AFIDS - architecture for fault injection in distributed systems

Sistemas distribuídos já são de amplo uso atualmente e seu crescimento tende a se acentuar devido a popularização da Internet. Cada vez mais computadores se interligam e trocam informações entre si. Nestes sistemas, requerimentos como confiabilidade, disponibilidade e desempenho são de fundamental importância para a satisfação do usuário. Estes requerimentos podem ser atendidos aproveitando-se da redundância já existente com as maquinas interligadas. Mas para atingir os requisitos de confiabilidade e disponibilidade, protocolos tolerantes a falhas devem ser construídos. Tolerância a falhas visa continuar a fornecer o serviço de algum protocolo, aplicação ou sistema a despeito da ocorrência de falhas durante a sua execução. Tolerância a falhas pode ser implementada por hardware ou por software através de mascaramento ou recuperação de falhas. Recentemente, a injeção de falhas implementada por software tem sido um dos principais métodos utilizados para validar protocolos tolerantes a falhas em sistemas distribuídos, e muitas ferramentas tem sido construídas. Contudo, não ha nenhuma biblioteca de classes orientada a objetos para auxiliar novos pesquisadores na construção da sua própria ferramenta de injeção de falhas. Este trabalho apresenta uma proposta de uma arquitetura orientada a objetos escrita em C++ para sistemas operacionais UNIX usando sockets, de modo a alcançar aquele objetivo. Esta arquitetura é chamada de AFIDS (Architecture for Fault Injection in Distributed Systems). AFIDS pretende fornecer uma estrutura básica que aborda as questões principais no processo de injeção de falhas implementada por software: a) a Geraldo de parâmetros de falhas para o experimento, b) o controle da localização, tipo e tempo da injeção de falhas, c) a coleta de dados do experimento, d) a injeção efetiva da falha e a análise dos dados coletados de modo a obter medidas de dependabilidade sobre o protocolo tolerante a falhas. Ou seja, AFIDS pretende ser um framework para a construed° de ferramentas de injeção de falhas. Segundo [BOO 961: "Através do uso de frameworks maduros, o esforço de desenvolvimento torna-se mais fácil, porque os principais elementos funcionais podem ser reutilizados". AFIDS leva em consideração várias questões de projeto que foram obtidas através da analise de oito ferramentas de injeção de falhas por software para sistemas distribuídos: FIAT [SEG 88], EFA [ECH 92. ECH 94], SFI [ROS 93], DOCTOR [HAN 93], PFI [DAW 94], CSFI [CAR 95a], SockPFI [DAW 95] e ORCHESTRA [DAW 96]. Para auxiliar a construção de AFIDS, é apresentada uma ferramenta de injeção de falhas que utiliza um objeto injetor de falhas por processo do protocolo sob teste. AFIDS e esta ferramenta são implementadas em C++ usando sockets em Linux. Para que AFIDS se tome estável e consistente e necessário que outras ferramentas sejam construídas baseadas nela. Isto é enfatizado porque, segundo [BOO 96]: "Um framework são começa a alcançar maturidade apos a sua aplicação em pelo menos três ou mais aplicações distintas".Currently, distributed systems are already in wide use. Because of the Internet popularization their growth tend to arise. More and more computers interconnect and share information. In these systems, requirements such as reliability, availability and performance are fundamental in order to satisfy the users. These requirements can be reached taking advantage of the redundancy already associated with the computers interconnected. However, to reach the reliability and availability requirements, fault tolerant protocols must be built. Fault tolerance aims to provide continuous service of some protocol, application or system in despite of fault occurrence during its execution. Fault tolerance can be implemented in hardware or software using fault masking or recovery. Recently, the software-implemented fault injection has been one of the main methods used to validate fault tolerant protocols in distributed systems, and many tools has been built. However, there is no object-oriented class library to aid new researchers on the buildin g of own fault injection tool. This work presents a proposal of an objectoriented architecture written in C++ for UNIX operating systems using sockets, in order to reach that purpose. This architecture is called AFIDS (Architecture for Fault Injection in Distributed Systems). AFIDS intends to provide a basic structure that addresses the main issues of the process of software-implemented fault injection: a) the generation of fault parameters for the experiment, b) the control of the location, type and time of the fault injection, c) the data collection of the experiment, d) the effective injection of the faults, and e) the analysis of collected data in order to obtain dependability measures about the fault tolerant protocol sob test. According to [BOO 96]: "By using mature frameworks, the effort of the development team is made even easier, because now major functional elements can be reused.". AFIDS regards various design issues that were obtained from the analysis of eight tools of software-implemented fault injection for distributed systems: FIAT [SEG 88], EFA [ECH 92, ECH 94], SFI EROS 93], DOCTOR [HAN 93], PFI [DAW 94], CSFI [CAR 95a], SockPFI [DAW 95] e ORCHESTRA [DAW 96]. In order to aid the AFIDS building, a fault injection tool that uses one injector object in each process of protocol under test is shown. AFIDS and this tool are implemented in C++ using sockets on Linux operating system. AFIDS will become stable and consistent after the building of others tools based on it. This is emphasized because, according to [BOO 96]: "A framework does not even begin to reach maturity until it has been applied in at least three or more distinct applications"

