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[pt] Diversos modelos de componentes de software para sistemas distribuídos já foram propostos pela indústria e pela academia, tais como Fractal, CCM, COM, OpenCOM, LuaCCM, e SCS. Uma das principais vantagens comumente atribuídas à abordagem de desenvolvimento baseado em componentes de software é o melhor suporte à extensibilidade independente (independent extensibility). Entretanto, a gerencia de múltiplas versões de componentes ainda é um grande desafio, especialmente quando não é possível atualizar todos os componentes do sistema ao mesmo tempo e passa a ser necessária a coexistencia, em um mesmo sistema, de diferentes versões de um mesmo componente. Neste trabalho, procuramos identificar os pontos fundamentais para oferecer suporte a múltiplas versões de interfaces de componentes de software e propor um modelo que ofereça esse suporte. Como avaliação da proposta, iremos estender o sistema de componentes SCS para dar suporte ao modelo proposto. Com base no histórico de evolução de diferentes componentes SCS utilizados em uma aplicação real, realizaremos experimentos com a nova versão do SCS para verificar a eficácia do modelo proposto. / [en] Several software component models for distributed systems have been proposed by the industry and academy, such as Fractal, CCM, COM, OpenCOM, LuaCCM, and SCS. One of the greatest advantages of component-based development is the better support for independent extensibility. However, managing multiple versions of components is still a challenge, especially when it’s not possible to update all the system’s components at the same time. Because of that, different versions of the same component interface shall be required to coexist in the same system. In this work, we try to identify the key points to support multiple versions of component interfaces and propose a model that offers this support. To evaluate the proposed model, we will extend the SCS component system to support it. Based on the evolution historic of different SCS components used in a real application, we will conduct experiments with the new version of SCS to verify the effectiveness of the proposed model.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-08-25T20:22:44Z No. of bitstreams: 1 FuadMousseAbinaderJunior_TESE.pdf: 4950058 bytes, checksum: 8b460657822556678edafea893ba0d36 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-08-25T21:57:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FuadMousseAbinaderJunior_TESE.pdf: 4950058 bytes, checksum: 8b460657822556678edafea893ba0d36 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-25T21:57:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FuadMousseAbinaderJunior_TESE.pdf: 4950058 bytes, checksum: 8b460657822556678edafea893ba0d36 (MD5) Previous issue date: 2015-08-21 / A crescente demanda por tr?fego de dados em redes de acesso de banda larga sem fio ? Internet requer tanto o desenvolvimento de novas tecnologias de acesso mais eficientes quanto que novas faixas de frequ?ncia do espectro eletromagn?tico sejam alocadas para este fim. A introdu??o de um grande n?mero de small cells em redes celulares aliado ? ado??o de forma complementar de tecnologias de Wireless Local Area Networks (WLAN) em faixas de espectro n?o-licensiadas tem se verificado como um dos conceitos mais promissores. Uma das alternativas dentro deste conceito ? a introdu??o de small cells Long Term Evolution (LTE) operando em espectro n?o-licensiado Industrial, Science and Medical (ISM) de 5Gigahertz (GHz), numa abordagem conhecida como Unlicensed LTE (LTE-U). No entanto, a tecnologia de acesso de banda larga sem fio IEEE 802.11 (Wi-Fi) j? se encontra bastante difundida e operando nessa faixa de espectro, o que pode acarretar problemas de desempenho derivados da coexist?ncia de ambas as tecnologias na mesma faixa de espectro. Al?m disso, existe a necessidade de melhorar a opera??o do Wi-Fi para que possa suportar cen?rios com um grande n?mero de redes vizinhas, cada uma com um grande n?mero de n?s (conhecido como "?implanta??o densa"?). ? sabido que o desempenho global das redes Wi-Fi cai de forma acentuada com o aumento de n?mero de d?s compartilhando o canal, e portanto mecanismos para aumentar sua efici?ncia espectral se fazem necess?rios. Este trabalho ? dedicado ao problema da coexist?ncia entre diferentes sistemas de acesso ? banda larga sem fio operando nas mesmas faixas de espectro n?o-licensiado, e como resolver esses problemas por meio de algoritmos de coordena??o distribu?dos. O problema da coexist?ncia entre redes diferentes (i.e. LTE e Wi-Fi) e o problema de coexist?ncia entre diferentes redes da mesma tecnologia (i.e. m?ltiplas Overlapping Basic Subscriber Sets (OBSSs) Wi-Fi) ? analisado qualitativamente e quantitativamente