Grades computacionais tem a finalidade de oferecer meios para o compartilhamento de recursos distribuídos geograficamente para o uso em aplicações que necessitem. A integração de Bancos de Dados distribuídos geograficamente pode ser obtida através do compartilhamento de recursos provido pela tecnologia de grades. Este trabalho utiliza middlewares de grade computacional, especificamente Globus e OGSA-DAI bem como outras tecnologias como LDAP e JDBC, especificando uma arquitetura distribuída para possibilitar a integração de Bancos de Dados, oferecendo também suporte a replicação. A arquitetura proposta possibilita a configuração de níveis hierárquicos de replicação. O presente trabalho apresenta a implementação de um protótipo desta arquitetura. Um driver JDBC é apresentado para possibilitar o uso dos bancos de dados expostos na grade. Tem-se como resultado deste trabalho, a definição da arquitetura e o desenvolvimento de ferramentas culminando em um protótipo funcional, bem como uma versão estável do driver JDBC. A possibilidade de integração de bancos de dados na grade com suporte a replicação, torna possível aplicações de alto desempenho e alta disponibilidade sem comprometer a autonomia local dos bancos de dados integrados. / Grid Computing have the goal of providing means to share resources to be used by applications that need these resources. The integration of geographically distributed databases can be obtained by sharing resources using grid computing technology. This work uses grid middlewares, specifically Globus Toolkit and OGSA-DAI, as well as other technologies as LDAP and Java JDBC, specifying a distributed architecture to allow database integration, also offering support for replication. The proposed architecture offers also its configuration in hierarchical levels of replication. The work also presents the implementation of a prototype based on the proposed architecture. A JDBC driver is presented, it allows the ease access to databases exposed in the grid. The results of this work are the definition of the architecture, the development of a functional prototype and a stable version of the JDBC Driver. The possibility of integrating databases with replication support allows applications of high performance and high availability without interfering in the local autonomy of the databases.

Grades computacionais tem a finalidade de oferecer meios para o compartilhamento de recursos distribuídos geograficamente para o uso em aplicações que necessitem. A integração de Bancos de Dados distribuídos geograficamente pode ser obtida através do compartilhamento de recursos provido pela tecnologia de grades. Este trabalho utiliza middlewares de grade computacional, especificamente Globus e OGSA-DAI bem como outras tecnologias como LDAP e JDBC, especificando uma arquitetura distribuída para possibilitar a integração de Bancos de Dados, oferecendo também suporte a replicação. A arquitetura proposta possibilita a configuração de níveis hierárquicos de replicação. O presente trabalho apresenta a implementação de um protótipo desta arquitetura. Um driver JDBC é apresentado para possibilitar o uso dos bancos de dados expostos na grade. Tem-se como resultado deste trabalho, a definição da arquitetura e o desenvolvimento de ferramentas culminando em um protótipo funcional, bem como uma versão estável do driver JDBC. A possibilidade de integração de bancos de dados na grade com suporte a replicação, torna possível aplicações de alto desempenho e alta disponibilidade sem comprometer a autonomia local dos bancos de dados integrados. / Grid Computing have the goal of providing means to share resources to be used by applications that need these resources. The integration of geographically distributed databases can be obtained by sharing resources using grid computing technology. This work uses grid middlewares, specifically Globus Toolkit and OGSA-DAI, as well as other technologies as LDAP and Java JDBC, specifying a distributed architecture to allow database integration, also offering support for replication. The proposed architecture offers also its configuration in hierarchical levels of replication. The work also presents the implementation of a prototype based on the proposed architecture. A JDBC driver is presented, it allows the ease access to databases exposed in the grid. The results of this work are the definition of the architecture, the development of a functional prototype and a stable version of the JDBC Driver. The possibility of integrating databases with replication support allows applications of high performance and high availability without interfering in the local autonomy of the databases.