Quality of service of failure detectors in the presence of message loss bursts

Orientador: Edmundo Roberto Mauro MadeiraTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: A Qualidade de Serviço (QoS) de detectores de defeitos determina a rapidez que um detector de defeitos q detecta a quebra de um processo p, e a precisão que q informa essa quebra. Em redes de longa distância e em redes sem fio, a ocorrência de quebras de processo, altas variações de atraso e perdas de pacotes em rajadas são comuns. Nestas condições, uma escolha adequada de parâmetros, por um configurador de detectores de defeitos, para manter o detector de defeitos satisfazendo os requisitos de QoS, é requerida. Por isso, este trabalho propõe um configurador de detector de defeitos que leva em conta a distribuição de probabilidade de comprimento de rajadas de perdas de pacotes de mensagem, através do uso de um modelo de Markov. Os resultados da simulação mostram que os parâmetros fornecidos pelo configurador proposto tendem a levar o detector de defeitos a satisfazer os requisitos de QoS em redes sujeitas a rajadas de perdas. Adicionalmente, a pesquisa mostra que é possível melhorar a precisão do detector de defeitos usando uma combinação de estimadores simples de atrasos de mensagensAbstract: The quality of service (QoS) of failure detectors determines how fast a failure detector q detects the crash of a process p, and how accurate q informs the p crash. In wide area networks and wireless networks, the occurrence of process crashes, high delay variations and burst losses in message packets are common. In these conditions, an adequate choice in the failure detector parameters, by a failure detector configurator, to keep the failure detector satisfying the QoS requirements, is required. Therefore, this work proposes a failure detector Configurator which takes into account the probability distribution of loss burst lengths of message packets, by using a Markov model. The simulation results show that the parameters provided by the proposed configurator tend to lead the failure detector to satisfy the QoS requirements in networks subject to message loss bursts. Additionally, the work shows that is possible improve the accuracy of the failure detector by using a simple combination of simple message delay estimatorsDoutoradoMestre em Ciência da Computaçã

A Markov Model for Providing Quality of Service for Failure Detectors under Message Loss Bursts

The quality of service (QoS) of failure detectors determines how fast a failure detector q detects the crash of a process p, and how accurate q informs the p crash. In wide area networks and wireless networks, the occurrence of process crashes, high delay variations and burst losses in message packets are common. So, this paper proposes a failure detector configurator which takes into account the probability distribution of loss burst lengths of message packets, by using a Markov model. The simulation results show that the parameters provided by the proposed configurator lead the failure detector to really satisfy the QoS requirements in networks subject to message loss bursts, while previous works do not satisfy them in some cases