Indirect causes of the emergency

Na Figura 48 pode ser visualizada uma tabela com o estrato final dos experimentos, levando em considerac¸˜ao as m´edias dos testes realizados. O objetivo desta tabela ´e mostrar, de forma visual e direta, a classificac¸˜ao final (ranking) dos testes realizados, levando em considerac¸˜ao o modelo proposto, com os quatro (4) tipos de backend, `a saber Lustre, PVFS, CEPH e FhGFS, em conjunto com o modelo atual, utilizando bancos de dados (PostgreSQL).

Figura 48: An´alise Consolidada dos Experimentos.

dados, em modo serial, o primeiro lugar ficou com o CEPH, em segundo lugar o FhGFS, em terceiro lugar o Lustre, em quarto lugar o PVFS e em quinto e ´ultimo lugar, a abordagem usando bancos de dados. Entretanto, nos testes de armazenamento de dados, em modo paralelo, a abordagem usando bancos de dados ficou em primeiro lugar, em segundo lugar o FhGFS, em terceiro lugar o PVFS, em quarto lugar o CEPH e em quinte e ´ultimo lugar o Lustre.

Desta forma, ap´os a finalizac¸˜ao dos experimentos e suas respectivas an´alises, ´e poss´ıvel inferir que, para as operac¸˜oes de armazenamento de ima- gens m´edicas DICOM, em modo serial, o modelo proposto nesta tese foi superior, atingindo melhor desempenho, se comparado ao modelo atual, uti- lizando bancos de dados. A abordagem proposta nesta tese mostrou-se supe- rior na totalidade dos experimentos desta categoria. Ainda, ´e poss´ıvel inferir, que baseados nos experimentos de armazenamento serial, que o CEPH foi o sistema de arquivos distribu´ıdos que obteve um resultado mais eficiente, atingindo uma superioridade de 922.60% se comparado com a abordagem utilizando bancos de dados. Al´em disto, dentro das an´alises de backends para o modelo proposto, o CEPH foi o que obteve o melhor desempenho entre os sistemas de arquivos distribu´ıdos analisados.

J´a para operac¸˜oes de armazenamento, em modo paralelo, o modelo atual, utilizando bancos de dados, obteve melhor desempenho do que qual- quer um dos tipos de sistemas de arquivos distribu´ıdos utilizados como bac- kendpara o modelo proposto. Baseado nos experimentos realizados, ´e poss´ıvel inferir que o custo de comunicac¸˜ao (socket), para o armazenamento de forma paralela dos conjuntos de dados, causou perdas significativas de desempenho, perdas estas que afetaram os resultados finais. Foi constatado, em um con- junto de 1000 amostras coletadas durante os testes, que o custo de comunicac¸˜ao atingiu a m´edia de 56% do tempo total de armazenamento de uma imagem DICOM. Desta forma, isto escalado para a casa dos milhares de exames, re- sultou nos dados apresentados e na consequente perda de desempenho. Por fim, de acordo com experimentos, ainda ´e poss´ıvel inferir que, baseado nas an´alises de armazenamento paralelo, para o modelo proposto, que o FhGFS obteve melhor desempenho entre o SADs analisados nos testes.

Ainda, baseado nos dados da tabela, para o processo de recuperac¸˜ao de dados, em modo serial, o primeiro lugar ficou com o PVFS, em segundo lugar o FhGFS, em terceiro lugar o CEPH, em quarto lugar o Lustre e em quinto e ´ultimo lugar a abordagem usando bancos de dados. Por outro lado, nos experimentos de recuperac¸˜ao de dados, em modo paralelo, o primeiro lugar ficou com o FhGFS, em segundo lugar o Lustre, em terceiro lugar o PVFS, em quarto lugar o CEPH e em quinto e ´ultimo lugar a abordagem usando bancos de dados.

tos de dados hier´arquicos de forma distribu´ıda, para persistˆencia de imagens m´edicas, obteve melhor desempenho nos experimentos de recuperac¸˜ao se- rial e tamb´em nos experimentos de recuperac¸˜ao paralela, se comparado com os dados de recuperac¸˜ao utilizando o modelo atual, com bancos de dados. Entretanto, para os experimentos de recuperac¸˜ao serial, houve uma variac¸˜ao entre os SADs que obtiveram melhor desempenho, dependendo do tamanho do conjunto de dados.

Para os conjuntos de 1000 e 2500 objetos, o FhGFS foi o SAD mais eficiente e para os conjuntos de 5000 e 10000 objetos, o PVFS foi o que obteve melhor desempenho. No geral, na comparac¸˜ao entre os backends do modelo proposto, o PVFS foi o sistema que obteve o melhor desempenho, sendo 843.30% mais r´apido que o modelo atual. Sobre a recuperac¸˜ao em modo paralelo, o FhGFS foi o SAD que obteve o melhor desempenho en- tre os sistemas analisados, sendo este 806.39% melhor que o modelo atual utilizando bancos de dados.