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2015. / Submitted by Tania Milca Carvalho Malheiros (tania@bce.unb.br) on 2016-02-15T14:14:06Z No. of bitstreams: 1 2015_FaustoAndradedosSantosJúnior.pdf: 6574380 bytes, checksum: 41fcc46e8c9d7d7e08850d8ac1c9ae82 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-02-15T17:12:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_FaustoAndradedosSantosJúnior.pdf: 6574380 bytes, checksum: 41fcc46e8c9d7d7e08850d8ac1c9ae82 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-15T17:12:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_FaustoAndradedosSantosJúnior.pdf: 6574380 bytes, checksum: 41fcc46e8c9d7d7e08850d8ac1c9ae82 (MD5) / Soluções modernas de arquitetura de sistemas indicam, muitas vezes, a computação distribuída como meio de satisfazer características desejáveis de desempenho. Uma classe de arquitetura distribuída em especial é o MOM ou Middleware Orientado à Mensagem. Esta arquitetura é capaz de conceder um mecanismo de comunicação assíncrona, em que é possível implementar fatores como escalabilidade e tolerância à falhas, de maneira transparente. O Exército Brasileiro conta com diversos sistemas que proporcionam fatores similares aos proporcionados pela arquitetura MOM, embora boa parte dos sistemas legados não admita esta abordagem. O Departamento-Geral do Pessoal - DGP, responsável pelos processos que envolvem recursos humanos no Exército, utiliza sistemas legados ao prover vários serviços. Alguns destes sistemas participam de processos sensíveis, como é o caso observado do processo de concessão de benefícios do sistema previdenciário, em que o sistema Papiro cataloga e concentra a documentação comprobatória de direitos. Seu objetivo é prover o acesso aos documentos cadastrados para consulta e averiguação de direitos pelos beneficiários, e que deve ocorrer na região onde reside a pessoa interessada. A arquitetura do sistema Papiro utiliza dados do negócio armazenados diretamente em arquivos, e não possui mecanismos para oferecer escalabilidade e tolerância a falhas nativamente. Seu uso é limitado em função da disponibilidade do sistema no território nacional, tendo em vista que seus usuários o acessam a partir das organizações militares presentes nas regiões centrais e fronteiras do país. Esta pesquisa tem por objetivo compor uma proposta de infraestrutura de armazenamento para sistemas legados do DGP, que proporcione a tolerância à falhas e a escalabilidade, sem que para isso deva-se ajustar as aplicações legadas hospedadas. A arquitetura elaborada baseia-se no StackSync, um MOM capaz de sincronizar espaços de armazenamento em ambientes heterogêneos. Os serviços necessários para a construção da arquitetura são detalhados, de acordo com sua participação no ambiente. O estudo foi realizado utilizando dados extraídos do sistema Papiro. Com os resultados obtidos, foi possível avaliar a aplicação da infraestura e o custo de hardware necessário para sua implementação pelo Exército Brasileiro. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Modern solutions of systems architecture indicates, often, the distributed computing as a mean to meet desired performance characteristics. An distributed architecture class in particular is MOM or Message Oriented Middleware. This architecture is able to provide a mechanism for asynchronous communication, in which it is possible to implement such factors as scalability and fault tolerance in a transparent manner. The Brazilian Army has several systems that provide similar factors to those provided by MOM architecture, although much of the legacy systems will not admit this approach. The Departamento-Geral do Pessoal - DGP, responsible for processes that involve human resources in the Army, uses legacy systems to provide various services. Some of these systems participate in sensitive cases, such as observed from the concession of benefits concerning the social security system process, in which the Papiro system catalogs and concentrates supporting documentation. Its goal is to provide access to registered documents for inquiry and investigation about recipient rights, and that should occur in the region where the person concerned resides. The Papiro system’s architecture uses business data stored directly in files, and does not have mechanisms to provide scalability and fault tolerance natively. Its use is limited depending on system availability in the country, given that their users access from military organizations present in the central regions and the country’s borders. This research aims to compose a storage infrastructure proposal to the DGP legacy systems, which provides the fault tolerance and scalability, without adjusting the hosted legacy applications. The developed architecture is based on StackSync, a MOM capable of storage synchronization between heterogeneous environments. The services needed for the construction of the architecture are detailed, according to their participation in the environment. The study was carried out using data extracted from Papiro system. With the results obtained, it was possible to evaluate the infrastructure’s implementation and the cost of hardware needed to deliver this solution to the Brazilian Army.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-07-27Bitstream added on 2014-06-13T19:38:59Z : No. of bitstreams: 1 rezende_es_me_sjrp.pdf: 541725 bytes, checksum: e9bdd04ef5d9de1ce630cff828619883 (MD5) / O processo de compartilhamento de arquivos passou por grande evolução desde a criação dos computadores, até os dias atuais. Esta evolução teve início com o compartilhamento de dados em computadores de grande porte, passando pela criação das mídias removíveis e, posteriormente, beneficiando-se dos avanços nas tecnologias de redes de computadores. Nesta última, é possível verificar duas fases distintas, a primeira, em que a arquitetura predominante foi cliente/servidor, e a segunda, na qual busca-se voltar às origens da Internet, e utilizar largamente o conceito de computação peer-to-peer. Apesar de todo avanço ocorrido com o compartilhamento de arquivos peer-to-peer, desde seu surgimento no final da década de noventa até os dias atuais, verifica-se que todo o avanço ocorrido ainda não foi suficiente para garantir a plena excelência no que esta tecnologia foi