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Sistemas Paralelos

Sistemas Paralelos e Distribuídos (SPD)

Sistemas Paralelos e Distribuídos (SPD) são conjuntos de componentes interligados em rede que cooperam para realizar um conjunto de tarefas. As tarefas podem ser executadas de forma paralela e concorrente, com níveis variados de interação entre as mesmas ao longo do processo. Há várias vantagens em se construir sistemas distribuídos, dentre elas o desacoplamento de funcionalidades e a implementação de sistemas com maior capacidade de processamento do que o que seria possível em uma única máquina. Por outro lado, as interações entre vários componentes executando de forma simultânea e concorrente tornam o sistema mais complexo em termos de sua implementação e operação. A Web pode ser vista como um grande sistema distribuído que apresenta boa escalabilidade, porém há inúmeros problemas de falhas, desempenho e disponibilidade que justificam a inclusão desta linha de pesquisa entre os focos do INWeb.

Para fins da organização desta análise, sem perda de generalidade, a pesquisa em SPD pode ser organizada em quatro níveis. O primeiro nível compreende os algoritmos inerentes aos serviços que são executadas de forma paralela e distribuída. O segundo nível compreende os ambientes de desenvolvimento, incluindo paradigmas de programação como sistemas P2P, mecanismos de memória compartilhada e suas linguagens de programação. O terceiro nível compreende as ferramentas de suporte à execução, onde se enfocam problemas como escalonamento e balanceamento de carga, além da implementação dos protocolos de comunicação inerentes às várias aplicações. O último nível compreende as plataformas de processamento e comunicação, incluindo o hardware e os sistemas básicos, como firmware e sistemas operacionais.

Esta linha de pesquisa tem por objetivo investigar, naqueles diversos níveis, algoritmos e técnicas que enfoquem três propriedades essenciais dos sistemas paralelos e distribuídos: desempenho, escalabilidade e dependabilidade. A questão do desempenho é bastante ampla e demanda algoritmos e técnicas de monitoramento que realizem coleta e análise de dados de carga e de métricas de desempenho nos vários níveis do sistema. Sistemas escaláveis são aqueles que podem ser facilmente expandidos para acomodar aumentos na carga ou no número de usuários, ampliando a sua capacidade de processamento e comunicação à medida que a demanda aumenta, ao mesmo tempo que usam as plataformas computacionais eficientemente. Dependabilidade identifica um conjunto de propriedades que permitem ao sistema se recuperar de faltas sem desempenhar ações incorretas, reduzir seus momentos de indisponibilidade, aumentar as garantias de segurança oferecidas aos usuários e ser capaz de passar por operações de atualizações e reparos sem problemas.

Considerando o aspecto dinâmico da Web, que envolve carga crescente com grande variabilidade e diversidade com demandas crescentes dos usuários sobre a qualidade dos serviços providos, garantir essas três características se mostra como um desafio de pesquisa permanente e complexo. O desafio relacionado a desempenho, que pode ser expresso como a habilidade de prover a resposta desejada em tempo apropriado, é exacerbado pelas constantes mudanças de demanda e comportamento dos usuários, aliadas à crescente oferta de conteúdo e serviços.

As questões de desempenho são fundamentais para a grande maioria dos objetivos específicos dos dois primeiros primeiros. O monitoramento é ainda a base para o objetivo específico 3.1 e permite avaliar os objetivos 3.2 a 3.7 do Desafio 3. Escalabilidade é um desafio pelo aumento do número de usuários, da quantidade de dados e de sua diversidade, assim como pela crescente complexidade das aplicações da Web. Neste caso, os objetivos específicos 1.1 a 1.4, todos os objetivos relacionados ao Desafio 2, bem como os objetivos específicos 3.4, 3.5 e 3.6 trazem uma demanda de algoritmos e técnicas escaláveis nos vários contextos. Dependabilidade também é afetada tanto pelo dinamismo do ambiente quanto pela sua demanda crescente em várias dimensões, assim como por erros involuntários (falhas no desenvolvimento) e voluntários (comportamentos maliciosos). Fatores de dependabilidade devem ser considerados para os objetivos 2.10 e 2.11 tanto em termos da variabilidade do conteúdo, quanto em termos da sua qualidade, e para Os objetivos 3.3 e 3.4, em termos do aumento da carga de trabalho e do desempenho necessário para uma entrega satisfatória dos vários serviços.

Esta linha de pesquisa contará com a participação principalmente dos pesquisadores Wagner Meira (UFMG), Dorgival Guedes (UFMG), Jussara Almeida (UFMG), Virgílio Almeida (UFMG), Genaina Rodrigues (UFMG), Raquel Prates (UFMG) e Cristina Murta (CEFET-MG).

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