پایان نامه بررسی محاسبات گریدی در 101 صفحه ورد قابل ویرایش

بررسی محاسبات گریدی - پایان نامه بررسی محاسبات گریدی در 101 صفحه ورد قابل ویرایش

---

پایان نامه بررسی محاسبات گریدی در 101 صفحه ورد قابل ویرایش

فهرست مطالب

عنوانصفحه مقدمه....................................................12 فصل اول مبانی گرید....................................................14 Grid computing 1-1 چیست ؟....................................................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 اشکال

عنوانصفحه شکل 1-1 سیستم‌های Gird از دید استفاده کنندگان....................................................22 شکل 1-2 GSI در Gird....................................................23 شکل 1-3 موقعیت سرویس‌های MDS در Gird....................................................24 شکل 1-4 موقعیت زمانبند‌ها در Grid....................................................25 شکل 1- 5 - GASS در Gird....................................................26 شکل 1-6 بخش مدیریت منابع در Grid....................................................27 شکل 1-7 ساختار معماری باز سرویس های Grid....................................................28 شکل 1-8 کنترل گرید توسط Middleware....................................................32 شکل 1-9 دسترسی به منابع اضافی....................................................42 شکل 1-10 Job ها به منظور توازن بار به قسمتهایی ازگرید که کمتر مشغولند مهاجرت داده شده اند....................................................43 شکل 1-11پیکربندی افزونه گرید....................................................46 شکل 1-12تخصیص منابع توسط راهبر....................................................47 شکل 1-13اجزای زیر بنای سرویس های گرید....................................................50 شکل 2- 1 رمزگشایی با کلید متقارن....................................................59 شکل 2- 2 اعتبارسنجی دیجیتالی....................................................63 شکل 2-3یک نمونه از اعتبارسنجی و تصدیق....................................................65 شکل 2-4معماری پایگاه داده....................................................73 شکل 2- 5 توپولوژی Intra گرید....................................................75 شکل 2- 6توپولوژی Extra گرید....................................................76 شکل 2-7توپولوژی Inter گرید....................................................77 شکل 2- 8جدول مقایسه....................................................82 شکل 3-1 مراحل کلی اجرای یک کار داده موازی در یک سیستم گرید....................................................90 شکل 3-2 طبقه بندی زمانبندهای گرید....................................................94 شکل 3-3 توابع هدف....................................................95



مقدمه

Computing Grid یا شبکه‌های متصل کامپیوتری مدل شبکه‌ای جدیدی است که با استفاده از پردازشگرهای متصل به هم امکان انجام‌دادن عملیات‌ حجیم محاسباتی را میسر می‌سازد. Gridها در واقع از منابع کامپیوترهای متصل به‌شبکه استفاده می‌کنند و می‌توانند با استفاده از برآیند نیروی این منابع، محاسبات بسیار پیچیده را به‌راحتی انجام دهند. آن‌ها این کار را با قطعه قطعه کردن این عملیات و سپردن هر قطعه به‌کامپیوتری در شبکه انجام می‌دهند. به عنوان مثال وقتی شما از کامپیوترتان برای مدتی استفاده نمی‌کنید و کامپیوتر شما به‌ اصطلاح به‌وضعیت محافظ نمایشگر یا Screensaver می‌رود، از پردازشگر کامپیوتر شما هیچ استفاده‌ای نمی‌شود. اما با استفاده از شبکه‌های Grid می‌توان از حداکثر توانایی‌های پردازشگر‌ها استفاده نمود و برنامه‌ای را در کامپیوتر قرار داد که 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 تشکیل دهنده و استانداردهای این مدل بررسی می‌شود و نشان داده خواهد شد که با استفاده از این مدل چگونه در وقت و زمان شما صرفه‌جویی می‌شود. گفتنی است در حال حاضر بزرگ‌ترین شبکه Grid جهان در خدمت پروژه SETI@home برای یافتن حیات هوشمند فرازمینی قرار دارد. امروزه فناوری جدیدی به‌ نام Grid به ‌عرصه ارتباطات الکترونیک قدم نهاده است که براساس آن با دانلود کردن یک محافظ نمایشگر مخصوص می‌توانیم به‌کامپیوترهای شخصی خود اجازه دهیم که وقتی از آن استفاده نمی‌کنیم، به ‌شبکه جهانی متصل شوند و به ‌سیستم‌های بزرگ تحقیقاتی اجازه دهند از منابع آزاد و بلااستفاده سیستم ما استفاده نمایند.