proposta, facilitar a troca de arquivos entre usuários e sistemas. Assim, esta dissertação apresenta um modelo de indexação e acesso a arquivos compartilhados, de maneira totalmente descentralizada e autônoma. Além disso, busca-se criar mecanismos de acesso ao conteúdo compartilhado através de padrões da indústria, oferecendo acesso a estes arquivos para diversas aplicações e sistemas, por exemplo, navegadores web, o qual foi foco de um estudo de caso neste trabalho, onde foi possível verificar todos os benefícios e viabilidade de tal modelo. / The file sharing process has evolved significantly since the creation of the first personal computers to the present days. Such evolution begun with the possibility of data sharing among the users of a same supercomputer, passed through the creation of removable storage devices and, after that, took advantage in the technology advances in computer networks. In this last phase, it is possible to distinguish two different approaches one based on a client-server architecture, and another aiming to use the peer-to-peer concepts for data access. The growth in the adoption of peer-to-peer approaches, however, still have not been enough to guarantee the primary goal of this approach, which is to simplify access to shared data, due to the existence of multiple incompatible peer-to-peer networks. In this context, this dissertation presents a completely decentralized and autonomic approach to data indexing and access. In this sense, this approach intends to provide mechanisms to access data stored on independent peer-to-peer networks using industry standards, and offering access to such data to user and system applications, such as the web browsers, which was the focus of study case in this work, and made possible to verify all it’s benefits and feasibility.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-13T16:01:47Z No. of bitstreams: 1 LÍVIA MARIA RODRIGUES SAMPAIO - TESE PPGEE 2007..pdf: 1072009 bytes, checksum: e7063f85c3338c2ae04e2213ea3d7ab9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-13T16:01:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LÍVIA MARIA RODRIGUES SAMPAIO - TESE PPGEE 2007..pdf: 1072009 bytes, checksum: e7063f85c3338c2ae04e2213ea3d7ab9 (MD5) Previous issue date: 2007-04-17 / Protocolos distribuídos simétricos pelo texto podem ser configurados quanto aos papéis assumidos pelos seus participantes durante a execução dos mesmos. Além disso, a configuração do protocolo influencia no seu desempenho quando este executa em ambientes sujeitos à carga heterogênea e dinâmica, nesse caso. podem existir configurações eficientes ou ineficientes. Observa-se que não é possível garantir uma configuração eficiente a priori em ambientes dessa natureza. Dessa forma, protocolos simétricos pelo texto podem ter seu desempenho degradado em ambientes sujeitos à carga heterogênea e dinâmica. Nesta tese investigou-se o uso de adaptação baseada em oráculos de latência, para fins de desempenho, em protocolos distribuídos simétricos pelo texto que executam em ambientes sujeitos à carga heterogênea e dinâmica. Tal investigação foi realizada através de estudas analítico e experimental sobre o desempenho de protocolos de consenso equipadoscom soluções adaptativas para o problema da ordenação de processos. O estudo analítico consistiu na elaboração de um modelo de desempenho para um protocolo de consenso adaptativo, dado em termos da definição formal de oráculos de latência proposta neste trabalho. A partir deste modelo de desempenho foi possível demonstrar a eficiência de uma solução adaptativa baseada em oráculos de latência e, por conseguinte, os ganhos de desempenho para o protocolo que a utiliza. Com esta mesma finalidade, porém usando um método diferente, o estudo experimental consistiu na realização de simulações e medições em um ambiente real. Para tal, foi projetado e implementado um subsistema de consenso adaptativo, inserido em uma aplicação para tolerância a intrusões na Internet. Realizou-se uma avaliação de desempenho comparativa, onde os resultados indicaram a superioridade do subsistema adaptativo sobre seu correspondente não-adaptativo. Ocorreram ganhos de desempenho nas simulações e nas medições, alcançando índices de até 76,1% e 45,4%, respectivamente. Tanto no estudo analítico quanto no experimental utilizou-se adaptação para resolver o problema da ordenação de processos, que caracteriza muitos protocolos simétricos pelo texto. Portanto, esta tese apresenta contribuições teóricas e práticas no contexto de protocolos simétricos pelo texto adaptativos para ambientes sujeitos à carga heterogénea e dinâmica. É importante enfatizar que o uso de oráculos de latência promove a separação de conceitos e a modularização na construção de soluções adaptativas baseadas nos mesmos, como também, favorece o estudo analítico sobre o desempenho de tais soluções. / Distributed protocoLs with textual simmetry can be configured by the roles played by diíferent participauts during the executiou of the protocols. Moreover, such a configuration raay impact the performance of the protocol in a positive or negative way, depending on the configuration chosen. Ou the other hand, it is not, possible to ensure an efficient configuration a priori when considering an execution environment with heterogeneous and dynamic workload. Consequently, distributed protocols with textual simmetry may suffer performance degradation on these. environments. In this thesis we investigated the use