Os modelos de coordenação de comunicação possibilitam a cooperação entre os diversos processos que fazem parte de um sistema distribuído. O modelo de coordenação de espaço de dados compartilhado, o qual é representado pelo espaço de tuplas, permite que a comunicação tenha tanto desacoplamento referencial quanto temporal. Devido essas características, o espaço de tuplas é frequentemente usado em aplicações pervasivas e paralelas. A habilidade de tolerar a falhas é importante para ambos os tipos de aplicações. Para aplicações pervasivas na área médica, uma falha pode custar vidas. Nesse contexto, esse trabalho propõe o Tuplebiz, um espaço de tuplas distribuído que suporta transações em um ambiente sujeito a falhas bizantinas. As falhas bizantinas encapsulam uma variedade de comportamentos faltosos que podem ocorrer no sistema. O Tuplebiz é dividido em partições de dados para facilitar a distribuição entre diferentes servidores. Cada partição garante tolerância a falhas por meio de replicação de máquina de estados. Adicionalmente, o Tuplebiz também provê transações que possuem as propriedades ACID, isto é, as propriedades de atomicidade, consistência, isolamento e durabilidade. O gerente de transações é responsável por garantir o isolamento das transações. Testes de desempenho e injeção de falhas foram realizados. A latência do Tuplebiz sem falhas é aproximadamente 2,8 vezes maior que a latência de um sistema não replicado. Os testes de injeção tiveram como base um framework de testes de injeção de falhas para sistemas tolerantes a falhas bizantinas. Os testes avaliaram os seguintes tipos de falha: mensagens perdidas, atrasos de envio de mensagens, corrupção de mensagens, suspensão do sistema e crash. A latência no caso de falhas foi maior que no caso sem falhas, mas todas as falhas foram suportadas pelo Tuplebiz. Como estudo de caso, é revisada a integração do Tuplebiz com a Guaraná, uma linguagem específica de domínio usada para modelar soluções de integração de sistemas. As tarefas de uma solução de integração na Guaraná são centralizadas atualmente. A proposta de integração prevê a distribuição das tarefas entre diferentes servidores. / The coordination models enable the communication among the process in a distributed system. The shared data model is time and referential decoupled, which is represented by tuple spaces. For this reason, the tuple space is used by parallel and pervasive applications. The fault tolerance is very important for both type of application. For healthcare applications, the fault can cost a life. In this context, this work introduces the Tuplebiz, a distributed tuple space that supports transactions in environment where byzantine faults can occur. Byzantine faults include many types of system faults. The Tuplebiz is spitted in partitions. The main idea behind it is to distribute the tuple space among servers. Each partition guarantees the fault tolerance by using state machine replication. Furthermore, Tuplebiz has transaction support, which follows the ACID properties (atomicity, consistency, isolation, durability). The transaction manager is responsible for maintaining the isolation. Performance and fault injection tests were made in order to evaluate the Tuplebiz. The Tuplebiz latency is approximately 2.8 times bigger than the one for a non replicated system. The injection tests were based on an injection fault framework for byzantine faults. The tests applied were: lost message, delay message, corrupted message, system suspension and crash. The latency was worst on those cases; however the Tuplebiz was able to deal with all of them. Also, a case is presented. This case shows the integration between Tuplebiz and Guaraná, which is a domain specific language, used for designing Enterprise Application Integration applications. The solution integration tasks are centralized nowadays. The integration approach aims to distribute the tasks among servers.

