É ponto passivo a importância dos sistemas distribuídos no desenvolvimento da computação de alto desempenho nas próximas décadas. No entanto, ainda muito se debate sobre políticas de gerenciamento adequadas para os recursos computacionais espacialmente dispersos disponíveis em tais sistemas. Políticas de balanceamento de carga procuram resolver o problema da ociosidade das maquinas(ou, por outro lado, da super-utilização) em um sistema distribuído. Não são raras situações nas quais somente algumas maquinas da rede estão sendo efetivamente utilizadas, enquanto que varias outras se encontram subutilizadas, ou mesmo completamente ociosas. Aberta a possibilidade de executarmos remotamente uma tarefa, com o intuito de reduzirmos o tempo de resposta da mesma, ainda falta decidirmos "como" fazê-lo. Das decisões envolvidas quanto a execução remota de tarefas tratam as políticas de balanceamento de carga. Tais políticas, muito embora a aparente simplicidade quanto as decisões de controle tomadas ou ao reduzido numero de parâmetros envolvidos, não possuem um comportamento fácil de se prever. Sob determinadas condições, tais políticas podem ser tomar excessivamente instáveis, tomando sucessivas decisões equivocadas e, como consequência, degradando de forma considerável o desempenho do sistema. Em tais casos, muitas das vezes, melhor seria não tê-las. Este trabalho apresenta um ambiente desenvolvido com o objetivo de auxiliar projetistas de sistema ou analistas de desempenho a construir, simular e compreender mais claramente o impacto causado pelas decisões de balanceamento no desempenho do sistema. / There is no doubts about the importance of distributed systems in the development of high performance computing in the next decades. However, there are so much debates about appropriated management policies to spatially scattered computing resources available in this systems. Load balancing policies intend to resolve the problem of underloaded machines (or, in other hand, overloaded machines) in a distributed system. Moments in which few machines are really being used, meanwhile several others are underused, or even idle, aren't rare. Allowed the remote execution of tasks in order to decrease the response time of theirs, it remains to decide 'how' to do it. Load balancing policies deal with making decisions about remote execution. Such policies, in spite of the supposed simplicity about their control decisions and related parameters, doesn't have a predictable behavior. In some cases, such policies can become excessively unstable, making successive wrong decisions and, as consequence, degrading the system performance. In such cases, it's better no policy at all. This work presents an environment developed whose purpose is to help system designers or performance analysts to build, to simulate and to understand the impact made by balancing decisions over the system performance.

O fenômeno do congestionamento, decorrente do rápido aumento da demanda por todos os meios de transporte só tende a se agravar, já que sistemas de transporte (vistos como um todo) têm um grande impacto na economia mundial. No caso do transporte veicular em particular, é notório que a demanda por mobilidade é uma das características da nossa sociedade. O impacto direto e indireto dos congestionamentos em áreas urbanas e interurbanas é imenso, e precisam ser avaliados adequadamente para que seus efeitos sejam pelo menos minorados. Esta dissertação apresenta o AVNET, uma modelagem baseada em agentes para avali- ação do balanceamento de carga em redes de tráfego veicular, capaz de investigar micros- copicamente a interação entre oferta, demanda e as particularidades do comportamento dos motoristas, aqui tratados como agentes autônomos capazes de perceber o estado do ambiente e se adaptar a ele utilizando replanejamento heurístico. O principal objetivo do AVNET é investigar a interação entre a percepção que o agente possui do tráfego e a consequente adaptação através da mudança de rota durante a viagem. De forma cíclica, o AVNET propõe que o estado do ambiente influencia na percepção do agente, e a ação do agente influencia no estado do ambiente. As medidas de balanceamento de carga visam avaliar o desempenho do ponto de vista do motorista, ao invés de abordar a avaliação do ponto de vista da rede como algumas abordagens tradicionalmente propõe. Experimentos foram realizados a partir da variação nas condições de oferta - utili- zando uma rede com topologia em estilo de grade e uma abstração de algumas vias arte- riais da cidade de Porto Alegre/RS - variação nas condições de demanda - o tipo de dis- tribuição e número de viagens - e dos tipos de agentes utilizados. Os resultados ajudam a responder como será o balanceamento de carga de redes de tráfego veicular conforme as condições de oferta e demanda do ambiente, e de percepção/ação dos agentes. / The phenomenon of congestion, due to the rapid increase in demand for all means of transport is only going to worsen, since systems transport (seen as a whole) have a major impact on the world economy. In the case of vehicular transport in particular, it is clear that the demand for mobility is a characteristic of our society. The direct and indirect impact of congestion in urban and long distance is immense, and must be properly evaluated for their effects are at least mitigated. This dissertation presents the AVNET, an agent-basead modelling to evaluate load bal- ancing in networks of vehicular traffic, able to microscopically investigate the interaction between supply, demand and the peculiarities of the behavior of drivers, here treated as autonomous agents, capable to perceive the state of the environment and adapt to it using heuristic redesign. The main goal of AVNET is to investigate the interaction between the perception that the agent has the traffic and the consequent adaptation by changing the route during the trip. Cyclically, the AVNET propose that the state of the environment influences the perception of the agent and the agent’s action influences the state of the environment. Experiments were performed from the variation in supply conditions - using a network grid topology and an abstraction of some arterial roads in the city of Porto Alegre/RS - changes in demand conditions - the type of distribution and number of trips - and the types of agents used. The results will help answer how the balancing network load of vehicular traffic as conditions of supply and demand of the environment, and perception / action agents.

