Orientador: Edmundo R. M. Madeira, Fernando Pedone / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T10:28:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camargos_LasaroJonas_D.pdf: 1941705 bytes, checksum: 23f0f1380c7d6262497ec13b43519301 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Problemas de acordo, como Consenso, Terminação Atômica e Difusão Atômica, são abstrações comuns em sistemas distribuídos. Eles ocorrem quando os componentes do sistema precisam concordar em reconfigurações, mudanças de estado ou em linhas de ação em geral. Nesta tese, investigamos estes problemas no contexto do ambiente e aplicações em que serão utilizados. O modelo geral é o assíncrono sujeito a quebras com possível posterior recuperação. Nossa meta é desenvolver protocolos que explorem esta informação contextual para prover maior disponibilidade, e que se mantenham corretos mesmo que algumas das prerrogativas do contexto tornem-se inválidas. Na primeira parte da tese, exploramos a seguinte propriedade: mensagens difundidas em pequenas redes tendem a ser entregues ordenada e confiavelmente. Nós fazemos três contribuições nesta parte da tese. A primeira é a transformação de algoritmos conhecidos para o modelo quebra-e-pára, que utilizam a propriedade de ordenação mencionada, em protocolos práticos. Isto é, protocolos que toleram perda de mensagens e recuperação após a quebra. Nossos protocolos garantem progresso na presença de falhas, contanto que mensagens sejam espontaneamente ordenadas freqüentemente. Na ausência de ordenação expontânea, outras prerrogativas são necessárias para contornar falhas. A segunda contribuição é a generalização de um dos algoritmos citados acima em um modo de execução "multi-coordenado" em um protocolo híbrido de consenso, que usa ou ordenação expontânea ou detecção de falhas para progredir. Em comparação a outros protocolos, o nosso provê maior disponibilidade sem comprometer resiliência. A terceira contribuição é a utilização do modo multi-coordenado para resolver Consenso Generalizado, um problema que generaliza uma série de outros e que, portanto, é de grande interesse prático. Além disso, fizemos diversas considerações sobre aspectos práticos da utilização deste protocolo. Como resultado, nosso protocolo perde desempenho gradualmente no caso de condições desfavoráveis, permite o balanceamento de carga sobre os coordenadores, e acessa a memória estável parcimoniosamente. Na segunda parte da tese, consideramos problemas de acordo no contexto de redes organizadas hierarquicamente. Em específico, nós consideramos uma topologia usada nos data centers de grandes cooporações: grupos de máquinas conectadas internamente por links de baixa latência, mas por links mais lentos entre grupos. Em tais cenários, latência é claramente um fator importante e reconfigurações, onerosas aos protocolos, devem ser evitadas tanto quanto possível. Nossa contribuição neste tópico está em evitar reconfigurações e melhorar a disponibilidade de um protocolo de acordo que é rápido a despeito de colisões. Isto é, um protocolo que consegue chegar a uma decisão em dois passos inter-grupos mesmo quando várias propostas são feitas concorrentementes. Além do uso da técnica de multicoordenação, nós usamos primitivas de multicast e consenso para conter algumas reconfigurações dentro dos grupos, onde seus custos são menores. Na última parte da tese nós estudamos o problema de terminação de transações distribuídas. O problema consiste em garantir que os vários participantes da transação concordem em aplicar ou cancelar de forma consistente as suas operações no contexto da transação. Além disso, é necessário garantir a durabilidade das alterações feitas por transações terminadas com sucesso. Nossa contribuição neste tópico é um serviço de log que abstrai e desassocia a terminação de transações dos processos que executam tais transações. O serviço funciona como uma caixa preta e permite que resource managers lentos ou falhos sejam reiniciados em servidores diferentes, sem dependências na memória estável do servidor em que executava anteriormente. Nós apresentamos e avaliamos experimentalmente duas implementações do serviço. / Abstract: Agreement problems are a common abstraction in distributed systems. They appear when the components of the system must concur on reconfigurations, changes of state, or in lines of action in general. Examples of agreement problems are Consensus, Atomic Commitment, and Atomic Broadcast. In this thesis we investigate these abstractions in the context of the environment in which they will run and the applications that they will serve; in general, we consider the asynchronous crash-recovery model. The goal is to devise protocols that explore the contextual information to deliver improved availability. The correctness of our protocols holds even when the extra assumptions do not. In the first part of this thesis we explore the following property: messages broadcast in small networks tend to be delivered in order and reliably. We make three contributions in this part. The first contribution is to turn known Consensus algorithms that harness this ordering property to reach agreement in the crash-stop model into practical protocols. That is, protocols that tolerate message losses and recovery after crashes, efficiently. Our protocols ensure progress even in the presence of failures, if spontaneous ordering holds frequently. In the absence of spontaneous ordering, some other assumption is required to cope with failures. The