High availability and load balancing for improvement of critical computing systems using free software: a case ok study

Os principais desafios para ampla utilização de sistemas computacionais por organizações que automatizam suas regras de negócios são qualidades e estabilidade da infra-estrutura. Este trabalho descreve uma análise experimental de uma arquitetura de cluster de alta disponibilidade e alto desempenho para um sistema computacional que possui uma aplicação de missão crítica. Sistemas de missão crítica são sistemas que devem ter alto grau de disponibilidade e continuar responder as requisições mesmo em presença de falhas. A estratégia adotada neste trabalho consiste no desenvolvimento de uma solução que vise a melhor utilizações dos recursos computacionais disponíveis no ambiente. Os objetivos principais são melhorar desempenho e ganhar escalabilidade através do balanceamento de carga e aumentar a confiabilidade utilizando técnicas de alta disponibilidade. Os resultados obtidos mostraram que houve uma melhor utilização da largura de banda do ambiente computacional da ordem de 32,71% para entrada de dados e 58,1% para a saída de dados. Além disso, o processador teve uma redução de uso dos seus recursos em 47,65% e a memória principal em torno de 14,58%. Outros resultados complementares, para a arquitetura computacional de clusters proposta, foram agregados na formação da solução final, a fim de permitirem análises e conclusões quando comparados a sistemas computacionais críticos convencionais. A estratégia para o desenvolvimento deste trabalho foi estudar as técnicas e métricas de avaliação de desempenho, bem como os principais parâmetros que influenciam o desempenho de um sistema computacional crítico. A partir da monitoração e ajustes destes parâmetros, foi observada uma melhoria do tempo de resposta e uma maior disponibilidade dos recursos do sistema avaliado. Posteriormente, foram desenvolvidas novas monitorações e análise para comprovar o melhor rendimento do sistema na presença de falhas, quando as técnicas de alta disponibilidade e balanceamento de carga são utilizadas.The major challenges to a broader use of computer systems for organizations that automate their business rules are the quality and stability of the infrastructure. This work describes an experimental analysis of the cluster architecture oh high availability and high performance to a computer systems that has a mission critical application. Mission critical systems are systems that must have high availability and continue to meet the requirements even in the presence of faults. The strategy adopted in this study was to develop a solution that aims to improve the use of the available resources. The main objectives are to improve performance and gain scalability thought load balancing and improves the reliability through the use of high availability techniques. The results have shown a better bandwidth utilization of the computing environment around 32.71% for data input and 58.1% for data output. Furthermore, the processor had a reduction of use of its resources in 47.65% and the main memory around 14.58%. Other additional results for the proposed computer architecture clusters were aggregated in the formation of the final solution, to allow analysis and conclusions when compared to the conventional critical computer systems. The strategy for the development of this work was to study the techniques and metrics for performance analysis, as well as the major parameters affecting the performance of a critical computer system. From the monitoring and adjustments of these parameters, it was observed an improvement in response time and higher availability of the evaluated system. Subsequently, it were performed new monitoring and analysis to show the better performance of the systems in presence of failures, when high availability and load balancing techniques are used