Mecanismos Autonômicos de Tolerância a Falhas para Sistemas Distribuídos

Abstract

As facilidades de processamento e comunicação oriundas das novas tecnologias têm promovido o surgimento de uma nova classe de ambientes distribuídos. Estes ambientes são caracterizados pela dinamicidade em suas composições, no provisionamento de seus recursos e nas características e requisitos de suas aplicações. Isto traz novos desafios à confiabilidade, a qual é um atributo essencial à grande maioria dos sistemas distribuídos modernos. Um destes desafios está na incapacidade, dos mecanismos tradicionais de tolerância a falhas, de atender aos requisitos de desempenho, ao mesmo tempo em que suportam a confiabilidade. Isto porque o projeto destes mecanismos requer um conhecimento prévio das características dos ambientes e de suas aplicações, para que possam oferecer configurações adequadas ao atendimento dos requisitos especificados -- isto representa um problema, uma vez que, nos ambientes distribuídos modernos, estas informações mudam dinamicamente. Neste contexto, nem mesmo os mecanismos adaptativos de tolerância falhas obtêm sucesso, pois realizam a sua configuração dinamicamente, mas confiam em comportamentos e requisitos definidos em tempo de projeto. Para enfrentar este desafio, esta Tese introduz os mecanismos autonômicos de tolerância a falhas, baseados em teoria de controle e capazes de se auto-configurar face às mudanças dinâmicas nas características do ambiente ou nos requisitos de suas aplicações. Com o intuito de demonstrar a viabilidade destes mecanismos, foram implementados e avaliados, como estudo de caso, detectores autonômicos de defeitos e protocolos autonômicos de comunicação em grupo, dois mecanismos básicos à construção de muitos sistemas distribuídos confiáveis. Estes mecanismos autonômicos de detecção e de comunicação em grupo são os primeiros da literatura a suportar a auto-configuração em tempo de execução, baseada em requisitos de qualidade de serviço definidos pelos usuários. Tais mecanismos foram avaliados, usando simulações, em condições de carga variadas e falhas. Mesmo sem trabalhos relacionados, para uma comparação direta de desempenho, os mecanismos autonômicos propostos foram comparados com mecanismos tradicionais de tolerância a falhas existentes na literatura. Estes mecanismos tradicionais usaram diferentes configurações definidas por parâmetros manualmente fixados. Os experimentos realizados demonstram que os mecanismos autonômicos propostos possuem, na maioria dos casos, desempenho superior que as diferentes configurações dos mecanismos tradicionais considerados, principalmente quando variações nas características da carga, mudanças nos requisitos ou reconfigurações dinâmicas no ambiente são considerados.