Este trabalho se insere na área de teste de sistemas de hardware. O alvo principal é o estudo do comportamento de um circuito roteador de canais telefônicos, parte integrante de um sistema de comunicação mais complexo, na presença de falhas. Neste contexto, o teste em funcionamento do referido circuito roteador é considerado. Na primeira parte deste trabalho são abordados aspectos do teste de circuitos e sistemas, do ponto de vista de sua aplicabilidade, tais como classificação, defeitos e modelos de falhas, simulação, geração de testes e projeto visando o teste. Na segunda parte, relata-se os estudos realizados para implementar o teste em funcionamento do circuito roteador. Nesta etapa são abordados a arquitetura, o modelo de falhas e a metodologia utilizada, os ensaios de detecção de falhas e as técnicas de tolerância a falhas adotadas. O projeto do circuito de chaveamento é apresentado em uma versão utilizando componentes discretos e outra utilizando dispositivos programáveis. Na conclusão deste trabalho são apresentados os resultados obtidos e as perspectivas para trabalhos futuros.

Este trabalho se insere na área de teste de sistemas de hardware. O alvo principal é o estudo do comportamento de um circuito roteador de canais telefônicos, parte integrante de um sistema de comunicação mais complexo, na presença de falhas. Neste contexto, o teste em funcionamento do referido circuito roteador é considerado. Na primeira parte deste trabalho são abordados aspectos do teste de circuitos e sistemas, do ponto de vista de sua aplicabilidade, tais como classificação, defeitos e modelos de falhas, simulação, geração de testes e projeto visando o teste. Na segunda parte, relata-se os estudos realizados para implementar o teste em funcionamento do circuito roteador. Nesta etapa são abordados a arquitetura, o modelo de falhas e a metodologia utilizada, os ensaios de detecção de falhas e as técnicas de tolerância a falhas adotadas. O projeto do circuito de chaveamento é apresentado em uma versão utilizando componentes discretos e outra utilizando dispositivos programáveis. Na conclusão deste trabalho são apresentados os resultados obtidos e as perspectivas para trabalhos futuros.

Este trabalho se insere na área de teste de sistemas de hardware. O alvo principal é o estudo do comportamento de um circuito roteador de canais telefônicos, parte integrante de um sistema de comunicação mais complexo, na presença de falhas. Neste contexto, o teste em funcionamento do referido circuito roteador é considerado. Na primeira parte deste trabalho são abordados aspectos do teste de circuitos e sistemas, do ponto de vista de sua aplicabilidade, tais como classificação, defeitos e modelos de falhas, simulação, geração de testes e projeto visando o teste. Na segunda parte, relata-se os estudos realizados para implementar o teste em funcionamento do circuito roteador. Nesta etapa são abordados a arquitetura, o modelo de falhas e a metodologia utilizada, os ensaios de detecção de falhas e as técnicas de tolerância a falhas adotadas. O projeto do circuito de chaveamento é apresentado em uma versão utilizando componentes discretos e outra utilizando dispositivos programáveis. Na conclusão deste trabalho são apresentados os resultados obtidos e as perspectivas para trabalhos futuros.