via simula??o sist?mica, e suas principais quest?es a serem enfrentadas s?o identificadas. Com base nisso, solu??es distribu?das de coordena??o s?o propostas e avaliadas via simula??o sist?mica tanto para o problema de coexist?ncia inter-tecnologias como para o problema de coexist?ncia intra-tecnologia. Os resultados das avalia??es indicam que as solu??es concebidas prov?m ganhos significativos ante uma situa??o de coexist?ncia sem coordena??o distribu?da. / The increasing demand for Internet data traffic in wireless broadband access networks requires both the development of efficient, novel wireless broadband access technologies and the allocation of new spectrum bands for that purpose. The introduction of a great number of small cells in cellular networks allied to the complimentary adoption of Wireless Local Area Network (WLAN) technologies in unlicensed spectrum is one of the most promising concepts to attend this demand. One alternative is the aggregation of Industrial, Science and Medical (ISM) unlicensed spectrum to licensed bands, using wireless networks defined by Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) and Third Generation Partnership Project (3GPP). While IEEE 802.11 (Wi-Fi) networks are aggregated to Long Term Evolution (LTE) small cells via LTE / WLAN Aggregation (LWA), in proposals like Unlicensed LTE (LTE-U) and LWA the LTE air interface itself is used for transmission on the unlicensed band. Wi-Fi technology is widespread and operates in the same 5 GHz ISM spectrum bands as the LTE proposals, which may bring performance decrease due to the coexistence of both technologies in the same spectrum bands. Besides, there is the need to improve Wi-Fi operation to support scenarios with a large number of neighbor Overlapping Basic Subscriber Set (OBSS) networks, with a large number of Wi-Fi nodes (i.e. dense deployments). It is long known that the overall Wi-Fi performance falls sharply with the increase of Wi-Fi nodes sharing the channel, therefore there is the need for introducing mechanisms to increase its spectral efficiency. This work is dedicated to the study of coexistence between different wireless broadband access systems operating in the same unlicensed spectrum bands, and how to solve the coexistence problems via distributed coordination mechanisms. The problem of coexistence between different networks (i.e. LTE and Wi-Fi) and the problem of coexistence between different networks of the same technology (i.e. multiple Wi-Fi OBSSs) is analyzed both qualitatively and quantitatively via system-level simulations, and the main issues to be faced are identified from these results. From that, distributed coordination mechanisms are proposed and evaluated via system-level simulations, both for the inter-technology coexistence problem and intra-technology coexistence problem. Results indicate that the proposed solutions provide significant gains when compare to the situation without distributed coordination.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T02:08:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 298623.pdf: 1356647 bytes, checksum: e2b4700e88e44d3f70d211f0389b6d19 (MD5) / Para obtermos sistemas multiagente plenamente distribuidos na Web é necessário a possibilidade de os agentes serem executados na máquina de cliente, de forma a satisfazer plenamente as necessidades da aplicação, contornando os problemas usualmente causados por questões como segurança e concorrência, comuns nos sistemas atualmente disponiveis. As soluções atuais envolvem principalmente a execução através de applets, que dependem da extensão, instalação ou configuração de plugins por parte do usuário, ou por meio de aplicações completamente dependentes de um servidor, que contam apenas com a camada thin, no lado do cliente. Este trabalho apresenta, com base em estudos das soluções existentes, um modelo para o desenvolvimento de sistemas multiagente plenamente distribuidos. Na solução apresentada o sistema multiagente é desenvolvido utilizando-se da linguagem Java e compilado através de compilação cruzada para JavaScript, onde o código final gerado é compatível com a maioria dos navegadores modernos, deixando o desenvolvedor em um nível mais abstrato de desenvolvimento. Nessa solução o desenvolvedor pode também utilizar outras bibliotecas ou recursos da linguagem Java, bastando que essas sejam compatibilizadas com a ferramenta utilizada. A solução apresentada resulta em um ambiente que permite a criação de sistemas multiagente plenamente distribuidos de forma que aplicações possam ser executadas através de agentes que atuam utilizando recursos do lado dos clientes e servidores distribuidos em diversas máquinas, procurando equilibrar a distribuição de processamento e permitindo aplicações mais robustas.