Os modelos de coordenação de comunicação possibilitam a cooperação entre os diversos processos que fazem parte de um sistema distribuído. O modelo de coordenação de espaço de dados compartilhado, o qual é representado pelo espaço de tuplas, permite que a comunicação tenha tanto desacoplamento referencial quanto temporal. Devido essas características, o espaço de tuplas é frequentemente usado em aplicações pervasivas e paralelas. A habilidade de tolerar a falhas é importante para ambos os tipos de aplicações. Para aplicações pervasivas na área médica, uma falha pode custar vidas. Nesse contexto, esse trabalho propõe o Tuplebiz, um espaço de tuplas distribuído que suporta transações em um ambiente sujeito a falhas bizantinas. As falhas bizantinas encapsulam uma variedade de comportamentos faltosos que podem ocorrer no sistema. O Tuplebiz é dividido em partições de dados para facilitar a distribuição entre diferentes servidores. Cada partição garante tolerância a falhas por meio de replicação de máquina de estados. Adicionalmente, o Tuplebiz também provê transações que possuem as propriedades ACID, isto é, as propriedades de atomicidade, consistência, isolamento e durabilidade. O gerente de transações é responsável por garantir o isolamento das transações. Testes de desempenho e injeção de falhas foram realizados. A latência do Tuplebiz sem falhas é aproximadamente 2,8 vezes maior que a latência de um sistema não replicado. Os testes de injeção tiveram como base um framework de testes de injeção de falhas para sistemas tolerantes a falhas bizantinas. Os testes avaliaram os seguintes tipos de falha: mensagens perdidas, atrasos de envio de mensagens, corrupção de mensagens, suspensão do sistema e crash. A latência no caso de falhas foi maior que no caso sem falhas, mas todas as falhas foram suportadas pelo Tuplebiz. Como estudo de caso, é revisada a integração do Tuplebiz com a Guaraná, uma linguagem específica de domínio usada para modelar soluções de integração de sistemas. As tarefas de uma solução de integração na Guaraná são centralizadas atualmente. A proposta de integração prevê a distribuição das tarefas entre diferentes servidores. / The coordination models enable the communication among the process in a distributed system. The shared data model is time and referential decoupled, which is represented by tuple spaces. For this reason, the tuple space is used by parallel and pervasive applications. The fault tolerance is very important for both type of application. For healthcare applications, the fault can cost a life. In this context, this work introduces the Tuplebiz, a distributed tuple space that supports transactions in environment where byzantine faults can occur. Byzantine faults include many types of system faults. The Tuplebiz is spitted in partitions. The main idea behind it is to distribute the tuple space among servers. Each partition guarantees the fault tolerance by using state machine replication. Furthermore, Tuplebiz has transaction support, which follows the ACID properties (atomicity, consistency, isolation, durability). The transaction manager is responsible for maintaining the isolation. Performance and fault injection tests were made in order to evaluate the Tuplebiz. The Tuplebiz latency is approximately 2.8 times bigger than the one for a non replicated system. The injection tests were based on an injection fault framework for byzantine faults. The tests applied were: lost message, delay message, corrupted message, system suspension and crash. The latency was worst on those cases; however the Tuplebiz was able to deal with all of them. Also, a case is presented. This case shows the integration between Tuplebiz and Guaraná, which is a domain specific language, used for designing Enterprise Application Integration applications. The solution integration tasks are centralized nowadays. The integration approach aims to distribute the tasks among servers.

Os modelos de coordenação de comunicação possibilitam a cooperação entre os diversos processos que fazem parte de um sistema distribuído. O modelo de coordenação de espaço de dados compartilhado, o qual é representado pelo espaço de tuplas, permite que a comunicação tenha tanto desacoplamento referencial quanto temporal. Devido essas características, o espaço de tuplas é frequentemente usado em aplicações pervasivas e paralelas. A habilidade de tolerar a falhas é importante para ambos os tipos de aplicações. Para aplicações pervasivas na área médica, uma falha pode custar vidas. Nesse contexto, esse trabalho propõe o Tuplebiz, um espaço de tuplas distribuído que suporta transações em um ambiente sujeito a falhas bizantinas. As falhas bizantinas encapsulam uma variedade de comportamentos faltosos que podem ocorrer no sistema. O Tuplebiz é dividido em partições de dados para facilitar a distribuição entre diferentes servidores. Cada partição garante tolerância a falhas por meio de replicação de máquina de estados. Adicionalmente, o Tuplebiz também provê transações que possuem as propriedades ACID, isto é, as propriedades de atomicidade, consistência, isolamento e durabilidade. O gerente de transações é responsável por garantir o isolamento das transações. Testes de desempenho e injeção de falhas foram realizados. A latência do Tuplebiz sem falhas é aproximadamente 2,8 vezes maior que a latência de um sistema não replicado. Os testes de injeção tiveram como base um framework de testes de injeção de falhas para sistemas tolerantes a falhas bizantinas. Os testes avaliaram os seguintes tipos de falha: mensagens perdidas, atrasos de envio de mensagens, corrupção de mensagens, suspensão do sistema e crash. A latência no caso de falhas foi maior que no caso sem falhas, mas todas as falhas foram suportadas pelo Tuplebiz. Como estudo de