Esta tese aborda o problema de obtenção de um índice de carga ou de desempenho adequado para utilização no escalonamento de processos em sistemas computacionais heterogêneos paralelos/distribuídos. Uma ampla revisão bibliográfica com a correspondente análise crítica é apresentada. Essa revisão é a base para a comparação das métricas existentes para a avaliação do grau de heterogeneidade/homogeneidade dos sistemas computacionais. Uma nova métrica é proposta neste trabalho, removendo as restrições identificadas no estudo comparativo realizado. Resultados de aplicações dessa nova métrica são apresentados e discutidos. Esta tese propõe também o conceito de heterogeneidade/homogeneidade temporal que pode ser utilizado para futuros aprimoramentos de políticas de escalonamento empregadas em plataformas computacionais heterogêneas paralelas/distribuídas. Um novo índice de desempenho (Vector for Index of Performance - VIP), generalizando o conceito de índice de carga, é proposto com base em uma métrica Euclidiana. Esse novo índice é aplicado na implementação de uma política de escalonamento e amplamente testado através de modelagem e simulação. Os resultados obtidos são apresentados e analisados estatisticamente. É demonstrado que o novo índice leva a bons resultados de modo geral e é apresentado um mapeamento mostrando as vantagens e desvantagens de sua adoção quando comparado às métricas tradicionais. / This thesis approaches the problem of evaluating an adequate load index or a performance index, for using in process scheduling in heterogeneous parallel/distributed computing systems. A wide literature review with the corresponding critical analysis is presented. This review is the base for the comparison of the existing metrics for the evaluation of the computing systems homogeneity/heterogeneity degree. A new metric is proposed in this work, removing the restrictions identified during the comparative study realized. Results from the application of the new metric are presented and discussed. This thesis also proposes the concept of temporal heterogeneity/homogeneity that can be used for future improvements in scheduling polices for parallel/distributed heterogeneous computing platforms. A new performance index (Vector for Index of Performance - VIP), generalizing the concept of load index, is proposed based on an Euclidean metric. This new index is applied to the implementation of a scheduling police and widely tested through modeling and simulation. The results obtained are presented and statistically analyzed. It is shown that the new index reaches good results in general and it is also presented a mapping showing the advantages and disadvantages of its adoption when compared with the traditional metrics.

Os Sistemas Distribuídos (SDs) tem apresentado uma crescente complexidade no seu gerenciamento, além de possuir a necessidade de garantir Qualidade de Serviço (QoS) aos seus usuários. A Computação Autonômica (CA) surge como uma forma de transformar os SDs em Sistemas Distribuídos Autonômicos (SDAs), com capacidade de auto-gerenciamento. Entretanto, não foi encontrado um processo de desenvolvimento de software, focado na criação de SDAs. Na grande maioria dos trabalhos relacionados, simplesmente é apresentado um SD, juntamente com qual aspecto da CA deseja-se implementar, a técnica usada e os resultados obtidos. Isso é apenas uma parte do desenvolvimento de um SDA, não abordando desde a definição dos requisitos até a manutenção do software. Mais importante, não mostra como tais requisitos podem ser formalizados e posteriormente solucionados por meio do auto-gerenciamento fornecido pela CA. Esta tese foca na proposta de um processo de desenvolvimento de software voltado para SDAs. Com esse objetivo, foram integradas diferentes áreas de conhecimento, compreendendo: Processo Unificado de Desenvolvimento de Software (PU), SDs, CA, Pesquisa Operacional (PO) e Avaliação de Desempenho de Sistemas Computacionais (ADSC). A prova de conceito foi feita por meio de três estudos de caso, todos focando-se em problemas NP-Difícil, são eles: (i) otimização off-line (problema da mochila com múltiplas escolhas), (ii) otimização online (problema da mochila com múltiplas escolhas) e (iii) criação do módulo planejador de um gerenciador autonômico, visando realizar o escalonamento de requisições (problema de atribuição generalizado). Os resultados do primeiro estudo de caso, mostram que é possível usar PO e ADSC para definir uma arquitetura de base para o SDA em questão, bem como reduzir o tamanho do espaço de busca quando o SDA estiver em execução. O segundo, prova que é possível garantir a QoS do SDA durante sua execução, usando a formalização fornecida pela PO e sua respectiva solução. O terceiro, prova que é possível usar a PO para formalizar o problema de auto-gerenciamento, bem como a ADSC para avaliar diferentes algoritmos ou modelos de arquitetura para o SDA. / Distributed Systems (DSs) have an increasing complexity and do not have their management, besides having a quality of service (QoS) to its users. Autonomic Computing (AC) emerges as a way of transforming the SDs into Autonomous Distributed Systems (ADSs), with a capacity for self-management. However, your software development process is focused on creating SDAs. In the vast majority of related works, simply an SD model, along with what aspect of the AC implement, a technique used and the results obtained. This is only a part of the development of an ADS, not approaching from an definition of requirements for a maintenance of software. More importantly, it does not show how such requirements can be formalized and subsequently solved through the self-management provided by AC. This proposal aims at a software development process for the DASs. To this end, different areas of knowledge were integrated, including: Unified Software Development Process (PU), SDs, CA, Operations Research (OR) and Computer Systems Performance Evaluation (CSPE). The proof of concept was made through three case studies, all focusing on NP-Hard problems, namely: (i) off-line optimization (problem of the backpack with multiple choices), (ii) (Problem of the backpack with multiple choices) and (iii) creation of the scheduling module of an autonomic manager, aiming to carry out the scheduling of requests (problem of generalized assignment). The results of the first case study show that it is possible to use OR and CSPE to define a base architecture for the DAS in question, as well as reduce the size of the search space when SDA is running. The second, proves that it is possible to guarantee the QoS of the DAS during its execution, using the formalization provided by the OR and its respective solution. The third, proves that it is possible to use the PO to formalize the self-management problem, as well as the ADSC to evaluate different algorithms or architecture models for the ADS.

Embora a tecnologia da informação (TI) venha sendo utilizada em aplicações de negócios desde a década de 60, foi só a partir do final da década de 80 que essas tecnologias transformaram-se em elementos essenciais para corporações de qualquer porte. Dessa forma, o perfil dos usuários de TI deixou de ser o das grandes corporações e passou a compreender também empresas de médio e pequeno porte. Atualmente, as TI são fartamente empregadas na realização e gestão de processos de negócios através de sistemas corporativos orientados para diversas finalidades como, por exemplo, ERP (Enterprise Resource Planning), SCM (Supply Chain Management) e CRM (Customer Relationship Management). Na medida que um sistema corporativo cresce e incorpora novas funcionalidades, cresce sua complexidade. Atualmente, tais sistemas compreendem diversos componentes heterogêneos, geograficamente distribuídos, administrados por diferentes organizações e seu gerenciamento apresenta-se como um novo desafio. Este trabalho analisa a aplicação de padrões abertos, definidos para a modelagem de sistemas distribuídos e para o gerenciamento de redes de telecomunicações, no gerenciamento de sistemas corporativos complexos. Especificamente, será analisada a aplicação do dos padrões TMN (Telecommunication Management Network), desenvolvido para o gerenciamento de redes de telecomunicações, no gerenciamento de sistemas de CRM, que apresentam extrema complexidade por envolverem diversas tecnologias, distribuição geográfica e diversas disciplinas (bancos de dados, ferramentas de análise de informações, redes de computadores, sistemas legados e diversas mídias de contato). / Despite the fact that the information technology (IT) has been applied for business purposes since the sixties, they only became essential to business in the late eighties, when the technology started to play an essential role for corporations of any size. Therefore, the profile of the typical IT user in business has shifted from huge companies to mid-sized and even small companies. Nowadays, IT is widely applied for the management of business processes through the use of corporate systems oriented for different purposes like, for example, ERP (Enterprise Resource Planning), SCM (Supply Chain Management) and CRM (Customer Relationship Management). As far as a corporate system grows and works in new features, grows its complexity as well. Nowadays, such systems usually comprise lots of different heterogeneous components, geographically distributed, administered by different organizations and, as a result, the management of such systems became a new challenge. This dissertation analyses the application of open standards, designed to allow the modeling of distributed systems and the management of telecommunication networks, to the management of complex corporate systems. More specifically, it will analyze the application of the TMN standards, developed for the management of telecommunications networks, to the management of CRM systems, where the latter presents extreme complexity due to the fact that it usually involves different technologies, geographical distribution and many disciplines (such as databases, information analysis tools, computer networks, legacy systems and various communication medias).