[pt] Programar redes de sensores sem fio (RSSF) é uma tarefa difícil. O programador tem que lidar com várias atividades simultâneas em um ambiente com recursos extremamente limitados. Neste trabalho propomos um modelo de programação para facilitar essa tarefa. O modelo que propomos combina o uso de máquinas virtuais configuráveis baseadas em componentes com uma linguagem de script reativa que pode ser analisada estaticamente para evitar conitos de memória e execução de laços infinitos. Essa abordagem permite a exibilidade de carregamento remoto de código nos nós da rede combinado com um conjunto de garantias para o programador. A escolha de um conjunto específico de componentes numa configuração de máquina virtual define o nível de abstração visto pelo script da aplicação. Para avaliar esse modelo, construímos Terra, um sistema que combina a linguagem de script Céu-T com uma máquina virtual e uma biblioteca de componentes. Nós projetamos esta biblioteca considerando as funcionalidades comumente necessárias em aplicações de RSSF - tipicamente para sensoreamento e controle. Implementamos diferentes aplicações utilizando Terra e uma linguagem orientada a eventos baseados em C. Além disso discutimos as vantagens e desvantagens dessas implementações alternativas. Finalmente, também avaliamos Terra medindo o custo adicional em uma aplicação básica e discutimos sua utilização e custo em diferentes cenários de aplicações WSNs. / [en] Programming wireless sensors networks (WSN) is a difficult task. The programmer must deal with several concurrent activities in an environment with severely limited resources. In this work we propose a programming model to facilitate this task. The model we propose combines the use of configurable component-based virtual machines with a reactive scripting language which can be statically analyzed to avoid unbounded execution and memory conicts. This approach allows the exibility of remotely uploading code on motes to be combined with a set of guarantees for the programmer. The choice of the specific set of components in a virtual machine configuration defines the abstraction level seen by the application script. To evaluate this model, we built Terra, a system combining the scripting language Céu-T with the Terra virtual machine and a library of components. We designed this library taking into account the functionalities commonly needed in WSN applications - typically for sense and control. We implemented different applications using Terra and using an event-driven language based on C and we discuss the advantages and disadvantages of the alternative implementations. Finally, we also evaluate Terra by measuring its overhead in a basic application and discussing its use and cost in different WSN scenarios.

[pt] Controle de sobrecarga pode ser feito com o uso de políticas de escalonamento adequadas, que procuram ajustar dinamicamente os recursos alocados a uma aplicação. Pela dificuldade de implementação, muitas vezes desenvolvedores se veem obrigados a reprogramar o sistema para adequá-lo a uma determinada política. Através do estudo de diversas políticas de escalonamento, propomos neste trabalho um modelo de interface que permite a criação e monitoração de novas políticas dentro de arquiteturas baseadas em estágios. Implementamos a interface de programação proposta e exercitamos um conjunto de políticas que construímos sobre ela em duas aplicações com características de carga bem distintas. / [en] Specific scheduling policies can be appropriate for overload control in different application scenarios. However, these policies are often difficult to implement, leading developers to reprogram entire systems in order to adapt them to a particular policy. Through the study of various scheduling policies, we propose an interface model that allows the programmer to integrate new policies and monitoring schemes to the same application in a Staged Event-Driven Architecture. We describe the implementation of the proposed interface and the results of it s use in implementing a set of scheduling policies for two applications with different load profiles.