caso, é revisada a integração do Tuplebiz com a Guaraná, uma linguagem específica de domínio usada para modelar soluções de integração de sistemas. As tarefas de uma solução de integração na Guaraná são centralizadas atualmente. A proposta de integração prevê a distribuição das tarefas entre diferentes servidores. / The coordination models enable the communication among the process in a distributed system. The shared data model is time and referential decoupled, which is represented by tuple spaces. For this reason, the tuple space is used by parallel and pervasive applications. The fault tolerance is very important for both type of application. For healthcare applications, the fault can cost a life. In this context, this work introduces the Tuplebiz, a distributed tuple space that supports transactions in environment where byzantine faults can occur. Byzantine faults include many types of system faults. The Tuplebiz is spitted in partitions. The main idea behind it is to distribute the tuple space among servers. Each partition guarantees the fault tolerance by using state machine replication. Furthermore, Tuplebiz has transaction support, which follows the ACID properties (atomicity, consistency, isolation, durability). The transaction manager is responsible for maintaining the isolation. Performance and fault injection tests were made in order to evaluate the Tuplebiz. The Tuplebiz latency is approximately 2.8 times bigger than the one for a non replicated system. The injection tests were based on an injection fault framework for byzantine faults. The tests applied were: lost message, delay message, corrupted message, system suspension and crash. The latency was worst on those cases; however the Tuplebiz was able to deal with all of them. Also, a case is presented. This case shows the integration between Tuplebiz and Guaraná, which is a domain specific language, used for designing Enterprise Application Integration applications. The solution integration tasks are centralized nowadays. The integration approach aims to distribute the tasks among servers.

The need for increased computational power is growing faster than our ability to produce faster computers. Already researchers are proposing systems that require peta-flop capable super computers, a far cry from what is currently capable. To meet such high computational requirements, networks of computers will be required. While it is possible to network together computers to achieve a single task, making that network more flexible to handle a multitude of different tasks is the promise of grid computing. <p>Grid systems are slowly appearing that are designed to run many independent tasks, and provide the ability for programs to migrate between machines before completion. However, these systems lack coordination capabilities. Many grid systems/environments allow multiple tasks to communicate/coordinate with each other based on various paradigms, but don't provide migration capabilities. <p>This thesis proposes a system, called JOLTS, that attempts to fill a gap by providing both checkpointing and coordination capabilities. The coordination model offered by JOLTS is based on the Objective Linda coordination language, with some additions. This thesis will show that the object space model is an effective form of coordination and communication, and can effectively be combined with checkpointing capabilities inside the same grid system.

The need for increased computational power is growing faster than our ability to produce faster computers. Already researchers are proposing systems that require peta-flop capable super computers, a far cry from what is currently capable. To meet such high computational requirements, networks of computers will be required. While it is possible to network together computers to achieve a single task, making that network more flexible to handle a multitude of different tasks is the promise of grid computing. <p>Grid systems are slowly appearing that are designed to run many independent tasks, and provide the ability for programs to migrate between machines before completion. However, these systems lack coordination capabilities. Many grid systems/environments allow multiple tasks to communicate/coordinate with each other based on various paradigms, but don't provide migration capabilities. <p>This thesis proposes a system, called JOLTS, that attempts to fill a gap by providing both checkpointing and coordination capabilities. The coordination model offered by JOLTS is based on the Objective Linda coordination language, with some additions. This thesis will show that the object space model is an effective form of coordination and communication, and can effectively be combined with checkpointing capabilities inside the same grid system.

The Generative Communication (GC) paradigm was introduced in the early 1980s in the form of the Linda coordination and communication language (Gelernter & Bernstein, 1982). The goal of the language was to provide an elegant, intuitive alternative to the state-of-the-art in parallel and distributed processing languages at that time, namely remote procedure calls; message passing systems; and shared memory systems (Gelernter, 1985). Despite the longevity of the Linda coordination language and the GC paradigm, in general, the literature is devoid of meaningful research into the construction and manipulation of dynamic, pointer-based data structures within the context of the GC paradigm. This document motivates the need for such data structures in GC. In addition, this document explores the reasons for the lack literature regarding dynamic pointer-based data structures in GC. Finally, we develop solutions to address the lack of support, within the GC paradigm, for such data structures. / Ph. D.