O bom desempenho de uma aplicação paralela é obtido conforme o modo como as técnicas de paralelização são empregadas. Para utilizar essas técnicas, é preciso encontrar uma forma adequada de extrair o paralelismo. Esta extração pode ser feita através de um grafo representativo da aplicação. Neste trabalho são aplicados métodos de particionamento de grafos para otimizar as comunicações entre os processos que fazem parte de uma computação paralela. Nesse contexto, a alocação dos processos almeja minimizar a quantidade de comunicações entre processadores. Esta técnica é frequentemente adotada em Processamento de Alto Desempenho - PAD. No entanto, a construção de grafo geralmente está embutida no programa, cujas estruturas de dados privadas são empregadas na contrução do grafo. A proposta é usar ferramentas diretamente em programas MPI, empregando, apenas, os recursos padr ões da norma MPI 1.2. O objetivo é fornecer uma biblioteca (b -MPI) portável para o escalonamento estático de programas MPI. O escalonamento estático realizado pela biblioteca é feito através do mapeamento de processos Esse mapeamento busca agrupar os processos que trocam muitas informações em um mesma máquina, o que nesse caso diminui o volume de dados trafegados pela rede. O mapeamento será realizado estaticamente após uma execução prévia do programa MPI. As aplicações alvo para o uso da b -MPI são aquelas que mantêm o mesmo padrão de comunicação após execuções sucessivas. A validação da biblioteca foi realizada atrav és da Transformada Rápida de Fourier disponível no pacote FFTW, da resolução do Problema de Transferência de Calor através do Método de Schwarz e Multigrid e da Fatora ção LU implementada no benchmark HPL. Os resultados mostraram que a b -MPI pode ser utilizada para distribuir os processos e cientemente minimizando o volume de mensagens trafegadas pela rede. / A good performance of a parallel application is obtained according to the mode as the parallelization techniques are applied. To make use of these techniques, is necessary to nd an appropriate way to extract the parallelism. This extraction can be done through a representative graph of the application. In this work, methods of partitioning graphs are applied to optimize the communication between processes that belong to a parallel computation. In this context, the processes allocation aims to minimize the communication amount between processors. This technique is frequently adopted in High Performance Computing - HPC. However, the graph building is generally inside the program, that has private data structures employed in the graph building. The proposal is to utilize tools directly in MPI programs, employing only standard resources of the MPI 1.2 norm. The goal is to provide a portable library (b -MPI) to static schedule MPI programs. The static scheduling realized by the library is done through the mapping of processes. This mapping seeks to cluster the processes that exchange a lot of information in the same machine that, in this case decreases the data volume passed through the net. The mapping will be done staticly after a previous execution of a MPI program. The target applications to make use of b -MPI are those whose keep the same communication pattern after successives executions. The library validation is done through the available applications in the FFTW package, the solving of the problem of Heat Transference through the Additive Schwarz Method and Multigrid and the LU factorization implemented in the HPL benchmark. The results show that b -MPI can be utilized to distribute the processes ef ciently minimizing the volume of messages exchanged through the network.

