Uma proposta de arcabouço para tolerância a falhas multicamadas em sistemas IoT
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/46635 |
Resumo: | A tolerância a falhas em sistemas IoT é um desafio a ser superado devido à sua complexidade, dinamicidade e heterogeneidade. Os sistemas IoT são normalmente projetados e construídos em camadas, em que cada uma delas possui seus próprios requisitos e estratégias de tolerância a falhas. No entanto, erros em uma camada podem propagar-se e causar efeitos em outras. Portanto, é impraticável considerar uma abordagem de tolerância a falhas centralizada para todo um sistema. Consequentemente, é vital considerar a colaboração entre várias camadas de maneira a permitir a troca de informações para lidar com as falhas. O objetivo deste estudo é propor uma abordagem que auxilie a tolerância a falhas multicamadas, possibilitando a interconexão entre as camadas de um sistema IoT, fornecendo formas para prover a troca de informações e colaboração com o objetivo de melhorar a propriedade da dependabilidade nesses sistemas. Para atingir esse objetivo, é estabelecida a patologia de falhas que auxilia na compreensão das falhas e seus comportamentos servindo de base para a definição de um arcabouço orientado a eventos chamada FaTEMa (Fault Tolerance Event Manager). Este arcabouço cria um canal de comunicação dedicado para propagar eventos relacionados a falhas através dos níveis do sistema, auxiliando na detecção de erros e continuação dos serviços. Além disso, o arcabouço proposto oferece pontos de extensão para suportar protocolos de comunicação heterogêneos e permitir o desenvolvimento de novos recursos. Os resultados da avaliação empírica demonstraram que a introdução do FaTEMa estabeleceu melhorias nos tempos de detecção e resolução de erros, consequentemente melhorando a disponibilidade do sistema. Além disso, o uso do FaTEMa proporcionou uma melhoria na confiabilidade através da redução do número de falhas produzidas. |
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Os sistemas IoT são normalmente projetados e construídos em camadas, em que cada uma delas possui seus próprios requisitos e estratégias de tolerância a falhas. No entanto, erros em uma camada podem propagar-se e causar efeitos em outras. Portanto, é impraticável considerar uma abordagem de tolerância a falhas centralizada para todo um sistema. Consequentemente, é vital considerar a colaboração entre várias camadas de maneira a permitir a troca de informações para lidar com as falhas. O objetivo deste estudo é propor uma abordagem que auxilie a tolerância a falhas multicamadas, possibilitando a interconexão entre as camadas de um sistema IoT, fornecendo formas para prover a troca de informações e colaboração com o objetivo de melhorar a propriedade da dependabilidade nesses sistemas. Para atingir esse objetivo, é estabelecida a patologia de falhas que auxilia na compreensão das falhas e seus comportamentos servindo de base para a definição de um arcabouço orientado a eventos chamada FaTEMa (Fault Tolerance Event Manager). Este arcabouço cria um canal de comunicação dedicado para propagar eventos relacionados a falhas através dos níveis do sistema, auxiliando na detecção de erros e continuação dos serviços. Além disso, o arcabouço proposto oferece pontos de extensão para suportar protocolos de comunicação heterogêneos e permitir o desenvolvimento de novos recursos. Os resultados da avaliação empírica demonstraram que a introdução do FaTEMa estabeleceu melhorias nos tempos de detecção e resolução de erros, consequentemente melhorando a disponibilidade do sistema. Além disso, o uso do FaTEMa proporcionou uma melhoria na confiabilidade através da redução do número de falhas produzidas.Fault tolerance in IoT systems is challenging to overcome due to its complexity, dynamicity, and heterogeneity. IoT systems are typically designed and constructed in layers. Every layer has its requirements and fault tolerance strategies. However, errors in one layer can propagate and cause effects on others. Thus, it is impractical to consider a centralized fault tolerance approach for an entire system. Consequently, it is vital to consider multiple layers in order to enable collaboration and information exchange when addressing fault tolerance. The purpose of this study is to propose a multi-layer fault tolerance approach, granting interconnection among IoT system layers, allowing information exchange and collaboration in order to attain the property of dependability. In order to attain this purpose, the pathology of failures is established, which aids in understanding the faults and their behavior, serving as a basis for defining an event-oriented framework called FaTEMa (Fault Tolerance Event Manager). This framework creates a dedicated communication channel to propagate fault-related events through system levels, assisting in error detection and service continuation. Additionally, it offers extension points to support heterogeneous communication protocols and evolve new capabilities. The empirical evaluation results show that introducing FaTEMa provided improvements to the error detection and error resolution time, consequently improving system availability. In addition, the use of Fatema provided a reliability improvement and a reduction in the number of failures produced.Universidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃOUFRNBrasilEngenharia de softwareIoTDependabilidadeTolerância a falhasDetecção de errosRecuperação de errosConfiabilidadeDisponibilidadeUma proposta de arcabouço para tolerância a falhas multicamadas em sistemas IoTA framework proposal for multi-layer fault tolerance in IoT systemsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALPropostaarcaboucotolerancia_MeloNeto_2021.pdfapplication/pdf6636373https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/46635/1/Propostaarcaboucotolerancia_MeloNeto_2021.pdfd08a6c47b3aeb83787e1b8bf02ab2977MD51123456789/466352022-05-02 13:01:33.839oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/46635Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2022-05-02T16:01:33Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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