دانلود مقاله توازن بار در ابرهای محاسباتی با فرمت ورد ودر 20 صفحه قابل ویرایش

قسمتی از متن مقاله

چکیده:
اینترنت، از ابتداي آغاز کار خود تاکنون، دست خوش تحولات فراوانی شده است که بعضی از آنها موجب تغيير شيوه زندگی بشر در چند دهه اخير گشته است. یکی از جدیدترین تغييرات در نحوه کارکرد اینترنت، با معرفی رایانش ابري صورت پذیرفته است. این فناوري جدید به دليل ویژگی هایش به سرعت محبوب شده است چرا که در رایانش ابري همه نوع امکانات به کاربران، به عنوان یک سرویس ارائه شده است. طبيعتاً هر تغيير و مفهوم جدیدي در دنياي فناوري، مشکلات و پيچيدگی هاي خاص خود را دارد. بهره گيري از رایانش ابري نيز از این قاعده مستثنی نبوده و چالشهاي فراوانی را پيش روي صاحب نظران این حوزه قرار داده است که از آن جمله میتوان به مواردي نظير: توازن بار، امنيت، قابليت اطمينان، مالکيت، پشتيبان گيري از داده ها و قابليت حمل داده ها اشاره کرد. با توجه به اهميت فرآیند توازن بار در رایانش ابري، هدف این مقاله بررسی این فرآیند و مقایسه روشهاي مطرح در این حوزه میباشد.
گریدهای رایانشی مدل جدیدی برای توسعه رایانشهای موازی سنگین می باشد که هدف آن ایجاد یک ابررایانه انتزاعی با استفاده از منابع آزاددر شبکه های گسترده برای بسترهای نامطمئن چون اینترنت می باشد. از آنجایی که در گریدهای رایانشی بستر ارتباطی و موجودیت منابع بسیار پویا است لذا مدیریت منابع از جمله توازن بار از مسائل مهم می باشد.

در این مقاله ابتدا به توضیح و تعریفی از محاسبات ابری و مزایا و معایب آن پرداخته شده است و سپس به شرح توازن بارو بررسی و ارائه ی الگوریتم هایی در زمینه ی فوق و شرح الگوریتم کلونی مورچه پرداخته شده است.
کلیدواژه ها:رایانش ابر،چالش درابر،توازن ابر

1-مقدمه:
رایانش ابری مدلی بر پایه ی شبکه های بزرگ کامپیوتری مانند اینترنت است که الگویی تازه برای عرضه ،مصرف و تحویل سرویس های فناوری اطلاعات و سایر منابع اشتراکی رایانشی با بکارگیری اینترنت را ارائه می کند.رایانش ابری راهکارهایی برای ارائه خدمات فناوری اطلاعات به شیوه های مشابه با صنایع همگانی پیشنهامی می کند.
دلیل استفاده از واژه ی ابر اینست که پردازش ابری جزئیات فنی اش را از دید کاربران پنهان می سازد ولایه ای از انتزاع را بین این جزییات فنی و کاربران به وجود می آورد.
به عنوان مثال آنچه یک ارائه دهنده ی سرویس نرم افزاری در رایانش ابری ارائه می کند ،برنامه های کاربردی تجاری برخط است که از طریق مرورگر وب یا نرم افزار های دیگر به کاربران ارائه می شود .نرم افزارهای کاربردی و اطلاعات روی سرورها ذخیره می گردند و براساس تقاضا در اختیار کاربران قرار می گیرد.
جزئیات از دید کاربر مخفی می مانند و کاربران نیازی به تخصص یا کنترل در مورد فناوری زیر ساخت ابری که از آن استفاده می کنند ندارند.رایانش ابری را گروهی تغییر الگوواره ای می دانند که دنباله روی تغییری ست که در اوایل دهه 1980 از مدل رایانه بزرگ به مدل کارخواه-کارساز صورت گرفت.[13]
2-تعریف
با پیشرفت فناوری اطلاعات نیاز به انجام کارهای محاسباتی درهمه جاوهمه زمان به وجودآمده است.همچنین نیازبه این هست که افراد بتوانند کارهای محاسباتی سنگین خود را بدون داشتن سخت افزارها ونرم افزارهای گران از طریق خدماتی انجام دهند.
رایانش ابری آخرین پاسخ فناوری به این نیازها بوده است.اما از آنجا که تاکنون این فناوری دوران طفولیت خودرامی گذراند هنوزتعریف استاندارد علمی که مورد قبول عام باشد برای آن ارائه نشده است.اما بیشترصاحب نظران برروی قسمتهایی از تعریف این پدیده هم رای هستند.
موسسه ملی فناوری و استانداردها NISTرایانش ابری را اینگونه تعریف می کند:
رایانش ابری مدلی است برای فراهم کردن دسترسی آسان براساس تقاضای کاربر ازطریق شبکه به مجموعه ای از منابع رایانشی قابل تغییروپیکربندی مثل شبکه ها،سرورها،فضای ذخیره سازی ،برنامه های کاربردی و سرویس ها که این دسترسی بتواند باکمترین نیاز به مدیریت منابع ویانیازبه دخالت مستقیم فراهم کننده سرویس به سرعت فراهم شده یا آزاد گردد.
عموما مصرف کننده های رایانش ابری مالک زیرساخت فیزیکی ابرنیستند،بلکه برای اجتناب ازهزینه سرمایه ای آن را از عرضه کنندگان شخص ثالث اجاره می کنند،آنها منابع را در قالب سرویس مصرف می کنند و تنها بهای منابعی که به کارمی برند را می پردازند.[12]