A arquitetura IP Multimedia Subsystem, proposta pelo consórcio 3rd Generation Partnership Project como base para o suporte à convergência entre telefonia móvel e a Internet, define uma série de elementos arquiteturais, entre os quais, o componente Call Session Control Function e o protocolo Session Initiation Protocol. Session Initiation Protocol é um protocolo da camada de aplicação utilizado para estabelecer, modificar e terminar sessões multimídia entre dispositivos. Em redes baseadas na arquitetura IP Multimedia Subsystem, o Session Initiation Protocol é o responsável pela comunicação entre dispositivos e a rede, e entre os componentes responsáveis pelo gerenciamento de sessão. Nos últimos anos, estudos detectaram degradação de desempenho em redes baseadas na arquitetura IP Multimedia Subsystem em função das características centralizadas do Session Initiation Protocol e dos componentes de gerenciamento de sessão. Este trabalho apresenta uma arquitetura distribuída para redes baseadas em IP Multimedia Subsystem, tendo como fundamento o paradigma de computação paralela baseado em espaço de tuplas onde os servidores são organizados em uma rede P2P, com objetivo de prover uma infraestrutura escalável e tolerante a falhas. A validação da arquitetura em termos de desempenho e escalabilidade se deu através de modelagem formal e simulação com Redes de Petri Coloridas. / The IP Multimedia Subsystem architecture, proposed by the 3rd Generation Partnership Project consortium as basis to support the convergence between mobile networks and the Internet, defines a set of architectural elements, among them, the Call Session Control Function and the Session Initiation Protocol. The Session Initiation Protocol is an application layer protocol used to establish, modify and terminate sessions between devices. On the IP multimedia subsystem based network, the Session Initiation Protocol play a key role on the communication between devices and the network, and between session management components. In the last years, studies have detected a performance bottleneck on IP multimedia subsystem networks due to centralized characteristic of the Session Initiation Protocol and in Session Control components. This work shows a distributed architecture for IP Multimedia Subsystem networks based on the tuple space paradigm, and the servers structured in a P2P network, aiming to achieve a scalable and fault-tolerant infrastructure. The validation of the architecture on the performance and scalability took place through the Coloured Petri Net formal modeling and simulation.

Made available in DSpace on 2016-03-22T17:26:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_II_Rodrigo Souza.pdf: 2679627 bytes, checksum: fb1826c3492ebc18a13d94730a1f75ac (MD5) Previous issue date: 2009-08-31 / Pervasive Computing is a new paradigm that states that the computational environment must be available to the user at any time and location. In this scenario, the applications are widely distributed, mobile and hosted on inherently open and dynamic environments. Moreover, the systems must have mechanisms that enhance the cooperation among users as well as among applications. These features strengthen the challenges related to the execution infrastructure for distributed systems and add new aspects that need to be considered. Existing coordination models employed in distributed systems are limited considering the demands of modern computing environments, specially regarding scalability, mobility and disconnection. This work presents the EXEHDA-TS, which is a distributed mechanism for coordinating applications in the Pervasive Computing with dynamic control of scalability and communication costs. The proposed software architecture allows a proactive coordination and information exchange among components of distributed applications, promoting scalability in a mobile environment. The EXEHDA-TS was modeled as a service and implemented as a prototype running on the pervasive environment managed by the middleware EXEHDA. The prototype was evaluated through case studies of the medical field, considering the challenges inherent to the project PERTMED, and it accomplished the requirements of the focused scenarios / A Computação Pervasiva ´e um novo paradigma que afirma que o ambiente computacional deve estar dispon´&#305;vel para o usu´ario, a qualquer momento e local. Nesse cen´ario, as aplicac¸ oes s ao amplamente distribu´&#305;das, m´oveis e hospedadas em ambientes inerentemente abertos e din amicos. Al´em disso, os sistemas