Made available in DSpace on 2014-06-12T15:53:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5007_1.pdf: 22972969 bytes, checksum: b6cf6a13cbe73e8e56efe5431e898b20 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / Nesta tese, é proposta uma nova metodologia para a caracterização do tráfego de vídeo. Um conjunto de estados são definidos através de um algoritmo de classificação baseado nos momentos de primeira e segunda ordem das seqüências de vídeo codificado. Processos de modulação e de geração de séries temporais, que possuem estatísticas associadas aos estados, definidos pelo algoritmo de classificação proposto neste trabalho, originam uma série resultante com estatísticas equivalentes às da seqüência codificada. A Metodologia proposta se destaca das demais pela sua flexibilidade e adaptação às características do tráfego a ser modelado. O procedimento de classificação adotado determina estados com variabilidade suficientemente pequena, viabilizando o emprego de modelos tradicionais. A metodologia permite o uso de modelos tanto markovianos, como de diferenciação fracionária para a geração das séries características e modulação. A variabilidade inerente às fontes de vídeo pode ser absorvida na modelagem a partir de uma escolha apropriada dos processos envolvidos. Análises efetuadas através da geração de séries para fontes individuais de vídeo e para um agregado de fontes representativas mostraram a validade da metodologia proposta. As equivalências estatísticas foram ratificadas por meio da comparação dos histogramas e gráficos quantis-quantis. Medições, envolvendo a obtenção do erro médio absoluto percentual e o critério de informação de Akaike, demonstraram que os processos modulados originam melhores resultados. O efeito da multiplexação estatística em redes de computadores, em termos da taxa de perdas de bits, foi avaliado através de simulações tanto para tráfego proveniente de fontes individuais como para o agregado de fontes de tráfego. Os resultados obtidos revelaram que a metodologia pode ser utilizada como uma ferramenta eficiente para a caracterização do tráfego de vídeo e em estudos envolvendo alocação de recursos em redes, elaboração de regras para dimensionamento de buffers nos comutadores das redes, predições de degradação de QoS causadas por congestionamento e de mecanismos de controle de congestionamento

Orientador: Edmundo R. M. Madeira, Fernando Pedone / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T10:28:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camargos_LasaroJonas_D.pdf: 1941705 bytes, checksum: 23f0f1380c7d6262497ec13b43519301 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Problemas de acordo, como Consenso, Terminação Atômica e Difusão Atômica, são abstrações comuns em sistemas distribuídos. Eles ocorrem quando os componentes do sistema precisam concordar em reconfigurações, mudanças de estado ou em linhas de ação em geral. Nesta tese, investigamos estes problemas no contexto do ambiente e aplicações em que serão utilizados. O modelo geral é o assíncrono sujeito a quebras com possível posterior recuperação. Nossa meta é desenvolver protocolos que explorem esta informação contextual para prover maior disponibilidade, e que se mantenham corretos mesmo que algumas das prerrogativas do contexto tornem-se inválidas. Na primeira parte da tese, exploramos a seguinte propriedade: mensagens difundidas em pequenas redes tendem a ser entregues ordenada e confiavelmente. Nós fazemos três contribuições nesta parte da tese. A primeira é a transformação de algoritmos conhecidos para o modelo quebra-e-pára, que utilizam a propriedade de ordenação mencionada, em protocolos práticos. Isto é, protocolos que toleram perda de mensagens e recuperação após a quebra. Nossos protocolos garantem progresso na presença de falhas, contanto que mensagens sejam espontaneamente ordenadas freqüentemente. Na ausência de ordenação expontânea, outras prerrogativas são necessárias para contornar falhas. A segunda contribuição é a generalização de um dos algoritmos citados acima em um modo de execução "multi-coordenado" em um protocolo híbrido de consenso, que usa ou ordenação expontânea ou detecção de falhas para progredir. Em comparação a outros protocolos, o nosso provê maior disponibilidade sem comprometer resiliência. A terceira contribuição é a utilização do modo multi-coordenado para resolver Consenso Generalizado, um problema que generaliza uma série de outros e que, portanto, é de grande interesse prático. Além disso, fizemos diversas considerações sobre aspectos práticos da utilização deste protocolo. Como resultado, nosso protocolo perde desempenho gradualmente no caso de condições desfavoráveis, permite o balanceamento de carga sobre os coordenadores, e acessa a memória estável parcimoniosamente. Na segunda parte da tese, consideramos problemas de acordo no contexto de redes organizadas hierarquicamente. Em específico, nós consideramos uma topologia usada nos data centers de grandes cooporações: grupos de máquinas conectadas