O Problema de Balanceamento e Sequenciamento de Linhas de Montagem com Tempos de Setup dependentes da Sequência (SUALBSP, em inglês Setup Assembly Line Balancing and Scheduling) envolve a atribuição de tarefas às estações de trabalho e o sequenciamento destas tarefas dentro da estação à qual foi atribuída. Trabalhos anteriores propuseram soluções heurísticas com excelentes resultados, porém o uso de métodos exatos, por meio de algum resolvedor de Programação Inteira Mista, tem apresentado desempenhos decepcionantes, pois contém um subproblema NP-hard em todas as estações. Enquanto o modelo de Scholl, Boysen e Fliedner (2013) minimiza prioritariamente o número de estações, o modelo proposto neste trabalho parte da premissa que este é um dado definido. A partir de uma estimativa inicial de número de estações, processa-se o modelo com o objetivo de distribuir as tarefas e minimizar o tempo total de estação, que é o segundo objetivo do modelo original. Se este processamento for infactível, incrementa-se o número de estações em uma unidade e reprocessa-se o modelo até se encontrar um resultado factível. Experimentos computacionais em 101 instâncias de dados confirmam o bom desempenho da abordagem proposta, sem qualquer prejuízo à qualidade da solução. Portanto, os resultados apresentados demonstram que há espaço para estudos futuros a partir do uso de matheurísticas. / The Setup Assembly Line Balancing and Scheduling Problem (SUALBSP) involves the assigning of tasks to workstations and the sequencing of these tasks within the station to which they are assigned. Previous work has proposed heuristic solutions with excellent results, but the use of exact methods, by some Mixed-Integer Programming solver, has shown disappointing performance, because it contains an NP-hard sub problems in every station. While the model proposed by Scholl, Boysen and Fliedner (2013) primarily minimizes the numbers of stations, our model assumes it as a parameter. From an initial estimate of the number of stations, we process the model for allocating tasks and minimize station times, which is the second objective of the original model. If this processing is infeasible, we increase the number of stations by one unit and we reprocess the model to find a feasible result. Computational experiments in 101 instances of data set confirm the good performance of the proposed approach, without harming the quality of the solution. Therefore, the results show that there are opportunities for future studies based on the use of matheuristics.

Les systèmes de stockage distribués sont massivement utilisés dans le contexte actuel des grandes masses de données. En plus de gérer le stockage de ces données, ces systèmes doivent répondre à une quantité toujours plus importante de requêtes émises par des clients distants afin d’effectuer de la fouille de données ou encore de la visualisation. Une problématique majeure dans ce contexte consiste à répartir efficacement les requêtes entre les différents noeuds qui composent ces systèmes afin de minimiser le temps de traitement des requêtes ( temps maximum et en moyenne d’une requête, temps total de traitement pour toutes les requêtes...). Dans cette thèse nous nous intéressons au problème d’allocation de requêtes dans un environnement distribué. On considère que les données sont répliquées et que les requêtes sont traitées par les noeuds stockant une copie de la donnée concernée. Dans un premier temps, des solutions algorithmiques quasi-optimales sont proposées lorsque les communications entre les différents noeuds du système se font de manière asynchrone. Le cas où certains noeuds du système peuvent être en panne est également considéré. Dans un deuxième temps, nous nous intéressons à l’impact de la réplication des données sur le traitement des requêtes. En particulier, un algorithme qui adapte la réplication des données en fonction de la demande est proposé. Cet algorithme couplé à nos algorithmes d’allocation permet de garantir une répartition des requêtes proche de l’idéal pour toute distribution de requêtes. Enfin, nous nous intéressons à l’impact de la réplication quand les requêtes arrivent en flux sur le système. Nous procédons à une évaluation expérimentale sur la base de données distribuées Apache Cassandra. Les expériences réalisées confirment l’intérêt de la réplication et de nos algorithmes d’allocation vis-à-vis des solutions présentes par défaut dans ce système. / Distributed data store are massively used in the actual context of Big Data. In addition to provide data management features, those systems have to deal with an increasing amount of queries sent by distant users in order to process data mining or data visualization operations. One of the main challenge is to evenly distribute the workload of queries between the nodes which compose these system in order to minimize the treatment time. In this thesis, we tackle the problem of query allocation in a distributed environment. We consider that data are replicated and a query can be handle only by a node storing the concerning data. First, near-optimal algorithmic proposals are given when communications between nodes are asynchronous. We also consider that some nodes can be faulty. Second, we study more deeply the impact of data replication on the query treatement. Particularly, we present an algorithm which manage the data replication based on the demand on these data. Combined with our allocation algorithm, we guaranty a near-optimal allocation. Finally, we focus on the impact of data replication when queries are received as a stream by the system. We make an experimental evaluation using the distributed database Apache Cassandra. The experiments confirm the interest of our algorithmic proposals to improve the query treatement compared to the native allocation scheme in Cassandra.