[pt] O volume de dados existentes aumenta a cada dia, sendo que, armazenar, processar e transmitir esta informação se torna um grande desafio. O paradigma de Map Reduce, proposto por Dean e Ghemawat (10), é uma forma eficiente para o processamento de grandes volumes de dados utilizando um cluster de computadores e, mais recentemente, infraestruturas no Cloud. Entretanto, implementações tradicionais de Map Reduce não apresentam nem a flexibilidade (para escolher entre diferentes técnicas de codificação na etapa de map), nem o controle (capaz de especificar como organizar os resultados na etapa de reduce), necessários para o processamento de vídeos. Porém, com a proliferação de dispositivos capazes de reproduzir conteúdo em multimídia, e com o aumento da disponibilidade de banda, o consumo deste tipo de conteúdo é cada vez maior, o que mostra a necessidade de termos arquitetura eficientes para lidar com grandes volumes de dados, especificamente vídeos. A arquitetura de Split and Merge, proposta nesta dissertação, generaliza o paradigma de Map Reduce, fornecendo uma solução eficiente que contempla aspectos relevantes às aplicações de processamento intensivo de vídeo. Para validar a arquitetura proposta, são apresentados dois casos de uso onde a mesma foi implementada utilizando uma plataforma de Cloud. / [en] The Map Reduce approach, proposed by Dean and Ghemawat (10), is an efficient way for processing very large datasets using a computer cluster and, more recently, cloud infrastructures. Traditional Map Reduce implementations, however, provide neither the necessary flexibility (to choose among different encoding techniques in the mapping stage) nor control (to specify how to organize results in the reducing stage), required to process video files. The Split and Merge tool, proposed in this thesis, generalizes the Map Reduce paradigm, and provides an efficient solution that contemplates relevant aspects of intense processing video applications.

Les systèmes distribués, tels que les grilles, sont utilisés aujourd’hui pour l’exécution des grandes applications parallèles. Quelques caractéristiques de ces systèmes sont l’interconnexion complexe de ressources qui pourraient être présent et de la facile passage à l’échelle. La complexité d’interconnexion vient, par exemple, d’un nombre plus grand de directives de routage pour la communication entre les processus et une latence variable dans le temps. La passage à l’échelle signifie que des ressources peuvent être ajoutées indéfiniment simplement en les reliant à l’infrastructure existante. Ces caractéristiques influencent directement la façon dont la performance des applications parallèles doit être analysée. Les techniques de visualisation traditionnelles pour cette analyse sont généralement basées sur des diagrammes de Gantt que disposent la liste des composants de l’application verticalement et metent la ligne du temps sur l’axe horizontal. Ces représentations visuelles ne sont généralement pas adaptés à l’analyse des applications exécutées en parallèle dans les grilles. La première raison est qu’elles n’ont pas été conçues pour offrir aux développeurs une analyse qui montre aussi la topologie du réseau des ressources. La deuxième raison est que les techniques de visualisation traditionnels ne s’adaptent pas bien quand des milliers d’entités doivent être analysés ensemble. Cette thèse tente de résoudre les problèmes des techniques traditionnelles dans la visualisation des applications parallèles. L’idée principale est d’exploiter le domaine de la visualisation de l’information et essayer d’appliquer ses concepts dans le cadre de l’analyse des programmes parallèles. Portant de cette idée, la thèse propose deux modèles de visualisation : les trois dimensions et le modèle d’agrégation visuelle. Le premier peut être utilisé pour analyser les programmes parallèles en tenant compte de la topologie du réseau. L’affichage lui-même se compose de trois dimensions, où deux sont utilisés pour indiquer la topologie et la troisième est utilisée pour représenter le temps. Le second modèle peut être utilisé pour analyser des applications parallèles comportant un très grand nombre de processsus. Ce deuxième modèle exploite une organisation hiérarchique des données utilisée par une technique appelée Treemap pour représenter visuellement la hiérarchie. Les implications de cette thèse sont directement liées à l’analyse et la compréhension des applications parallèles exécutés dans les systèmes distribués. Elle améliore la compréhension des modes de communication entre les processus et améliore la possibilité d’assortir les motifs avec cette topologie