Submitted by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-03-10T13:32:50Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Debora de Souza.pdf: 4411533 bytes, checksum: 703ab507aa1b4a6307ded18f5a64079f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T13:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Debora de Souza.pdf: 4411533 bytes, checksum: 703ab507aa1b4a6307ded18f5a64079f (MD5) Previous issue date: 2013-08-26 / Ao longo dos anos, sistemas computacionais em diversas áreas de conhecimento têm sido desenvolvidos e incorporados ao nosso cotidiano. Independente da etapa do ciclo de vida no qual o sistema se encontre é preciso preocupar-se com os requisitos de desempenho e dependabilidade dos serviços providos. Um dos métodos utilizados para estudos de desempenho é a medição de sistemas enquanto esses são submetidos aos diferentes níveis de carga possíveis. A aplicabilidade de tal técnica geralmente envolve o uso de programas de geração de carga sintética, que têm como intuito gerar eventos de carga de trabalho que simulem usuários requisitando serviços ao sistema. A carga de trabalho ocasionada por meio dessas ferramentas também pode contribuir para pesquisas de dependabilidade, visto que o uso de carga pode colaborar para revelar comportamentos não desejáveis e falhas não visualizadas anteriormente. O uso de carga sintética não é o único caminho a ser seguido para realizar estudos de dependabilidade. Ferramentas que geram situações de falha também podem ser empregadas para alcançar este objetivo. A diversidade de funções para as quais sistemas são desenvolvidos requer que ferramentas específicas sejam construídas para a realização de experimentos de desempenho ou de dependabilidade, mesmo que haja um conjunto de conceitos comuns entre ferramentas deste tipo. Neste contexto, este trabalho propõe um framework, implementado em Java, que engloba vários métodos que podem auxiliar no desenvolvimento de ferramentas geradoras de eventos de forma mais ágil e confiável. No decorrer desta pesquisa geradores de carga, para experimentos de desempenho, e geradores de eventos de falha e reparo, para experimentos de dependabilidade, foram concebidos com o auxílio do framework, atestando, assim, sua eficiência. Por fim, estudos de caso desenvolvidos a partir dos softwares geradores de eventos serão apresentados.

Orientadores: Eliane Martins, Henrique Santos do Carmo Madeira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T16:01:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_ReginaLuciadeOliveira_D.pdf: 2145825 bytes, checksum: a59f9b52775255ca0dfc0c004c828da7 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A sociedade moderna está cada vez mais dependente dos serviços prestados pelos computadores e, conseqüentemente, dependente do software que está sendo executado para prover estes serviços. Considerando a tendência crescente do desenvolvimento de produtos de software utilizando componentes reutilizáveis, a dependabilidade do software, ou seja, a segurança de que o software irá funcionar adequadamente, recai na dependabilidade dos componentes que são integrados. Os componentes são normalmente adquiridos de terceiros ou produzidos por outras equipes de desenvolvimento. Dessa forma, os critérios utilizados na fase de testes dos componentes dificilmente estão disponíveis. A falta desta informação aliada ao fato de se estar utilizando um componente que não foi produzido para o sistema e o ambiente computacional específico faz com que a reutilização de componentes apresente um risco para o sistema que os integra. Estudos tradicionais do risco de um componente de software definem dois fatores que caracteriza o risco, a probabilidade de existir uma falha no componente e o impacto que isso causa no sistema computacional. Este trabalho propõe o uso da análise do risco para selecionar pontos de injeção e monitoração para campanhas de injeção de falhas. Também propõe uma abordagem experimental para a avaliação do risco de um componente para um sistema. Para se estimar a probabilidade de existir uma falha no componente, métricas de software foram combinadas num modelo estatístico. O impacto da manifestação de uma falha no sistema foi estimado experimentalmente utilizando a injeção de falhas. Considerando esta abordagem, a avaliação do risco se torna genérica e repetível embasando-se em medidas bem definidas. Dessa forma, a metodologia pode ser utilizada como um benchmark de componentes quanto ao risco e pode ser utilizada quando é preciso escolher o melhor componente para um sistema computacional, entre os vários componentes que provêem a mesma funcionalidade. Os resultados obtidos na aplicação desta abordagem em estudos de casos nos permitiram escolher o melhor componente, considerando diversos objetivos e necessidades dos usuários / Abstract: Today's societies have become increasingly dependent on information services. A corollary is that we have also become increasingly dependent on computer software products that provide such services. The increasing tendency of software development to employ reusable components means that software dependability has become even more reliant on the dependability of integrated components. Components are usually