of adaptation by means of latency oracles to improve the performance of distributed protocols with textual simmetry that execute in environments subject to heterogeneous and dynamic workload. Such an investigation was conducted through both analytical and experimental studies on the performance of consensus protocols equiped with an adaptive solution to the process ordering problem. During the analytical study it was constructed a performance model for the consensus protocol using the formal definition of latency oracles. introduced in this work. From this performance model it was possible to demonstrate the efficiency of the adaptive solution and, consequently, the performance gaias to the protocol that used it. Following the same objective, but considering a different method, the experimental study consisted of simulations and measurements in a real environment. In this case, we designed and implemented an adaptive consensus system encapsulated in an application for intrusion tolerance in the Internet. The performance of the adaptive consensus system was analyzed by means of comparison using its non-adaptive counterpart. The adaptive system outperformed the non-adaptive one in both simulations and measurements with performance gains of as much as 76,1% and 45.4%, respectively. Note that. in the analytical and experimental studies, adaptation was used to solve the process ordering problem that characterizes a number of distributed protocols with textual simmetry. Therefore, this thesis gives theoretical and practical contributions in the context of adaptive distributed protocols with textual simmetry that execute on environments subject to heterogeneous and dynamic workload. It is important to emphasize that the strategy of using latency oracles to construct adaptive solutions respects one of the most important principies of software engineermg, whieh is the separation of concerns. Futhermore, it favors the analytical study on the performance of such adaptive solutions.

Submitted by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2016-10-25T21:55:38Z No. of bitstreams: 1 FACHINI_Elizeu_2016.pdf: 7355773 bytes, checksum: 57880fc3ade64c5d25c3ec2901d87e9b (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2016-10-25T21:55:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FACHINI_Elizeu_2016.pdf: 7355773 bytes, checksum: 57880fc3ade64c5d25c3ec2901d87e9b (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2016-10-25T21:56:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FACHINI_Elizeu_2016.pdf: 7355773 bytes, checksum: 57880fc3ade64c5d25c3ec2901d87e9b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-25T21:56:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FACHINI_Elizeu_2016.pdf: 7355773 bytes, checksum: 57880fc3ade64c5d25c3ec2901d87e9b (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / Não recebi financiamento / Monitoring is the act of collecting information concerning the characteristics and status of resources of interest. It can be used to the management and allocation of resources, detection and correction of failures and also to the evaluation of performance parameters. To automatically accomplish the monitoring a tool is needed that has functionalities related the acquiring, processing, distributing and presenting of monitoring events. In this work we are interested in a monitoring system to give support to the experimental execution of distributed algorithms, with the objective of correlating the device status with the execution data and, this way, make possible an analysis of cluster resources used by the application. Then, it’s needed a tool with particular characteristics, such as the ability to collect data with a small time period, with low intrusiveness and making the full data available. As was not possible find in the literature a tool with the features required, we developed a new monitoring tool named MSPlus. The features of this tool were evaluated through experiments with the isolated tool and comparing it with other tool. Additionally, we apply the tool in a distribucted system to monitor a distribucted algorithm. / O monitoramento é o ato de coletar informações referentes às características e estado dos recursos de interesse. Ele pode ser utilizado para gerência e alocação de recursos, detec- ção e correção de falhas e também para avaliação de parâmetros de desempenho. Para realizar o monitoramento de modo automático é necessário a utilização de ferramentas, que tem funcionalidades referentes a captação, processamento, distribuição e apresentação dos eventos de monitoramento. Neste trabalho temos interesse em um sistema de monitoramento para dar suporte à execução experimental de algoritmos distribuídos, com o objetivo de relacionar o estado dos dispositivos com os dados da execução e, desta forma, permitir uma análise do uso de recursos do aglomerado pela aplicação. É necessário então uma ferramenta com características particulares como fazer a coleta de informações com pequeno intervalo de tempo, com baixa intrusividade e realizar o armazenamento total dos dados. Como não foi possível encontrar na literatura uma ferramenta com as características desejadas, desenvolvemos uma nova ferramenta de monitoramento chamada MSPlus. As características dessa nova ferramenta foram analisadas através de experimentos de forma isolada e em comparação a outra ferramenta. Adicionalmente, aplicamos a ferramenta em um sistema distribuído monitorando um algoritmo distribuído.