O presente trabalho teve como objetivo propor e testar uma metodologia para a realização de bindings dinâmicos na tecnologia LonWorks®, com a finalidade de permitir que um Sistema Distribuído de Comunicação Telefônica Privada (SDCTP), também desenvolvido com a tecnologia LonWorks®, realizasse seus enlaces telefônicos. Para tal, utilizou-se uma metodologia voltada para equipamentos embarcados e a visão de agentes reativos no desenvolvimento de cada dispositivo de rede, oferecendo uma solução única, prática e totalmente inédita na tecnologia LonWorks® e nos dispositivos de PABX. Essa visão resultou no desenvolvimento de dispositivos inteligentes e totalmente autônomos, no que diz respeito aos seus processos internos, gerando resultados satisfatórios e mais eficientes do que se esperava com base nos requisitos levantados para o sistema SDCTP. Este trabalho é o ponto de partida e oferece uma base para o desenvolvimento de novas funcionalidades, tanto nos sistemas de telefonia atuais, quanto nas redes de controle. / This presentation has the goal to propose and test a new method to implement dynamic bindings in LonWorks® technology, allowing a new Private Telephony Comunication Distributed System (SDCTP), also developed with LonWorks® technology, to make their telephone links. In order to do this, a method for developping embedded systems and the reactive agent view was applied for each different devices in this new system, thus offering a unique, practical and innovative solution for both, LonWorks® and PBX systems. This view allowed the implementation of intelligent and autonomous devices, specially in their internal process, thus granting satisfactory and more efficient results based on the SDCTP requirements. This work is the kick-off and the basis for developing new functions for telephone systems and control networks.

A evolução nas tecnologias de redes e o crescente número de dispositivos fixos e portáteis pertencentes a um usuário, os quais compartilham recursos entre si, introduziram novos conceitos e desafios na área de redes e segurança da informação. Esta nova realidade estimulou o desenvolvimento de um projeto para viabilizar a formação de domínios de segurança pessoais e permitir a associação segura entre estes domínios, formando um multidomínio. A formação de multidomínios introduziu novos desafios quanto à definição da política de segurança para o controle de acesso, pois é composto por ambientes administrativos distintos que precisam compartilhar seus recursos para a realização de trabalho colaborativo. Este trabalho apresenta os principais conceitos envolvidos na formação de domínio de segurança pessoal e multidomínios, e propõe um modelo de segurança para viabilizar a negociação e composição dinâmica da política de segurança para o controle de acesso nestes ambientes. O modelo proposto é chamado de Modelo Ontológico de Segurança (MOS). O MOS é um modelo de controle de acesso baseado em papéis, cujos elementos são definidos por ontologia. A ontologia define uma linguagem semântica comum e padronizada, viabilizando a interpretação da política pelos diferentes domínios. A negociação da política ocorre através da definição da política de importação e exportação de cada domínio. Estas políticas refletem as contribuições parciais de cada domínio para a formação da política do multidomínio. O uso de ontologia permite a composição dinâmica da política do multidomínio, assim como a verificação e resolução de conflitos de interesses, que refletem incompatibilidades entre as políticas de importação e exportação. O MOS foi validado através da análise de sua viabilidade de aplicação em multidomínios pessoais. A análise foi feita pela definição de um modelo concreto e pela simulação da negociação e composição da política de controle de acesso. Para simulação foi definido um multidomínio para projetos de pesquisa. Os resultados mostraram que o MOS permite a definição de um procedimento automatizável para criação da política de controle de acesso em multidomínios. / The evolution in the network technology and the growing number of portable and fixed devices belonging to a user, which shares resources, introduces new concepts and challenges in the network and information security area. This new reality has motivated the development of a project for personal security domain formation and security association between them, creating a multi-domain. The multi-domain formation introduces new challenges concerning the access control security policy, since multi-domains are composed by independent administrative domains that share resources for collaborative work. This work presents the main concept concerning the personal security domains and multi-domains, and proposes a security model to allow the dynamic security policy negotiation and composition for access control in multi-domain. The proposed model is called MOS, which is an ontological security model. The MOS is a role-based access control model, which elements are defined by an ontology. The ontology defines a semantic language, common and standardized, allowing the policy interpretation by different domains. The policy negotiation is made possible by the