objeto de pesquisas recentes, que motivaram a OMG a lançar duas especificações no sentido de introduzir o conceito de grupo nesta arquitetura: FT-CORBA (Fault-Tolerant CORBA), que introduz alguns serviços para suporte à tolerância a faltas nesta arquitetura, e o UMIOP (Unreliable Multicast Inter-ORB Protocol), que provê um protocolo de difusão não confiável (MIOP) baseado em multicast IP e um modelo de objetos para suportar este protocolo em ORBs CORBA. Com estes dois padrões a OMG separa claramente aspectos de comunicação de grupo (UMIOP) e de membership (FT-CORBA). Este trabalho propõe um modelo de integração entre o FT-CORBA e o UMIOP utilizando o ReMIOP (Reliable MIOP), que corresponde ao protocolo MIOP acrescido de controle de fluxo e retransmissões a fim de dar confiabilidade a este, como base para suporte de comunicação de grupo. A concretização destas experiências com comunicação de grupo no CORBA deram origem ao MJaco, um ORB que implementa o padrão UMIOP e suas extensões para confiabilidade, bem como mantém suas capacidades de comunicação ponto a ponto. A existência do MJaco abre espaço para a implementação do modelo proposto e uma série de pesquisas sobre middleware adaptativo.

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.

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.

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.