second contribution of this thesis is to generalize one of our crash-recovery consensus protocols as a "multicoordinated" mode of a hybrid Consensus protocol, that may use spontaneous ordering or failure detection to progress. Compared to other protocols, ours provide improved availability with no price in resilience. The third contribution is to employ this new mode to solve Generalized Consensus, a problem that generalizes a series of other agreement problems and, hence, is of much practical interest. Moreover, we considered several aspects of solving this problem in practice, which had not been considered before. As a result, our Generalized Consensus protocol features graceful degradation, load balancing, and is parsimonious in accessing stable storage. In the second part of this thesis we have considered agreement problems in wide area networks organized hierarchically. More specifically, we considered a topology that is commonplace in the data centers of large corporations: groups of nodes, with large-bandwidth low-latency links connecting the nodes in the same group, and slow and limited links connecting nodes in different groups. In such environments, latency is clearly a major concern and reconfiguration procedures that render the agreement protocol momentarily unavailable must be avoided as much as possible. Our contribution here is in avoiding reconfigurations and improving the availability of a collision fast agreement protocol. That is, a protocol that can reach agreement in two intergroup communication steps, irrespectively to concurrent proposals. Besides the use of a multicoordinated approach, we employed multicast primitives and consensus to restrict some reconfigurations to within groups, where they are less expensive. In the last part of this thesis we study the problem of terminating distributed transactions. The problem consists of enforcing agreement among the parties on whether to commit or rollback the transaction and ensuring the durability of committed transactions. Our contribution in this topic is an abstract log service that detaches the termination problem from the processes actually performing the transactions. The service works as a black box and abstracts its implementation details from the application utilizing it. Moreover, it allows slow and failed resource managers be re-started on different hosts without relying on the stable storage of the previous host. We provide two implementations of the service, which we evaluated experimentally. / Doutorado / Doutor em Ciência da Computação

Orientador: Islene Calciolari Garcia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T07:37:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sakata_TiemiChristine_D.pdf: 843635 bytes, checksum: 7f950e8bee6e5c7a1dfb19c6212897c2 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Protocolos de checkpointing são responsáveis pelo armazenamento de estados dos processos de um sistema distribuído em memória estável para tolerar falhas. Os protocolos síncronos minimais induzem apenas um número minimal de processos a salvarem checkpoints durante uma execução do protocolo bloqueando os processos envolvidos. Uma versão não-bloqueante desta abordagem garante a minimalidade no número de checkpoints salvos em memória estável com o uso de checkpoints mutáveis, checkpoints que podem ser salvos em memória não-estável. Porém, a complexidade deste protocolo e o fato de ele tolerar apenas a presença de uma execução de checkpointing a cada instante nos motivou a procurar soluções para estes problemas na teoria desenvolvida para os protocolos quase-síncronos. A nova abordagem nos permitiu fazer uma revisão de alguns protocolos síncronos bloqueantes existentes na literatura que até então eram considerados minimais. Nesta mesma linha, obtivemos novos resultados na análise de minimalidade dos protocolos síncronos não-bloqueantes, ao considerarmos a aplicação como um todo e também a existência de execuções concorrentes de checkpointing. Ao estabelecermos esta ponte entre as abordagens para checkpointing, conseguimos desenvolver dois novos protocolos síncronos não-bloqueantes. Ambos fazem uso de checkpoints mutáveis, permitem execuções concorrentes de checkpointing e possuem um mecanismo simples de coleta de lixo. No entanto, o fato de cada um dos protocolos derivar de classes diferentes de protocolos quase-síncronos leva a comportamentos distintos, como evidenciado por resultados de simulação / Abstract: Checkpointing protocols are responsible for the selection of checkpoints in fault-tolerant distributed systems. Minimal checkpointing protocols minimize the number of checkpoints blocking processes during checkpointing. A non-blocking version of this approach assures a minimal number of checkpoints saved in stable memory using mutable checkpoints, those checkpoints can be saved in a non-stable storage. However, the complexity of this protocol and the absence of concurrent checkpointing executions have motivated us to find new solutions in the quasi-synchronous theory. The new approach has allowed us to review some blocking synchronous protocols existent in the literature which were, until now, considered as minimals. In the same way, we present new results analysing the minimality on the number of checkpoints in nonblocking synchronous protocols, considering the whole application and also the existence of concurrent checkpointing executions. On bridging the gap between the checkpointing approaches we could develop two new non-blocking synchronous protocols. Both use mutable checkpoints, allow concurrent checkpointing executions and have a simple mechanism of garbage collection. However, since each protocol derives from a diferent class of quasi-synchronous protocols, they present distinct behaviours, which are evident in the simulation results / Doutorado / Sistemas Distribuidos / Doutor em Ciência da Computação