definition of the policy importation and exportation in each domain. These policies mean the partial contributions of each domain for the multi-domain policy formation. The use of ontology allows the dynamic multi-domain policy composition, as well as the verification and resolution of interest conflicts. These conflicts mean incompatibilities between the importation and exportation policy. The MOS was validated through the viability analysis for personal multi-domain application. The analysis was made through the definition of a factual model and the simulation of access control policy negotiation and composition. The simulation was taken place through the definition of a collaborative research projects multi-domain. The results demonstrate the MOS is feasible for implementation in automatic procedures for multi-domain access control policy creation.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Giacomo.pdf: 2099220 bytes, checksum: d6927d7d0c872e71a61326b4e0e42e48 (MD5) Previous issue date: 2010-12-10 / Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / This work presents a proposal for a Cloud computing environment, for the deployment and execution of distributed applications. Cloud Computing may be defined as a provisioning model of on-demand, virtualized computing resources as a service. Here, I make a description of Cloud Computing as a type of distributed computing, comparing it with Grid Computing. Some intrinsic characteristics of Cloud environments are presented, along with proposals for their classification and general architecture. Additionally, I propose an implementation of a specific Cloud environment, oriented to scientific applications. I describe the proposed architecture and beha- vior of the implementation, indicating the considerations made while choosing and configuring its components. This work presents the evaluation of the proposed Cloud using a distributed application as a case study. The deployment in the virtualized environment is studied in detail. Finally, I present results of experiments conducted in order to evaluate the environment impact on the performance of processing and communication, and I discuss future work. / Neste trabalho é apresentado um ambiente de Cloud ou Nuvem, para a disponibilização e execução de aplicações distribuídas. A computação em Cloud pode ser definida como um modelo de aprovisionamento de recursos computacionais, virtualizados e sob demanda, oferecidos como um serviço. A computação em Cloud é descrita neste trabalho como um tipo de computação distribuída, a qual é comparada com a computação em Grade. São descritas caraterísticas próprias de um ambiente de Cloud, com uma proposta para a classificação e arquitetura geral desses ambientes. Adicionalmente, é proposta a implementação de um ambiente específico de Cloud, orientado a aplicações científicas. São descritos o funcionamento e arquitetura propostos para a implementação, indicando as considerações realizadas para a escolha e configuração dos componentes. O ambiente proposto é avaliado utilizando uma aplicação distribuída como estudo de caso e a disponibilização da aplicação no ambiente virtualizado avaliada em detalhe. Por fim, são realizados experimentos para avaliar o impacto do ambiente no desempenho da capacidade de processamento e comunicação, e discutidos trabalhos futuros.

Os sistemas distribuídos, devido a sua grande abrangência e ao grande número de usuários que dele podem fazer uso, necessitam de um controle efetivo de acesso, principalmente em situações onde seus usuários necessitam fazer uso remoto das suas funcionalidades. Este trabalho apresenta uma abordagem sobre a autenticação e o controle de usuário em um sistema de informações de arquitetura distribuída. O problema de autenticação discutido enfoca-se em atender aos requisitos de segurança, sem abrir mão do desempenho das aplicações, mesmo utilizando uma rede vulnerável a ataques. Inicialmente, elaborou-se o modelo a partir do estudo bibliográfico dos padrões de arquiteturas existentes. Posteriormente, para verificar a aplicação da arquitetura proposta, considerou-se a aplicação desse modelo num sistema informatizado de comando e controle da Força Aérea Brasileira. Este trabalho foi motivado pela realização da análise de uma arquitetura de software para a autenticação remota de usuários. Ele descreve uma alternativa de solução que atende aos requisitos apresentados para sistemas apoiados na técnica de Objetos Distribuídos, apresentando um novo modelo de construção de sistemas, que possibilita autenticar o usuário no seu servidor de origem, e ainda prevê atribuir um grau de confiabilidade para manter o fluxo das informações do sistema, nas situações em que a comunicação apresente falha. Considerando-se, ainda, a importância de negar o conhecimento de informações sensíveis a intrusos, os temas criptografia e assinatura digital complementam a abordagem do tema de controle de acesso. Após a elaboração, a modelagem e a implementação da proposta, o autor acredita na viabilidade de estender esta solução para qualquer tipo de aplicação distribuída lógica e fisicamente, utilizando, como meio de transmissão, uma rede de baixa velocidade.