devem ter mecanismos que promovam a cooperac¸ ao entre os usu´arios, bem como entre as aplicac¸ oes. Essas caracter´&#305;sticas reforc¸am os desafios relacionados `as infraestruturas de execuc¸ ao para sistemas distribu´&#305;dos e acrescentam novos aspectos que precisam ser considerados. Modelos de coordenac¸ ao existentes empregados em sistemas distribu´&#305;dos possuem limitac¸ oes considerando as demandas dos ambientes computacionais modernos, especialmente em relac¸ ao `a escalabilidade, `a mobilidade e `a desconex ao. Este trabalho apresenta o EXEHDA-TS, que ´e um mecanismo distribu´&#305;do para a coordenac¸ ao de aplicac¸ oes na Computac¸ ao Pervasiva com controle din amico da escalabilidade e dos custos de comunicac¸ ao. A arquitetura de software proposta permite uma coordenac¸ ao e troca de informac¸ oes proativa entre os componentes das aplicac¸ oes distribu´&#305;das, promovendo a escalabilidade em um ambiente m´ovel. O EXEHDA-TS foi modelado como um servic¸o e um prot´otipo foi implementado para ser executado no ambiente gerenciado pelo middleware EXEHDA. O prot´otipo foi avaliado atrav´es de estudos de caso da ´area m´edica, considerando os desafios inerentes ao projeto PERTMED, e atendeu `as exig encias dos cen´arios focados

A arquitetura IP Multimedia Subsystem, proposta pelo consórcio 3rd Generation Partnership Project como base para o suporte à convergência entre telefonia móvel e a Internet, define uma série de elementos arquiteturais, entre os quais, o componente Call Session Control Function e o protocolo Session Initiation Protocol. Session Initiation Protocol é um protocolo da camada de aplicação utilizado para estabelecer, modificar e terminar sessões multimídia entre dispositivos. Em redes baseadas na arquitetura IP Multimedia Subsystem, o Session Initiation Protocol é o responsável pela comunicação entre dispositivos e a rede, e entre os componentes responsáveis pelo gerenciamento de sessão. Nos últimos anos, estudos detectaram degradação de desempenho em redes baseadas na arquitetura IP Multimedia Subsystem em função das características centralizadas do Session Initiation Protocol e dos componentes de gerenciamento de sessão. Este trabalho apresenta uma arquitetura distribuída para redes baseadas em IP Multimedia Subsystem, tendo como fundamento o paradigma de computação paralela baseado em espaço de tuplas onde os servidores são organizados em uma rede P2P, com objetivo de prover uma infraestrutura escalável e tolerante a falhas. A validação da arquitetura em termos de desempenho e escalabilidade se deu através de modelagem formal e simulação com Redes de Petri Coloridas. / The IP Multimedia Subsystem architecture, proposed by the 3rd Generation Partnership Project consortium as basis to support the convergence between mobile networks and the Internet, defines a set of architectural elements, among them, the Call Session Control Function and the Session Initiation Protocol. The Session Initiation Protocol is an application layer protocol used to establish, modify and terminate sessions between devices. On the IP multimedia subsystem based network, the Session Initiation Protocol play a key role on the communication between devices and the network, and between session management components. In the last years, studies have detected a performance bottleneck on IP multimedia subsystem networks due to centralized characteristic of the Session Initiation Protocol and in Session Control components. This work shows a distributed architecture for IP Multimedia Subsystem networks based on the tuple space paradigm, and the servers structured in a P2P network, aiming to achieve a scalable and fault-tolerant infrastructure. The validation of the architecture on the performance and scalability took place through the Coloured Petri Net formal modeling and simulation.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / nÃo hà / A evoluÃÃo das tecnologias mÃveis favorece o surgimento de sistemas capazes de antever as necessidades do usuÃrio e se adaptar Ãs variaÃÃes de seu contexto de forma imperceptÃvel. Tais sistemas, denominados sistemas ubÃquos, enfrentam o desafio da adaptaÃÃo dinÃmica em um cenÃrio altamente distribuÃdo, heterogÃneo e volÃtil, uma vez que pode se tornar difÃcil coletar e processar informaÃÃes contextuais oriundas de fontes desconhecidas e distribuÃdas. O problema em questÃo à o gerenciamento de dados contextuais em cenÃrios sujeitos a mobilidade e conexÃes intermitentes entre dispositivos mÃveis e servidores. A fim de facilitar o