nÃo hà / Fatores econÃmicos estÃo levando ao aumento das infraestruturas e instalaÃÃes de fornecimento de computaÃÃo como um serviÃo, conhecido como Cloud Computing ou ComputaÃÃo em Nuvem, onde empresas e indivÃduos podem alugar capacidade de computaÃÃo e armazenamento, em vez de fazerem grandes investimentos de capital necessÃrios para a construÃÃo e instalaÃÃo de equipamentos de computaÃÃo em larga escala. Na nuvem, o usuÃrio do serviÃo tem algumas garantias, tais como desempenho e disponibilidade. Essas garantias de qualidade de serviÃo (QoS) sÃo definidas entre o provedor do serviÃo e o usuÃrio e expressas por meio de um acordo de nÃvel de serviÃo (SLA). Este acordo consiste de contratos que especificam um nÃvel de qualidade que deve ser atendido e penalidades em caso de falha. Muitas empresas dependem de um SLA e estas esperam que os provedores de nuvem forneÃam SLAs baseados em caracterÃsticas de desempenho. Contudo, em geral, os provedores baseiam seus SLAs apenas na disponibilidade dos serviÃos oferecidos. Sistemas de gerenciamento de banco de dados (SGBDs) para computaÃÃo em nuvem devem tratar uma grande quantidade de aplicaÃÃes, tenants ou inquilinos. Abordagens multi-inquilino tÃm sido utilizadas para hospedar vÃrios inquilinos dentro de um Ãnico SGBD, favorecendo o compartilhamento eficaz de recursos, alÃm de gerenciar uma grande quantidade de inquilinos com padrÃes de carga de trabalho irregulares. Por outro lado, os provedores em nuvem devem reduzir os custos operacionais garantindo a qualidade. Neste contexto, uma caracterÃstica chave à a replicaÃÃo de banco de dados, que melhora a disponibilidade, desempenho e, consequentemente, a qualidade do serviÃo. TÃcnicas de replicaÃÃo de dados tÃm sido usadas para melhorar a disponibilidade, o desempenho e a escalabilidade em diversos ambientes. Contudo, a maior parte das estratÃgias de replicaÃÃo de banco de dados tÃm se concentrado em aspectos de escalabilidade e consistÃncia do sistema com um nÃmero estÃtico de rÃplicas. Aspectos relacionados à elasticidade para banco de dados multi-inquilino tÃm recebido pouca atenÃÃo. Estas questÃes sÃo importantes em ambientes em nuvem, pois os provedores precisam adicionar rÃplicas de acordo com a carga de trabalho para evitar violaÃÃo do SLA e eles precisam remover rÃplicas quando a carga de trabalho diminui, alÃm de consolidar os inquilinos. Visando solucionar este problema, este trabalho apresenta RepliC, uma abordagem para a replicaÃÃo de banco de dados em nuvem com foco na qualidade do serviÃo, elasticidade e utilizaÃÃo eficiente dos recursos por meio de tÃcnicas multi-inquilino. RepliC utiliza informaÃÃes dos SGBDs e do provedor para provisionar recursos de forma dinÃmica. Com o objetivo de avaliar RepliC, experimentos que medem a qualidade de serviÃo e elasticidade sÃo apresentados. Os resultados destes experimentos confirmam que RepliC garante a qualidade com uma pequena quantidade de violaÃÃo do SLA enquanto utiliza os recursos de forma eficiente. / Fatores econÃmicos estÃo levando ao aumento das infraestruturas e instalaÃÃes de fornecimento de computaÃÃo como um serviÃo, conhecido como Cloud Computing ou ComputaÃÃo em Nuvem, onde empresas e indivÃduos podem alugar capacidade de computaÃÃo e armazenamento, em vez de fazerem grandes investimentos de capital necessÃrios para a construÃÃo e instalaÃÃo de equipamentos de computaÃÃo em larga escala. Na nuvem, o usuÃrio do serviÃo tem algumas garantias, tais como desempenho e disponibilidade. Essas garantias de qualidade de serviÃo (QoS) sÃo definidas entre o provedor do serviÃo e o usuÃrio e expressas por meio de um acordo de nÃvel de serviÃo (SLA). Este acordo consiste de contratos que especificam um nÃvel de qualidade que deve ser atendido e penalidades em caso de falha. Muitas empresas dependem de um SLA e estas esperam que os provedores de nuvem forneÃam SLAs baseados em caracterÃsticas de desempenho. Contudo, em geral, os provedores baseiam seus SLAs apenas na disponibilidade dos serviÃos oferecidos. Sistemas de gerenciamento de banco de dados (SGBDs) para computaÃÃo em nuvem devem tratar uma grande quantidade de aplicaÃÃes, tenants ou inquilinos. Abordagens multi-inquilino tÃm sido utilizadas para hospedar vÃrios inquilinos dentro de um Ãnico SGBD, favorecendo o compartilhamento eficaz de recursos, alÃm de gerenciar uma grande quantidade de inquilinos com padrÃes de carga de trabalho irregulares. Por outro lado, os provedores em nuvem devem reduzir os custos operacionais garantindo a qualidade. Neste contexto, uma caracterÃstica chave à a replicaÃÃo de banco de dados, que melhora a disponibilidade, desempenho e, consequentemente, a qualidade do serviÃo. TÃcnicas de replicaÃÃo de dados tÃm sido usadas para melhorar a disponibilidade, o desempenho e a escalabilidade em diversos ambientes. Contudo, a maior parte das estratÃgias de replicaÃÃo de banco de dados tÃm se concentrado em aspectos de escalabilidade e consistÃncia do sistema com um nÃmero estÃtico de rÃplicas. Aspectos relacionados à elasticidade para banco de dados multi-inquilino tÃm recebido pouca atenÃÃo. Estas questÃes sÃo importantes em ambientes em nuvem, pois os provedores precisam adicionar rÃplicas de acordo com a carga de trabalho para evitar violaÃÃo do SLA e eles precisam remover rÃplicas quando a carga de trabalho diminui, alÃm de consolidar os inquilinos. Visando solucionar este problema, este trabalho apresenta RepliC, uma abordagem para a replicaÃÃo de banco de dados em nuvem com foco na qualidade do serviÃo, elasticidade e utilizaÃÃo eficiente dos recursos por meio de tÃcnicas multi-inquilino. RepliC utiliza informaÃÃes dos SGBDs e do provedor para provisionar recursos de forma dinÃmica. Com o objetivo de avaliar RepliC, experimentos que medem a qualidade de serviÃo e elasticidade sÃo apresentados. Os resultados destes experimentos confirmam que RepliC garante a qualidade com uma pequena quantidade de violaÃÃo do SLA enquanto utiliza os recursos de forma eficiente.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / XML has become a widely used standard for data representation and exchange in applications. The growing usage of XML creates a need for ecient storage and recovery systems for XML data. Native XML DBs (NXDBs) are being developed to target this demand. NXDBs implement many characteristics that are common to traditional DBs, such as storage, indexing, query processing, transactions and replication. Most existing solutions solve the replication issue through traditional techniques. However, the exibility of XML data imposes new challenges, so new replication techniques ought to be developed. To improve the performance and availability of NXDBs, this thesis proposes RepliX, a mechanism for XML data replication that takes into account the main characteristics of this data type, making it possible to reduce the response time in query processing and improving the fault-tolerance property of such systems. Although there are several replication protocols, using the group communication abstraction for communication and fault detection has proven to be a good solution, since this abstraction provides ecient message exchanging techniques and conability guarantees. RepliX uses this strategy, organizing the sites into an update group and a read-only group in such a way that allows for the use of load balancing among the sites, and makes the system less susceptible to faults, since there is no single point of failure in each group. In order to evaluate RepliX, a new replication layer was implemented on top of an existing NXDB to introduce the characteristics of the proposed mechanism. Several experiments using this layer were conducted, and their results conrm the mechanism's eciency considering the dierent aspects of a replicated database, improving its performance considerably, as well as its availability. / XML tem se tornado um padrÃo amplamente utilizado na representaÃÃo e troca de dados em aplicaÃÃes. Devido a essa crescente utilizaÃÃo do XML, torna-se necessÃria a existÃncia de sistemas eficientes de armazenamento e recuperaÃÃo de dados XML. EstÃo sendo desenvolvidos para este fim Bancos de Dados XML Nativos (BDXNs). Estes bancos implementam muitas das caracterÃsticas presentes em Bancos de Dados tradicionais, tais como armazenamento, indexaÃÃo, processamento de consultas, transaÃÃes e replicaÃÃo. Tratando-se especificamente de replicaÃÃo, a maioria das soluÃÃes existentes resolve essa questÃo apenas utilizando tÃcnicas tradicionais. Todavia, a exibilidade dos dados XML impÃe novos desafios, de modo que novas tÃcnicas de replicaÃÃo devem ser desenvolvidas. Para melhorar o desempenho e a disponibilidade dos BDXNs, esta dissertaÃÃo propÃe o RepliX, um mecanismo para replicaÃÃo de dados XML que considera as principais caracterÃsticas desses dados. Dessa forma, à possÃvel melhorar o tempo de resposta no processamento de consultas e tornar esses sistemas mais tolerantes a falhas. Dentre vÃrios tipos de protocolos de replicaÃÃo, a utilizaÃÃo da abstraÃÃo de comunicaÃÃo em grupos como estratÃgia de comunicaÃÃo e detecÃÃo de falhas mostrase uma soluÃÃo eficaz, visto que essa abstraÃÃo possui tÃcnicas eficientes para troca de mensagens e provà garantias de confiabilidade. Essa estratÃgia à utilizada no RepliX, que organiza os sites em dois grupos: de atualizaÃÃo e de leitura, permitindo assim balanceamento de carga entre os sites, alÃm de tornar o sistema menos sensÃvel a falhas, jà que nÃo hà um ponto de falha Ãnico em cada grupo. Para validar o RepliX, uma nova camada de replicaÃÃo foi implementada em um BDXN, a _m de introduzir as caracterÃsticas e os comportamentos descritos no mecanismo proposto. Experimentos foram feitos usando essa camada e os resultados obtidos atestam a sua eficÃcia considerando diferentes aspectos de um banco de dados replicado, melhorando o desempenho desses banco de dados consideravelmente bem como sua disponibilidade.