Os sistemas computacionais distribuídos aplicados à computação paralela permitem uma melhor relação custo/benefício para a computação paralela. Esses sistemas oferecem a potência computacional adequada às aplicações que não necessitam de uma máquina maciçamente paralela, porém necessitam de uma potência computacional maior que uma máquina seqüencial pode oferecer. P.V.M. (Parallel Virtual Machine) e M.P.I. (Message Passage Inteface) são exemplos de ambiente de paralelos virtuais amplamente discutido na literatura. Tendo em vista a grande utilização desses ambientes tanto em nível acadêmico quanto em níveis comerciais e industriais, torna-se interessante a criação de uma ferramenta que apoie o desenvolvimento de programas para esses ambientes. Poucas são as ferramentas desse tipo que aparecem na literatura; uma delas e que permite ser estendida para dar suporte a tais ambientes é a F.A.P.P. (Ferramenta de Apoio à Programação Paralela). Dentro desse contexto, este trabalho apresenta a modelagem dos ambientes paralelos virtuais segundo a abordagem proposta na definição da F.A.P.P., para que arcabouços de programas P.V.M. e M.P.I possam ser gerados. Essa ferramenta permite a utilização da computação paralela a um maior número de usuários, ou seja, auxiliando os iniciante na confecção dos programa e os experientes na manutenção, além de permitir maior produtividade. Foram realizados estudos visando a validação e a avaliação da ferramenta. Os resultados obtidos demonstram que a ferramenta possui comportamento estável e tem potencial para ser utilizada livremente em ambientes P.V.M. e M.P.I.. / Distributed computing systems applied to parallel computing allow the realisation of a better cost/benefit relation for parallel programming. These systems offer an adequate computing power to those applications which do not require a massively parallel architecture but need such a computer power not available from sequential computers. P.V.M. (Parallel Virtual Machine) and M.P.I. (Message Passing Interface) are good examples of parallel virtual environments being widely discussed in the literature. These virtual environments are broadly used in both academic, commercial and industrial applications, making attractive the development of supporting tools for these parallel programming environments. There are few of such tools available in the literature. F.A.P.P. is one of these tools and it can be extended to support parallel virtual environments. This work addresses the extension of the F.A.P.P. in order to produced P.V.M. and M.P.I. source code. This extension can help a large number of users to develop parallel programs either by giving support for the beginners or by increasing the productivity of the experienced parallel programmers, besides helping in the maintenance phase. The tool produced is tested by means of several examples which show a stable behaviour and that the tool can be easily used in both P.V.M. and M.P.I. environments.

Os smart grids representam a nova geração dos sistemas elétricos de potência, combinando avanços em computação, sistemas de comunicação, processos distribuídos e inteligência artificial para prover novas funcionalidades quanto ao 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 estrutura modifica profundamente a maneira como se realiza o planejamento e a operação de sistemas elétricos nos dias de hoje, em especial os de distribuição, e há interessantes possibilidades de pesquisa e desenvolvimento possibilitada pela busca da implementação destas funcionalidades. Com esse cenário em vista, o presente trabalho utiliza uma abordagem baseada no uso de sistemas multiagentes para simular esse tipo de sistema de distribuição de energia elétrica, considerando opções de controle distintas. A utilização da tecnologia de sistemas multiagentes para a simulação é baseada na conceituação de smart grids como um sistema distribuído, algo também realizado nesse trabalho. Para validar a proposta, foram simuladas três funcionalidades esperadas dessas redes elétricas: classificação de cargas não-lineares; gerenciamento de perfil de tensão; e reconfiguração topológica com a finalidade de reduzir as perdas elétricas. Todas as modelagens e desenvolvimentos destes estudos estão aqui relatados. Por fim, o trabalho se propõe a identificar os sistemas multiagentes como uma tecnologia a ser empregada tanto para a pesquisa, quanto para implementação dessas redes elétricas. / The smart grids represent a new generation of electric power systems, combining advances in computing, communication, distributed systems, and artificial intelligence, to provide new features to the power systems as the real-time demand monitoring and real-time energy consumption monitoring, large-scale managing of distributed generators, among others. It is possible by the existence of a distributed control system on the grid. This structure modifies the way it conducts the planning and operation of electrical systems currently, especially in the distribution level, and there are interesting possibilities for research and development made possible by the need for implementation of these features. With this scenario in mind, this thesis uses an approach based on multi-agent systems to simulate this new power distribution system, considering different control options. The use of multi-agent systems technology for smart grid simulation is based on the concept of smart grid as a distributed system - this conceptualization is realized in this work too. In order to validate this proposal, three features expected of these grids were simulated: the classification of non-linear loads; the voltage profile management; and the topological reconfiguration in order to reduce electrical losses. All modeling and developments of these studies are reported here. Finally, the study aims to identify the multi-agent systems as a technology to be utilized both for research and for implementing these grids.

