Mecanismos de comunicação entre processos são fundamentais no desenvolvimento de sistemas distribuídos, já que constituem o único meio de compartilhar dados entre processos que não dispõem de memória comum. Um dos principais mecanismos de comunicação utilizados é a troca de mensagens entre os processos componentes do sistema. Existem muitas aplicações que são compostas por um conjunto de processos que cooperam para realizar uma determinada tarefa e que são mais facilmente construídas se o sistema operacional oferecer a possibilidade de se enviar uma mensagem a diversos destinos. Neste caso são necessários mecanismos que permitam a difusão confiável de uma mensagem para um grupo de processos em uma única operação. Tendo em vista esta necessidade, diversos protocolos têm sido apresentados na literatura para permitir a comunicação entre um grupo de processos com diferentes graus de complexidade e de desempenho. Este trabalho apresenta um ambiente para desenvolvimento e utilização de protocolos de comunicação em grupo, denominado FlexGroup. O ambiente divide os protocolos em suas características fundamentais, permitindo que estas características possam ser desenvolvidas separadamente como subprotocolos. Os subprotocolo são interligados através de uma interface comum e gerenciados pelo núcleo do ambiente. A comunicação entre as diversas máquinas da rede é gerenciada pelo FlexGroup, permitindo que o desenvolvedor de um novo subprotocolo possa somente se focar nas características específicas do seu protocolo. Esta modularidade permite, ainda, que apenas as partes de interesse de um novo protocolo precisem ser implementadas, além de também viabilizar a criação de um protocolo baseado nos já existentes no ambiente. Além disso, o ambiente permite que as aplicações de comunicação em grupo possam definir, através de uma biblioteca, o conjunto de subprotocolos que desejam utilizar, em tempo de execução, sem necessidade de conhecer a implementação interna dos subprotocolos.. Da mesma forma, alguém que se proponha a realizar comparações com os protocolos existentes, pode utilizar os diversos subprotocolos e as aplicações existentes, bastando alterar os protocolos utilizados em tempo de execução e avaliando somente as características que deseje analisar.

O surgimento de novas aplicações que utilizam o protocolo HTTP nas suas transações e a crescente popularidade da World Wide Web (WWW) provocaram pesquisas pelo aumento do desempenho de servidores Web. Para tal, uma das alternativas propostas neste trabalho é utilizar um conjunto de servidores Web distribuídos que espalham a carga de requisições entre vários computadores, atuando como um só associado a uma estratégia de replicação de conteúdo. Um dos problemas centrais a ser resolvido em servidores Web distribuídos é como manter a consistência das réplicas de conteúdo entre os equipamentos envolvidos. Esta dissertação apresenta conceitos fundamentais envolvendo o tema replicação de conteúdo em servidores Web distribuídos. São mostrados detalhes sobre arquitetura de servidores Web distribuídos, manutenção da consistência em ambientes de servidores Web distribuídos, uso de replicação e formas de replicação. Além disso, são citados alguns trabalhos correlatos ao propósito de manter réplicas consistentes em ambientes de servidores Web distribuídos. Este trabalho tem por objetivo propor um modelo de manutenção da consistência de conteúdo em servidores Web distribuídos com características de transparência e autonomia. O modelo, denominado One Replication Protocol for Internet Servers (ORPIS), adota uma estratégia de propagação otimista porque não existe sincronismo no envio das atualizações para as réplicas. Este trabalho apresenta os principais componentes tecnológicos empregados na Web, além dos problemas causados pela escalabilidade e distribuição inerentes a esse ambiente. São descritas as principais técnicas de aumento de desempenho de servidores Web que atualmente vêm sendo utilizadas. O modelo ORPIS é descrito, sendo apresentados seus pressupostos, elencados seus componentes e detalhados os seus algoritmos de funcionamento. Este trabalho dá uma visão geral sobre a implementação e os testes realizados em alguns módulos do protótipo do modelo, caracterizando o ambiente de desenvolvimento do protótipo e detalhes da implementação. São enumerados os atributos e métodos das classes do protótipo e definidas as estruturas de dados utilizadas. Além disso, apresentam-se os resultados obtidos da avaliação funcional dos módulos implementados no protótipo. Um ponto a ser salientado é a compatibilidade do modelo ORPIS aos servidores Web existentes, sem a necessidade de modificação em suas configurações. O modelo ORPIS é baseado na filosofia de código aberto. Durante o desenvolvimento do protótipo, o uso de software de código aberto proporcionou um rápido acesso às ferramentas necessárias (sistema operacional, linguagens e gerenciador de banco de dados), com possibilidade de alteração nos códigos fonte como uma alternativa de customização.