acquired from third parties or developed by unknown development teams. In this way, the criteria employed in the testing phase of components-based systems are hardly ever been available. This lack of information, coupled with the use of components that are not specifically developed for a particular system and computational environment, makes components reutilization risky for the integrating system. Traditional studies on the risk of software components suggest that two aspects must be considered when risk assessment tests are performed, namely the probability of residual fault in software component, and the probability of such fault activation and impact on the computational system. The present work proposes the use of risk analysis to select the injection and monitoring points for fault injection campaigns. It also proposes an experimental approach to evaluate the risk a particular component may represent to a system. In order to determine the probability of a residual fault in the component, software metrics are combined in a statistical mode!. The impact of fault activation is estimated using fault injection. Through this experimental approach, risk evaluation becomes replicable and buttressed on well-defined measurements. In this way, the methodology can be used as a components' risk benchmark, and can be employed when it is necessary to choose the most suitable among several functionally-similar components for a particular computational system. The results obtained in the application of this approach to specific case studies allowed us to choose the best component in each case, without jeopardizing the diverse objectives and needs of their users / Doutorado / Doutor em Ciência da Computação

Com o objetivo da redução do tempo de desenvolvimento de produtos comerciais, hardwares padronizados, como microcontroladores e microprocessadores dedicados, têm sido largamente empregados em aplicações críticas, transferindo para o software elementos até então de responsabilidade exclusiva do hardware. Técnicas de programação defensiva são mecanismos preventivos contra a ocorrência de falhas de hardware ou de software. Para a verificação da segurança de sistemas de aplicações críticas, técnicas de injeção de falhas foram desenvolvidas, propiciando o teste dos mecanismos de tolerância a falhas em condições muito semelhantes às do ambiente operacional real. A introdução de técnicas de programação defensiva aumenta a segurança dos sistemas de aplicações críticas. Não há, na literatura pesquisada, qualquer referência a uma avaliação quantitativa das técnicas de programação defensiva. Esta tese é a descrição de um trabalho experimental, que visa esta avaliação quantitativa, e se organiza em algumas etapas. Primeiro, algumas técnicas de programação defensiva são apresentadas, caracterizadas e eleitas como objeto de avaliação. A seguir, técnicas de injeção de falhas são descritas e uma delas é eleita como meio de teste do trabalho experimental. A partir daí, as técnicas de programação defensiva são verificadas sob o enfoque da técnica de injeção de falhas escolhida. O resultado é uma avaliação quantitativa relativa da eficácia de algumas técnicas de programação defensiva na capacidade de tolerância a falhas inseguras de sistemas de aplicações críticas. Ao final, indicações de continuidade do trabalho são apresentadas. O ambiente metroferroviário, em que trabalha o autor, foi utilizado como estudo de caso. Entretanto, as considerações e conclusões desta tese se aplicam a qualquer sistema de missão critica. / Aiming the reduction of commercial systems` time to the market, standardized hardware, as microcontrollers and embedded microprocessors, has been broadly employed for critical applications, transferring to the software issues that once exclusively relied on the hardware design. Defensive programming techniques are preventive engines against hardware and software faults. In order to verify the safety of critical application systems, fault injection techniques were developed, allowing for the testing of fault tolerant techniques under conditions quite close to actual operational environments. The introduction of defensive programming techniques increases the safety of critical application systems. There are no references, on a large research base, on quantitative evaluations of defensive programming techniques. This thesis describes an experimental work towards a relative quantitative evaluation, organized in a few stages. First, some defensive programming techniques are shown, characterized and selected as the evaluation target. Following, fault injection techniques are described and one of them is selected as the agent of the experimental work. From this point on, the defensive programming techniques are verified under the fault injection technique chosen. The result is a relative quantitative evaluation on the efficiency of some defensive programming techniques on the unsafe fault tolerance capacity of critical application systems. Finally, indications for further work are presented. The railway environment, where the author works, was employed as a case study. However, the reasoning and the conclusions of this thesis are applicable to any critical mission system.