Ingeniero Civil Eléctrico / Ingeniero Civil en Computación / Este trabajo de título se enmarca en la investigación realizada en el Centro de Tecnología Minera Avanzada (Advanced Mining Technology Center, AMTC) con tecnologías de percepción. Los desarrollos hechos en robótica en este centro constan de desarrollos de hardware y de software, siendo el software para robots un problema en si mismo. Actualmente, en el campo de la robótica, existe una plataforma de desarrollo que está tomando fuerza como una solución al problema del desarrollo de software para robots, la plataforma Robot Operating System (ROS), la cual permite el desarrollo de módulos de control para un robot como un sistema distribuido. El objetivo de este trabajo de título es la implementación de una librería de control para un radar de ondas milimétricas que se usa en el AMTC, que permita su uso con la plataforma ROS. De esta forma, el radar podrá ser usado como un sensor en conjunto con las otras piezas de hardware (sensores y actuadores) de que dispone el laboratorio. Esta librería consiste en un conjunto de piezas de software ejecutables que permiten la comunicación con el radar, generando datos en el formato apropiado para la plataforma, una interfaz gráfica que facilita el control del sistema, un módulo que permite la visualización de datos y un módulo que implementa un algoritmo de detección de objetos basado en los datos generados por los otros módulos. La librería implementada fue probada en el laboratorio, en un entorno controlado, para la validación directa de ésta contra el software oficial que se vende con el radar, y para analizar el uso de la red por parte de la librería. Además, se probó en la elipse del parque O'Higgins, para un caso de prueba en terreno, en la que se evaluó el desempeño de la integración del radar con ROS, usando sus funcionalidades de visualización de datos. Con este trabajo se logró la utilización de todas las características del radar y su total integración con la plataforma ROS, lo que permitirá el uso del radar con los otros sensores del laboratorio y su uso para nuevos experimentos.

Magíster en Ciencias, Mención Computación / Ingeniero Civil en Computación / En un sistema distribuido, los puntos críticos de falla son aquellos nodos tales que si sólo uno de ellos falla, el sistema completo deja de funcionar. La no existencia de estos permite tener sistemas robustos y tolerantes a fallas. Threshold Cryptography Backend para DNSSEC es un sistema desarrollado previamente a este trabajo, el cual permite firmar electrónicamente una zona DNS de manera distribuida con el uso criptografía umbral. El autor de esta tesis, en un trabajo previo, desarrolló una interfaz para que el Threshold Cryptography Backend sea utilizado por otras herramientas. La interfaz consistía en dos elementos: una biblioteca que implementa la API PKCS #11, estándar para soluciones criptográficas, y un nodo capaz de escuchar a esta biblioteca y transformar las solicitudes al Threshold Cryptography Backend. La interfaz permite que el sistema sea utilizado como una virtualización de un módulo de seguridad por hardware (HSM por sus siglas en inglés), por parte de cualquier aplicación diseñada para que use estos dispositivos. Por lo cual, el nuevo sistema, que incluye tanto la nueva interfaz como el Threshold Cryptography Backend, adquiere el nombre de Threshold Cryptography HSM. Este nuevo sistema consta de varios nodos: el nodo pkcs11, el nodo maestro, y de los nodos firmadores, además de los nodos que manejan la comunicación entre cada uno de estos, por medio del software de mensajería RabbitMQ. Sin embargo, dada las características del sistema original y los requerimientos de la API, dicho sistema presenta puntos críticos de falla, lo cual deja vulnerable al sistema en su conjunto. La presente tesis, describe el trabajo realizado para rediseñar totalmente el sistema Treshold Cryptography HSM, con la finalidad de eliminar los puntos críticos de fallas. Esto se logró trasladando funcionalidad entre nodos. El primer traslado de funcionalidad consistió en los mecanismos de comunicación: se cambiaron los nodos de mensajería RabbitMQ por un protocolo de mensajería implementado por la biblioteca ZeroMQ. El segundo traslado de funcionalidad, consistió en mover varios algoritmos de criptografía umbral que corrían en el nodo maestro, hacia el nodo pkcs11. Originalmente, los algoritmos de criptografía umbral estaban implementados en el lenguaje de programación Java, sin embargo la API PKCS #11 está diseñada para ser usada por el lenguaje de programación C. Por lo tanto, el traslado de la funcionalidad criptográfica requirió reescribir los algoritmos en el lenguaje