MILFONT, R. T. P. Redução de latência em redes intrachip tolerantes a falha através do uso de múltiplos caminhos. 2017. 69 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Renato Vasconcelos (ppgeti@ufc.br) on 2017-09-19T17:53:07Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_rtpmilfont.pdf: 3379588 bytes, checksum: ebf86217b1f5958d98683a9be974f766 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-09-20T11:35:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_rtpmilfont.pdf: 3379588 bytes, checksum: ebf86217b1f5958d98683a9be974f766 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-20T11:35:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_rtpmilfont.pdf: 3379588 bytes, checksum: ebf86217b1f5958d98683a9be974f766 (MD5) Previous issue date: 2017-09-02 / Digital circuit technologies are reaching nanometer scales and thereby increasing the likelihood of permanent, transient, and intermittent failures. As a result, the demand for fault tolerance strategies is the main subject of many types of research targeting Systems-on-Chip designs. In particular, retransmission mechanisms are one of the most used solutions in Networks-on-Chip. However, these mechanisms introduce an extra delays in packet latency. This work proposes the use of multiple paths (i.e minimum or not) as a way to reduce the extra delay caused by the impact of retransmissions in critical systems (i.e where latency is a critical problem). The technique encompasses using different sets of paths to create the routing tables. Two metrics are proposed to classify the different paths for a communication pair considering the probability of failure of the communication links and the amount of new communication links added when making use of a new path. The experimental results show that the use of multiple paths can reduce the impact caused by retransmissions in 25 % and 20 % of the average packet latency for 22 and 65 nm CMOS technologies, respectively. Moreover, the proposed technique can contribute to greater adaptability to faults on links and could be better investigated in future work under circumstances of heavy traffic and for 3D NoCs. / As tecnologias de circuitos digitais estão atingindo escalas nanométricas e com isto aumentando a probabilidade de falhas permanentes, transientes e intermitentes. Como resultado, a demanda por estratégias de tolerância a falhas é o tema principal de muitos tipos de pesquisa visando projetos de Sistemas Intrachip. Em particular, os mecanismos de retransmissão consistem de uma das soluções mais utilizadas nas Redes Intrachip. Todavia estes mecanismos introduzem atrasos na latência dos pacotes. Este trabalho propõe o uso de múltiplos caminhos, mínimos e não mínimos, como forma de reduzir o atraso adicionado causado pelo impacto das retransmissões em sistemas críticos, isto é, onde a latência é um problema crítico. A técnica contempla utilizar diferentes conjuntos de caminhos para criar as tabelas de roteamento. Duas métricas são propostas para classificar os diferentes caminhos existentes para um par de comunicação considerando probabilidade de falha das conexões de comunicação e a quantidade de novas conexões de comunicação adicionados ao fazer uso de um novo caminho. Os resultados experimentais mostram que o uso de caminhos múltiplos, mínimos ou não, permite diminuir o impacto causado por retransmissões em 25% e 20% da latência média de pacotes para tecnologias CMOS de 22 e 65 nm, respectivamente. Além disso, a técnica proposta pode contribuir para uma maior adaptabilidade a falhas nas ligações e pode ser melhor investigada em trabalhos futuros em circunstâncias de tráfego intenso e para NoCs 3D.

Made available in DSpace on 2015-12-09T01:03:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000476572-Texto+Completo-0.pdf: 1895232 bytes, checksum: d360d64653c8369496f6a15db1b7c15f (MD5) Previous issue date: 2015 / As robotics becomes more common and people start to use it in routine tasks, dependability becomes more and more relevant to create trustworthy solutions. A commonly used approach to provide reliability and availability is the use of multi robots instead of a single robot. However, in case of a large teams of robots (tens or more), determining the system status can be a challenge. This work presents a runtime monitoring solution for Multi Robotic Systems. It integrates Nagios IT Monitoring tool and ROS robotic middleware. One of the potential advantages of this approach is that the use of a consolidated IT infrastructure tool enables the reuse of several relevant features developed to monitor large datacenters. Another important advantage of that this solution does not require additional software at the robot side. The experimental results demonstrate that the proposed monitoring system has a small performance impact on the robot and the monitoring server can easily support hundreds or even thousands of monitored robots. / À medida que a robótica se torna mais comum e as pessoas começam a utilizá-la em suas tarefas de rotina, dependabilidade torna-se cada vez mais importante para a construção de uma solução digna de confiança. Uma abordagem comum de prover confiabilidade e disponibilidade é o uso de multi robôs ao invés de um único robô devido a sua redundância intrísica. Entretanto, no caso de um grande time de robôs (dezenas ou mais), uma tarefa aparentemente simples como a determinação do status do sistema pode se tornar um desafio. Este trabalho apresenta uma ferramenta de monitoramento de sistemas multi robôs em tempo de execução. Esta solução integra a ferramenta de monitoramento de TI Nagios com o middleware robótico ROS sem a necessidade de instalação de software adicional no robô. O uso de uma ferramenta de TI consolidada permite o reuso de diversas funcionalidades relevantes já empregadas amplamente no monitoramento de datacenters. Os resultados experimentais demonstram que a solução proposta tem um baixo impacto no desempenho do robô e o servidor de monitoramento pode facilmente monitorar centenas ou até milhares de robôs ao mesmo tempo.