بسیاری از سرویسهای رایانش ابری ارئه شده ،با به کارگیری مدل رایانش همگانی امکان مصرف این سرویسها رابه گونه ای مشابه با صنایع همگانی فراهم می سازند.
این درحالی است که سایر گونه های عرضه کنندگان برمبنای اشتراک سرویسهای خود راعرضه می کنند.به اشتراک گذاردن قدرت رایانشی "مصرف شدنی"میان چند مستاجرمی توانندباعث بهبود نرخ بهره وری شود ،زیرا با این شیوه دیگر سرورها بدون دلیل بیکار نمی مانند .
یک دلیل اینست که رایانه ها به میزان بیشتری مورد استفاده قرار می گیرند زیرا مشتریان رایانش ابری نیازی به محاسبه و تعیین حداکثری برای بار خودندارند.
2-1-تاریخچه
پیدایش مفاهیم اساسی رایانش ابری به دهه 1960بازمی گردد زمانی که جان مک کارتی اظهارداشت که رایانش ممکن است روزی به عنوان یکی از صنایع همگانی سازماندهی شود.تقریبا تمام ویژگی های امروزرایانش ابری به همراه مقایسه باصنعت برق و شکل های مصرف عمومی و خصوصی و دولتی و انجمنی راپارک هیل داگلاس درکتابی که باعنوان" مشکل صنعت همگانی رایانه " ارائه نموده است.
متخصصین درسال 1966تنهاخطوط نقطه به نقطه اختصاصی ارائه می کردند اما برخی دیگر شروع به ارائه شبکه های خصوصی و مجازی با کیفیتی مشابه و قیمتهای کمتر نمودند.
نماد ابر برای نمایش نقطه مرزی بین بخشهایی که در حیطه مسئولیت کاربرند و آنهایی که در حیطه مسئولیت عرضه کننده بکار گرفته می شد .رایانش ابری مفهوم ابر رابه گونه ای گسترش می دهدکه سرورها را نیز علاوه برزیرساخت های شبکه در برگیرد.
سایت آمازون با مدرن سازی مرکز داده خودنقش مهمی درگسترش رایانش ابری ایفاکرد.بعدازحباب دات-کام آنها دریافتندکه با تغییر داده های خودکه مانند اغلب شبکه های رایانه ای در بیشتر اوقات تنهااز10%ظرفیت آن استفاده می شد و مابقی ظرفیت برای دوره های کوتاه اوج مصرف در نظر گرفته شده بود-به معماری ابر می توانند بازده داخلی خود را بهبود بخشند.
آمازون ازسال2006امکان دسترسی به سامانه خودازطریق وب سرویسهای آمازون را برپایه رایانش همگانی ارائه کرد.[12]