Orientador: Cecilia Mary Fischer Rubira / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T18:11:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_RaqueldeAlbuquerqueMaranhao_M.pdf: 440934 bytes, checksum: f6d34e1edb2b80cf97eea73766e5621f (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Programação Orientada a Aspectos (POA) tem sido considerada uma abordagem interessante para modularizar o comportamento excepcional de um sistema. Porém, ainda existem algumas questões em aberto sobre o uso de POA com este objetivo. Nenhum trabalho na literatura tentou verificar se POA realmente promove melhorias em atributos de qualidade quando usada para modularizar código de tratamento de exceções não-trivial, objetivando: avaliar a escalabilidade dos aspectos ao modularizar tratamento de exceções em sistemas com um número significativo de tratadores; e avaliar a interação entre aspectos de tratamento de exceções e aspectos de outros interesses como, por exemplo, distribuição, persistência, segurança etc. Este trabalho apresenta um estudo quantitativo da adequação de POA para modularizar código de tratamento de exceções em sistemas que possuem um número significativo de tratadores não-triviais, e também em sistemas nos quais interesses transversais diferentes de tratamento de exceções, no caso distribuição e persistência, já foram modularizados com aspectos. Este estudo consistiu na refatoração de dois sistemas orientados a objetos e um sistema orientado a aspectos, que tiveram seu código responsável pelo tratamento de exceções movido para aspectos. Foi utilizado um conjunto de métricas para avaliar atributos de qualidade das versões original e refatorada desses sistemas. Observou-se que POA promoveu a separação de interesses entre o código de tratamento de exceções e o código normal dos sistemas. Porém, contradizendo a intuição geral, a versão orientada a aspectos desses sistemas não apresentou ganhos significativos para as métricas de tamanho empregadas / Abstract: Aspect-Oriented Programming (AOP) has usually been considered as an approach to modularize the exceptional behavior of a system. However, there are questions related to possible trade-offs involved in using AOP with this objective that are not yet well known. To the best of our knowledge, no work in literature has attempted to assess whether AOP really promotes an enhancement in well-understood quality attributes, when used for modularizing nontrivial exception handling code with focus on: evaluation of the scalability of aspects for modularizing exception handling in systems with a significant number of handlers; and evaluation of interactions between exception handling aspects and aspects implementing other concerns like distribution and persistence. This work presents a quantitative study of the adequacy of AOP for modularizing exception handling code in systems with a significant number of nontrivial handlers, and also in systems possessing aspects implementing other concerns. The study consisted of refactoring two object-oriented and one aspect-oriented systems so that the code responsible for handling exceptions was moved to aspects. It was employed a suite of metrics to measure quality attributes of the original and refactored systems. It was found that AOP improved separation of concerns between exception handling code and normal application code. However, contradicting the general intuition, the aspect-oriented version of the system did not present significant gains for any of size metrics employed. / Mestrado / Mestre Profissional em Computação

Este projeto apresenta o desenvolvimento de um conjunto de algoritmos que objetivam o escalonamento de tarefas em grades móveis, com foco no problema de conectividade e tolerância às falhas. Algoritmos de aprendizado de máquina e algoritmos estocásticos são aplicados na organização de recursos da grade durante o processo de escalonamento de tarefas. Além disso, uma tolerância a falhas foi considerada em conjunto ao algoritmo proposto e o desempenho do algoritmo foi avaliado por meio de simulação. Os resultados mostram que a queda da quantidade de falhas é significativa com a utilização dos algoritmos desenvolvidos, principalmente quando há uma grande quantidade de tarefas e poucos recursos disponíveis. O aumento do tempo de execução é inevitável neste caso, porém é controlável pelas variáveis definidas nos algoritmos. / This project presents the development of a set of algorithms for task scheduling in a mobile grid, focusing on connectivity problem and fault tolerance. Machine learning algorithms and stochastic algorithms are applied to organize the grid resources during the process of task scheduling. In addition, a technique of fault tolerance is considered in conjunction with the proposed algorithm, and the performance of algorithm is evaluated by simulation. The results show a substancial decrease in the failure rate due to the use of developed algorithms, mainly for the case of large amount of tasks with limited resources. The increase in execution time is inevitable in this case, but it is controllable by variables defined in the algorithms.