Made available in DSpace on 2015-12-15T01:05:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000476711-Texto+Completo-0.pdf: 1459361 bytes, checksum: 48f64a1e41d4416a6b1e434eaf5ed4d3 (MD5) Previous issue date: 2015 / The need of more processing capacity for embedded systems nowadays is pushing the research of MPSoCs with tens or hundreds of processors. These characteristics bring design challenges such as scalability and dependability. Such complex systems must have fault tolerant methods to ensure acceptable reliability and availability. This way, the user is not exposed to significant data losses, malfunctioning and even the total system failure. Considering this technology trend, the present work proposes a fault tolerance method with focus in fault recovery. The method uses concepts largely explored in distributed systems to solve the problem of permanent failures in the processing elements of MPSoCs. The implementation is exclusively in software, and recovers the system exposed to a permanent failure on processing elements, reallocating all tasks that were executing in the faulty element to a healthy processing element. The failed application tasks restart their executions since there is no context saving, enabling a lightweight method. The experiments are performed in the HeMPS platform, evaluating the most relevant parameters as recovery time, communication bandwidth impact, scalability and others. In the absence of faults, the proposed protocol has 21 Kbytes of memory area (20% more compared to the original kernel) and no overhead in terms of execution time. In the presence of faults, the results demonstrate total recovery times from 0. 2ms to 1ms, depending on the number of reallocated tasks (1 to 7). The biggest impact in the protocol time is related with the reallocation task phase. / A pesquisa em MPSoCs (do inglês, Multiprocessor System on Chip) tem sido motivada pela necessidade crescente de maior capacidade de processamento das aplicações de sistemas embarcados. Devido à esta tendência, os MPSoCs tornam-se cada vez mais complexos e miniaturizados. Estas características trazem associados desafios como escalabilidade e dependabilidade. O sistema que tem a necessidade de ser confiável e estar disponível em todo o seu tempo operação precisa ser tolerante a falhas a ponto de recuperar-se automaticamente. Dessa forma o usuário não será exposto a perdas de informação, execução malsucedida ou até mesmo a falha total do sistema. Este trabalho propõe um método de tolerância a falhas com foco na recuperação de falhas. O método utiliza conceitos utilizados em computação distribuída para solucionar o problema de falhas permanentes em elementos de processamento de um MPSoCs. O método proposto, implementado exclusivamente em software, recupera um sistema exposto a uma falha permanente de um elemento de processamento, realizando uma realocação das tarefas que estavam sendo executadas pelo elemento que falhou para um elemento de processamento saudável do sistema. As tarefas da aplicação que falharam devem reiniciar suas execuções do ponto de partida dado que o contexto da execução não é salvo, mantendo assim um baixo overhead no sistema, como demonstrado nos resultados obtidos. Os experimentos foram realizados na plataforma HeMPS com uma avaliação dos parâmetros mais relevantes como tempo de recuperação, impacto em banda de comunicação, escala e outros, que justificam a viabilidade e as vantagens do método proposto. Na ausência de falhas, o protocolo proposto não altera o tempo de execução, porém aumenta o tamanho de memória do kernel para 21 Kbytes, 20% de acréscimo comparado com o kernel original. Os resultados obtidos na presença de falhas mostram que o tempo total de recuperação de falhas do método é de 0,2ms a 1ms, dependendo do número de tarefas realocadas devido ao PE defeituoso. O maior impacto de tempo no protocolo se dá com a etapa de realocação de tarefas.