de programación C. Para enfrentar este desafío, se desarrolló una biblioteca en C que implementaba la funcionalidad criptográfica necesaria para eliminar el punto crítico de falla. De este modo, el nodo pkcs11 utiliza esta biblioteca, incorporando así parte de la funcionalidad del nodo maestro. Este desarrollo permitió, entre otras cosas, una mejora en desempeño y una simplificación del código. Adicionalmente, quedó como subproducto la implementación inédita de un protocolo criptográfico, el algoritmo de firma criptografica umbral RSA. Dicha implementación quedó disponible bajos los términos una licencia de software libre tipo MIT. Este protocolo de criptografía umbral, cumple la propiedad de no falsificabilidad aún cuando nodos no comprometidos reciben una solicitud de firmar un documento falsificado. Esta propiedad de seguridad permiten asegurar que el sistema es robusto. Como toda funcionalidad criptográfica, requiere un cuidado especial en el desarrollo y testing, por tanto se diseñó un mecanismo para realizar pruebas del sistema basado en la equivalencia entre sistemas distribuidos y sistemas concurrentes. A partir de esto, se procedió a utilizar model checking como mecanismo de verificación formal para estudiar la correctitud del sistema.

Este trabalho procura averiguar as dificuldades e os problemas envolvidos na especificação e implementação de uma arquitetura de objetos de serviço para gerenciamento e suporte a aplicações distribuídas em uma plataforma de computadores em configuração tipo cluster, em particular daqueles que devem cumprir requisitos de alta disponibilidade. Tal arquitetura deve apresentar-se como uma infra-estrutura distribuída de serviços e compor uma camada intermediária entre as partes das aplicações distribuídas e os recursos do cluster, compondo desse modo uma camada de middleware. Uma arquitetura de gerenciamento e de suporte a aplicações distribuídas, para que possa atingir plenamente seus objetivos, deve ser projetada como uma infra-estrutura distribuída de serviços de modo a oferecer acesso fácil e eficiente a estes. Neste trabalho, investigamos a possibilidade de se implementar tal infra-estrutura utilizando a arquitetura de objetos distribuídos OMG CORBA, a qual tem por objetivo facilitar a especificação, implementação e o acesso a interfaces de serviços de objetos distribuídos. Uma infra-estrutura de serviços de suporte a aplicações e de gerenciamento de cluster- é composta de dezenas de interfaces dos mais diversos tipos e finalidades, compondo vários sistemas e subsistemas distribuídos cujos serviços devem ser fácil e transparentemente acessíveis através da rede de comunicação que interconecta os nós do cluster. Essa rede tipicamente utiliza os protocolos de comunicação Ethernet IEEE 802.3, IP e TCP/UDP em seus níveis de enlace, rede e transporte, respectivamente. Por essa ótica, CORBA atende de antemão vários dos requisitos necessários, porém em diversos aspectos da arquitetura e dos serviços houve necessidade de se averiguar com mais profundidade a capacidade de CORBA de atendê-los. Como por exemplo, averiguou-se a capacidade de CORBA lidar com problemas ligados à falhas parciais de comunicação, comunicação em grupo, comunicação não-bloqueante e outras. Um dos desafios da abordagem utilizando CORBA reside no fato de que se tem o pré-requisito de alta disponibilidade. A arquitetura proposta deve ser projetada levando-se em conta que certas partes do sistema, tais como subsistemas de armazenamento, processamento, rede, aplicações e outros podem , a qualquer momento, falhar ou tornar-se inoperantes. O grande desafio deste trabalho consiste assim em averiguar quais são as dificuldades de se utilizar CORBA como parte central da arquitetura, uma vez que a infra-estrutura obtida necessita ser ela própria um conjunto de serviços de alta disponibilidade, caso contrário ela não conseguirá cumprir seus objetivos. Investigaremos então possíveis modos de implementação de objetos CORBA que venham a cumprir os requisitos de alta disponibilidade necessários. Por fim, este trabalho procura averiguar a possibilidade de se implementar tal arquitetura em clusters baseados em elementos de hardware e software disponíveis em larga escala e a baixo custo no mercado tais como PCs ou servidores baseados em processador Intel rodando os sistemas operacionais Linux ou FreeBSD e interconectados por redes locais de baixo custo. Tais plataformas são popularmente conhecidas como Beowulf Clusters. Este aspecto da investigação terá influência no projeto da arquitetura proposta, uma vez que procuramos enfocar aspectos de alta escalabilidade para o cluster, uma tendência para o uso desse tipo de cluster em aplicações