Sobre a estabilidade das abordagens averiguadas no experimentos, esta foi traduzida atrav´es da captac¸˜ao das variac¸˜oes de tempo entre as m´edias dos testes. Em relac¸˜ao ao armazenamento serial, a melhor estabilidade apresen- tada foi do Lustre e a pior foi do FhGFS. Com isto, ´e poss´ıvel inferir que, mesmo o Lustre tendo ficado em terceiro lugar geral no ranking de desempe- nho, sua estabilidade ´e um ponto forte. Ainda, sobre o armazenamento serial, mesmo o FhGFS tendo ficado em segundo lugar geral, dentro destes experi- mento, ele apresenta pior estabilidade, com uma variac¸˜ao de tempos acima da m´edia.

Em relac¸˜ao ao armazenamento paralelo, a melhor estabilidade apre- sentada foi a abordagem usando bancos de dados, sendo esta 181.32% mais eficiente que a m´edia do modelo proposto. Para os SADs analisados no mo- delo proposto, o PVFS e a pior estabilidade foi do Lustre. Com isto, ´e poss´ıvel inferir que, mesmo o PVFS tendo ficado como terceiro lugar entre os sistemas analisados para o modelo proposto, este obteve melhor estabilidade. Ainda, sobre o armazenamento paralelo e sua consequente estabilidade, o Lustre foi o que obteve pior estabilidade e ainda, pior desempenho no geral.

Ainda sobre a estabilidade das abordagens averiguadas nos experi- mentos, em relac¸˜ao a recuperac¸˜ao serial o FhGFS foi o que obteve menor variac¸˜ao nos testes e o CEPH foi o que obteve maior variac¸˜ao e por con- sequˆencia, pior estabilidade. Com isto, ´e poss´ıvel inferir que mesmo o FhGFS ficando em segundo lugar geral, sendo este 832.78% mais eficiente que a abordagem atual, ele foi o mais est´avel. Ainda, sobre recuperac¸˜ao serial, mesmo o CEPH sendo o que obteve maior variac¸˜ao, ele foi 709.28% mais eficiente que a abordagem usando bancos de dados.

usando bancos de dados e a pior foi do PVFS. Com isto ´e poss´ıvel inferir que mesmo a abordagem usando bancos de dados sendo a mais est´avel, no geral, contando-se a m´edia geral dos experimentos do modelo proposto, esta ´e 756.68% pior do que a m´edia geral para este experimento. Ainda, sobre recuperac¸˜ao paralela, mesmo o PVFS sendo o mais inst´avel, este ainda ficou em terceiro lugar geral, para esta modalidade de testes.

6.5 CONSIDERAC¸ ˜OES FINAIS DO CAP´ITULO

Neste cap´ıtulo abordou-se um conjunto de an´alises dos experimentos realizados. O objetivo foi trac¸ar observac¸˜oes sobre os resultados obtidos e ainda, elaborando comparac¸˜oes entre o modelo proposto, utilizando formatos de dados hier´arquicos de forma distribu´ıda e paralela, para armazenamento e recuperac¸˜ao de imagens m´edicas DICOM versus o modelo atual, utilizando o sistema gerenciador de bancos de dados PostgreSQL. O cap´ıtulo foi dividido em duas partes, sendo a primeira delas a an´alise dos resultados, que foi di- vidida na an´alise do processo de armazenamento e posteriormente, a an´alise do processo de recuperac¸˜ao de dados. Na segunda parte, foi proposta uma discuss˜ao sobre os resultados e an´alises obtidas nos experimentos.

Como conclus˜ao da etapa de an´alises dos experimentos realizados, o mais eficiente desempenho de armazenamento, contando o modo serial e pa- ralelo, ficou com o CEPH, trabalhando em serial e o menos eficiente no pro- cesso de armazenamento no geral ficou com o Lustre, trabalhando em modo paralelo. Sobre a recuperac¸˜ao, o mais eficiente desempenho no geral ficou com o PVFS, trabalhando em modo serial e a menos eficiente foi a aborda- gem usando bancos de dados. Desta forma, com os resultados j´a expostos e analisados, ´e poss´ıvel inferir o sucesso do modelo proposto e sua aplicac¸˜ao nos processos de armazenamento e posterior recuperac¸˜ao de imagens m´edicas DICOM.

7 CONCLUS ˜OES E TRABALHOS FUTUROS

Nesta tese foi apresentado um novo modelo de armazenamento para sistemas m´edicos baseados em imagens. Este modelo foi concebido a partir de um paradigma hier´arquico, seguindo o padr˜ao para imagens m´edicas in- ternacionalmente reconhecido (DICOM). Assim, representando os dados de uma forma mais natural, simplificando o processo de busca e de recuperac¸˜ao, tanto do pixeldata, como dos metadados relacionados. Ao final dos experi- mentos e das etapas de an´alises dos resultados, o modelo proposto mostrou ter um desempenho superior, se comparado ao modelo cl´assido de SGBDs. Desta forma, o modelo, juntamente com sua posterior validac¸˜ao figura como principal contribuic¸˜ao desta tese.