internamente por links de baixa latência, mas por links mais lentos entre grupos. Em tais cenários, latência é claramente um fator importante e reconfigurações, onerosas aos protocolos, devem ser evitadas tanto quanto possível. Nossa contribuição neste tópico está em evitar reconfigurações e melhorar a disponibilidade de um protocolo de acordo que é rápido a despeito de colisões. Isto é, um protocolo que consegue chegar a uma decisão em dois passos inter-grupos mesmo quando várias propostas são feitas concorrentementes. Além do uso da técnica de multicoordenação, nós usamos primitivas de multicast e consenso para conter algumas reconfigurações dentro dos grupos, onde seus custos são menores. Na última parte da tese nós estudamos o problema de terminação de transações distribuídas. O problema consiste em garantir que os vários participantes da transação concordem em aplicar ou cancelar de forma consistente as suas operações no contexto da transação. Além disso, é necessário garantir a durabilidade das alterações feitas por transações terminadas com sucesso. Nossa contribuição neste tópico é um serviço de log que abstrai e desassocia a terminação de transações dos processos que executam tais transações. O serviço funciona como uma caixa preta e permite que resource managers lentos ou falhos sejam reiniciados em servidores diferentes, sem dependências na memória estável do servidor em que executava anteriormente. Nós apresentamos e avaliamos experimentalmente duas implementações do serviço. / Abstract: Agreement problems are a common abstraction in distributed systems. They appear when the components of the system must concur on reconfigurations, changes of state, or in lines of action in general. Examples of agreement problems are Consensus, Atomic Commitment, and Atomic Broadcast. In this thesis we investigate these abstractions in the context of the environment in which they will run and the applications that they will serve; in general, we consider the asynchronous crash-recovery model. The goal is to devise protocols that explore the contextual information to deliver improved availability. The correctness of our protocols holds even when the extra assumptions do not. In the first part of this thesis we explore the following property: messages broadcast in small networks tend to be delivered in order and reliably. We make three contributions in this part. The first contribution is to turn known Consensus algorithms that harness this ordering property to reach agreement in the crash-stop model into practical protocols. That is, protocols that tolerate message losses and recovery after crashes, efficiently. Our protocols ensure progress even in the presence of failures, if spontaneous ordering holds frequently. In the absence of spontaneous ordering, some other assumption is required to cope with failures. The second contribution of this thesis is to generalize one of our crash-recovery consensus protocols as a "multicoordinated" mode of a hybrid Consensus protocol, that may use spontaneous ordering or failure detection to progress. Compared to other protocols, ours provide improved availability with no price in resilience. The third contribution is to employ this new mode to solve Generalized Consensus, a problem that generalizes a series of other agreement problems and, hence, is of much practical interest. Moreover, we considered several aspects of solving this problem in practice, which had not been considered before. As a result, our Generalized Consensus protocol features graceful degradation, load balancing, and is parsimonious in accessing stable storage. In the second part of this thesis we have considered agreement problems in wide area networks organized hierarchically. More specifically, we considered a topology that is commonplace in the data centers of large corporations: groups of nodes, with large-bandwidth low-latency links connecting the nodes in the same group, and slow and limited links connecting nodes in different groups. In such environments, latency is clearly a major concern and reconfiguration procedures that render the agreement protocol momentarily unavailable must be avoided as much as possible. Our contribution here is in avoiding reconfigurations and improving the availability of a collision fast agreement protocol. That is, a protocol that can reach agreement in two intergroup communication steps, irrespectively to concurrent proposals. Besides the use of a multicoordinated approach, we employed multicast primitives and consensus to restrict some reconfigurations to within groups, where they are less expensive. In the last part of this thesis we study the problem of terminating distributed transactions. The problem consists of enforcing agreement among the parties on whether to commit or rollback the transaction and ensuring the durability of committed transactions. Our contribution in this topic is an abstract log service that detaches the termination problem from the processes actually performing the transactions. The service works as a black box and abstracts its implementation details from the application utilizing it. Moreover, it allows slow and failed resource managers be re-started on different hosts without relying on the stable storage of the previous host. We provide two implementations of the service, which we evaluated experimentally. / Doutorado / Doutor em Ciência da Computação