de réseau réel sur des grilles. Bien que nous utilisons abondamment l’exemple de la topologie du réseau, l’approche pourrait être adapté, avec presque pas de changements, à l’interconnexion fourni par un middleware d’une interconnexion logique. Avec la technique d’agrégation, les développeurs sont en mesure de rechercher des patterns et d’observer le comportement des applications à grande échelle. / Sistemas distribuídos tais como grids são usados hoje para a execução de aplicações paralelas com um grande número de processos. Algumas características desses sistemas são a presença de uma complexa rede de interconexão e a escalabilidade de recursos. A complexidade de rede vem, por exemplo, de largura de banda e latências variáveis ao longo do tempo. Escalabilidade é a característica pela qual novos recursos podem ser adicionados em um grid apenas através da conexão em uma infraestrutura pré-existente. Estas características influenciam a forma como o desempenho de aplicações paralelas deve ser analisado. Esquemas tradicionais de visualização de desempenho são usualmente baseados em gráficos Gantt com uma dimensão para listar entidades monitoradas e outra para o tempo. Visualizações como essa não são apropriadas para a análise de aplicações paralelas executadas em grid. A primeira razão para tal é que elas não foram concebidas para oferecer ao desenvolvedor uma análise que mostra a topologia dos recursos e a relação disso com a aplicação. A segunda razão é que técnicas tradicionais não são escaláveis quando milhares de entidades monitoradas devem ser analisadas conjuntamente. Esta tese tenta resolver estes problemas encontrados em técnicas de visualização tradicionais para a análise de aplicações paralelas. A idéia principal consiste em explorar técnicas da área de visualização da informação e aplicá-las no contexto de análise de programas paralelos. Levando em conta isto, esta tese propõe dois modelos de visualização: o de três dimensões e o modelo de agregação visual. O primeiro pode ser utilizado para analisar aplicações levando-se em conta a topologia da rede dos recursos. A visualização em si é composta por três dimensões, onde duas são usadas para mostrar a topologia e a terceira é usada para representar o tempo. O segundo modelo pode ser usado para analisar aplicações paralelas com uma grande quantidade de processos. Ela explora uma organização hierárquica dos dados de monitoramento e uma técnica de visualização chamada Treemap para representar visualmente a hierarquia. Os dois modelos representam uma nova forma de analisar aplicação paralelas visualmente, uma vez que eles foram concebidos para larga-escala e sistemas distribuídos complexos, como grids. As implicações desta tese estão diretamente relacionadas à análise e ao entendimento do comportamento de aplicações paralelas executadas em sistemas distribuídos. Um dos modelos de visualização apresentados aumenta a compreensão dos padrões de comunicação entre processos e oferece a possibilidade de observar tal padrão com a topologia de rede. Embora a topologia de rede seja usada, a abordagem pode ser adaptada sem grandes mudanças para levar em conta interconexões lógicas de bibliotecas de comunicação. Com a técnica de agregação apresentada nesta tese, os desenvolvedores são capazes de observar padrões de aplicações paralelas de larga escala. / Highly distributed systems such as grids are used today for the execution of large-scale parallel applications. Some characteristics of these systems are the complex resource interconnection that might be present and the scalability. The interconnection complexity comes from the different number of hops to provide communication among applications processes and differences in network latencies and bandwidth. The scalability means that the resources can be added indefinitely just by connecting them to the existing infrastructure. These characteristics influence directly the way parallel applications performance must be analyzed. Current traditional visualization schemes to this analysis are usually based on Gantt charts with one dimension to list the monitored entities and the other dimension dedicated to time. These visualizations are generally not suited to parallel applications executed in grids. The first reason is that they were not built to offer to the developer an analysis that also shows the network topology of the resources. The second reason is that traditional visualization techniques do not scale well when thousands of monitored entities must be analyzed together. This thesis tries to overcome the issues encountered on traditional visualization techniques for parallel