Orientador: Maria Beatriz Felgar de Toledo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:05:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_Tarcisioda_M.pdf: 524832 bytes, checksum: e48d1d2ef3454a5ab4bbf824469d8251 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Recentes avanços nas tecnologias de telecomunicação e de dispositivos de computação portáteis possibilitaram o surgimento da Computação Móvel. Assim, dispositivos como laptops e PDA¿s equipados com interfaces de comunicação sem fio ganharam a capacidade de participar de computações distribuídas mesmo estando em movimento ou desconectados. Apesar da computação móvel ser muito atraente, ela impõe uma série de obstáculos aos sistemas distribuídos. Dentre estes obstáculos está a baixa largura de banda das redes de comunicação sem fio, desconexões inesperadas e escassez de recursos do dispositivo de computação móvel (como energia e espaço em disco). Diante deste contexto, esta dissertação apresenta um sistema de transações que possui a capacidade de adaptação diante dos obstáculos impostos pelo ambiente de comunicação sem fio. Esta adaptação é obtida através da colaboração entre as transações e um sistema de apoio. O sistema de apoio é responsável pelo monitoramento dos recursos do ambiente, por notificar as transações sobre as mudanças ocorridas no ambiente e por prover mecanismos de adaptação às transações. Cada transação pode reagir às mudanças ocorridas no ambiente de acordo com a sua política de adaptação. Basicamente, os mecanismos de adaptação providos pelo sistema são os modos de operação e os níveis de isolamento. Para a validação do modelo proposto, esta dissertação apresenta também um protótipo que foi implementado usando as tecnologias Java e CORBA / Abstract: Recent advances in telecommunication technologies and portable computing devices have made possible the appearance of Mobile Computing. Thus devices like laptops and PDAs equipped with wireless communication interfaces have acquired the capacity to participate in distributed computing while moving or disconnected. Although attractive, mobile computing imposes a set of obstacles to distributed computing. Among these obstacles is the low bandwidth of the wireless communication networks, unexpected disconnections, and lacking of resources in mobile computing devices (such as power and disk space). In this context, this dissertation presents a transaction system that can adapt in the face of the obstacles imposed by the wireless communication environment. This adaptation is acquired through the collaboration between transactions and the underlying system. The underlying system is responsible for monitoring of resources, notifying transactions about changes in the environment and providing adaptation mechanisms. Each transaction may react to environmental changes according to its own adaptation policy. The provided adaptation mechanisms are operation modes and isolation levels. Moreover, this dissertation presents a prototype developed for the validation of the proposed model. The prototype was implemented using Java and CORBA technologies / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

Orientador: Ricardo de Oliveira Anido / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-25T02:30:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Conceicao_DarioVieira_M.pdf: 2160223 bytes, checksum: ebf18e2f4e144875c36dd8c5da967522 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: A rápida expansão da tecnologia de comunicação sem fio e dos serviços de satélite proporcionaram o aparecimento de um novo paradigma no campo da ciência da computação, chamado computação móvel Nos sistemas móveis as soluções para o problema de distribuição diferem das existentes em computação distribuída convencional, devido a características intrínsecas do ambiente móvel, tais como: desconexão, mobilidade, estreita banda passante, alta latência, baixa capacidade de armazenamento e consumo de energia. Assim, embora as soluções básicas de problemas distribuídos sejam bem entendidas, uma análise de algumas destas em relação ao ambiente de computação móvel pode ser de vital importância na busca de novas soluções, adequadas a este ambiente. Esta dissertação analisa aspectos de um problema específico em sistemas distribuídos - consistência de dados - no contexto de computação móvel. São apresentados um novo modelo de execução de transação e um novo protocolo de gravação e recuperação de estados globais consistentes, ambos formando um arcabouço de consistência de dados adequado ao ambiente de computação móvel. / Abstract: The fast advance in wireless communication technologies and satellites service have enabled the appearance of a new paradigm in computer science, called mobile computing. Solutions to problems in mobile computing are different from those to traditional distributed systems, due to a set of inherent characteristics of mobile environment, like: mobility, frequent disconnection, low bandwidth, high latency, reduced storage capacity-limited battery life and small screen sizes. Therefore, although the basic issues in the traditional distributed environment are well understood, a review of some of these issues with respect to the mobile environment are useful to comprehend those characteristics. In this dissertation it is proposed a new transaction model and a new checkpoint protocol for the mobile environment. The transaction model and checkpoint protocol form an adequate framework for data consistency to mobile computing environment. / Mestrado / Mestre em Ciência da Computação