Aplicações multimídia caracterizam-se por necessitar de grandes recursos computacionais e de rede. Frente a estes requisitos, os modelos de desenvolvimento sempre consideraram arquiteturas altamente especializadas e integradas, resultando em estruturas monolíticas que restringem o reuso, bem como exigem grande esforço para realização de alterações. Este tipo de direcionamento limita e dificulta o desenvolvimento de aplicações multimídia complexas e de larga escala. Existe uma demanda por diretrizes de desenvolvimento que consigam atender escopos cada vez mais amplos, suportando aplicações escaláveis, flexíveis, interoperáveis e de fácil programação. Neste contexto, este trabalho propõe o uso conjunto de Arquiteturas Orientadas a Serviço e os padrões MPEG-7 e MPEG-21. Apresenta-se como estas tecnologias podem facilitar o desenvolvimento de novas aplicações multimídia, diminuindo o custo e o esforço de desenvolvimento, e dando suporte às crescentes e diversificadas demandas por novos tipos de aplicações multimídia. O que deu base para o trabalho foi a busca por uma solução que atendesse a alguns requisitos adicionais verificados ao longo do projeto de uma Plataforma de Gerência de Vídeo. Entre outras coisas, é apresentado como as tecnologias que dão suporte ao desenvolvimento de arquiteturas orientadas a serviço se posicionam frente ao desenvolvimento de aplicações multimídia e, como elas, conjuntamente com os padrões MPEG-7 e MPEG-21 estão sendo utilizadas para melhorar a plataforma citada. É apresentado também um processo para modelagem de aplicações segundo os princípios de orientação a serviço, generalizando a solução apresentada para o desenvolvimento de aplicações multimídia quaisquer. Como resultado, pode-se verificar que, apesar de ainda existirem algumas questões a serem tratadas, as tecnologias apresentadas representam conjuntamente uma ferramenta ampla para o desenvolvimento de aplicações multimídia. / Multimedia applications are characterized for demanding huge network and computing resources. Because these demands, the current development models always were based on highly specialized and integrated architectures. Thus, they present monolithic structures which limits reuse, as well requiring a lot of efforts to perform changes. This approach limits the development of complex and large scale multimedia applications. There are demand for development models for enabling larger scopes application, supporting scalable, flexible and ease programming applications. In this context this work proposes the conjugated use of Service Oriented Architectures and the MPEG-7 and MPEG-21 standards. It presents how these technologies can allow multimedia applications ease development, minimizing coasts and efforts. Besides, it is also showed how they answer for the raising and multiple demands for new multimedia applications types. This work motivation was to create a solution to support some additional requirements verified during the design of a Video Management Platform. Among the diversified issues treated in this work, it is presented how technologies supporting Service Oriented Architectures are positioned regarding multimedia applications development, and how they together MPEG-7 and MPEG-21 standards are being used to improve the Platform. It is also presented an analysis process for applying the principles of Service Orientation in the multimedia applications development. The aim is generalizing the presented solution to be applied in any multimedia application development. As result from the whole work, it can be verified that, although there are some issues to be covered, the technologies presented represent a complete tool for multimedia applications development.