Os sistemas paralelos são importantes pois permitem concentrar recursos computacionais como processadores, memórias e dispositivos de E/S para solucionar problemas computacionais que necessitam de uma grande quantidade destes mesmos recursos e em um tempo de execução aceitável. Tradicionalmente, o tempo, a capacidade e o custo do processamento para se resolver estes problemas computacionais utilizando-se aplicações seqüênciais podem ser proibitivos e isto acaba criando um contexto propício para se utilizar aplicações paralelas. Em razão de ser composto por muitas partes, um sistema distribuído está sujeito a falhas em seu subsistema de comunicação, em seus processadores, em suas aplicações entre outros componentes. Desta maneira, as aplicações paralelas, ao utilizarem os sistemas distribuídos, têm suas partes executadas em paralelo pelos recursos distribuídos. Em razão de cada um destes recursos ser um possível ponto de falha, as aplicações paralelas acabam por tornarem-se mais susceptíveis à ocorrência de falhas e, conseqüentemente, à interrupção de suas execuções. Quando estas aplicações paralelas são interrompidas, todo o processamento realizado e o tempo gasto para tal são desperdiçados, pois as aplicações devem ser reinicializadas. Para minimizar estes desperdícios de tempo e processamento é apresentado neste trabalho um ambiente de monitoramento e execução que fornece mecanismos para se detectar falhas da classe fail stop em aplicações paralelas executas em ambientes distribuídos ou centralizados. O ambiente em questão é denominado de AMTF (Ambiente de Monitoramento Tolerante a Falhas). O ambiente AMTF utiliza as técnicas de checkpointing/restart para armazenar e recuperar os estados dos processos e de heartbeat para verificar a continuidade de execução destes mesmos processos. Juntamente com o ambiente AMTF é disponibilizada uma biblioteca a ser utilizada pelo desenvolvedor de aplicações paralelas, sendo que a mesma oferece a liberdade de se indicar no código-fonte da aplicação o ponto e o momento que se deseja que o contexto da aplicação seja armazenado para uma possível recuperação além de sua periodicidade para os registros automáticos.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000404266-Texto+Completo-0.pdf: 1735778 bytes, checksum: d2509663d82001555e81c857677ae9f9 (MD5) Previous issue date: 2008 / Current software systems are complex. This complexity is augmented due to reliability, availability and security needs. Dependable systems are systems that work acording to their specification despite the existence of faults. In order to implement such systems, it is important to use mechanisms that cope with problems that can happen during their execution. Diverse types of defects and non-expected situations can happen in an application executing in a distributed manner. To cope with these situations or defects one should use techniques to avoid or reduce there effects. Fault tolerance is one of such techniques. Its main goal is to offer alternatives to a system to keep working according to its specification despite residual faults in the system. The complexity to achieve dependability is even greater in systems in which several activites can be happening at the same time (parallel systems). Several mechanisms that are used to develop parallel applications are described in the literature. Usually, these mechanisms are called multiparty interactions. These multiparty interactions are composed by several parties (objects or processes) that somehow come together to produce a temporary combined state and execute a joint activity. When the activity is finished they continue their own execution. However, several times the interacton among the participants can lead the systems to a situation in which all the execution has to be redone (the domino effect). To avoid such situation and to help in the handling of concurrent exceptions when several participants are working together it is possible to use, for example, the Dependable Multiparty Interactions (DMIs). This mechanism has been used in the development of several applications in different areas. Nevertheless we noticed that in all applications, DMIs were applied in a ad hoc situation, that is, they were hard coded manually. Such situation can make the development phase quite tiresome and can also be prone to the introduction of faults in the final system. This work presents a proposal of an environment for the development of dependable applications that use the DMI mechanism. This environment uses the Eclipse Plug-in Development Environment (PDE). We include to the Eclipse PDE a new plug-in whose main goal is to automatize the development of applications that use DMIs as