Este trabalho busca a implementação da replicação de objetos através da linguagem Java e de seu sistema de invocação remota de métodos (Remote Method Invocation - RMI). A partir deste sistema, define-se uma classe de replicação - a máquina de replicação – onde a implementação de grupos de objetos é estruturada de acordo com a arquitetura cliente/servidor, sendo o cliente o representante (a interface) de um grupo de objetos e os servidores representam os demais componentes do grupo. A classe de replicação atende a uma necessidade importante dos sistemas distribuídos - o desenvolvimento de aplicações tolerantes a falhas. Fundamentalmente, a tolerância a falhas é obtida por redundância e, no caso de mecanismos de tolerância a falhas por software, esta redundância significa basicamente replicação de dados, processos ou objetos. A tolerância a falhas para tal tipo de sistema é importante para garantir a transparência do mesmo, visto que, assim como um sistema distribuído pode auxiliar muito o usuário pelas facilidades oferecidas, o não cumprimento de suas atividades de acordo com o esperado pode, em algumas situações, causar-lhe transtornos e erros irrecuperáveis nas aplicações. Finalmente, como principal contribuição, este trabalho descreve e implementa a solução completa para a construção de uma biblioteca de classes que oferece a replicação de forma totalmente transparente para o usuário.

Alta disponibilidade (muitas vezes referenciada como HA, de High Availability) é uma característica de sistemas computacionais que são projetados para evitar ao máximo as interrupções, planejadas ou não, na prestação de serviços. Em alta disponibilidade, o ideal é haver poucas falhas e, mesmo quando estas acontecerem, que o seu tempo médio de reparo (ou MTTR, de Mean Time To Repair) seja tão pequeno quanto possível. Sistemas operacionais têm um papel importante em alta disponibilidade, sendo preferível o uso daqueles que possuam sistemas de arquivos seguros e relativamente independentes de ações por agentes humanos para a recuperação. Uma das abordagens para auxiliar a obter-se uma alta disponibilidade em sistemas de arquivos é a do tipo journaling, ou meta-data logging. Existe uma série de sistemas de arquivos para o sistema operacional Linux baseando-se nela, tais como ext3, JFS, ReiserFS e XFS. Este trabalho tem por objetivo propor uma metodologia de validação experimental para avaliar a eficiência do mecanismo para recuperação de sistemas de arquivos baseados em journaling, na ocorrência de falhas. Para isso, a técnica de validação empregada é a da injeção de falhas e o sistema sob teste é uma implementação do XFS. Foram utilizados os recursos de depuração do sistema operacional Linux (que permitem a utilização de métodos para interceptação e manipulação de chamadas de sistema) para a implementação de um injetor de falhas específico para sistemas de arquivos baseados em journaling, o qual foi chamado de FIJI (Fault Injector for Journaling fIlesystems). Manipular os parâmetros de chamadas de sistema (ou system calls) através do FIJI equivale a alterar as requisições feitas ao sistema operacional. A eficiência do mecanismo de journaling é medida injetando-se falhas e medindose o MTTR e a cobertura de falhas. Basicamente, o que procura-se fazer através do injetor de falhas FIJI é ignorar os logs do journaling e manipular uma quantidade de informações diferente daquela que foi solicitada originalmente.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-04-13Bitstream added on 2014-06-13T20:51:10Z : No. of bitstreams: 1 fernandes_sen_me_sjrp.pdf: 941362 bytes, checksum: e0e07c896853141b27f27af08088487b (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Com o aumento do volume de dados e a incerteza dos recursos de hardware e software, a descentralização dos dados em sistema de arquivos surgiu com a finalidade de diminuir a probabilidade de perda total desses dados. Com isso, este trabalho propõe um modelo de sistema de arquivos distribuído que incorpora características de transparência, escalabilidade, tolerância a falhas, criptografia, suporte a hardware de baixo custo, facilidade na implantação e manipulação dos arquivos / With the increasing volume of data and uncertainty of hardware and software resources, the decentralization of data in file systems came up with the aim of reducing the likelihood of total loss of such data. Thus, this paper proposes a model of distributed file systems that integrates features of transparency, scalability, fault tolerance, encryption, support for low cost hardware, easy management and handling of files