desenvolvimento de sistemas ubÃquos, este trabalho estende um sistema de suporte existente, chamado SysSU (LIMA et al., 2011), que foi baseado em espaÃos de tuplas centralizado. Com o objetivo de gerenciar informaÃÃes de contexto distribuÃdas, à adotada uma abordagem de espaÃo de tuplas descentralizada, oferecendo aos componentes dos sistemas ubÃquos a capacidade de interaÃÃo e cooperaÃÃo em situaÃÃes de total descentralizaÃÃo. Sendo assim, esta dissertaÃÃo propÃe o SysSU-DTS (System Support for Ubiquity - Distribute Tuple Space), um sistema de suporte que fornece a funcionalidade de coordenaÃÃo de sistemas ubÃquos em ambientes abertos, onde nenhuma suposiÃÃo sobre os recursos disponÃveis deve ser feita. O SysSU-DTS à focado em sistemas ubÃquos baseado em dispositivos mÃveis, como smartphones, tablets e ultrabooks, que podem se comunicar atravÃs de redes mÃveis Ad hoc (MANET - Mobile Ad hoc Network). O SysSU-DTS representa informaÃÃes contextuais por meio de tuplas e permite o acesso transparente a informaÃÃes de contexto disponÃveis, estejam elas localizadas dentro do dispositivo mÃvel, em um servidor ou em outro dispositivo mÃvel prÃximo. A partir do acesso a informaÃÃes de contexto oriundas de diferentes provedores, as aplicaÃÃes ubÃquas e sensÃveis ao contexto que adotem o suporte do SysSU-DTS podem ter uma visÃo do contexto global das entidades envolvidas no sistema. AlÃm disso, o SysSU-DTS implementa um mecanismo de escopo que permite a formaÃÃo de subconjuntos de informaÃÃes contextuais disponÃveis, evitando gerenciamento de informaÃÃes desnecessÃrias. SÃo apresentados resultados experimentais obtidos em uma avaliaÃÃo de desempenho realizada em um testbed composto por smartphones e tablets. Esta avaliaÃÃo demonstra a viabilidade prÃtica da abordagem proposta e como o SysSU-DTS promove a distribuiÃÃo de informaÃÃes de contexto adaptando-se dinamicamente a provedores de contexto locais, infra-estruturados e distribuÃdos em redes Ad hoc. / The evolution of mobile technologies allows the emerging of ubiquitous systems, able to anticipate userâs needs and to seamlessly adapt to context changes. These systems present the problem of dynamic adaptation in a highly distributed, heterogeneous and volatile environment, since it may be difficult to collect and process context information from distributed unknown sources. The problem faced is the management of contextual data in scenarios with mobility and intermittent connections between mobile devices and servers. In order to facilitate the development of such systems, this work extends an existing support system based on centralized tuple spaces, called SysSU (LIMA et al., 2011), aiming at the management of distributed information. Hence, a decentralized tuple space approach is adopted, offering to ubiquitous systems components the capability of interaction and cooperation in scenarios of total decentralization. Thus, this work introduces SysSU-DTS (System Support for Ubiquity - Distribute Tuple Space), a system support that provides functionality for coordinating ubiquitous systems in open environments, where no assumptions about available resources should be made. It focuses on ubiquitous systems based on mobile devices such as smartphones, tablets and ultrabooks, which can communicate through a Mobile Ad hoc Network (MANET). SysSU-DTS represents context information by tuples and allows a transparent access to spread context, as follows: (i)local access, which accesses an internal device tuple space; (ii) infrastructured access, tuple spaces located on a server accessed using an infrastructured network; or (iii) Ad hoc access, interacting directly with tuple spaces located in nearby devices via the formation of an Ad hoc network. From the access to different context providers, ubiquitous and context-aware applications, using SysSU-DTSs support, can have an insight of global context related to the system entities. In addition, SysSU-DTS implements a scope mechanism that allows the formation of available contextual information subsets. This mechanism restricts access to contextual tuples only to members of the same scope, avoiding unnecessary information management. This dissertation reports some experimental results obtained in a performance evaluation using a testbed of smartphones and tablets. The evaluation shows the practical feasibility of our approach and point out how SysSU-DTS can grant context data distribution with dynamically adapting to local, infrastructured and distributed over Ad hoc networks context providers.