Com o objetivo da redução do tempo de desenvolvimento de produtos comerciais, hardwares padronizados, como microcontroladores e microprocessadores dedicados, têm sido largamente empregados em aplicações críticas, transferindo para o software elementos até então de responsabilidade exclusiva do hardware. Técnicas de programação defensiva são mecanismos preventivos contra a ocorrência de falhas de hardware ou de software. Para a verificação da segurança de sistemas de aplicações críticas, técnicas de injeção de falhas foram desenvolvidas, propiciando o teste dos mecanismos de tolerância a falhas em condições muito semelhantes às do ambiente operacional real. A introdução de técnicas de programação defensiva aumenta a segurança dos sistemas de aplicações críticas. Não há, na literatura pesquisada, qualquer referência a uma avaliação quantitativa das técnicas de programação defensiva. Esta tese é a descrição de um trabalho experimental, que visa esta avaliação quantitativa, e se organiza em algumas etapas. Primeiro, algumas técnicas de programação defensiva são apresentadas, caracterizadas e eleitas como objeto de avaliação. A seguir, técnicas de injeção de falhas são descritas e uma delas é eleita como meio de teste do trabalho experimental. A partir daí, as técnicas de programação defensiva são verificadas sob o enfoque da técnica de injeção de falhas escolhida. O resultado é uma avaliação quantitativa relativa da eficácia de algumas técnicas de programação defensiva na capacidade de tolerância a falhas inseguras de sistemas de aplicações críticas. Ao final, indicações de continuidade do trabalho são apresentadas. O ambiente metroferroviário, em que trabalha o autor, foi utilizado como estudo de caso. Entretanto, as considerações e conclusões desta tese se aplicam a qualquer sistema de missão critica. / Aiming the reduction of commercial systems` time to the market, standardized hardware, as microcontrollers and embedded microprocessors, has been broadly employed for critical applications, transferring to the software issues that once exclusively relied on the hardware design. Defensive programming techniques are preventive engines against hardware and software faults. In order to verify the safety of critical application systems, fault injection techniques were developed, allowing for the testing of fault tolerant techniques under conditions quite close to actual operational environments. The introduction of defensive programming techniques increases the safety of critical application systems. There are no references, on a large research base, on quantitative evaluations of defensive programming techniques. This thesis describes an experimental work towards a relative quantitative evaluation, organized in a few stages. First, some defensive programming techniques are shown, characterized and selected as the evaluation target. Following, fault injection techniques are described and one of them is selected as the agent of the experimental work. From this point on, the defensive programming techniques are verified under the fault injection technique chosen. The result is a relative quantitative evaluation on the efficiency of some defensive programming techniques on the unsafe fault tolerance capacity of critical application systems. Finally, indications for further work are presented. The railway environment, where the author works, was employed as a case study. However, the reasoning and the conclusions of this thesis are applicable to any critical mission system.