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000389203-Texto+Completo-0.pdf: 6935100 bytes, checksum: 7b0d4097399f1b7fa7e32077309d3b40 (MD5) Previous issue date: 2007 / The electromagnetic environment in which electronic systems operate is becoming more and more hostile. The society observes with enthusiasm the rapid proliferation of a vast diversity of wireless electronic equipments. Unfortunately, this tendency yields as consequence the pollution of the frequency spectrum, and thus, increasing dramatically the environmental noise where we live. At the same time, it is fundamental for the acceptance and reliability of these electronic equipments that the applications running on their platforms do not fail due to such noisy environment. Therefore, it is fundamental to understand how the electromagnetic noise impacts the reliability of complex electronic systems (Systemson- Chip, SoC). Some companies worldwide have been concerned with this situation. They have proposed several commercial platforms to design and test of SoC. However, these platforms do not allow an adequate measurement of SoC susceptibility to electromagnetic interference (EMI). Such scenario motivated this work. In the following we propose a new platform, reconfigurable, to evaluate and improve SoC designs having in mind the electromagnetic noise immunity. This platform is based on the international standard IEC 62. 132 to design and test electronic systems, at the board level. The final goal of this standard is to dictate rules to allow precise measurements of the SoCs susceptibility to (radiated and conducted) EMI. The proposed platform is based on two specific and complementary boards. The first one is devoted to the radiated noise immunity measurement in a Gigahertz Transverse Electromagnetic Cell (GTEM Cell) according to the standard IEC 62. 132-2 (IEC, 2004), whereas the second board is dedicated to the RF-conducted noise immunity measurement and was implemented according to the standards IEC 62. 132-4 and IEC 62. 132-2 (IEC, 2004), respectively. After the development of the proposed platform, a case-study based on the Xilinx soft-core processor, MicroBlaze, was designed by the Group SiSC and tested on the platform. The obtained results are rewarding and demonstrate the capability and flexibility of the proposed platform as a tool to evaluate the behavior of SoCs in EMIexposed environment. / O ambiente eletromagnético em que sistemas eletrônicos operam está tornando-se cada vez mais hostil. A sociedade observa com bastante entusiasmo a rápida proliferação de uma quantidade infindável de equipamentos eletrônicos sem fio (wireless). Infelizmente, esta tendência tem por conseqüência a poluição de forma dramática do espectro de freqüência, e portanto, aumentando o ruído intrínseco do ambiente onde vivemos. Por outro lado, é fundamental para a aceitação e a segurança destes equipamentos eletrônicos que estes não falhem devido ao ambiente eletromagnético. Assim, é de suma importância compreender como o ruído eletromagnético (Electromagnetic Interference, ou EMI) impacta a confiabilidade de sistemas integrados complexos (Systems-on-Chip, ou SoC). Algumas empresas em escala mundial têm demonstrado muita preocupação com este problema através do desenvolvimento de várias plataformas comerciais para o projeto e o teste de SoCs. Entretanto, estas plataformas não garantem medições adequadas da susceptibilidade dos sistemas eletrônicos à EMI. Este cenário nos motivou a propor uma plataforma de prototipagem reconfigurável para avaliar e aprimorar projetos de SoCs levando-se em consideração sua imunidade ao ruído eletromagnético. Esta plataforma é baseada em normas internacionais IEC 62. 132 para o projeto e o teste de sistemas eletrônicos, ao nível de placa. O objetivo final deste conjunto de normas é ditar regras que viabilizam a medição precisa da imunidade de circuitos integrados à EMI, tanto radiada quanto conduzida. A plataforma desenvolvida é baseada em duas placas específicas e complementares. A primeira é dedicada para o teste de imunidade ao ruído irradiado em uma Gigahertz Transverse Electromagnetic Cell (GTEM Cell) de acordo com a norma IEC 62. 132-2 (IEC, 2004).A segunda placa é dedicada ao teste conduzido de ruído de RF e foi implementada de acordo com as normas IEC 62. 132-4 e IEC 62. 132-2 (IEC, 2004), respectivamente. Após o desenvolvimento da plataforma em questão, um estudo-de-caso baseado no processador soft-core da Xilinx, MicroBlaze, operando sob o controle do sistema operacional uCOS-II foi desenvolvido pelo Grupo SiSC e testado na plataforma. Os resultados dos ensaios são bastante motivadores e demonstram a capacidade e a flexibilidade da plataforma ser utilizada como ferramenta para avaliar o comportamento de SoCs em ambiente ruidoso do tipo EMI.