A presente tese tem por objetivo propor uma reformulação do papel do Estado na garantia da liberdade de expressão. Em um primeiro momento, expõem-se as principais premissas teóricas em torno do caráter multifuncional do princípio da liberdade de manifestação do pensamento, sua análise histórica em sede de Direito Comparado e a sua posição preferencial no processo de ponderação. Demonstra-se, em um segundo momento, a possibilidade de conflito entre a liberdade de expressão e os demais bens constitucionais. Na Terceira Parte, elabora-se uma síntese das principais idéias em torno da concepção democrática, ilustrando a atuação da jurisprudência estrangeira e a possibilidade de instituição de uma doutrina da equidade no ordenamento brasileiro. / This thesis intends to restructure States way of act on the guarantee of freedom of expression. First of all, will be presented the main theories about the multi-faced character of fundamental rights. After that, will be demonstrated that free speech can be in conflict with other constitutional principles. Finnaly, a synthesis of the main ideas around the democratic ideal, illustrated by precedent cases of foreign Courts, showing that is possible to institute a fairness doctrine in Brazil.

O bom desempenho de uma aplicação paralela é obtido conforme o modo como as técnicas de paralelização são empregadas. Para utilizar essas técnicas, é preciso encontrar uma forma adequada de extrair o paralelismo. Esta extração pode ser feita através de um grafo representativo da aplicação. Neste trabalho são aplicados métodos de particionamento de grafos para otimizar as comunicações entre os processos que fazem parte de uma computação paralela. Nesse contexto, a alocação dos processos almeja minimizar a quantidade de comunicações entre processadores. Esta técnica é frequentemente adotada em Processamento de Alto Desempenho - PAD. No entanto, a construção de grafo geralmente está embutida no programa, cujas estruturas de dados privadas são empregadas na contrução do grafo. A proposta é usar ferramentas diretamente em programas MPI, empregando, apenas, os recursos padr ões da norma MPI 1.2. O objetivo é fornecer uma biblioteca (b -MPI) portável para o escalonamento estático de programas MPI. O escalonamento estático realizado pela biblioteca é feito através do mapeamento de processos Esse mapeamento busca agrupar os processos que trocam muitas informações em um mesma máquina, o que nesse caso diminui o volume de dados trafegados pela rede. O mapeamento será realizado estaticamente após uma execução prévia do programa MPI. As aplicações alvo para o uso da b -MPI são aquelas que mantêm o mesmo padrão de comunicação após execuções sucessivas. A validação da biblioteca foi realizada atrav és da Transformada Rápida de Fourier disponível no pacote FFTW, da resolução do Problema de Transferência de Calor através do Método de Schwarz e Multigrid e da Fatora ção LU implementada no benchmark HPL. Os resultados mostraram que a b -MPI pode ser utilizada para distribuir os processos e cientemente minimizando o volume de mensagens trafegadas pela rede. / A good performance of a parallel application is obtained according to the mode as the parallelization techniques are applied. To make use of these techniques, is necessary to nd an appropriate way to extract the parallelism. This extraction can be done through a representative graph of the application. In this work, methods of partitioning graphs are applied to optimize the communication between processes that belong to a parallel computation. In this context, the processes allocation aims to minimize the communication amount between processors. This technique is frequently adopted in High Performance Computing - HPC. However, the graph building is generally inside the program, that has private data structures employed in the graph building. The proposal is to utilize tools directly in MPI programs, employing only standard resources of the MPI 1.2 norm. The goal is to provide a portable library (b -MPI) to static schedule MPI programs. The static scheduling realized by the library is done through the mapping of processes. This mapping seeks to cluster the processes that exchange a lot of information in the same machine that, in this case decreases the data volume passed through the net. The mapping will be done staticly after a previous execution of a MPI program. The target applications to make use of b -MPI are those whose keep the same communication pattern after successives executions. The library validation is done through the available applications in the FFTW package, the solving of the problem of Heat Transference through the Additive Schwarz Method and Multigrid and the LU factorization implemented in the HPL benchmark. The results show that b -MPI can be utilized to distribute the processes ef ciently minimizing the volume of messages exchanged through the network.