applications. The main idea behind our efforts is to explore techniques from the information visualization research area and to apply them in the context of parallel applications analysis. Based on this main idea, the thesis proposes two visualization models: the three-dimensional and the visual aggregation model. The former might be used to analyze parallel applications taking into account the network topology of the resources. The visualization itself is composed of three dimensions, where two of them are used to render the topology and the third is used to represent time. The later model can be used to analyze parallel applications composed of several thousands of processes. It uses hierarchical organization of monitoring data and an information visualization technique called Treemap to represent that hierarchy. Both models represent a novel way to visualize the behavior of parallel applications, since they are conceived considering large-scale and complex distributed systems, such as grids. The implications of this thesis are directly related to the analysis and understanding of parallel applications executed in distributed systems. It enhances the comprehension of patterns in communication among processes and improves the possibility of matching this patterns with real network topology of grids. Although we extensively use the network topology example, the approach could be adapted with almost no changes to the interconnection provided by a middleware of a logical interconnection. With the scalable visualization technique, developers are able to look for patterns and observe the behavior of large-scale applications.

Les systèmes distribués, tels que les grilles, sont utilisés aujourd’hui pour l’exécution des grandes applications parallèles. Quelques caractéristiques de ces systèmes sont l’interconnexion complexe de ressources qui pourraient être présent et de la facile passage à l’échelle. La complexité d’interconnexion vient, par exemple, d’un nombre plus grand de directives de routage pour la communication entre les processus et une latence variable dans le temps. La passage à l’échelle signifie que des ressources peuvent être ajoutées indéfiniment simplement en les reliant à l’infrastructure existante. Ces caractéristiques influencent directement la façon dont la performance des applications parallèles doit être analysée. Les techniques de visualisation traditionnelles pour cette analyse sont généralement basées sur des diagrammes de Gantt que disposent la liste des composants de l’application verticalement et metent la ligne du temps sur l’axe horizontal. Ces représentations visuelles ne sont généralement pas adaptés à l’analyse des applications exécutées en parallèle dans les grilles. La première raison est qu’elles n’ont pas été conçues pour offrir aux développeurs une analyse qui montre aussi la topologie du réseau des ressources. La deuxième raison est que les techniques de visualisation traditionnels ne s’adaptent pas bien quand des milliers d’entités doivent être analysés ensemble. Cette thèse tente de résoudre les problèmes des techniques traditionnelles dans la visualisation des applications parallèles. L’idée principale est d’exploiter le domaine de la visualisation de l’information et essayer d’appliquer ses concepts dans le cadre de l’analyse des programmes parallèles. Portant de cette idée, la thèse propose deux modèles de visualisation : les trois dimensions et le modèle d’agrégation visuelle. Le premier peut être utilisé pour analyser les programmes parallèles en tenant compte de la topologie du réseau. L’affichage lui-même se compose de trois dimensions, où deux sont utilisés pour indiquer la topologie et la troisième est utilisée pour représenter le temps. Le second modèle peut être utilisé pour analyser des applications parallèles comportant un très grand nombre de processsus. Ce deuxième modèle exploite une organisation hiérarchique des données utilisée par une technique appelée Treemap pour représenter visuellement la hiérarchie. Les implications de cette thèse sont directement liées à l’analyse et la compréhension des applications parallèles exécutés dans les systèmes distribués. Elle améliore la compréhension des modes de communication entre les processus et améliore la possibilité d’assortir les motifs avec cette topologie de réseau réel sur des grilles. Bien que nous utilisons abondamment l’exemple de la topologie du réseau, l’approche pourrait être adapté, avec presque pas de changements, à l’interconnexion fourni par un middleware d’une interconnexion logique. Avec la technique d’agrégation, les développeurs sont en mesure de rechercher des patterns