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:07:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339452.pdf: 1160381 bytes, checksum: 722a35e532367f63e483a469497c4242 (MD5) Previous issue date: 2016 / Grafos são usados para modelar um grande número de problemas reais em áreas como aprendizado de máquina e mineração de dados. O crescimento das bases de dados destas áreas tem levado à criação de uma variedade de sistemas distribuídos para processamento de grafos muito grandes, dentre os quais se destaca o Pregel, da Google. Embora esses sistemas costumem ser tolerantes a faltas de parada, a literatura sugere que eles também estão suscetíveis a faltas arbitrárias acidentais. Neste trabalho é apresentado Greft, uma arquitetura para processamento distribuído de grafos de larga escala capaz de lidar com essas faltas, baseado no Graph Processing System (GPS), uma implementação de código aberto do Pregel. São apresentados também resultados experimentais do protótipo obtidos na Amazon Web Services (AWS), onde demonstra-se que este algoritmo usa o dobro de recursos do original, em vez de 3 ou 4 vezes, como é comum em modelos tolerantes a faltas Bizantinas. Com isso, seu custo torna-se aceitável para aplicações críticas que requerem esse nível de tolerância a faltas.<br> / Abstract : Graphs are used to model a large number of real problems in areas such as machine learning and data mining. The increasing dataset sizes has led to the creation of various distributed large scale graph processing systems, among which Google's Pregel stands out. Although these systems usually tolerate crash faults, literature suggests they are vulnerable to accidental arbitrary faults as well. In this dissertation we present the architecture, algorithms and a prototype of such system that can tolerate this kind of fault, based on Graph Processing System (GPS), an open source implementation of Pregel. Experimental results of the prototype in Amazon Web Services (AWS) are presented, showing that it uses twice the resources of the original implementation, instead of 3 or 4 times as usual in Byzantine fault-tolerant systems. This cost is acceptable for critical applications that require this level of fault tolerance.

Dissertação: Luiz Eduardo Buzato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T19:40:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_IsleneCalciolari_M.pdf: 2272722 bytes, checksum: 40ccc8d3db214888d670f87260cf1134 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Estados globais consistentes são fundamentais para a solução de uma série de problemas em sistemas distribuídos, em especial para a monitorização e reconfiguração de aplicações distribuídas. A construção assíncrona de estados globais consistentes permite maior eficiência e flexibilidade a sistemas de monitorização. Consideramos aplicações distribuídas construídas sobre o modelo de processos e mensa­gens (MPM) e sobre o modelo de objetos e ações atômicas (MOA). Enquanto para o primeiro modelo vários algoritmos foram desenvolvidos para a obtenção de estados globais consisten­tes, para o segundo a oferta é extremamente reduzida. Estabelecemos correlações entre esse dois modelos e conseguimos o mapeamento de algoritmos para a obtenção de estados globais consistentes do MPM para o MOA. Enquanto grande parte da literatura para a obtenção de estados globais consistentes está voltada para a recuperação de falhas com retrocesso de estado, temos como objetivo a construção de uma visão progressiva da aplicação (consideramos que o monitor deve analisar estados globais consistentes mais recentes que os anteriores). Esta abordagem propiciou a criação de algoritmos originais para a construção de estados globais consistentes a partir de estados de interesse (checkpoints) selecionados pelos componentes da aplicação. / Abstract: Consistent global states are fundamental to solve a large class of problems in distributed systems, especially for monitoring and reconfiguration of distributed applications. The asyn­chronous construction of consistent global states allows greater efficiency and flexibility to monitoring systems. We consider distributed applications built upon the processes and messages model (MPM) and upon the objects and atomic actions model (MOA). Many algorithms have been designed for the construction of consistent global states in the MPM, but for the MOA the number of algorithms is extremely reduced. We have established correlations between these two models and, using them, we have mapped algorithms to construct consistent global states from the MPM to the MOA. A great part of the literature for the construction of consistent global states is devoted to the backward recovery of failures. Our goal is the construction of a progressive view of the application (we consider that the monitor must analyze consistent global states that are as up-to-date as possible). This approach allowed the creation of new algorithms for the construction of consistent global states using checkpoints; states selected by the application components. / Mestrado / Mestre em Ciência da Computação