É ponto passivo a importância dos sistemas distribuídos no desenvolvimento da computação de alto desempenho nas próximas décadas. No entanto, ainda muito se debate sobre políticas de gerenciamento adequadas para os recursos computacionais espacialmente dispersos disponíveis em tais sistemas. Políticas de balanceamento de carga procuram resolver o problema da ociosidade das maquinas(ou, por outro lado, da super-utilização) em um sistema distribuído. Não são raras situações nas quais somente algumas maquinas da rede estão sendo efetivamente utilizadas, enquanto que varias outras se encontram subutilizadas, ou mesmo completamente ociosas. Aberta a possibilidade de executarmos remotamente uma tarefa, com o intuito de reduzirmos o tempo de resposta da mesma, ainda falta decidirmos "como" fazê-lo. Das decisões envolvidas quanto a execução remota de tarefas tratam as políticas de balanceamento de carga. Tais políticas, muito embora a aparente simplicidade quanto as decisões de controle tomadas ou ao reduzido numero de parâmetros envolvidos, não possuem um comportamento fácil de se prever. Sob determinadas condições, tais políticas podem ser tomar excessivamente instáveis, tomando sucessivas decisões equivocadas e, como consequência, degradando de forma considerável o desempenho do sistema. Em tais casos, muitas das vezes, melhor seria não tê-las. Este trabalho apresenta um ambiente desenvolvido com o objetivo de auxiliar projetistas de sistema ou analistas de desempenho a construir, simular e compreender mais claramente o impacto causado pelas decisões de balanceamento no desempenho do sistema. / There is no doubts about the importance of distributed systems in the development of high performance computing in the next decades. However, there are so much debates about appropriated management policies to spatially scattered computing resources available in this systems. Load balancing policies intend to resolve the problem of underloaded machines (or, in other hand, overloaded machines) in a distributed system. Moments in which few machines are really being used, meanwhile several others are underused, or even idle, aren't rare. Allowed the remote execution of tasks in order to decrease the response time of theirs, it remains to decide 'how' to do it. Load balancing policies deal with making decisions about remote execution. Such policies, in spite of the supposed simplicity about their control decisions and related parameters, doesn't have a predictable behavior. In some cases, such policies can become excessively unstable, making successive wrong decisions and, as consequence, degrading the system performance. In such cases, it's better no policy at all. This work presents an environment developed whose purpose is to help system designers or performance analysts to build, to simulate and to understand the impact made by balancing decisions over the system performance.

abstract: Commercial load balancers are often in use, and the production network at Arizona State University (ASU) is no exception. However, because the load balancer uses IP addresses, the solution does not apply to all applications. One such application is Rsyslog. This software processes syslog packets and stores them in files. The loss rate of incoming log packets is high due to the incoming rate of the data. The Rsyslog servers are overwhelmed by the continuous data stream. To solve this problem a software defined networking (SDN) based load balancer is designed to perform a transport-level load balancing over the incoming load to Rsyslog servers. In this solution the load is forwarded to one Rsyslog server at a time, according to one of a Round-Robin, Random, or Load-Based policy. This gives time to other servers to process the data they have received and prevent them from being overwhelmed. The evaluation of the proposed solution is conducted a physical testbed with the same data feed as the commercial solution. The results suggest that the SDN-based load balancer is competitive with the commercial load balancer. Replacing the software OpenFlow switch with a hardware switch is likely to further improve the results. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Computer Science 2015

Orientador: Fernando Augusto Silva Marins / Banca: José Roberto Dale Luche / Banca: Roberto Campos Leoni / Resumo: O objetivo geral da pesquisa foi desenvolver um modelo de simulação a eventos discretos para ser aplicado ao balanceamento de uma linha de montagem de componentes numa empresa do setor automotivo, buscando aumentar a produtividade da linha e utilizando menores quantidades de insumos. Na situação estudada há muitos elementos com comportamento estocástico, que podem influenciar na produtividade da linha, além da diversidade de insumos que abastecem a montagem, o que torna o balanceamento da linha uma tarefa complexa e favorece o uso da Simulação como procedimento de solução. Na modelagem conceitual do problema estudado adotou-se o método IDEF-SIM e para a simulação foi utilizado o software ProModel®. Como resultados tem-se um modelo conceitual e implementado para uma linha de montagem que possibilitou informações interessantes sobre o problema, tais como: juntar funções de dois postos de trabalhos, eliminar excesso de movimentação e eliminar gargalos / Abstract: The overall objective of the research was to develop a simulation model discrete event to be applied to balancing an assembly line components in automotive company, seeking to increase line productivity and using lower amounts of inputs. In the situation studied for many elements with stochastic behavior, which may influence the productivity of the line beyond the range of products that supply assembly, which makes the balancing line a complex task and promotes the use of the simulation procedure as a solution. In conceptual modeling of the studied problem adopted the IDEF-SIM method and for the simulation we used the ProModel® software. As results has a conceptual model and implemented for an assembly line that has enabled interesting information about the problem, such as joining functions of two posts jobs, eliminate excess movement and eliminate bottlenecks / Mestre