Defining user perception of distributed multimedia quality

This article presents the results of a study that explored the human side of the multimedia experience. We propose a model that assesses quality variation from three distinct levels: the network, the media and the content levels; and from two views: the technical and the user perspective. By facilitating parameter variation at each of the quality levels and from each of the perspectives, we were able to examine their impact on user quality perception. Results show that a significant reduction in frame rate does not proportionally reduce the user's understanding of the presentation independent of technical parameters, that multimedia content type significantly impacts user information assimilation, user level of enjoyment, and user perception of quality, and that the device display type impacts user information assimilation and user perception of quality. Finally, to ensure the transfer of information, low-level abstraction (network-level) parameters, such as delay and jitter, should be adapted; to maintain the user's level of enjoyment, high-level abstraction quality parameters (content-level), such as the appropriate use of display screens, should be adapted.

Distributed hoeffding trees for pocket data mining

Collaborative mining of distributed data streams in a mobile computing environment is referred to as Pocket Data Mining PDM. Hoeffding trees techniques have been experimentally and analytically validated for data stream classification. In this paper, we have proposed, developed and evaluated the adoption of distributed Hoeffding trees for classifying streaming data in PDM applications. We have identified a realistic scenario in which different users equipped with smart mobile devices run a local Hoeffding tree classifier on a subset of the attributes. Thus, we have investigated the mining of vertically partitioned datasets with possible overlap of attributes, which is the more likely case. Our experimental results have validated the efficiency of our proposed model achieving promising accuracy for real deployment.

Distributed classification for pocket data mining

Distributed and collaborative data stream mining in a mobile computing environment is referred to as Pocket Data Mining PDM. Large amounts of available data streams to which smart phones can subscribe to or sense, coupled with the increasing computational power of handheld devices motivates the development of PDM as a decision making system. This emerging area of study has shown to be feasible in an earlier study using technological enablers of mobile software agents and stream mining techniques [1]. A typical PDM process would start by having mobile agents roam the network to discover relevant data streams and resources. Then other (mobile) agents encapsulating stream mining techniques visit the relevant nodes in the network in order to build evolving data mining models. Finally, a third type of mobile agents roam the network consulting the mining agents for a final collaborative decision, when required by one or more users. In this paper, we propose the use of distributed Hoeffding trees and Naive Bayes classifers in the PDM framework over vertically partitioned data streams. Mobile policing, health monitoring and stock market analysis are among the possible applications of PDM. An extensive experimental study is reported showing the effectiveness of the collaborative data mining with the two classifers.

An Architectural Description Language for Enterprise Computing

Architectural description languages (ADLs) are used to specify high-level, compositional view of a software application. ADLs usually come equipped with a rigourous state-transition style semantics, facilitating specification and analysis of distributed and event-based systems. However, enterprise system architectures built upon newer middleware (implementations of Java’s EJB specification, or Microsoft’s COM+/ .NET) require additional expressive power from an ADL. The TrustME ADL is designed to meet this need. In this paper, we describe several aspects of TrustME that facilitate specification and anlysis of middleware-based architectures for the enterprise.

iSPD: An iconic-based modeling simulator for distributed grids

Simulation of large and complex systems, such as computing grids, is a difficult task. Current simulators, despite providing accurate results, are significantly hard to use. They usually demand a strong knowledge of programming, what is not a standard pattern in today's users of grids and high performance computing. The need for computer expertise prevents these users from simulating how the environment will respond to their applications, what may imply in large loss of efficiency, wasting precious computational resources. In this paper we introduce iSPD, iconic Simulator of Parallel and Distributed Systems, which is a simulator where grid models are produced through an iconic interface. We describe the simulator and its intermediate model languages. Results presented here provide an insight in its easy-of-use and accuracy.

Improving the Robustness of Distributed Failure Detectors in Adverse Conditions

Failure detection is at the core of most fault tolerance strategies, but it often depends on reliable communication. We present new algorithms for failure detectors which are appropriate as components of a fault tolerance system that can be deployed in situations of adverse network conditions (such as loosely connected and administered computing grids). It packs redundancy into heartbeat messages, thereby improving on the robustness of the traditional protocols. Results from experimental tests conducted in a simulated environment with adverse network conditions show significant improvement over existing solutions.

A quantitative analysis of current security concerns and solutions for cloud computing

The development of cloud computing services is speeding up the rate in which the organizations outsource their computational services or sell their idle computational resources. Even though migrating to the cloud remains a tempting trend from a financial perspective, there are several other aspects that must be taken into account by companies before they decide to do so. One of the most important aspect refers to security: while some cloud computing security issues are inherited from the solutions adopted to create such services, many new security questions that are particular to these solutions also arise, including those related to how the services are organized and which kind of service/data can be placed in the cloud. Aiming to give a better understanding of this complex scenario, in this article we identify and classify the main security concerns and solutions in cloud computing, and propose a taxonomy of security in cloud computing, giving an overview of the current status of security in this emerging technology.