et d’observer le comportement des applications à grande échelle. / Sistemas distribuídos tais como grids são usados hoje para a execução de aplicações paralelas com um grande número de processos. Algumas características desses sistemas são a presença de uma complexa rede de interconexão e a escalabilidade de recursos. A complexidade de rede vem, por exemplo, de largura de banda e latências variáveis ao longo do tempo. Escalabilidade é a característica pela qual novos recursos podem ser adicionados em um grid apenas através da conexão em uma infraestrutura pré-existente. Estas características influenciam a forma como o desempenho de aplicações paralelas deve ser analisado. Esquemas tradicionais de visualização de desempenho são usualmente baseados em gráficos Gantt com uma dimensão para listar entidades monitoradas e outra para o tempo. Visualizações como essa não são apropriadas para a análise de aplicações paralelas executadas em grid. A primeira razão para tal é que elas não foram concebidas para oferecer ao desenvolvedor uma análise que mostra a topologia dos recursos e a relação disso com a aplicação. A segunda razão é que técnicas tradicionais não são escaláveis quando milhares de entidades monitoradas devem ser analisadas conjuntamente. Esta tese tenta resolver estes problemas encontrados em técnicas de visualização tradicionais para a análise de aplicações paralelas. A idéia principal consiste em explorar técnicas da área de visualização da informação e aplicá-las no contexto de análise de programas paralelos. Levando em conta isto, esta tese propõe dois modelos de visualização: o de três dimensões e o modelo de agregação visual. O primeiro pode ser utilizado para analisar aplicações levando-se em conta a topologia da rede dos recursos. A visualização em si é composta por três dimensões, onde duas são usadas para mostrar a topologia e a terceira é usada para representar o tempo. O segundo modelo pode ser usado para analisar aplicações paralelas com uma grande quantidade de processos. Ela explora uma organização hierárquica dos dados de monitoramento e uma técnica de visualização chamada Treemap para representar visualmente a hierarquia. Os dois modelos representam uma nova forma de analisar aplicação paralelas visualmente, uma vez que eles foram concebidos para larga-escala e sistemas distribuídos complexos, como grids. As implicações desta tese estão diretamente relacionadas à análise e ao entendimento do comportamento de aplicações paralelas executadas em sistemas distribuídos. Um dos modelos de visualização apresentados aumenta a compreensão dos padrões de comunicação entre processos e oferece a possibilidade de observar tal padrão com a topologia de rede. Embora a topologia de rede seja usada, a abordagem pode ser adaptada sem grandes mudanças para levar em conta interconexões lógicas de bibliotecas de comunicação. Com a técnica de agregação apresentada nesta tese, os desenvolvedores são capazes de observar padrões de aplicações paralelas de larga escala. / Highly distributed systems such as grids are used today for the execution of large-scale parallel applications. Some characteristics of these systems are the complex resource interconnection that might be present and the scalability. The interconnection complexity comes from the different number of hops to provide communication among applications processes and differences in network latencies and bandwidth. The scalability means that the resources can be added indefinitely just by connecting them to the existing infrastructure. These characteristics influence directly the way parallel applications performance must be analyzed. Current traditional visualization schemes to this analysis are usually based on Gantt charts with one dimension to list the monitored entities and the other dimension dedicated to time. These visualizations are generally not suited to parallel applications executed in grids. The first reason is that they were not built to offer to the developer an analysis that also shows the network topology of the resources. The second reason is that traditional visualization techniques do not scale well when thousands of monitored entities must be analyzed together. This thesis tries to overcome the issues encountered on traditional visualization techniques for parallel applications. The main idea behind our efforts is to explore techniques from the information visualization research area and to apply them in the context of parallel applications analysis. Based on this main idea, the thesis proposes two visualization models: the three-dimensional and the visual aggregation model. The former might be