3-مقایسه با مدلهای دیگر رایانش
رایانش ابری اگرچه برخی از ویژگیهایش را از مدلهای رایانشی دیگر به ارث میبرد؛ اما خود متفاوت از آنهاست. برخی از این مدلها عبارتند از:
1. رایانش شبکه ای:شکلی از رایانش توزیع شده و رایانش موازی که در آن یک رایانه مجازی بزرگ ازرایانه هایی تشکیل شده است که با جفتگیری ضعیف بهم شبکه شده اند و باهماهنگی با یکدیگر کارمی کنندتاوظایف سنگین رابه انجام برسانند.
2. رایانش خودمختار :سامانه های رایانه ای با قابلیت خودمدیریت .
3. مدل کارخواه کارساز:بصورت گسترده به هر برنامه ای توزیع یافته ای گفته می شود که بین ارئه دهنده سرویس ودرخواست کننده سرویس تمایزقایل می شود.
4. رایانه بزرگ:رایانه های قدرتمند توسط سازمانهای بزرگ برای کاربردهای بحرانی بکاربرده می شود این نوعا شامل پردازشهای حجم زیادداده می باشد.
5. رایانش همگانی:عبارتست از بسته بندی منابع رایانشی مانند منابع محاسباتی و ذخیره سازی درقالب سرویس های قابل اندازه گیری به گونه ای مشابه باصنایع همگانی.
6. نظیربه نظیر:گونه ای ازمعماری توزیع شده بدون هماهنگی مرکزی است که در آن شرکت کنندگان می توانند در آن واحد عرضه کننده و نیز مصرف کننده منابع باشند.[11]

4-مزایای اصلی رایانش ابری:

 چابکی:کاربر می تواند در زمان نیاز میزان منابع مورد استفاده راکاهش یا افزایش دهد.
 هزینه :ادعا می شود که این فناوری هزینه ها را به میزان زیادی کاهش می دهدو هزینه سرمایه ای را به هزینه عملیاتی تبدیل می کند.این به ظاهر موانع ورودبه بازارراکاهش می دهد،زیرارایانش ابر مشتریان رااز مخارج سخت افزارو خدمات و همچنین از درگیری با نصب و نگهداری نرم افزارهای کاربردی به شکل محلی میرهاند.
.همچنین هزینه توسعه نرم افزاری راکاهش داده و فرآیندرامقیاس پذیرتر می نماید.
 نابستگی به دستگاه و مکان:کاربران می توانند درهرمکانی و باهر دستگاهی به وسیله یک مرورگروب از راه اینترنت به سامانه دسترسی داشته باشند.
 چندمستاجری:این ویژگی امکان به اشتراک گذاری منابع و هزینه ها بین گروهی ازکاربران را به وجود می آوردوبدین وسیله موارد زیرراامکان پذیر می سازد:
• متمرکزسازی: زیرساختها در مکانهایی با هزینه کمتر (مثل مکانهایی با هزینه برق یا قیمت کمتر)
• افزایش بکارگیری و کارایی: برای سامانه هایی که اغلب مواقع بیش از 10تا20درصدبکارگیری نمی شوند.
 قابلیت اطمینان:درصورتی که از سایتهای چندگانه استفاده شودقابلیت اطمینان افزایش می یابد.
 مقیاس پذیری :کاربران می توانند درزمان تقاضاوبه صورت داینامیک منابع راتدارک ببینند و نیازی به تدارک پیشین برای زمانهای حداکثربار مصرف منابع نیست.
 امنیت:به دلیل تمرکز داده ها و منابع امنیتی بیشتر و پیچیده تر امنیت افزایش می یابد،امانگرانی ها به دلیل ازدست دادن کنترل روی دادهای حساس همچنان پابرجاست.امنیت دررایانش ابری اغلب بیشتریابرابر با سیستم های سنتی می باشد،زیراارئه دهندگان رایانش ابری به منابع اختصاصی امنیتی دسترسی دارند که بیشتر مشتریان ازعهده خرید این منابع برنمی آیند.
 نگهداری:به دلیل عدم نیاز به نصب برنامه های کاربردی برای نگهداری آسانتر و با هزینه کمتر انجام می شود.شرکت هایی که سکوهای خودشان را پیاده سازی و اجرا می کنند باید زیرساخت های سخت افزاری و نرم افزاری خودشان راخریداری ونگهداری نمایندو کارمندانی را برای مراقبت ازسیستم استخدام کنند ،همه ی اینها می تواند پرهزینه و زمان بر باشددرحالیکه رایانش ابرنیاز به انجام این کارها را ازمیان می بردهردستگاه ساده که توانایی اتصال وبرقراری ارتباط باسرورراداشته باشد برای استفاده از خدمات رایانش ابرکافی است و می تواند نتایج را بادیگران به اشتراک گذارد.
 سنجش پذیری:منابع دررایانش ابری باید قابل اندازه گیری و لازم است که میزان مصرف منابع برای هر کاربر و هر منبع براساس واحدهای ساعتی ،روزانه،هفتگی،ماهانه اندازه گرفت.[12],[11]