Formalizing languages for service oriented computing

Service Oriented Computing is a new programming paradigm for addressing distributed system design issues. Services are autonomous computational entities which can be dynamically discovered and composed in order to form more complex systems able to achieve different kinds of task. E-government, e-business and e-science are some examples of the IT areas where Service Oriented Computing will be exploited in the next years. At present, the most credited Service Oriented Computing technology is that of Web Services, whose specifications are enriched day by day by industrial consortia without following a precise and rigorous approach. This PhD thesis aims, on the one hand, at modelling Service Oriented Computing in a formal way in order to precisely define the main concepts it is based upon and, on the other hand, at defining a new approach, called bipolar approach, for addressing system design issues by synergically exploiting choreography and orchestration languages related by means of a mathematical relation called conformance. Choreography allows us to describe systems of services from a global view point whereas orchestration supplies a means for addressing such an issue from a local perspective. In this work we present SOCK, a process algebra based language inspired by the Web Service orchestration language WS-BPEL which catches the essentials of Service Oriented Computing. From the definition of SOCK we will able to define a general model for dealing with Service Oriented Computing where services and systems of services are related to the design of finite state automata and process algebra concurrent systems, respectively. Furthermore, we introduce a formal language for dealing with choreography. Such a language is equipped with a formal semantics and it forms, together with a subset of the SOCK calculus, the bipolar framework. Finally, we present JOLIE which is a Java implentation of a subset of the SOCK calculus and it is part of the bipolar framework we intend to promote.

Evaluation of a cloud infrastructure for the CMS distributed data analysis in the top quark sector at the LHC

Nella fisica delle particelle, onde poter effettuare analisi dati, è necessario disporre di una grande capacità di calcolo e di storage. LHC Computing Grid è una infrastruttura di calcolo su scala globale e al tempo stesso un insieme di servizi, sviluppati da una grande comunità di fisici e informatici, distribuita in centri di calcolo sparsi in tutto il mondo. Questa infrastruttura ha dimostrato il suo valore per quanto riguarda l'analisi dei dati raccolti durante il Run-1 di LHC, svolgendo un ruolo fondamentale nella scoperta del bosone di Higgs. Oggi il Cloud computing sta emergendo come un nuovo paradigma di calcolo per accedere a grandi quantità di risorse condivise da numerose comunità scientifiche. Date le specifiche tecniche necessarie per il Run-2 (e successivi) di LHC, la comunità scientifica è interessata a contribuire allo sviluppo di tecnologie Cloud e verificare se queste possano fornire un approccio complementare, oppure anche costituire una valida alternativa, alle soluzioni tecnologiche esistenti. Lo scopo di questa tesi è di testare un'infrastruttura Cloud e confrontare le sue prestazioni alla LHC Computing Grid. Il Capitolo 1 contiene un resoconto generale del Modello Standard. Nel Capitolo 2 si descrive l'acceleratore LHC e gli esperimenti che operano a tale acceleratore, con particolare attenzione all’esperimento CMS. Nel Capitolo 3 viene trattato il Computing nella fisica delle alte energie e vengono esaminati i paradigmi Grid e Cloud. Il Capitolo 4, ultimo del presente elaborato, riporta i risultati del mio lavoro inerente l'analisi comparata delle prestazioni di Grid e Cloud.

Performance studies of the CMS distributed analysis system in the associated Higgs boson production with top quarks

L'obiettivo di questa tesi è studiare la fattibilità dello studio della produzione associata ttH del bosone di Higgs con due quark top nell'esperimento CMS, e valutare le funzionalità e le caratteristiche della prossima generazione di toolkit per l'analisi distribuita a CMS (CRAB versione 3) per effettuare tale analisi. Nel settore della fisica del quark top, la produzione ttH è particolarmente interessante, soprattutto perchè rappresenta l'unica opportunità di studiare direttamente il vertice t-H senza dover fare assunzioni riguardanti possibili contributi dalla fisica oltre il Modello Standard. La preparazione per questa analisi è cruciale in questo momento, prima dell'inizio del Run-2 dell'LHC nel 2015. Per essere preparati a tale studio, le implicazioni tecniche di effettuare un'analisi completa in un ambito di calcolo distribuito come la Grid non dovrebbero essere sottovalutate. Per questo motivo, vengono presentati e discussi un'analisi dello stesso strumento CRAB3 (disponibile adesso in versione di pre-produzione) e un confronto diretto di prestazioni con CRAB2. Saranno raccolti e documentati inoltre suggerimenti e consigli per un team di analisi che sarà eventualmente coinvolto in questo studio. Nel Capitolo 1 è introdotta la fisica delle alte energie a LHC nell'esperimento CMS. Il Capitolo 2 discute il modello di calcolo di CMS e il sistema di analisi distribuita della Grid. Nel Capitolo 3 viene brevemente presentata la fisica del quark top e del bosone di Higgs. Il Capitolo 4 è dedicato alla preparazione dell'analisi dal punto di vista degli strumenti della Grid (CRAB3 vs CRAB2). Nel capitolo 5 è presentato e discusso uno studio di fattibilità per un'analisi del canale ttH in termini di efficienza di selezione.