Em relac¸˜ao aos objetivos propostos, foi poss´ıvel (1) identificar os re- quisitos para elaborac¸˜ao de uma proposta de modelo hier´arquico de armaze- namento de dados para imagens m´edicas no formato DICOM. Esta identifi- cac¸˜ao foi baseada atrav´es revis˜ao bibliogr´afica onde foram elencados as ca- rater´ıstica para este tipo de sistema e quais s˜ao as necessidades para sistemas desta natureza. Tamb´em, foi poss´ıvel (2) identificar as plataformas computa- cionais de sistemas de arquivos distribu´ıdos que melhor se adequam ao mo- delo criado, visando sempre manutenc¸˜ao de longo prazo. Esta identificac¸˜ao, tamb´em, foi realizada atrav´es da revis˜ao da literatura, pois nesta, foram levan- tados os preceitos t´ecnicos para este tipo de sistema, onde foram pesquisados o Lustre, o PVFS, o CEPH, o FhGFS e o HDFS como plataforma de per- sistˆencia do modelo. Em complemento, o HDFS foi retirado das rotinas dos experimentos, devido a problemas de estabilidade apresentados.

Ap´os as fases de levantamento bibliogr´afico e revis˜ao sistem´atica da literatura, foi proposto um modelo hier´arquico de armazenamento e recupe- rac¸˜ao utilizando o formato de dados hier´arquicos HDF5 (3), que pˆode ser discutido no Cap´ıtulo 4. Para implementar o modelo conceitual proposto, foi desenvolvida uma arquitetura computacional dividida em camadas, j´a integra- das a arquitetura do STT/RCTM, que serviu como estudo de caso. Feita esta integrac¸˜ao foi poss´ıvel demostrar (4) a viabilidade do modelo proposto por meio da implementac¸˜ao de um prot´otipo integrado com o estudo de caso. Fo- ram realizados experimentos (5), buscando realizar uma an´alise comparativa utilizando o modelo proposto versus o modelo cl´assico de SGBDs.

Como conclus˜ao, baseando-se na an´alise dos resultados experimen- tais, o mais eficiente desempenho de armazenamento, levando em considerac¸˜ao os modos serial e paralelo, foi o CEPH, trabalhando em serial e o menos efi- ciente no processo de armazenamento no geral foi o Lustre, trabalhando em modo paralelo, pelas raz˜oes relativas a parte de comunicac¸˜ao e sincronizac¸˜ao.

Sobre a recuperac¸˜ao, o mais eficiente desempenho no geral ficou com o PVFS, trabalhando em modo serial e o menos eficiente desempenho foi a abordagem usando bancos de dados. Desta forma, com os resultados j´a ex- postos e analisados, ´e poss´ıvel inferir o sucesso do modelo proposto e sua aplicac¸˜ao nos processos de armazenamento e posterior recuperac¸˜ao de ima- gens m´edicas DICOM.

Finalizando, ´e importante salientar que o intuito dos experimentos e sua posterior an´alise foi comprovar que o modelo proposto nesta tese ´e vi´avel para persistˆencia de imagens m´edicas DICOM de forma hier´arquica e dis- tribu´ıda. Ainda, como j´a mencionado, devido a grande disseminac¸˜ao e uso de sistemas gerenciadores de bancos de dados relacionais, e sua aplicac¸˜ao em massa em sistemas de medicina em geral, esta tese n˜ao teve a pretens˜ao de substituir imediatamente estes sistemas de persistˆencia. O que se espera, ´e que quando engenheiros e desenvolvedores, deste tipo de sistema, se deparem com os problemas de pesquisa relacionados, busquem este modelo como uma das alternativas poss´ıveis para melhoria dos tempos de resposta dos sistemas. Por fim, este trabalho, partiu de uma contextualizac¸˜ao, que identificou um problema de pesquisa e que este derivou em uma pergunta de pesquisa. Dito isto, ap´os todas as etapas de revis˜ao da literatura, que buscou embasar os preceitos t´ecnicos do trabalho, ap´os a etapa de revis˜ao sistem´atica da lite- ratura, buscando validar o ineditismo da tese, ap´os a construc¸˜ao do modelo te´orico e sua consequente arquitetura, e finalmente, ap´os a etapa experimen- tal e a an´alise dos dados, ´e poss´ıvel responder a pergunta, inferindo que sim, que a aplicac¸˜ao de uma camada de persistˆencia hier´arquica e distribu´ıda se mostrou vi´avel e eficaz para persistˆencia de sistemas m´edicos baseados em imagens.

Desta forma, verificou-se que o modelo proposto na tese, teve sig- nificativo reconhecimento pela comunidade cient´ıfica, tanto da ´area m´edica, quanto da ´area da ciˆencia da computac¸˜ao e da ´area interdisciplinar. Este reco- nhecimento pode ser aferido atrav´es da aceitac¸˜ao de v´arios artigos cient´ıficos publicados em journals e eventos internacionais.