the means for fault tolerance. This proposal intends to improve developers productivity, to reduce the number of residual faults in the code, and also to easy the understanding of DMIs components and their inter-relations. / A complexidade de sistemas de software tem aumentado devido aos novos requisitos impostos pelas aplicações modernas, tais como confiabilidade, segurança e disponibilidade. Sistemas confiáveis são sistemas que mantém seu funcionamento de acordo com sua especificação mesmo na presença de situações excepcionais. Na tentativa de implementar sistemas mais robustos e confiáveis, torna-se imprescindível a utilização de mecanismos capazes de lidar com problemas que potencialmente possam afetar seu perfeito funcionamento. Variados tipos de defeitos e situações inesperadas podem ocorrer em aplicações que rodam sobre sistemas distribuídos. Para que seja atingido um grau satisfatório de utilização destes sistemas é extremamente importante que sejam utilizadas técnicas objetivando coibir ou minimizar a existência de falhas. Tolerância a Falhas é uma técnica que tem por objetivo oferecer alternativas que permitam ao sistema manter o funcionamento conforme sua especificação, mesmo na ocorrência de situações indesejadas. A literatura descreve diversos tipos de mecanismos que auxiliam no desenvolvimento de aplicações que possuem diversas atividades acontecendo simultaneamente. Em geral, um mecanismo composto por diversos participantes (objetos ou processos) executando um conjunto de atividades paralelamente é chamado de interação multiparticipante. Em uma interação multiparticipante diversos participantes de alguma maneira "se unem" para produzir um estado combinado, intermediário e temporário e utilizam este estado para executar alguma atividade. Após a atividade executada a interação é desfeita e então cada participante prossegue sua execução. Entretanto, diversas vezes a interação entre os participantes pode levar a situações onde toda a execução tem que ser refeita (efeito dominó). Para evitar este tipo de situação e para auxiliar no tratamento de exceções concorrentes que podem ocorrer nos diversos participantes de uma interação pode-se utilizar, por exemplo, o mecanismo de interações multiparticipantes confiáveis (Dependable Multiparty Interactions - DMIs). Este mecanismo tem sido utilizado para o desenvolvimento de aplicações em diversas áreas. Todavia, percebemos que todos os estudos de casos desenvolvidos utilizando DMIs foram implementados manualmente, ou seja, sem a utilização de nenhuma ferramenta de apoio. Tal situação além de acarretar um elevado tempo de desenvolvimento também facilita à inclusão de falhas no sistema. Nesta dissertação apresentamos uma proposta de desenvolvimento de aplicações confiáveis que utilizam o mecanismo de DMIs. Utilizando o IDE Eclipse desenvolvemos uma feramenta capaz de automatizar o processo de criação de aplicações que utilizam DMIs para tolerar falhas, proporcionando aos desenvolvedores ganho de produtividade, redução da possibilidade de inserção de falhas no código, assim como facilitar a compreensão dos elementos que compõem uma DMI e a maneira como os mesmos estão relacionados.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:43:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000430145-Texto+Completo-0.pdf: 1689253 bytes, checksum: 95ce19fe718b20a4573cd392edd2c72a (MD5) Previous issue date: 2009 / Nowadays, the computers have been used in most varied areas of the human knowledge and are indispensable in many essential activities in the society. Specifically in the context of the industrial applications the computational system must be dependable and fault-tolerance, that is, it must allow that the system remains keep on working when the faults occur. Based on this idea, this study aimed at describing a model for faults-tolerance agents. In order to achieve this objective, a study of essentials architecture concepts of deliberative agents based on mental states, described by beliefs, desires and intentions (Belief, Desire and lntention model) was carried out, these can be implemented using the agent-oriented programming language AgentSpeak and the mechanism of faults tolerance of dependable multiparty interaction (DMI). By means of these concepts, a system composed of various elements of interactive computer was implemented, these elements are called agents, because they interact with other agents, forming a multi-agent system that is implemented using the interpreter Jason of AgentSpeak language. This interpreter communicates with the simulator of FZl Production Cell, scheduling the cell production work through the beliefs and desires, re scheduling the task if occurs changes