Smart execution of distributed application by balancing resources in mobile devices and cloud-based avatars

L’obiettivo del progetto di tesi svolto è quello di realizzare un servizio di livello middleware dedicato ai dispositivi mobili che sia in grado di fornire il supporto per l’offloading di codice verso una infrastruttura cloud. In particolare il progetto si concentra sulla migrazione di codice verso macchine virtuali dedicate al singolo utente. Il sistema operativo delle VMs è lo stesso utilizzato dal device mobile. Come i precedenti lavori sul computation offloading, il progetto di tesi deve garantire migliori performance in termini di tempo di esecuzione e utilizzo della batteria del dispositivo. In particolare l’obiettivo più ampio è quello di adattare il principio di computation offloading a un contesto di sistemi distribuiti mobili, migliorando non solo le performance del singolo device, ma l’esecuzione stessa dell’applicazione distribuita. Questo viene fatto tramite una gestione dinamica delle decisioni di offloading basata, non solo, sullo stato del device, ma anche sulla volontà e/o sullo stato degli altri utenti appartenenti allo stesso gruppo. Per esempio, un primo utente potrebbe influenzare le decisioni degli altri membri del gruppo specificando una determinata richiesta, come alta qualità delle informazioni, risposta rapida o basata su altre informazioni di alto livello. Il sistema fornisce ai programmatori un semplice strumento di definizione per poter creare nuove policy personalizzate e, quindi, specificare nuove regole di offloading. Per rendere il progetto accessibile ad un più ampio numero di sviluppatori gli strumenti forniti sono semplici e non richiedono specifiche conoscenze sulla tecnologia. Il sistema è stato poi testato per verificare le sue performance in termini di mecchanismi di offloading semplici. Successivamente, esso è stato anche sottoposto a dei test per verificare che la selezione di differenti policy, definite dal programmatore, portasse realmente a una ottimizzazione del parametro designato.

Distributed allocation and scheduling of applications on HPC platforms

High Performance Computing e una tecnologia usata dai cluster computazionali per creare sistemi di elaborazione che sono in grado di fornire servizi molto piu potenti rispetto ai computer tradizionali. Di conseguenza la tecnologia HPC e diventata un fattore determinante nella competizione industriale e nella ricerca. I sistemi HPC continuano a crescere in termini di nodi e core. Le previsioni indicano che il numero dei nodi arrivera a un milione a breve. Questo tipo di architettura presenta anche dei costi molto alti in termini del consumo delle risorse, che diventano insostenibili per il mercato industriale. Un scheduler centralizzato non e in grado di gestire un numero di risorse cosi alto, mantenendo un tempo di risposta ragionevole. In questa tesi viene presentato un modello di scheduling distribuito che si basa sulla programmazione a vincoli e che modella il problema dello scheduling grazie a una serie di vincoli temporali e vincoli sulle risorse che devono essere soddisfatti. Lo scheduler cerca di ottimizzare le performance delle risorse e tende ad avvicinarsi a un profilo di consumo desiderato, considerato ottimale. Vengono analizzati vari modelli diversi e ognuno di questi viene testato in vari ambienti.

Design, implementation and performance evaluation of an anonymous distributed simulator

La simulazione è definita come la rappresentazione del comportamento di un sistema o di un processo per mezzo del funzionamento di un altro o, alternativamente, dall'etimologia del verbo “simulare”, come la riproduzione di qualcosa di fittizio, irreale, come se in realtà, lo fosse. La simulazione ci permette di modellare la realtà ed esplorare soluzioni differenti e valutare sistemi che non possono essere realizzati per varie ragioni e, inoltre, effettuare differenti valutazioni, dinamiche per quanto concerne la variabilità delle condizioni. I modelli di simulazione possono raggiungere un grado di espressività estremamente elevato, difficilmente un solo calcolatore potrà soddisfare in tempi accettabili i risultati attesi. Una possibile soluzione, viste le tendenze tecnologiche dei nostri giorni, è incrementare la capacità computazionale tramite un’architettura distribuita (sfruttando, ad esempio, le possibilità offerte dal cloud computing). Questa tesi si concentrerà su questo ambito, correlandolo ad un altro argomento che sta guadagnando, giorno dopo giorno, sempre più rilevanza: l’anonimato online. I recenti fatti di cronaca hanno dimostrato quanto una rete pubblica, intrinsecamente insicura come l’attuale Internet, non sia adatta a mantenere il rispetto di confidenzialità, integrità ed, in alcuni, disponibilità degli asset da noi utilizzati: nell’ambito della distribuzione di risorse computazionali interagenti tra loro, non possiamo ignorare i concreti e molteplici rischi; in alcuni sensibili contesti di simulazione (e.g., simulazione militare, ricerca scientifica, etc.) non possiamo permetterci la diffusione non controllata dei nostri dati o, ancor peggio, la possibilità di subire un attacco alla disponibilità delle risorse coinvolte. Essere anonimi implica un aspetto estremamente rilevante: essere meno attaccabili, in quanto non identificabili.