1 چیست ؟

حدود 33 سال از به ‌وجود آمدن اینترنت می‌گذرد و از سال 1989 که وب پدید آمد، بیشتر مردم از آن استفاده می‌کنند و به‌صورت بخشی از زندگی ایشان در آمده است. شاید علت این استفاده زیاد از اینترنت، استاندارد باز آن بوده است که امکان ارتباط کامپیوترهای مختلف را با یکدیگر مهیا می‌سازد. با استفاده از اینترنت می‌توانید از هر کامپیوتری که به‌آن متصل است، ایمیل بفرستید و شخصی در آن طرف دنیا با کامپیوتری کاملاً متفاوت با کامپیوتر شما، آن ایمیل را به ‌راحتی بخواند و به ‌شما ایمیل دیگری بفرستد. امروزه تقریباً تمامی ‌شرکت‌ها و سازمان‌های بزرگ، برای تبادل اطلاعات و فرستادن ایمیل به‌مشتریان خود از اینترنت استفاده می‌کنند. پرسش این است که آیا به‌راستی امکاناتی که اینترنت در اختیار ما قرار می‌دهد، فقط در فرستادن ایمیل و داشتن وب‌سایت خلاصه می‌شود؟ آیا اینترنت امکان 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 Grid به ‌عرصه ارتباطات قدم نهاده است که براساس آن با دانلودکردن یک محافظ نمایشگر مخصوص می‌توانیم به‌کامپیوترهای شخصی خود اجازه دهیم که وقتی از آن استفاده نمی‌کنیم، به ‌شبکه جهانی متصل شوند و به ‌سیستم‌های بزرگ تحقیقاتی اجازه دهند از منابع آزاد و بلااستفاده سیستم ما استفاده نماید. کامپیوترهای امروزی مانند مغز انسان معمولا از بخش کوچکی از توانایی‌های خود استفاده می‌کنند و اغلب به‌ صورت غیرفعالند و منتظر اطلاعات ورودی می‌مانند. تصور کنید که اگر از منابع سخت‌افزاری این همه کامپیوتر غیرفعال استفاده شود و همه در یک کامپیوتر جمع شود، چه دستگاه پرقدرتی خواهیم داشت. Grid Computing با ‌کمک به اینترنت زمینه‌ای را فراهم آورده است که بتوان با استفاده از آن، از منابع سخت‌افزاری سیستم‌های دیگر نیز استفاده نماییم.

ممکن است Grid برای افراد مختلف معانی متفاوتی داشته باشد، اما اگر بخواهیم تعریف ساده‌ای از آن داشته باشیم، می‌توانیم بگوییم Computing Grid در واقع به‌شما اجازه می‌دهد با استفاده از منابع سیستم‌های متصل به‌ شبکه و ایجاد یک منبع بزرگ از سرویس‌ها و امکانات این سیستم‌ها، مرکزی بزرگ و قدرتمند به‌ وجود آوریم که توانایی انجام‌دادن عملیات بسیار پیچیده‌ای را داشته باشد که یک سیستم به‌تنهایی نمی‌تواند انجام دهد. به‌نحوی که از دید استفاده‌کنندگان این سیستم‌های بزرگ، این عملیات تنها از طریق یک سیستم انجام می‌شود.

Grid Computing در حقیقت نسل جدیدی از شبکه‌های توزیع یافته است و همانند اینترنت به‌ کاربران خود اجازه می‌دهد فایل‌ها را به ‌اشتراک بگذارند. به‌علا‌وه، منابع مشترکی از اطلاعات را برای استفاده‌کنندگان فراهم می‌کند. با استفاده از این سیستم‌ها می‌توان منابع کامپیوترهای ناهمگون را به‌اشتراک گذاشت. هدف اصلی Grid استفاده از این منابع مشترک مانند قدرت پردازنده، پهنای باند، پایگاه اطلاعاتی و در اختیار گذاردن آن برای ‌کامپیوتر مرکزی است.

2-1 انواع Grid

سیستم‌های Grid با توجه به‌ نیازهای کاربران می‌توانند در انواع مختلف مورداستفاده قرار گیرند. اغلب این سیستم‌ها بر اساس نوع کاری که 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 Grid موظفند اطلا‌عات را ذخیره کنند و آن‌ها را در اختیار کاربران قرار دهند. کاربران این سیستم‌ها بدون آن‌که از موقعیت جغرافیایی و مکانی این اطلاعات آگاه باشند، به ‌اطلاعات دسترسی دارند. مثلاً تصور کنید که دو دانشگاه در دو سوی دنیا یکی در ایران و دیگری در انگلستان روی یک مطلب علمی‌مشترک تحقیق می‌کنند و هر یک از آن‌ها اطلاعات خاص خود را ذخیره می‌کند و می‌خواهد دانشگاه دیگر نیز به ‌برخی از ‌این اطلاعات (نه تمامی‌آن) دسترسی داشته باشد. این دانشگاه‌ها می‌توانند از یک Data Grid استفاده کنند و اطلاعات خود را با ضریب امنیتی بالایی با هم به‌اشتراک بگذارند.

در این نوع Grid دستگاه‌های متصل به‌سیستم نیاز به‌قدرت زیاد ندارند و فقط مسئول به ‌اشتراک گذاشتن اطلاعات هستند. از طرف دیگر Grid ‌های محاسباتی یا Grid Computational از آن جا که نیاز زیادی به ‌قدرت پردازنده‌ها دارند، باید از ماشین‌هایی با قدرت بسیار بالا استفاده نمایند.

- سرویس مدیریت کنترل کار سیستم و sessionها

- سرویس جست‌وجوی اطلاعات

‌- سرویس تعیین پهنای باند شبکه‌

- سرویس مدیریت اطلاعات‌

وقتی متخصصان Grid درباره شروع شدن یک سرویس صحبت می‌کنند، مثلاً شروع شدن سرویس جست‌وجوی اطلاعات، منظور یک نمونه یا Instance سرویس است که می‌تواند تکالیف بلند مدت یا موقتی داشته باشد. این سرویس‌ها می‌توانند به‌صورت فعال یا غیر فعال باشند و زمان فعالیت را می‌توان با زمانبند یا به‌صورت اختیاری تعیین نمود. ‌سرویسی خوب است که بتواند به‌راحتی امکانات خود را در اختیار استفاده کننده قرار دهد. مثلاً وقتی یک وسیله الکترونیکی را به ‌پریز برق متصل می‌کنید، برای شما هیچ اهمیتی ندارد که برق مورد نیازتان از کجا می‌آید؛ فقط می‌خواهید از برق استفاده کنید.

سرویس خوب Grid نیز سرویسی است که بتواند سرویس موردنظر ‌استفاده‌کننده را به‌راحتی دراختیار او قرار دهد و استفاده‌کننده بتواند به ‌سادگی از آن استفاده کند. مثلا سرویس بانک‌اطلاعاتی در Grid باید به‌صورتی عمل کند که استفاده کننده فقط یک جست‌وجو وارد کند و جواب جست‌وجوی خود را بگیرد؛ بدون این‌که از جایگاه و عملیات بانک‌اطلاعاتی خبر داشته باشد.

7-1 پیچیدگی‌ها

اگر تصور می‌کنید سیستم‌های Grid پیچیده‌اند و ممکن است کار با آن‌ها مشکل باشد، کاملاً درست فکر می‌کنید. مثلاً سیستم‌های Grid باید به‌سرعت قادر باشند منابع سیستم‌های متصل به‌آن‌ها را شناسایی کنند و در عین حال نباید از سرعت و کارایی این سیستم‌ها بکاهند. نکته بسیار مهم دیگری که مشخصاً ارتباطی به ‌Grid ندارد ولی در این سیستم‌ها تأثیر‌گذار است، ساختن نرم‌افزارهایی است که بتوانند با سیستم‌های Gird کار کنند.

امروزه بیشتر نرم‌افزارها می‌توانند روی کامپیوتر‌های شخصی یا حتی سرور‌ها کار کنند. یعنی در واقع این نرم‌افزارها از یک پردازنده مرکزی استفاده می‌کنند، اما در سیستم‌های Gird، ممکن است چند پردازنده این کار را به‌عهده بگیرند و چند سیستم با هم کار کنند. البته هر سیستم یک کار را انجام می‌دهد. سپس نتایج محاسبات جمع می‌شود و به ‌درخواست کننده سرویس برگشت داده می‌شود.

وقتی یک نرم‌افزار یا مجموعه‌ای از نرم‌افزارها بخواهند از Grid استفاده کنند، مسئله به‌اشتراک گذاشتن اطلاعات، تکه تکه کردن این اطلاعات، ‌انتقال آن با امنیت کامل و مدیریت این اطلاعات کار دشواری است و کاربر Grid فقط اطلاعاتی را وارد می‌کند و نمی‌داند در داخل سیستم چه می‌گذرد. در نتیجه این سیستم‌ها باید طوری این کار را انجام دهند که کاربران Grid بدون نگرانی از انتشار اطلاعات سری خود یا بروز اشتباه در محاسبات، به ‌Grid اطمینان کنند.

امنیت سیستم‌های Grid نیز بسیار حائز اهمیت است. کاربران این سیستم‌ها باید از دسترسی به‌منابع ایشان در سیستم اطلاع حاصل کنند و بدانند کدام کاربر به‌اطلاعات آن‌ها دسترسی دارد. اضافه بر این، قابلیت اطمینان و سرعت این سیستم‌ها بسیار اهمیت دارد. اگر سیستم‌های Grid از سرعت کافی برخوردار نباشد، کاربران Grid از استفاده از این سیستم‌ها دلسرد می‌شوند

8-1 مقدمه‌ای بر محاسبات توری (Grid computing)

ایده توزیع کار به منظور دستیابی به سرعت و به عبارت دیگر یک صرفه جویی در زمان قرن هاست که مدنظر بوده است. تاریخ پر است از این مثال‌‌ها - تفکر در ساخت هرم ها، چیدن کتان در کشتزار و یا یورش گردان‌های نظامی در جنگ که می‌توانند به شما ایده بدهند. این ایده به طور طبیعی حتی پیش تر نیز وجود داشته که کندوی عسل یک مثال بارز از آن است. بسیاری از تکنیک‌های مدرن علمی از قبیل میکرو آرایه‌‌ها و 98-well plate نیز کارها را برای دستیابی به سرعت، توزیع می‌کنند. در اوایل قرن بیستم، کامپیوتر مثل شخصی بود که کارهای محاسباتی را که به صورت توزیع شده نیز قابل انجام بودند، به تنهایی انجام می‌داد (کارهایی از قبیل جدول بندی داده‌های سرشماری).

21 معرفی امنیت گرید (گرید Security):

نیازهای امنیتی برای طراحی گرید، اساسی و بنیادی هستند. اجزای امنیتی اصلی، شامل مکانیزم‌هایی جهت تصدیق، مجوز و ارتباط محرمانه بین کامپیوترهای گرید می‌باشد. بدون این عملکرد، یکپارچگی و محرمانه بودن داده‌های پردازش شده در گرید، به خطر می‌افتد.

برای اینکه امنیت محیط گرید شما به درستی برقرار باشد، ابزارها و تکنولوژی‌های در دسترس بسیاری وجود دارند.

برای فهم بهتر امنیت گرید، برخی از نیازهای اساسی امنیت و اصول امنیت گرید را مورد بررسی قرار خواهیم داد. امنیت گرید توسط استانداردها امنیتی مشهور بنا می‌شود.



