| Resumen: | Distributed systems are composed of geographically distributed computing elements that belong to multiple administrative domains and are controlled by multiple entities. These characteristics from distributed systems make hard the task of testing and evaluating software for this platform, because it is unlikely that testers/system or policy evaluators are able to acquire repeatedly the same re- sources, for the same amount of time, and under the same network conditions, which are paramount requirements for enabling reproducible and controlled tests in software under development. An al- ternative to experiments in real testbeds is emulation, where a model of a system hosts the actual software under test. Virtualization technology enables development of efficient emulators because it offers means for resources multiplexing and isolation. Even though virtualization makes easier development of emulators, there are few efforts in isolating testers/system or policy evaluators from operation of the virtualization tools and environment. This thesis presents Automated Emulation Framework (AEF), which applies virtualization and systems management technology in a cluster of workstations to provide testers/system or policy evaluators with a tool for automated emulation of distributed systems. Three main activities are performed by AEF. First, it performs the mapping of virtual machines that represents nodes from the emulated distributed environment to cluster nodes and emulated links between virtual machines to paths in the physical network; second, it performs automated installation and configuration of virtual machines in the cluster and virtual network in the cluster network; third, it performs automated configuration and triggering of experiments in the emulated system, monitoring and control of environment and applications, and system reconfigu- ration in case of violations in the tester/system or policy evaluator demands. Regarding the first activity, the mapping problem is formally defined and four heuristics for solution of the problem are developed and evaluated with the use of discrete-event simulation. Regarding the last two activities, AEF architecture is described in details. Furthermore, an AEF prototype is developed and evalu- ated by execution of experiments in the context of grid computing. Experiment results show that implementation of the architecture is feasible and that AEF can be a valuable tool for repeatable and controllable distributed systems experimentation.
Sistemas distribuídos são compostos de elementos computacionais geograficamente distribuídos que pertencem a múltiplos domínios administrativos controlados por múltiplas entidades. Estas características dificultam testes e avaliações nesta plataforma, porque dificilmente testadores/avaliadores de sistemas ou políticas adquirem repetidamente os mesmo recursos pela mesmo período de tempo sob as mesmas condições de rede, o que são requisitos fundamentais para testes reproduzíveis e controlados do software em desenvolvimento. Uma alternativa a experimentos em plataformas reais é emulação, onde o modelo de um sistema executa o software real sob teste. A tecnologia de virtualização possibilita o desenvolvimento de emuladores eficientes porque ela oferece meios para multiplexação e isolamento de recursos. Apesar da virtualização facilitar o desenvolvimento de emuladores, pouco esforço tem sido feito para isolar testadores/avaliadores de sistemas ou políticas da operação das ferramentas e do ambiente virtualizado. Esta tese apresenta o Automated Emulation Framework (AEF), que aplica tecnologias de virtualização e gerência de sistemas em um cluster de estações de trabalho a fim de oferecer uma ferramenta automatizada para emulação de sistemas distribuídos. Três atividades principais são realizadas pelo AEF: primeiro, ele realiza o mapeamento das máquinas virtuais que representam nós do ambiente distribuído emulado para nós do cluster e dos links entre máquinas virtuais para caminhos na rede física; segundo, ele realiza a instalação e configuração automática das máquinas virtuais no cluster e rede virtual na rede do cluster; terceiro, ele realiza configuração e disparo automático de experimentos no sistema emulado, monitoração e controle do ambiente e aplicações, e reconfiguração do sistema em caso de violações nas demandas do testador/avaliador de sistemas ou políticas. Em relação à primeira atividade, o problema de mapeamento é definido formalmente e quatro herísticas para solução do problema são desenvolvidas e avaliadas com o uso de simulação de eventos discretos. Em relação às duas últimas atividades, a arquitetura do AEF é descrita em detalhes. Além do mais, um protótipo do AEF é desenvolvido e avaliado através da realização de experimentos no contexto de grades computacionais. Experimentos mostram que a arquitetura é realizável e que AEF pode ser uma ferramenta valiosa para experimentação repetida e controlável de sistemas distribuídos. |