used to analyze parallel applications taking into account the network topology of the resources. The visualization itself is composed of three dimensions, where two of them are used to render the topology and the third is used to represent time. The later model can be used to analyze parallel applications composed of several thousands of processes. It uses hierarchical organization of monitoring data and an information visualization technique called Treemap to represent that hierarchy. Both models represent a novel way to visualize the behavior of parallel applications, since they are conceived considering large-scale and complex distributed systems, such as grids. The implications of this thesis are directly related to the analysis and understanding of parallel applications executed in distributed systems. It enhances the comprehension of patterns in communication among processes and improves the possibility of matching this patterns with real network topology of grids. Although we extensively use the network topology example, the approach could be adapted with almost no changes to the interconnection provided by a middleware of a logical interconnection. With the scalable visualization technique, developers are able to look for patterns and observe the behavior of large-scale applications.

Orientador: Edmundo Roberto Mauro Madeira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T12:20:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bittencourt_LuizFernando_M.pdf: 1217558 bytes, checksum: dcbdeb1eaf538ae17a83304451a73126 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Uma grade computacional é um sistema heterogêneo colaborativo, geograficamente distribuído, multi-institucional e dinâmico, onde qualquer recurso computacional ligado a uma rede, local ou não, é um potencial colaborador. Grades computacionais são atualmente um grande foco de estudos relacionados à execução de aplicações paralelas, tanto aquelas que demandam grande poder computacional quanto aquelas que se adaptam bem a ambientes distribuídos. Como os recursos de uma grade pertencem a vários domínios administrativos diferentes com políticas diferentes, cada recurso tem autonomia para participar ou deixar de participar da grade em qualquer momento. Essa característica dinâmica e a heterogeneidade tornam o escalonamento de aplicações, a gerência de recursos e a tolerância a falhas grandes desafios nesses sistemas. Particularmente, o escalonamento desempenha um papel de suma importância, pois é determinante no tempo de execução das aplicações. O escalonamento de tarefas é um problema NP-Completo [6], o que levou ao desenvolvimento de uma heurística para o problema de otimização associado. Neste trabalho apresentamos um escalonador de tarefas em grades computacionais baseado no Xavantes [3], um middleware que oferece suporte a execução de tarefas dependentes através de estruturas de controle hierárquicas chamadas controladores. O algoritmo desenvolvido, chamado de Path Clustering Heuristic (PCH), agrupa as tarefas com o objetivo de minimizar a comunicação entre os controladores e as tarefas, diminuindo o tempo de execução total do processo / Abstract: A computational grid is a collaborative heterogeneous, geographically distributed, multiinstitutional and dynamic system, where any computational resource with a network connection, local or remote, is a potential collaborator. In computational grids, problems related to the execution of parallel applications, those which need a lot of computational power, as well as those which fit well in distributed environments, are wide studied nowadays. As the grid resources belong to various different administrative domains with different policies, each resource has the autonomy to participate or leave the grid at any time. These dynamic and heterogeneous characteristics make the application scheduling, the resource management and the fault tolerance relevant issues on these systems. Particularly, the scheduler plays an important role, since it is determinative in the execution time of an application. The task scheduling problem is NP-Complete [6], what led to the development of a heuristic for the associated optimization problem. In this work we present a task scheduler for a computational grid based on Xavantes [3], a middleware that supports dependent task execution through control structures called controllers. The developed algorithm, called Path Clustering Heuristic (PCH), clusterizes tasks aiming to minimize the communication between controllers and tasks, reducing the process execution time / Mestrado / Sistemas de Computação / Mestre em Ciência da Computação