Orientador: Luiz Eduardo Buzato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-24T01:35:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliva_Alexandre_M.pdf: 5691615 bytes, checksum: ba99390ac446198a77b12e7206bd3d4d (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Esta dissertação é uma coleção de artigos escritos em inglês, com uma introdução e uma conclusão em português. O primeiro artigo descreve Guaraná, uma arquitetura reflexiva independente de linguagem, cujo protocolo de meta-nível, em tempo de execução, permite um alto grau de reutilização de código de meta-nível. O protocolo foi projetado de forma a prover, de forma segura, flexibilidade e reconfigurabilidade do comportamento de meta-nível de objetos. O segundo artigo descreve nossa implementação dessa arquitetura, através da modificação de uma implementação aberta da Máquina Virtual de Java TM, que mantém a linguagem de programação Java TM inalterada. Com nossa abordagem, aplicações Java TM pré-existentes podem ser tornadas reflexivas, mesmo quando seu código fonte não está disponível. O artigo descreve as alterações que fizemos à máquina virtual, bem como as classes que completam a implementação. Além disso, ele apresenta medidas de degradação de desempenho causadas por nossas alterações. O" terceiro artigo é um tutorial dirigido a programadores J ava TM que pretendam conhecer e utilizar os recursos do Guaraná. Ele cobre desde mecanismos básicos de interceptação até tópicos avançados, expondo alguns detalhes internos da implementação do Guaraná. O quarto e último artigo apresenta MOLDS, uma biblioteca de componentes de meta-nível adequados para a construção de aplicações distribuídas, que pretendemos implementar sobre o Guaraná. Esta biblioteca explorará a capacidade do Guaraná de combinar meta-objetos independentes de modo a definir comportamentos de meta-nível complexos, de maneira transparente, do ponto de vista da aplicação do nível base / Abstract: This dissertation is a collection of papers written in English, with an introduction and a conclusion in Portuguese. The first paper describes Guaraná, a language-independent reftexive architecture, whose run-time meta-leveI protocol permits a high degree of reuse of meta-leveI code. The protocol was designed so as to provide, in a secure manner, ftexibility and reconfigurability of metaleveI behavior of objects. The second paper describes our implementation of this architecture through the modification of a free implementation of the JavaTM Virtual Machine (JVM) Specification, but keeping the Java Programming Language intact. vVith our approach, existing Java applications can be made refiexive, even if their source code is not available. We describe the modifications we have introduced in the JVM, as well as the Java classes that complete the implementation, and measure the impact of the modifications on the performance of applications and the JVM. The third paper is a tutorial directed to Java TM programmers who are willing to know and use the features of Guaraná. It covers the workings of Guaraná, from basic interception mechanisms to advanced topics, exposing some of the internal details of the implementation of Guaraná. The fourth and last paper introduces MOLDS, a library of meta-leveI compo'nents suit able for building distributed applications, that we intend to implement on top of Guaraná. This library will explore Guaraná's features to combine independent meta-objects that implement mechanisms such as replication, persistence, etc, in order to form complex meta-leveI behavior, in a transparent way, from the point of view of the application programmer / Mestrado / Mestre em Ciência da Computação

Este trabalho estuda a implementação do sistema de Quorum associado ao algoritmo epidêmico Gossip, a implementação de um novo algoritmo de economia de energia - o PWSave - e o protocolo de roteamento AODV em um cenário com e sem falhas de uma rede ad hoc com mobilidade. Optou-se por implementar este trabalho em um ambiente de simulação, dado que a modelagem matemática da associação do Gossip, Quorum e PWSave com os 80 nós - quantidade de nós escolhida para o ambiente de simulação - apresentaria maior complexidade e demora ao abranger todas as variáveis de ambiente desse conjunto de soluções para cada nó presente na rede. A rotina de programação - com o uso de loops para os trabalhos repetitivos - presente no ambiente de simulação permite que os experimentos