de alta demanda de processamento e recursos, tais servidores web e de banco de dados de grandes provedores de conteúdo e serviços da Internet / This work intends to investigate for the difficulties and problems involved in the specification and implementation of an object-oriented architecture of services for management and support of distributed applications in a platform of computers in cluster configuration, in particular for those that must fulfill requirements of high availability. Such architecture must present itself as a infrastructure of distributed services and should compose an intermediate layer between the parts of the cluster distributed applications and the cluster resources, composing in this way a middleware layer. In order to reach its objectives, this support and management architecture must be designed as a distributed infrastructure of services. By this way, it can offer easy and efficient access to its services. In this text, we investigate the possibility of implementing such infrastructure of services using the distributed object architecture proposed by OMG, the so-called CORBA architecture. CORBA has many objectives and features as to facilitate the specification, implementation and access to distributed service objects. An infrastructure of services for the support and management of clusters and cluster applications is composed of a set of interfaces of the most diverse types and purposes, composing some distributed systems and subsystems whose services must be easy and transparently accessible through the communication networks that interconnects the cluster computer nodes. Cluster networks typically uses standard communication protocols such as Ethernet IEEE 802.3 at the data-link layer, the Internet Protocol (IP) at the network layer and TCP/UDP at the transport layer. In these aspects CORBA takes care on beforehand of severa1 of these requirements. However, for many service requirements of the proposed architecture it was necessary inquiring in more depth the CORBA capabilities to accomplish them. As an example, it was investigated the CORBA capabilities to deal with problems related to partial communication failures, communication for object groups, non-blocking and asynchronous communication and others. One of the challenges of the CORBA approach for the proposed architecture inhabits in the fact that the system must accomplish the prerequisite of high availability. The architecture proposal must be designed taking in account that certain parts of the system, such as storage subsystems, processors, network, applications and others can, at any time, fail or become inoperative. The great challenge of this proposal work consists thus inquiring the difficulties of adopting CORBA as a central part of the architecture, since the gotten infrastructure needss to be a proper high availability set of services. In contrary case, it will not fulfill its primary objectives. We will investigate possible ways of implementing CORBA objects in such a way that they fulfill the necessary high availability requirements. Finally, this work looks for the possibility of implementing the proposed system in clusters built with wide scale and low cost hardware and software elements available in the market, such as Intel-processor-based PCs and servers running open-source and low-cost operating systems such as Linux or FreeBSD and interconnected by low cost local area networks. Such platforms are popularly known as Beowulf Clusters. This aspect of The inquiry will have influence in the architecture proposal, once we are focusing aspects of high scalability for the cluster since there is a trend for the use of this type of cluster in applications of high demand of processing and resources, such as web servers for great suppliers of content and services on the Internet

A complexidade dos sistemas de visualização imersivos pode variar tremendamente conforme a sua aplicação. Algumas ferramentas mais simples fazem uso de um único óculos de Realidade Virtual como infraestrutura de visualização. No entanto, aplicações mais complexas, como simuladores e outras ferramentas de treinamento, podem necessitar de uma infraestrutura distribuída, contendo diversos computadores e telas. Alguns simuladores e outras aplicações de treinamento fazem uso frequente de periféricos sofisticados de interação, que reproduzem de maneira fiel os elementos encontrados no cenário real. Além disto, o espaço de treinamento pode ser compartilhado por dois ou mais usuários. Estes requisitos acabam por impor o uso de sistemas de visualização complexos e distribuídos, que visam cobrir de maneira quase completa o campo de vis~ao destes usuários. Por