Durante os últimos anos, a quantidade de dados gerada pelas aplicações cresceu consideravelmente. No entanto, para tornarem-se relevantes estes dados precisam ser processados. Para atender este objetivo, novos modelos de programação para processamento paralelo e distribuído foram propostos. Um exemplo é o modelo MapReduce, o qual foi proposto pela Google. Este modelo, no entanto, possui pontos de falha única (SPOF), os quais podem comprometer a sua execução. Assim, este trabalho apresenta uma nova arquitetura, inspirada pelo Chord, para lidar com os SPOFs do modelo. A avaliação da proposta foi realizada através de modelagem analítica e de testes experimentais. Os resultados mostram a viabilidade de usar a arquitetura proposta para executar o MapReduce. / During the last years, the amount of data generated by applications grew considerably. To become relevant, however, this data should be processed. With this goal, new programming models for parallel and distributed processing were proposed. An example is the MapReduce model, which was proposed by Google. This model, nevertheless, has Single Points of Failure (SPOF), which can compromise the execution of a job. Thus, this work presents a new architecture, inspired by Chord, to avoid the SPOFs on MapReduce. The evaluation was performed through an analytical model and an experimental setup. The results show the feasibility of using the proposed architecture to execute MapReduce jobs.

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.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Elétrica, 2012. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2013-01-30T12:54:21Z No. of bitstreams: 1 2012_EdnaDiasCanedo.pdf: 3527692 bytes, checksum: dccac5ed56bcd753445633a84bb339eb (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-01-30T13:52:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_EdnaDiasCanedo.pdf: 3527692 bytes, checksum: dccac5ed56bcd753445633a84bb339eb (MD5) / Made available in DSpace on 2013-01-30T13:52:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_EdnaDiasCanedo.pdf: 3527692 bytes, checksum: dccac5ed56bcd753445633a84bb339eb (MD5) / Os recentes avanços na tecnologia de computação em nuvem demonstram um aumento nos problemas relacionados à segurança, privacidade e confiança em diferentes aspectos, os quais não haviam sido previstos na concepção dos ambientes de computação em nuvem. Entre estes, o problema da confiança entre os usuários e a garantia do acesso seguro aos recursos destes ambientes tem merecido uma atenção especial. Neste trabalho, é apresentada uma revisão dos conceitos da confiança e reputação, da computação em nuvem e são abordadas algumas questões em aberto relacionadas à confiança e segurança em ambientes de computação em nuvem. A representação da confiança e da reputação em sistemas computacionais tem sido amplamente discutida e aplicada em diversos cenários da tecnologia da informação, se tornando objeto de pesquisas científicas tanto do ponto de vista teórico quanto prático. Como resultado, diversos trabalhos estão sendo apresentados na tentativa de minimizar e solucionar os problemas decorrentes da segurança e confiabilidade nestes ambientes. Esta pesquisa propõe a criação de um modelo de confiança de alto nível para garantir a troca confiável de arquivos entre os usuários de uma nuvem privada, bem como o cálculo da confiança entre os respectivos usuários, de acordo com as métricas estabelecidas. Para validar o modelo proposto foi utilizado um ambiente de simulação com a ferramenta CloudSim. A sua utilização para executar as simulações dos cenários adotados permitiu: calcular a tabela de confiança dos nós (máquinas virtuais) e selecionar os considerados mais confiáveis; identificar que as métricas adotadas influenciam diretamente no cálculo da confiança em um nó; avaliar a adequação das métricas utilizadas, possibilitando identificar e selecionar as mais adequadas em relação ao histórico do comportamento dos nós pertencentes ao ambiente analisado; verificar que o modelo de confiança proposto permite efetivamente a escolha da máquina mais adequada para efetuar a troca de arquivos. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Recent advances in cloud computing have shown an increase in problems related to security, privacy and trust in different aspects, which had not been anticipated in the design of cloud computing environments. Among these, the lack of trust between users and ensuring secure access to the resources in these environments has deserved special attention. In this work, it is presented a review of concepts of cloud computing, trust and reputation and some open issues related to trust and security in cloud computing environments are addressed. The representation of trust and reputation in computer systems has been widely discussed and applied in various Information Technology scenarios, becoming the subject of scientific research, both from the theoretical and practical point of view. As a result, several studies are being presented in an attempt to minimize and solve problems relating to security and reliability in these environments. This research proposes the creation of a high level trust model to ensure the reliable files exchange between the users of a private cloud as well as the measurement of their trust, according to the metrics established. To validate the proposed model, a simulation environment with the tool CloudSim was used. Its use to run the simulations of the adopted scenarios allowed us to calculate the nodes (virtual machines) trust table and select those considered more reliable; identify that the metrics adopted by us directly influenced the measurement of trust in a node; assess the adequacy of metrics used, allowing to identify and select the most appropriate in relation to the historical behavior of the nodes belonging to the analyzed environment; verify that the trust model proposed effectively allows the selection of the most suitable machine to perform the exchange of files.

Alta disponibilidade (muitas vezes referenciada como HA, de High Availability) é uma característica de sistemas computacionais que são projetados para evitar ao máximo as interrupções, planejadas ou não, na prestação de serviços. Em alta disponibilidade, o ideal é haver poucas falhas e, mesmo quando estas acontecerem, que o seu tempo médio de reparo (ou MTTR, de Mean Time To Repair) seja tão pequeno quanto possível. Sistemas operacionais têm um papel importante em alta disponibilidade, sendo preferível o uso daqueles que possuam sistemas de arquivos seguros e relativamente independentes de ações por agentes humanos para a recuperação. Uma das abordagens para auxiliar a obter-se uma alta disponibilidade em sistemas de arquivos é a do tipo journaling, ou meta-data logging. Existe uma série de sistemas de arquivos para o sistema operacional Linux baseando-se nela, tais como ext3, JFS, ReiserFS e XFS. Este trabalho tem por objetivo propor uma metodologia de validação experimental para avaliar a eficiência do mecanismo para recuperação de sistemas de arquivos baseados em journaling, na ocorrência de falhas. Para isso, a técnica de validação empregada é a da injeção de falhas e o sistema sob teste é uma implementação do XFS. Foram utilizados os recursos de depuração do sistema operacional Linux (que permitem a utilização de métodos para interceptação e manipulação de chamadas de sistema) para a implementação de um injetor de falhas específico para sistemas de arquivos baseados em journaling, o qual foi chamado de FIJI (Fault Injector for Journaling fIlesystems). Manipular os parâmetros de chamadas de sistema (ou system calls) através do FIJI equivale a alterar as requisições feitas ao sistema operacional. A eficiência do mecanismo de journaling é medida injetando-se falhas e medindose o MTTR e a cobertura de falhas. Basicamente, o que procura-se fazer através do injetor de falhas FIJI é ignorar os logs do journaling e manipular uma quantidade de informações diferente daquela que foi solicitada originalmente.