Orientador: Edmundo Roberto Mauro Madeira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T15:46:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lago_DanielGuimaraesdo_M.pdf: 7437599 bytes, checksum: 07be466937a19113705ecead5fa67898 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Neste trabalho são apresentados algoritmos que atuam no processo de escalonamento de máquinas virtuais para computação em nuvem, fundamentados nos conceitos de Computação Verde. Estes algoritmos focam na minimização da energia consumida, além de proverem qualidade de serviço baseada em prioridade de execução de cargas virtuais. Para atingir o objetivo da minimização de consumo de energia são usados alguns recursos, tais como: desligamento de servidores subutilizados, migração de cargas de servidores que operam abaixo de um determinado limiar, DVFS e Fan Control. A escolha de qual servidor receberá as cargas virtuais é obtida através da maximização da eficiência em energia, dada pela razão entre MIPS e a potência consumida em cada servidor. Alem disso, os algoritmos deste trabalho atuam na submissão de cargas com prioridades, permitindo com que cargas de maior prioridade sejam executadas em tempos menores. Resultados obtidos através de simulações mostraram que os algoritmos desenvolvidos, quando confrontados a outros algoritmos pesquisados, podem melhorar o consumo de energia em nuvens compostas por data centers heterogêneos, empatando com os melhores algoritmos no caso de data centers homogêneos, além de prover qualidade de serviço / Abstract: This work presents algorithms that operate in the scheduling process of virtual machines in cloud computing, based on concepts of Green Computing. These algorithms focus on energy consumption minimization, and also provide quality of service based on virtual load execution priority. To achieve energy consumption minimization, some features are used, such as underutilized server shutdown, migration of server loads that operate below a certain threshold, DVFS, and Fan Control. The choice of which server will receive the virtual loads is obtained through energy efficiency maximization, given by the ratio MIPS to power consumption per server. Furthermore, the algorithms of this work also act on the submission of loads with priorities, allowing high priority loads to run in lower times. Results from simulations showed that the developed algorithms, when confronted against other studied algorithms, can improve energy consumption in clouds composed of heterogeneous data centers, tying with the best algorithms in the case of homogeneous data centers, also providing quality service / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

Esta dissertação de mestrado tem como objetivo avaliar a integração de políticas de tolerância a falhas em uma arquitetura de Web Services com múltiplos módulos. A arquitetura utilizada é denominada WSARCH, e foi desenvolvida para o estudo das relações e interoperabilidade entre serviçcos. Os mecanismos de tolerência a falhas foram integrados aos módulos da arquitetura, testados, comparados e avaliados. A avaliação de desempenho mostrou que os mecanismos de tolerância a falhas introduzidos foram eficientes e apresentaram resultados adequados. As técnicas de reputação utilizadas na seleção de serviço atuaram satisfatoriamente e foram consideradas um importante avanço nos mecanismos da arquitetura / This master\'s thesis aims to evaluate the integration of fault tolerance mechanisms in a Web Services architecture with multiple modules. The architecture used is named WSARCH and was developed for the study of interactions and interoperability of services. WSARCH is an architecture conceived to receive tests and experiments involving concepts of Web Services. The fault tolerance tools were integrated in the architecture, tested, evaluated and comparated. The performance evaluation showed that the fault tolerance mechanisms introduced were ecient and presented appropriate results. The reputation techniques utilized in service selection operated successfully and were considered an important advance in the mechanisms of the architecture