Orientadores: Regina Lúcia de Oliveira Moraes, Eliane Martins / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia / Made available in DSpace on 2018-08-19T14:09:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fadel_AlineCristine_M.pdf: 3259764 bytes, checksum: a287ca33254d027f23e2f2f818464ee1 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Esse trabalho apresenta os detalhes e os resultados de testes automatizados e manuais que utilizaram a técnica de injeção de falhas e que foram aplicados em redes ópticas. No primeiro experimento o teste foi automatizado e utilizou a emulação de falhas físicas baseadas na máquina de estados do software embarcado dessa rede. Para esse teste foi utilizado uma chave óptica que é controlada por um robô de testes. O segundo experimento foi um teste manual, que injetou falhas nas mensagens de comunicação do protocolo dessa rede, a fim de validar os mecanismos de tolerância a falhas do software central dessa rede. Esse experimento utilizou a metodologia Conformance and Fault injection para preparar, executar e relatar os resultados dos casos de testes. Nos dois experimentos também foi utilizado um padrão de documentação de testes que visa facilitar a reprodução dos testes, a fim de que eles possam ser aplicados em outros ambientes. Com a aplicação desses testes, a rede óptica pode alcançar uma maior confiabilidade, disponibilidade e robustez, que são características essenciais para sistemas que requerem alta dependabilidade / Abstract: This work presents the details and the results of automatic and manual tests that used the fault injection technique and were applied on GPON network. In the first experiment the test was automated, and it performed the emulation of physical faults based on the state machine of the embedded software in this network. In this test is used an optical switch that is controlled by a test robot. The second experiment was a manual test, which injected faults on protocol communication message exchanged through the optical network, in order to validate the main software fault tolerance mechanisms. This experiment used a Conformance and Fault injection methodology to prepare, execute and report the results of the test cases. In both experiments, it was used a standard test documentation to facilitate the reproduction of the tests, so that they can be applied in other environments. With applying both tests, the optical networks reach greater reliability, availability and robustness. These attributes are essential for systems that require high dependability / Mestrado / Tecnologia e Inovação / Mestre em Tecnologia

Orientador: Eliane Martins / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T00:06:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maja_WillianYabusame_M.pdf: 5488949 bytes, checksum: 89d142ebb211bdb6d1eec333a99c6727 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os sistemas baseados em serviços Web estão suscetíveis a diversos tipos de falhas, entre elas, as causadas pelo ambiente em que operam, a Internet, que está sujeita a sofrer com problemas como, atrasos de entrega de mensagem, queda de conexão, mensagens inválidas entre outros. Para que estas falhas não causem um problema maior para quem está interagindo com o serviço Web, existem soluções, como é o caso do Archmeds, que fornece uma infraestrutura confiável que melhora a confiabilidade e disponibilidade dos sistemas baseados em serviços Web. Mas, para o Archmeds ser uma solução confiável, ele também deve ser testado, pois ele também é um sistema que está sujeito a ter defeitos. Por isso, este trabalho propõe uma abordagem para teste de robustez no Archmeds e para isso, contou com o desenvolvimento de uma ferramenta de injeção de falhas chamada WSInject, que utiliza falhas de comunicação e dados de entrada inválidos nos parâmetros das chamadas aos serviços. Com isso espera-se emular as falhas do ambiente real de operação dos serviços Web e revelar os defeitos do sistema sob teste. Este trabalho também levou em conta que o Archmeds é uma composição de serviços Web, por isso também propõe uma abordagem para testar composições de serviços. Com os resultados deste estudo de caso, espera-se que esta abordagem de teste de robustez possa ser reutilizada para outros sistemas baseados em serviços Web / Abstract: Web service-based systems are subject to different types of faults, among them, the ones caused by the environment in which they work, which is the Internet. These faults could be problems like delay of message, connection loss, invalid message request, and others. To avoid that these faults do not become a bigger problem for the clients who are interacting with the Web service, a solution can be the use of a reliable infrastructure, like Archmeds, to increases the reliability and availability of the Web-service-based systems. Although Archmeds is a solution with the aim to increase the reliability of Web services, it is also subject to faults and for this reason, it should also be tested. This work proposes an approach to test the robustness of Archmeds and to reach this goal, a fault injection tool, called WSInject, was developed. It uses communication faults and invalid inputs into services calls. In order to reveal the failures, these faults aim to emulate the real ones that affect the Web services in the real operational environment. This work also took into account that Archmeds is a Web service composition and for this reason, it was created an approach to test it. With the results of this case study, it is expected that this approach can be adapted to others applications based in Web services technology / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação