محاسبات گریدی Grid computing
محاسبات گریدی Grid computing
| دسته بندی | کامپیوتر و IT |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 1.23 مگا بایت |
| تعداد صفحات | 78 |
دریافت فایل
فهرست مطالب
|
عنوان |
صفحه |
||
|
مقدمه |
……………………………………………. |
12 |
|
|
فصل اول مبانی گرید |
……………………………………………. |
14 |
|
|
Grid computing 1-1چیست ؟ |
……………………………………………. |
15 |
|
|
2-1 انواع Grid |
……………………………………………. |
17 |
|
|
3-1 اهمیت Grid Computing |
……………………………………………. |
18 |
|
|
4-1 ابزار قدرتمند Globus |
……………………………………………. |
20 |
|
|
5-1 نگاهی به‌اجزای Grid |
……………………………………………. |
21 |
|
|
Grid 6-1 از دید برنامه نویسان |
……………………………………………. |
27 |
|
|
7-1 پیچیدگی‌ها |
……………………………………………. |
30 |
|
|
8-1 مقدمه‌ای بر محاسبات توری |
31 |
||
|
9-1 مسأله گرید |
……………………………………………. |
33 |
|
|
10-1 گرید و مفاهیم دیگر از محاسبات توزیعی |
……………………………………………. |
34 |
|
|
11-1 فواید محاسبات توری |
……………………………………………. |
37 |
|
|
1-11-1بهره برداری از منابع مورد استفاده |
……………………………………………. |
37 |
|
|
2-11-1 ظرفیت پردازنده موازی |
……………………………………………. |
39 |
|
|
3-11-1 منابع مجازی و سازمانهای مجازی |
……………………………………………. |
40 |
|
|
4-11-1دستیابی به منابع اضافی |
……………………………………………. |
42 |
|
|
5-11-1 توازن منابع |
……………………………………………. |
44 |
|
|
6-11-1 قابلیت اطمینان |
……………………………………………. |
45 |
|
|
7-11-1مدیریت |
……………………………………………. |
47 |
|
|
12-1 استانداردها برای محیط‌های گرید |
……………………………………………. |
48 |
|
|
1-12-1 استاندارد OGSI |
……………………………………………. |
49 |
|
|
2-12-1 استاندارد گرید FTP |
50 |
||
|
3-12-1 استاندارد WSRF |
……………………………………………. |
51 |
|
|
4-12-1 استانداردهای مرتبط با سرویس‌های وب |
……………………………………………. |
51 |
|
|
فصل دوم امنیت و طراحی گرید |
……………………………………………. |
52 |
|
|
-21 معرفی امنیت گرید (گرید Security) |
……………………………………………. |
53 |
|
|
1-1-2 نیازهای امنیتی گرید |
……………………………………………. |
53 |
|
|
2-1-2 چالش‌های امنیتی موجود در گرید |
……………………………………………. |
54 |
|
|
3-1-2 دامنه‌های امنیتی گرید |
54 |
||
|
4-1-2 اصول امنیت |
……………………………………………. |
56 |
|
|
5-1-2 اصطلاحات مهم امنیت گرید |
……………………………………………. |
58 |
|
|
6-1-2 مجوز اعتبارسنجی |
……………………………………………. |
61 |
|
|
2-2 طراحی گرید |
……………………………………………. |
68 |
|
|
1-2-2 اهداف راه حل |
……………………………………………. |
69 |
|
|
2-2-2 توپولوژی گرید |
……………………………………………. |
73 |
|
|
1-2-2-2 Intra گرید |
……………………………………………. |
74 |
|
|
2-2-2-2 Extra گرید |
……………………………………………. |
76 |
|
|
3-2-2-2 Inter گرید |
……………………………………………. |
77 |
|
|
3-2بررسی برخی از پروژه‌های گرید |
……………………………………………. |
78 |
|
|
SETI @ Home 1-3-2 |
……………………………………………. |
78 |
|
|
NAREGL2-3-2 |
……………………………………………. |
78 |
|
|
3-3-2 Floding@Home |
……………………………………………. |
79 |
|
|
Google 4-3-2 |
……………………………………………. |
80 |
|
|
BLAST 5-3-2 |
……………………………………………. |
81 |
|
|
4-2 مقایسه ونتیجه گیری |
……………………………………………. |
82 |
|
|
فصل سوم زمانبندی در گریدهای محاسباتی |
……………………………………………. |
83 |
|
|
1-3 زمانبندی در گریدهای محاسباتی |
……………………………………………. |
84 |
|
|
2-3 توابع هدف |
……………………………………………. |
93 |
|
|
3-3 زمانبندی سیستم های توزیع شده و گرید |
……………………………………………. |
96 |
|
|
منابع |
……………………………………………. |
101 |
|
فهرست جداول و اشكال
|
عنوان |
صفحه |
|||
|
شكل 1-1 |
سیستمهای Gird از دید استفاده کنندگان |
……………………………………………. |
22 |
|
|
شكل 1-2 |
GSI در Gird |
……………………………………………. |
23 |
|
|
شكل 1-3 |
موقعیت سرویس‌های MDSدر Gird |
……………………………………………. |
24 |
|
|
شكل 1-4 |
موقعیت زمانبند‌ها در Grid |
……………………………………………. |
25 |
|
|
شكل 1- 5 |
– GASS در Gird |
……………………………………………. |
26 |
|
|
شكل 1-6 |
بخش مدیریت منابع در Grid |
……………………………………………. |
27 |
|
|
شكل 1-7 |
ساختار معماری باز سرویس های Grid |
……………………………………………. |
28 |
|
|
شكل 1-8 |
كنترل گرید توسط Middleware |
……………………………………………. |
32 |
|
|
شكل 1-9 |
دسترسی به منابع اضافی |
……………………………………………. |
42 |
|
|
شكل 1-10 |
Job ها به منظور توازن بار به قسمتهایی ازگرید كه كمتر مشغولند مهاجرت داده شده اند |
……………………………………………. |
43 |
|
|
شكل 1-11 |
پیكربندی افزونه گرید |
……………………………………………. |
46 |
|
|
شكل 1-12 |
تخصیص منابع توسط راهبر |
……………………………………………. |
47 |
|
|
شكل 1-13 |
اجزای زیر بنای سرویس های گرید |
……………………………………………. |
50 |
|
|
شكل 2- 1 |
رمزگشایی با كلید متقارن |
……………………………………………. |
59 |
|
|
شكل 2- 2 |
اعتبارسنجی دیجیتالی |
……………………………………………. |
63 |
|
|
شكل 2-3 |
یك نمونه از اعتبارسنجی و تصدیق |
……………………………………………. |
65 |
|
|
شكل 2-4 |
معماری پایگاه داده |
……………………………………………. |
73 |
|
|
شكل 2- 5 |
توپولوژی Intra گرید |
……………………………………………. |
75 |
|
|
شكل 2- 6 |
توپولوژی Extra گرید |
……………………………………………. |
76 |
|
|
شكل 2-7 |
توپولوژی Inter گرید |
……………………………………………. |
77 |
|
|
شكل 2- 8 |
جدول مقایسه |
……………………………………………. |
82 |
|
|
شکل 3-1 |
مراحل كلی اجرای یك كار داده موازی در یك سیستم گرید |
……………………………………………. |
90 |
|
|
شکل 3-2 |
طبقه بندی زمانبندهای گرید |
……………………………………………. |
94 |
|
|
شکل 3-3 |
توابع هدف |
……………………………………………. |
95 |
|
مقدمه
Computing Grid یا شبكه‌های متصل كامپیوتری مدل شبكه‌ای جدیدی است كه با استفاده از پردازشگرهای متصل به هم امكان انجام‌دادن عملیات حجیم محاسباتی را میسر می‌سازد. Gridها در واقع از منابع كامپیوترهای متصل به‌شبكه استفاده می‌كنند و می‌توانند با استفاده از برآیند نیروی این منابع، محاسبات بسیار پیچیده را به‌راحتی انجام دهند. آن‌ها این كار را با قطعه قطعه كردن این عملیات و سپردن هر قطعه به‌كامپیوتری در شبكه انجام می‌دهند. به عنوان مثال وقتی شما از كامپیوترتان برای مدتی استفاده نمی‌كنید و كامپیوتر شما به اصطلاح به‌وضعیت محافظ نمایشگر یا Screensaver می‌رود، از پردازشگر كامپیوتر شما هیچ استفاده‌ای نمی‌شود. اما با استفاده از شبكه‌های Grid می‌توان از حداكثر توانایی‌های پردازشگر‌ها استفاده نمود و برنامه‌ای را در كامپیوتر قرار داد كه وقتی از سیستم استفاده‌ای نمی‌شود، این برنامه بتواند از نیروی بلااستفاده دستگاه بهره بگیرد و قسمتی از محاسبات بزرگ عملیاتی را انجام دهد. در این مقاله این پدیده در فناوری اطلاعات مورد بحث قرار می‌گیرد و اهمیت استفاده از این فناوری، پیچیدگی‌ها، اجزای تشكیل دهنده و استانداردهای این مدل بررسی می‌شود و نشان داده خواهد شد كه با استفاده از این مدل چگونه در وقت و زمان شما صرفه‌جویی می‌شود. گفتنی است در حال حاضر بزرگ‌ترین شبكه Grid جهان در خدمت پروژه SETI@home برای یافتن حیات هوشمند فرازمینی قرار دارد. امروزه فناوری جدیدی به نام Gridبه عرصه ارتباطات الكترونیك قدم نهاده است كه براساس آن با دانلود كردن یك محافظ نمایشگر مخصوص می‌توانیم به‌كامپیوترهای شخصی خود اجازه دهیم كه وقتی از آن استفاده نمی‌كنیم، به شبكه جهانی متصل شوند و به سیستمهای بزرگ تحقیقاتی اجازه دهند از منابع آزاد و بلااستفاده سیستم ما استفاده نمایند.
فصل اول
مبانی گرید
Grid computing 1-1چیست ؟
حدود 33 سال از به وجود آمدن اینترنت می‌گذرد و از سال 1989 كه وب پدید آمد، بیشتر مردم از آن استفاده می‌كنند و به‌صورت بخشی از زندگی ایشان در آمده است. شاید علت این استفاده زیاد از اینترنت، استاندارد باز آن بوده است كه امكان ارتباط كامپیوترهای مختلف را با یكدیگر مهیا می‌سازد. با استفاده از اینترنت می‌توانید از هر كامپیوتری كه به‌آن متصل است، ایمیل بفرستید و شخصی در آن طرف دنیا با كامپیوتری كاملاً متفاوت با كامپیوتر شما، آن ایمیل را به راحتی بخواند و به شما ایمیل دیگری بفرستد. امروزه تقریباً تمامی شركت‌ها و سازمانهای بزرگ، برای تبادل اطلاعات و فرستادن ایمیل به‌مشتریان خود از اینترنت استفاده می‌كنند. پرسش این است كه آیا به‌راستی امكاناتی كه اینترنت در اختیار ما قرار می‌دهد، فقط در فرستادن ایمیل و داشتن وب‌سایت خلاصه می‌شود؟ آیا اینترنت امكان استفاده از منابع سخت‌افزاری سیستمهای دیگر را نیز به ما می‌دهد؟ پس از اینترنت چه ابزار یا بستری خواهد آمد؟
امروزه فناوری جدیدی به نام Gridبه عرصه ارتباطات قدم نهاده است كه براساس آن با دانلودكردن یك محافظ نمایشگر مخصوص می‌توانیم به‌كامپیوترهای شخصی خود اجازه دهیم كه وقتی از آن استفاده نمی‌كنیم، به شبكه جهانی متصل شوند و به سیستمهای بزرگ تحقیقاتی اجازه دهند از منابع آزاد و بلااستفاده سیستم ما استفاده نماید. كامپیوترهای امروزی مانند مغز انسان معمولا از بخش كوچكی از توانایی‌های خود استفاده می‌كنند و اغلب به صورت غیرفعالند و منتظر اطلاعات ورودی می‌مانند. تصور كنید كه اگر از منابع سخت‌افزاری این همه كامپیوتر غیرفعال استفاده شود و همه در یك كامپیوتر جمع شود، چه دستگاه پرقدرتی خواهیم داشت. Grid Computing با كمك به اینترنت زمینه‌ای را فراهم آورده است كه بتوان با استفاده از آن، از منابع سخت‌افزاری سیستمهای دیگر نیز استفاده نماییم.
ممكن است Gridبرای افراد مختلف معانی متفاوتی داشته باشد، اما اگر بخواهیم تعریف ساده‌ای از آن داشته باشیم، می‌توانیم بگوییم ComputingGrid در واقع به‌شما اجازه می‌دهد با استفاده از منابع سیستمهای متصل به شبكه و ایجاد یك منبع بزرگ از سرویس‌ها و امكانات این سیستم‌ها، مركزی بزرگ و قدرتمند به وجود آوریم كه توانایی انجام‌دادن عملیات بسیار پیچیده‌ای را داشته باشد كه یك سیستم به‌تنهایی نمی‌تواند انجام دهد. به‌نحوی كه از دید استفاده‌كنندگان این سیستمهای بزرگ، این عملیات تنها از طریق یك سیستم انجام می‌شود.
Grid Computing در حقیقت نسل جدیدی از شبكه‌های توزیع یافته است و همانند اینترنت به كاربران خود اجازه می‌دهد فایل‌ها را به اشتراك بگذارند. به‌علا‌وه، منابع مشتركی از اطلاعات را برای استفاده‌كنندگان فراهم می‌كند. با استفاده از این سیستم‌ها می‌توان منابع كامپیوترهای ناهمگون را به‌اشتراك گذاشت. هدف اصلی Grid استفاده از این منابع مشترك مانند قدرت پردازنده، پهنای باند، پایگاه اطلاعاتی و در اختیار گذاردن آن برای كامپیوتر مركزی است.
2-1 انواع Grid
سیستمهای Gridبا توجه به نیازهای كاربران می‌توانند در انواع مختلف مورداستفاده قرار گیرند. اغلب این سیستم‌ها بر اساس نوع كاری كه انجام می‌دهند، طبقه بندی می‌شوند. از سه نوع اصلی این سیستم می‌توان از Gridهای اطلاعاتی، Gridهای جوینده منابع و Gridهای محاسباتی نام برد.
Gridهای اطلاعاتی یا Data Gridموظفند اطلاعات را ذخیره كنند و آن‌ها را در اختیار كاربران قرار دهند. كاربران این سیستم‌ها بدون آن‌كه از موقعیت جغرافیایی و مكانی این اطلاعات آگاه باشند، به اطلاعات دسترسی دارند. مثلاً تصور كنید كه دو دانشگاه در دو سوی دنیا یكی در ایران و دیگری در انگلستان روی یك مطلب علمی‌مشترك تحقیق می‌كنند و هر یك از آن‌ها اطلاعات خاص خود را ذخیره می‌كند و می‌خواهد دانشگاه دیگر نیز به برخی از این اطلاعات (نه تمامی‌آن) دسترسی داشته باشد. این دانشگاه‌ها می‌توانند از یك Data Gridاستفاده كنند و اطلاعات خود را با ضریب امنیتی بالایی با هم به‌اشتراك بگذارند.
در این نوع Grid دستگاه‌های متصل به‌سیستم نیاز به‌قدرت زیاد ندارند و فقط مسئول به اشتراك گذاشتن اطلاعات هستند. از طرف دیگر Grid های محاسباتی یا Grid Computational از آن جا كه نیاز زیادی به قدرت پردازنده‌ها دارند، باید از ماشین‌هایی با قدرت بسیار بالا استفاده نمایند.
یكی دیگر از انواع Gridها، سیستمهای جوینده منابع یا Scavenging Gridاست. این سیستم‌ها از تعداد زیادی كامپیوتر شخصی استفاده می‌كنند و به‌صورت مداوم به‌دنبال ظرفیت‌ها، منابع آزاد و چرخه پردازنده (CPU cycle) كامپیوترهای متصل به Gridهستند و از این منابع استفاده می‌نمایند. البته صاحبان این كامپیوترهای شخصی باید قبلا‌ً اجازه استفاده از منابع بدون استفاده خود را بدهند.