Hermes é um arcabouço para a programação de aplicações P2P. Com ele, pode-se criar diversos tipos de aplicações distribuídas, sem se preocupar com a camada de comunicação. O Hermes não é uma implementação de uma rede de sobreposição P2P, e sim uma camada acima das implementações já existentes. O desenvolvedor da aplicação fica isolado da implementação da rede de sobreposição utilizada. Esse isolamento é feito de forma tal que não há limitações quanto à arquitetura de rede utilizada pela implementação, seja ela centralizada, descentralizada, distribuída estruturada ou distribuída não-estruturada. Entre os serviços oferecidos pelo Hermes estão: troca de mensagens, busca, comunicação em grupo e armazenamento distribuído. Geralmente, no início do desenvolvimento de uma aplicação distribuída, tem-se poucas informações sobre o seu tamanho final ou perfil de utilização. O Hermes possibilita ao desenvolvedor da aplicação adiar, até o momento da efetiva implantação do sistema, a decisão sobre qual arquitetura de rede ou qual implementação de rede de sobreposição são as mais apropriadas para suas necessidades. Possibilita também, quando o perfil de utilização muda com o tempo, a troca da implementação utilizada por uma outra que se adeque mais ao novo perfil sem alterações no código da aplicação. / Hermes is a framework for P2P application programming. Using it, one can create several kinds of distributed applications without worrying about the underlying network. Hermes is not a P2P overlay network implementation, but a shell envolving existing implementations. The application developer is isolated from the implementation of the overlay network in use. This isolation is done in a way that poses no limitations on the network architecture used, which may be centralized, decentralized, structured or unstructured. Amongst the services offered by Hermes are: message exchange, search, group communication, and distributed storage. In the early stages of the development of a distributed application, information as to its final size or utilization profile is often unknown. Hermes gives the application developer the possibility of delaying, until the actual moment of system deployment, the decision as to which network architecture or which overlay network implementation is the most appropriate. It also gives the developer the choice, when utilization profile changes over time, of replacing the network implementation with one more suitable to the application needs, without changes on the application code.

Este trabalho propõe e descreve em detalhes o projeto do AMIGO (DynAMical FlexIble SchedulinG EnvirOnment), uma nova ferramenta de software capaz de viabilizar a união de diferentes algoritmos de escalonamento, de uma maneira completamente transparente ao usuário. O AMIGO é capaz de flexibilizar o escalonamento (em tempo de execução da aplicação) desde a sua configuração até a sua efetiva aplicação. Além da flexibilidade dinâmica e da transparência, o AMIGO também é modular: o seu projeto está dividido em módulos que, entre outras vantagens, facilitam sua execução em diferentes plataformas. Este trabalho também contribui apresentando uma análise crítica da literatura da área, apontando divergências e propondo pontos de convergência importantes. Assim, o levantamento bibliográfico apresentado atua como um material introdutório precioso para que os pesquisadores iniciantes formem um contexto geral sobre a área e, desse modo, aprofundem mais rapidamente seus estudos em outros trabalhos mais específicos. A avaliação de desempenho feita com o AMIGO demonstra que é possível a obtenção de ganhos de desempenho expressivos, com total transparência para o usuário final. Unindo-se desempenho, flexibilidade e transparência, espera-se contribuir para a redução da lacuna existente entre teoria e prática na área de escalonamento de processos / This thesis proposes and describes in details the design of the AMIGO (DynAMical FlexIble SchedulinG EnvirOnment), a novel software tool that makes possible the union of different scheduling algorithms, in a way completely transparent to the user. The AMIGO is able to make flexible the scheduling activity (at run-time), covering all the steps from its configuration up to its effective application. Besides the dynamic flexibility and transparency, AMIGO is also modular: it is split into modules that, among other advantages, facilitate its execution on different platforms. This work also contributes by presenting a critical analysis of the process-scheduling literature, pointing out the existing divergences and proposing important convergence points. Thus, the literature survey presented acts as a precious introductory material, which is able, on one hand, to give to the beginners a broad view of the process-scheduling area and, on the other hand, to facilitate the development of deeper studies in a quicker fashion when more specific works are needed. The performance evaluation of the AMIGO shows that is possible to have expressive performance gains, while having total user transparency. Joining flexibility and transparency it is hoped to contribute for the reduction of the existing gap between theory and practice in the scheduling process area