1-1-2 نیازهای امنیتی گرید:

یک سازمان مجازی (Virtual Organization)، یکی از مفاهیم بنیادین در محیط گریدهای امروزی می‌باشد. یک سازمان مجازی (VO)، به عنوان یک گروه پویا از اشخاص، گروهها و سازمان‌هایی که شرایط و قوانین را برای به اشتراک گذاری منابع تعریف می‌کنند، می‌باشد.

محیط گرید نیازمند این است که مدیریت و به اشتراک گذاری منابع را در یک سازمان مجازی (VO)، هماهنگ کند که به این موضوع اشاره دارد که کاربرد گرید ممکن است دامنه‌های مدیریتی چندگانه داشته باشد.

زیربنای امنیتی یک گرید مستلزم موافقت با سیاست‌های امنیتی دامنه محلی می‌باشد.

برای رسیدن به این نیازها، زیربنای امنیتی گرید مستلزم است تا ارتباط بین دامنه‌های متفاوت را برقرار کند.



2-1-2 چالش‌های امنیتی موجود در محیط یک گرید:

- یکپارچگی (Integrity):

زیربنای امنیتی گرید مستلزم تبعیت از زیربنای امنیتی موجود در محیط‌های میزبانی و Platform‌‌ها می‌باشد.

- ارتباط داخلی (Interoperability):

یک درخواست سرویس گرید می‌تواند دامنه‌های امنیتی چندگانه را سپری کند.

3-1-2 دامنه‌های امنیتی گرید:

دامنه‌های امنیتی گرید می‌توانند به صورت زیر باشند:

- Authentication:

تهیه واسط‌‌ها جهت عبور از مکانیزم‌‌ها و اهداف اعتبارسنجی متفاوت برای رسیدن به مکانیزم استفاده شده.

- Delegation:

تهیه مکانیزم‌‌ها جهت اجازه نمایندگی برای دستیابی صحیح از درخواست کنندگان به سرویس‌‌ها با اطمینان از اینکه دستیابی‌‌ها با توجه به محدودیت‌های سیاستی، محدود می‌باشد.

- Single Logon:

تغییر دادن یک مجوز برای یک بازه زمانی کوتاه، هنگامی که دستیابی‌های بعدی به منابع گرید درخواست می‌شود.

- Authorization:

توانایی کنترل دستیابی به اجزای گرید براساس سیاست‌های اعتبارسنجی تعریف شده.

- Privacy:

دادن مجوز هم به درخواست کننده سرویس و هم به تهیه کننده سرویس جهت تعریف و اجرای سیاست‌های پنهان.

- Confidentiality:

از محتوای پیام‌‌ها و امور محرمانه، حفاظت می‌کند.

- Message Integrity:

حصول اطمینان از اینکه تغییرات غیرمجاز وارد شده در محتوای پیام‌‌ها یا داده ها، می‌توانند توسط گیرنده پیام‌‌ها و داده ها، کشف شوند.

- Policy Exchange:

مکانیزم‌های امنیتی را، براساس اطلاعات سیاستی امنیتی، بین درخواست کننده سرویس و فراهم کننده سرویس، برقرار می‌کند.

از جمله دامنه‌های امنیتی دیگر گرید عبارتند از:

- Credential Life Span and Renewal

Secure Logging -

Assurance -

- Manageability

Firewall Traversal -

- Securing the OGSA infrastructure

پرداخت و دانلود

مشخصات فروشنده

نام و نام خانوادگی : مجتبی خادم پیر

شماره تماس : [phone]

ایمیل :[e-mail]

سایت :payfile.org

مشخصات فایل

فرمت : doc

تعداد صفحات : 101

قیمت : برای مشاهده قیمت کلیک کنید

حجم فایل : 1166 کیلوبایت

برای خرید و دانلود فایل و گزارش خرابی از لینک های روبرو اقدام کنید...

پرداخت و دانلودگزارش خرابی و شکایت از فایل