in the system state. The implementation of fault-tolerance agent allows the system executes concurrently actions even in the presence of faults because the mechanism DMI generates a multiparty interaction among the varied devices that permit the handling of concurrent faults. The multiparty interaction is created by the agents in conformity to perceptions acquired in the simulator of the cell production that is generating actions which are sent to the simulator and consequently are modifying the state of the devices. / Anualmente, os computadores sâo utilizados nas mais diversas áreas do conhecimento humano e são imprescindíveis em várias atividades fundamentais na sociedade. Particularmente em aplicações industriais, o sistema computacional têm que ser confiável e tolerante à falhas, ou seja permitir que o sistema permaneça operando mesmo na presença de falhas. Desta forma, esta dissertação tem como objetivo descrever um modelo de agentes tolerantes a falhas. A fim de atingir tal objetivo foi feito um estudo de conceitos fundamentais de arquiteturas de agentes deliberativos baseados em estados mentais, esses descritos por crenças, desejos e intenções (modeio Belief Desire Intention), que podem ser implemenados utilizando a linguagem de programação orientada a agentes AgentSpeak e o mecanismo de tolerância a falhas de interação multiparticipante confiável (Dependable Multiparty Interaction). Através destes conceitos é implementado um sistema composto por vários elementos computacionais interativos, denominados agentes, que interagem com outros agentes, formando um sistema multiagentes que são implementadas utilìzando o interpretador Jason de linguagem AgentSpeak. Esse interpretador se comunica com o simulador da Célula de Produção FZI, escalonando o trabalho da célula de produção através das crenças e desejos, re-escalonando o trabalho se ocorrer alguma mudança do estado do sistema. A implementação de um agente tolerante a falhas permite que o sistema execute ações concorrentemente mesmo na presença de falhas, pois o mecanismo DMI gera uma interação multiparticipante entre diversos dispositivos que permite o tratamento de falhas concorrentes. A interação multiparticipante é criada pelos agentes conforme as percepções adquiridas no simulador da célula de produção, gerando ações que são enviadas ao simulador, conseqüentemente, alterando o estado dos dispositivos.

Submitted by Diogo Barreiros (diogo.barreiros@ufba.br) on 2017-02-17T14:47:00Z No. of bitstreams: 1 flavia maristela santos nascimento.pdf: 1166834 bytes, checksum: 576c7c98a85b5cc824a7869fbb31347e (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-02-17T14:58:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 flavia maristela santos nascimento.pdf: 1166834 bytes, checksum: 576c7c98a85b5cc824a7869fbb31347e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-17T14:58:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 flavia maristela santos nascimento.pdf: 1166834 bytes, checksum: 576c7c98a85b5cc824a7869fbb31347e (MD5) / Sistemas de tempo real tem sido amplamente utilizados no contexto de sistemas mecatrônicos uma vez que, para controlar entidades do mundo real, ´e necessário considerar tanto seus requisitos lógicos quanto os temporais. Em tais sistemas, mecanismos para prover tolerância a falhas devem ser implementados já que falhas podem implicar em perdas consideráveis. Por exemplo, um erro em um sistema de controle de voo pode incorrer em perda de vidas humanas. Várias abordagens de escalonamento com tolerância a falhas para sistemas de tempo real foram derivadas. Entretanto, a maioria delas restringe o modelo de sistema e/ou falhas de modo particular, ou estão fortemente acopladas ao modelo de recuperação do sistema ou a política de escalonamento. Além disso, não existe uma m´métrica formal que permita comparar as abordagens existentes do ponto de vista da resiliência a falhas. O objetivo principal deste trabalho ´e preencher esta lacuna, fornecendo uma m´métrica de resiliência a falhas para sistemas de tempo real, que seja o mais independente possível dos modelos do sistema e/ou de falhas. Para tanto, uma análise baseada em simulação foi desenvolvida para calcular a resiliência de todas as tarefas de um sistema, através da simulação de intervalos de tempo específicos. Em seguida, t´técnicas de inferência estatística são utilizadas para inferir a resiliência do sistema. Os resultados mostraram que a m´métrica desenvolvida pode ser utilizada para comparar, por exemplo, duas políticas de escalonamento para sistemas de tempo real sob a ´ótica de resiliência a falhas, o que demonstra que a abordagem desenvolvida ´e razoavelmente independente do modelo de sistema.