Os smart grids são tidos como a nova geração dos sistemas elétricos de potência, combinando avanços em computação, sistemas distribuídos e inteligência artificial para prover maiores funcionalidades sobre acompanhamento em tempo real da demanda e do consumo de energia elétrica, gerenciamento em larga escala de geradores distribuídos, entre outras, a partir de um sistema de controle distribuído sobre a rede elétrica. Esta abordagem alteraria fundamentalmente a maneira como se dá o planejamento e a operação de sistemas de distribuição, e há grandes possibilidades de pesquisa e desenvolvimento possibilitada pela busca de implementação destas funcionalidades. Com esse cenário em vista, o presente trabalho utiliza uma abordagem a partir do uso de sistemas multiagentes para estudar o gerenciamento de sistemas de distribuição, do ponto de vista da reconfiguração da topologia da rede, simulando as características de um smart grid. Nesta dissertação, foi desenvolvido um sistema multiagente para simulação computacional de um sistema de distribuição elétrico do tipo smart grid, buscando executar a reconfiguração topológica do sistema a partir de dados de carga capturados de forma distribuída pelos agentes dispersos na rede elétrica. Espera-se que o desenrolar da pesquisa conduza à vários estudos sobre algoritmos e técnicas que melhor implementem tais funcionalidades a serem transpostas para um ambiente de produção. / Smart grids are taken as the new generation of electric power systems, combining advances in computing, distributed systems and artificial intelligence to provide more features on real-time monitoring of demand and consumption of electricity, managing large-scale distributed generators, among others, from a distributed control system on the grid. This approach fundamentally alter the way how is the planning and operation of distribution systems, and there are great possibilities for research and development offered in the quest to implement these features. With that environment, this text uses an approach through the use of multi-agent systems to study the management of the distribution system, from the reconfiguration of grid topology, simulating the characteristics of a smart grid. In this text, was developed a multiagent system to computational simulation of a distribution system like smart grid to topological reconfiguration, from datas collected for agents in electrical grid. It is expected that the conduct of research leads to several studies about better algorithms and techniques that would implement such functionality in a production environment.

O uso de Web Services tem aberto novas possibilidades de desenvolvimento de software, entre elas a composição de serviços. A composição de serviços apresenta novas questões no ambiente computacional, entre elas a execução integral, garantindo consistência e contemplando o controle de concorrência. O workflow é um conjunto de tarefas e interações organizadas de modo que forneça uma funcionalidade ao sistema, provendo a automatização de processos complexos, através da composição de serviços. Tal composição deve ser executada de forma transacional, processando as operações com consistência. A execução de workflows oriundos de domínios diferentes, faz com que os serviços que estão sendo utilizados, não possuam ciência do contexto da execução, podendo gerar atendimentos que não sejam justos, causando situações de deadlock e de starvation. Este trabalho apresenta estratégias para a execução de workflows em domínios distintos, que requisitam múltiplos serviços de um mesmo conjunto, sem a necessidade de um coordenador central, de forma transacional. O atendimento a requisição contempla uma política justa na utilização do recurso que impede a ocorrência de deadlock ou de starvation para os workflows em execução. Os experimentos realizados neste trabalho mostram que o sistema desenvolvido, aplicando as estratégias propostas, executa as composições de serviços de maneira transacional, atendendo as requisições com justiça, livre de deadlock e starvation, mantendo o sistema independente e autônomo. / Web Services are increasing software development possibilities, among then service composition. Service composition introduces new issues on computational environment, such as the whole service execution, ensuring consistency and concurrency control. Workflow is a set of organized tasks and interactions in order to provide functionality to the system, automating complex process through composition service. Such composition must be performed by transactional support, performing operations consistently. The workflow execution from different domain clients sharing the same composition make these clients ignore the execution context. It may cause inconsistencies, from unfair attendance to deadlock or starvation. This work depicts strategies for workflow execution from different domains, requesting multiple services from the same composition, without a centralized coordinator, in transactional way. The request attendance contains a fair policy for resource usage and consumption to avoid deadlock and starvation. Applying the proposed strategy on the experiments performed in this work, it confirms that the developed system executes service composition with transactional support, avoiding deadlock or starvation, keeping the whole system autonomous and independent.

