Middleware for Large-scale Distributed Systems

Nos últimos anos o aumento exponencial da utilização de dispositivos móveis e serviços disponibilizados na “Cloud” levou a que a forma como os sistemas são desenhados e implementados mudasse, numa perspectiva de tentar alcançar requisitos que até então não eram essenciais. Analisando esta evolução, com o enorme aumento dos dispositivos móveis, como os “smartphones” e “tablets” fez com que o desenho e implementação de sistemas distribuidos fossem ainda mais importantes nesta área, na tentativa de promover sistemas e aplicações que fossem mais flexíveis, robutos, escaláveis e acima de tudo interoperáveis. A menor capacidade de processamento ou armazenamento destes dispositivos tornou essencial o aparecimento e crescimento de tecnologias que prometem solucionar muitos dos problemas identificados. O aparecimento do conceito de Middleware visa solucionar estas lacunas nos sistemas distribuidos mais evoluídos, promovendo uma solução a nível de organização e desenho da arquitetura dos sistemas, ao memo tempo que fornece comunicações extremamente rápidas, seguras e de confiança. Uma arquitetura baseada em Middleware visa dotar os sistemas de um canal de comunicação que fornece uma forte interoperabilidade, escalabilidade, e segurança na troca de mensagens, entre outras vantagens. Nesta tese vários tipos e exemplos de sistemas distribuídos e são descritos e analisados, assim como uma descrição em detalhe de três protocolos (XMPP, AMQP e DDS) de comunicação, sendo dois deles (XMPP e AMQP) utilzados em projecto reais que serão descritos ao longo desta tese. O principal objetivo da escrita desta tese é demonstrar o estudo e o levantamento do estado da arte relativamente ao conceito de Middleware aplicado a sistemas distribuídos de larga escala, provando que a utilização de um Middleware pode facilitar e agilizar o desenho e desenvolvimento de um sistema distribuído e traz enormes vantagens num futuro próximo.

Over the last few years the designing and implementation of applications have evolved to a new breed of applications that are used by a huge number of users at the same time and are capable of being executed in up to thousands of machines physically distributed, even geographically, such as the cloud computing systems, the new concept of “big data” and smart cities. The existence of several components of these systems, distributed in independent machines, brings inevitable issues in terms of designing and implementation of those systems in order to achieve flexible, scalable, robust, reliable and interoperable systems. It is extremely important to design and implement systems that can be capable of providing a communication and coordination among all the components of the system. The concept of implementing a Middleware seems to be a great option to solve most of these issues, allowing a system to communicate with other systems in a really fast, robust and secure way. This thesis pretends to demonstrate that the usage of Middleware technologies to ensure the communication in distributed systems brings a huge number of advantages, such as interoperability between systems, robustness regarding the communication layer, scalability and high speed communications.