sejam efetuados mais rapidamente e com menor probabilidade de erros. Os estudos [1], [2] demonstraram, respectivamente, que soluções abrangendo o algoritmo epidêmico Gossip e o sistema de compartilhamento de dados Quorum apresentam resultados favoráveis para uma rede ad hoc com alta mobilidade. Em [1] é apresentado um cenário muito próximo ao implementado neste trabalho, com a utilização do algoritmo Gossip ao protocolo de roteamento Ad-Hoc On-Demand Distance Vector (AODV). Os parâmetros analisados foram os mesmos, a saber: routes requests (RREQ), perda de pacote, vazão e latência. Os resultados do cenário simulado mostram uma diminuição no número de RREQs em uma rede ad hoc, e os demais parâmetros, medidos no ambiente de simulação, são pouco afetados. De acordo com [2] constata-se que há um aumento da resiliência e da vazão da rede e uma menor sobrecarga causada pela distribuição da informação na rede ad hoc pelo sistema de Quorum. A associação do algoritmo Gossip com o sistema de Quorum resultou em uma diminuição considerável de RREQs e perda de pacotes, mas o parâmetro de consumo de energia, que deve ser um fator importante em uma rede ad hoc e/ou uma rede sensor, não apresentou nenhuma melhora. Portanto, foi implementada uma solução adicional ao Gossip e ao Quorum, com o desenvolvimento de um novo algoritmo de economia de energia denominado de PWSave, no simulador Glomosim com o protocolo de roteamento AODV. O PWSave é responsável pelo adormecimento dos nós da rede que não estejam processando informações, ou seja, os nós, no momento do adormecimento, não poderão trocar dados ou auxiliar na formação de rotas da rede. O PWSave associado ao Gossip e ao sistema de Quorum apresenta resultados que refletem ma diminuição no consumo de energia próxima a 10% em comparação com a solução da associação do Gossip com o sistema de Quorum sem a implementação de PWSave. Os resultados da simulação mostram que a associação de Gossip, Quorum e PWSave acarreta uma redução no número de RREQs e na taxa de perda de pacotes sem degradar muito características de fluxo e latência, além de propiciar uma considerável economia no consumo de energia. / This work studies the implementation of the Quorum system associated with the Gossip algorithm, the implementation of a new power saving algorithm - the PWSave - and the routing protocol AODV in a scenario with and without failures of an ad hoc network with mobility. It has been chosen to implement this work in an environment of simulation, because the mathematical modeling of the association of Gossip, Quorum and PWSave with 80 nodes - number of nodes that has been chosen for the simulation environment - would present a higher complexity and delay to address all environment variables of the solutions set for each node present in the network. The programming routine - with the use of loops for the repetitive works - present in the simulation environment allows the experiments to be performed faster and with less probability of errors. The studies [1], [2] have shown, respectively, that solutions covering the Gossip epidemic algorithm and the system for sharing data Quorum show favorable results for an ad hoc network with high mobility. In [1] is presented a scenario very close to that implemented in this work, using the Gossip algorithm associated to the routing protocol Ad-Hoc On-Demand Distance Vector (AODV). The parameters analyzed were the same: routes requests (RREQ), packet loss, throughput and latency. The simulated scenario results show a decrease in the number of RREQs in an ad hoc network, and the other parameters, measured in the simulation environment, are little afected. According to [2] it is noted that there is an increase in the resilience and throughput of the network and a lower overload caused by the distribution of the information in the ad hoc network by the Quorum system. The association of the Gossip algorithm with the Quorum system resulted in a considerable decrease of RREQs and packet loss, but the parameter of energy consumption, which is an important factor in an ad hoc network and/or a sensor network, shows no improvement. Therefore, an additional solution was associated to the Gossip and to the Quorum, with the development of a new power saving algorithm named PWSave, in the simulator Glomosim with the routing protocol AODV. The PWSave is responsable for the sleeping state of the network nodes when they are not processing information: the nodes at the time of sleep cannot exchange data or assist in the building of network routes. The PWSave associated with the Gossip and Quorum system provides a decrease of the energy consumption close to 10% compared to the association solution of the Gossip with the Quorum system without the PWSave implementation. The results of simulation show that the association of the Gossip, Quorum and PWSave produces a reduction in the number of RREQs and in the rate of packets loss without degrading much the throughput and latency characteristics, providing a considerable energy consumption economy.