پایان نامه شبکه های Grid

پایان نامه شبکه های Grid

مقدمه

دانشمندانی كه در پی توسعه Grid هستند، دنیایی را به تصویر می كشند كه هر شخصی می تواند به راحتی وارد یك شبكه شود و از توان محاسباتی موجود در شبكه استفاده كند. در شیوه های نوین به جای استفاده از رایانه های اختصاصی برای حل مسائل بزرگ، با استفاده از رایانه های موجود پراکنده که از همه توان محاسباتی خود استفاده نمی کنند، سعی می شود با جمع آوری این توانهای پراکنده که اغلب بی استفاده می مانند، کارهای خود را انجام دهند. این منابع محاسباتی اگرچه اغلب قدرت و هماهنگی رایانه های اختصاصی را ندارند، اما تعداد زیادی از آنها به وفور در مراکز عمومی از قبیل دانشگاه ها، اداره ها، کتابخانه ها و غیره و حتی در منازلی که اتصال قوی به اینترنت دارند یافت می شوند و این موجب می شود که توان محاسباتی آن در مجموع بسیار بالا باشد و در عین حال هزینه آن به مراتب پایین تر می باشد.

مخصوصاً اینکه هزینه های نگهداری به عهده مالکین منابع می باشد و مدیریت این سیستم صرفاً از منابع برخط در زمانبندی برنامه ها استفاده می کنند.  با استفاده از Grid توان کامپیوتر ها دیگر بی معنا است ، صرف نظر از آن که کامپیوتر شما ضعیف و ابتدایی است ، می توانید به بیش از قدرت کامپیوتری دست یابید که هم اکنون در پنتاگون وجود دارد .

گریدهای محاسبه‌ای به عنوان یك مثال برای حل كردن مسائل بزرگ پیچیده در طول  سال‌های اخیر بوجود آمده‌اند. فضای مسئله و مجموعه داده‌ها به تكه‌های كوچكتری تقسیم  می‌شود كه در شبكه‌های گرید موازی پردازش می شوند و برای اجرا دوباره جمع آوری می شوند. مثال های بی شماری از نحوه تكنولوژی شبكه گرید كه می تواند برای تحقیق، نظارت، گزارش دهی، ذخیره سازی داده، مدل سازی، شبیه سازی، یا دیگر تقاضاها برای زمین، دریا و هوا و عملیات فضایی مورد استفاده قرار گیرد، وجود دارد. مثال‌ها شامل آب و هوا، آنالیزهای اقیانوس شناسی، و یا گزارش دهی، شبكه های سنسورهای زمان واقعی، برنامه‌ریزی مسیر، برنامه ریزی ماموریت آموزش و شبیه سازی مفید زندگی مجازی (LVC)، رمز شناسی، تجهیزات توزیع شده تست اتوماتیك نامیدن چند تایی، می شود.

گریدها منابع را به اشتراك گذاشتن و جمع آوری میلیون‌ها منابع محاسبه‌ای روی سازمان‌های توزیع شده به صورت جغرافیایی و حوزه‌های اجرایی را به صورت محكم قادر می‌سازد. سازمان های مجازی (vo). موجودیت های منطقی معمولاً با عمر محدود هستند كه به صورت دینامیك برای حل كردن مسائل ویژه ایجاد شده ‌اند. اعضای VO، روی اصطلاحات، اشتراك‌گذاری منابع، مدیریت عضویت، تضمین و كنترل دسترسی مذاكره و بحث می كنند. برای مثال، VO ممكن است قوانینی برای اشتراك‌گذاری  منابع وضع كند كه شامل مقدار زمانی كه یك سهم (شریك) می تواند از شبكه گرید استفاده كند. روابط اشتراك‌گذاری میان شركاء یا حساسیت داده‌هایی كه شركت كننده‌ها می توانند پردازش كنند یا دسترس پیدا كند، باشد. VO می‌توانند به مدل های بسیار مختلف سازمان دهی شوند. برای مثال یك شركت تعاونی، مدرسه، موسسه خیریه یا پروژه می تواند به عنوان VO عمل كند. با عضو شدن در VO، مصرف كننده‌ها از تولیدات، امنیت، دسترس، قابلیت دسترسی منابع و قراردادهای اجرا شده توسط VO آگاه می‌شوند. یكی از كاربردهای محاسباتی اولیه شبكه گرید، پیكربندی كردن، توزیع خواسته‌های كاربردی در گره‌های ویژه است. یك جزء از معمارهای شبكه كامپیوتری كه این عاملیت را انجام می دهد زمان بند است. زمان بندها می توانند منابع را برای كار قسمتی از یك كار برای اجرا شدن به صورت موازی تخصیص دهند. یك زمان بند می تواند روی یك ماشین منفرد یا توزیع شده در سرتاسر شبكه قرار داده شود. زمان بندها احتمالاً منابع را بر اساس تجهیزات اصلی زمان بندی می كنند. آن ممكن است وسایل را از قبل ذخیره كند، توافق‌های سطح خدمات را معتبر سازد یا وادار سازد، به گردش  منابع حول سیاست‌ها وادار سازد، وضعیت اجرای كارها را كنترل كند، و وقایع را زمان بندی كند.