A produção florestal é uma atividade de importância fundamental para a economia brasileira. Estudos mostram que a ilegalidade na produção da madeira chega a 80% do total produzido. Esta madeira ilegal se transforma em legalizada durante a sua cadeia de suprimentos, graças às falhas nos sistemas de controle e monitoramento. Este trabalho analisa os problemas computacionais existentes no gerenciamento e no monitoramento do processo produtivo florestal na Floresta Amazônica e apresenta a modelagem de um sistema computacional, baseado em uma arquitetura orientada a serviços, que busca por meio da integração dos sistemas envolvidos o registro de informações das diversas etapas produtivas. Para isso, foi criado um modelo de informação que utiliza o padrão de metadados eFIDS, projetado para controlar transações eletrônicas na indústria florestal e uma base de dados centralizada, onde as informações deste processo são registradas e relacionadas, possibilitando a manutenção da rastreabilidade dos produtos e insumos florestais durante todo seu ciclo de vida, garantindo a identificação da origem florestal destes produtos para as empresas e consumidores finais. / The Forest production is an activity with fundamental importance for the Brazilian economy. Studies show that the illegality in timber production is around 80% of total productive. This illegal wood becomes legalized in your supply chain due the failures in control and monitoring systems. This paper analyzes a computational problems existing in managing and monitoring productive process in the Amazon Forest and presents the modeling of a computational system, based on a service-oriented architecture, which seeks through the involved systems integration the recording of information about the various productive stages. For this was created an information model that uses the eFIDS metadata standard, designed to handle electronic transactions in the forestry industry, and a centralized database, where the process information are recorded and linked, enabling the maintenance of product and raw material traceability throughout its lifecycle, ensuring identification of the forest products origin for businesses and consumers.

Devido à tendência mundial de crescimento sem precedentes na história das telecomunicações, verifica-se atualmente um aumento crescente no segmento das redes de comunicações com respeito ao seu tamanho e em seus correspondentes elementos, tornando o seu gerenciamento uma atividade árdua e complexa do ponto de vista de sua operação. Adicione-se a isto o fato de que o sucesso no empreendimento dos diferentes negócios atuais, no contexto da utilização das redes de comunicações, é dependente exclusivamente da qualidade do serviço e funcionamento dessas redes. A ocorrência de falhas em qualquer sistema de comunicação é de certa forma inevitável e, portanto, mais críticos em sistemas de grande porte, seja em termos de quantidade e variedade de falhas. Dessa forma, é desejável que sejam desenvolvidas novas técnicas que permitam à rede de comunicação uma maior rapidez e eficiência na detecção e correção de operações sistêmicas anormais e, consequentemente, sejam consideradas como atributos prioritários em seu projeto. Em outras palavras, a implementação destas novas técnicas permitirá ao sistema a capacidade de detecção, isolação e reconfiguração de um dado componente falho com referência aos requisitos de maior rapidez e eficiência, aumentando sobremaneira a disponibilidade da rede. Neste trabalho de dissertação é proposto um algoritmo e uma arquitetura para o gerenciamento de falhas, além de verificar a sua aderência quanto ao requisito disponibilidade de rede. / Due to the unprecedented world growth trend in the telecommunications history, it is currently realized the enormous increase in the communication networks segment regarding in the size and in its correspondent elements as well, becoming its own management an arduous and complex activity in the operation point of view consideration. Also, it must be taken into account that the real success concerning the currently and different business enterprise in the communications networks usage context are exclusively dependant on the quality of the service and the correct working of these networks. The fault occurrence in any communication system is generally inevitable and therefore more critical when considering large systems configuration, in terms of number and variety of faults. In this way, it is desirable that new techniques be developed, allowing the communication networks the ability to handle faster and more efficiency the detection and correction in case of anormal systemic operations. Therefore, it must be considered as a priority attribute in the new networks design. In other words, the implementation of these new techniques will allow the systems to have the capacity to detect, isolate and reconfigure a given fault component, regarding the quickness and efficiency attribute, increasing the network availability. It is proposed in this dissertation, an algorithm and an architecture for fault management and how they are adhered to the network availability.