causa das características deste tipo de sistema, as aplicações desenvolvidas nestes cenários são inerentemente complexas, pois frequentemente consideram aspectos específicos da infraestrutura para realizar a distribuição e o sincronismo da cena virtual. Esta complexidade dificulta o desenvolvimento, a manutenção e a interoperabilidade destas ferramentas. Este trabalho apresenta uma arquitetura de comunicação para promover o uso de sistemas imersivos de forma simples e transparente para as aplicações, viabilizando o uso de infraestruturas complexas e distribuídas. A arquitetura proposta utiliza o mecanismo de substituição do driver OpenGL para obter, de forma automática, a distribuição do aspecto gráfico das aplicações. Apesar deste conceito já ter sido discutido na literatura, esta proposta apresenta um conjunto de técnicas para contornar as limitações inerentes desta abordagem e obter ganhos de desempenho significativos, com resultados consistentes em um amplo conjunto de infraestruturas. As técnicas apresentadas neste trabalho sugerem, entre outras coisas, o uso de recursos modernos do padrão OpenGL para reduzir o volume de comunicação entre CPU e GPU. Um dos recursos avaliados foi o uso de mecanismos de renderização indireta, onde a aplicação armazena os comandos de renderização na memória da placa gráfica. Juntamente com esta técnica, o trabalho também investigou o uso de um algoritmo de culling na própria GPU, o que permitiu que esta otimização fosse utilizada mesmo em sistemas com arranjos mais complexos de tela. Os resultados obtidos mostram que a aplicação pode exibir o seu conteúdo em um conjunto amplo de sistemas imersivos, contendo mais resolução e mais geometria visível, sem deteriorar o seu desempenho. Os testes foram conduzidos em diferentes infraestruturas e com cenas de tamanhos variáveis. Nos casos mais complexos, as técnicas propostas podem reduzir em 86% o tempo médio de renderização, quando comparadas com as abordagens tradicionais. / The complexity of immersive visualization systems can vary tremendously depending on their application. Some simple tools might only require a conventional virtual reality goggle as a visualization infrastructure. However, more complex applications, such as simulators and other training tools, might require a distributed infrastructure, containing several computers and screens. Some training applications and simulators invariably make use of physical peripherals for interaction, which are designed to faithfully reproduce the elements found in real scenarios. Furthermore, the training area may be shared by two or more users. These requirements usually impose the use of complex and distributed imaging systems, which are intended to cover almost the entire field of view of the users involved. Because of the characteristics of this type of system, the applications developed for these infrastructures are inherently complex. They are required to consider specific aspects of the infrastructure itself to carry out the distribution and synchronization of the virtual scene. This complexity hampers the development, maintenance and interoperability of these tools. This work presents a communication architecture to promote the use of immersive systems by allowing applications to use complex and distributed infrastructures in a simple and transparent way. The proposed architecture uses the approach of replacing the OpenGL driver to transparently achieve graphics distribution. Although this has already been discussed in the literature, this document presents a set of techniques to overcome the inherent limitations of this approach and ultimately achieve significant performance gains, with consistent results across a broad range of infrastructures. The techniques presented here suggest, among other things, the use of modern features of the OpenGL standard to reduce the communication overhead between CPU and GPU. One of the features evaluated was the usage of indirect rendering, where the application stores all the rendering commands in the graphics card dedicated memory. Along with this feature, the work also investigated the use of a culling algorithm on the GPU itself, which allowed this optimization to be used even on systems containing screens with a more complex layout. The results show that the application can render its content in a wide range of immersive systems, with higher resolution and more visible geometry, without degrading its performance. The tests were conducted at different infrastructures and scenes with variable sizes. In the more complex use cases, the proposed techniques can reduce by up to 86% the average rendering time, when compared to the traditional approaches.