بروکرهای منابع ، منابع را بین مصرف كننده‌های منابع و تهیه كننده‌های منابع مچ می‌كنند. با شناخت از صفت های گوناگون درباره شبكه گرید، دلالان منابع می‌توانندمنابع و كارها را با هم مچ كنند كه بهترین منابع،کارها را انجام دهند. بعضی فاكتورهای دلالان منابع كه ممكن است مطالعه شود، قابلیت دسترس منابع، قابلیت‌های سخت‌افزاری و نرم افزاری، پهنای باند شبكه، و هزینه‌ها اگر فراهم كننده‌های منابع، برای خدمات شان پول بگیرند، هستند. برای اینكه  دلالان منابع انواع تصمیمات را اتخاذ كنند، بایستی از تخصیص كار، مدیریت وضعیت، و توزیع داده‌ها آگاه باشند.

فرایندی كه به وسیله آن منابع روی شبكه گرید كشف می شوند برای این طرح بی‌نظیر است. به صورت نوعی منابع به یك دلال وارد می‌گردد. كه تا حدودی از تمام منابع در دسترس روی شبکه گرید اطلاع داشته باشد. برای مثال، یك روش از میان چارچوب عامل است كه نماد یا عامل‌ها با یك مدیر خدمات شبكه گرید ثبت نام می كنند كه به درخواست كننده های خدمات برای پیدا كردن منابع كمك می كنند. طرح دلالال های منابع می‌تواند یك گلوگاه باشد. به خاطر مقدار قدرت محاسباتی و پهنای باند مورد نیاز برای نگهداری یك نمایش تازه از شبكه گرید. در غیر این صورت نمایش بروکر از شبكه گرید كهنه می شود كه می تواند ترافیك اضافی شبكه برای سفارشات كار راهنمایی مجدد شده و به فراهم كننده‌های مختلف را تولید كنند.

به صورت سنتی، كشف منابع شبكه گرید، بصورت مقدماتی به معماری‌های سلسله مراتبی و متمركز تكیه می كند. بعضی معماری‌هایی مانند Condor ( محاسبه كننده در با حداكثر خروجی، 2007)، European Data Grid [ شبكه داده های اروپایی] ( (The Data Grid project 2007 و Clobus ((2007, The Clobus Aliance وجود دارند كه توسط اكثر سیستم‌های شبكه گرید  قبول شدند چون آنها می توانند زمان متوسط پاسخ به یك درخواست را كاهش دهند. از طرف دیگر، اعتمادشان به پایگاه داده‌های متمركز آنها را به شكست خوردن در محیط‌های توزیع شده حساس می كند و مقیاس پذیری شان محدود می‌شود. وقتی كه تعداد گره‌ها افزایش می یابد. و از این رو چند سیستم كشف منابع غیر متمركز شده، مانند Punch، شبكهGrid  Vega و Nimrod-G پبیشنهاد شده است. هم چنین یك تمایل رایج وجود دارد كه همگرایی شبكه گرید و نظیر به نظیر مثال‌های محاسبه كننده را پیشنهاد می كند كه در آن، سیستم P2P از كشف منابع حمایت می كندو. Adrzezak و xu، یك راه حلی بر اساس d-Torus(can) ارائه كردند كه از منحنی های فضا پر كن برای انجام دادن جستجوی دامنه‌ای پردازنده در محیط‌های P2P بهره‌برداری می كند. جدول مخلوط توزیع شده بر اساس سیستم P2P كارائی و مقیاس پذیری را فراهم می كند. اما جستجوهای پیشرفته را حمایت نمی كند. دیگر طرح‌های جستجوی چند نشانه‌ای به بازیابی مقادیر قابل ملاحظه نتایج از جفت‌های بسیار مختلف، نیاز دارد. Kocak و Boloni (2004) نظریه جدید قرار گیری بار مدیریت شبكه روی خود شبكه را پیشنهاد كردند. درون پردازنده شبكه (NPU) یا از طریق مسیر یاب‌های قابل برنامه ریزی، در این كار، ابتدا ما پروتكل  كشف منابع شبكه گرید را گزارش كردیم، آن را بر اساس آن نظریه توسعه دادیم. پروتكل برای انجام دادن مكانیسم كشف منابع توسط ایجاد چارچوب پیغامبری و تعریف كردن جداول مسیر یابی شبكه كه می توانست به آسانی در درون مسیر یاب‌های قابل برنامه‌ریزی موجود در شبكه گرید ایجاد شود، طراحی شده است. بنابراین ما ارزیابی این پروتكل با استفاده از شبیه ساز C⁺⁺/CLR را بحث می كنیم. استفاده از شبیه ساز سنتی به ما در به حداكثر رساندن كاربرد منابع محاسباتی برای توابعی كه ما نیاز به مدل داریم و داده‌هایی كه نیاز به جمع‌آوری كردن داریم، اجازه می دهد. بنابراین ما قادر به مدل كردن و جمع كردن داده‌ها برای تقریباً 000/900 مسیر یاب، 000/900 سوئچ و 000/200 كامپیوتر با 25000 وقایع جاری بودیم كه از میان شبكه‌های شبیه سازی شده عبور می كرد قبل از اینكه حدود حافظه تجاوز كند. اگرچه شبیه ساز برای معتبر كردن این قرارداد توسعه پیدا كرده است، آن برای قابل استفاده شدن مجدد طراحی شده است وقتی كه پروتكل‌های دیگر شبكه بندی‌ها ارزیابی می‌شوند. این كار نتایج شبیه‌سازها را امتحان می كند وقتی كه شبیه‌سازی پروتكل كشف منابع و تكنیك‌ها برای طرح‌ریزی آن استفاده می شود.