پایان نامه محاسبات گريدي
مقدمه
Computing Grid يا شبكه‌هاي متصل كامپيوتري مدل شبكه‌اي جديدي است كه با استفاده از پردازشگرهاي متصل به هم امكان انجام‌دادن عمليات حجيم محاسباتي را ميسر مي‌سازد. Gridها در واقع از منابع كامپيوترهاي متصل به‌شبكه استفاده مي‌كنند و مي‌توانند با استفاده از برآيند نيروي اين منابع، محاسبات بسيار پيچيده را به‌راحتي انجام دهند. آن‌ها اين كار را با قطعه قطعه كردن اين عمليات و سپردن هر قطعه به‌كامپيوتري در شبكه انجام مي‌دهند. به عنوان مثال وقتي شما از كامپيوترتان براي مدتي استفاده نمي‌كنيد و كامپيوتر شما به اصطلاح به‌وضعيت محافظ نمايشگر يا Screensaver مي‌رود، از پردازشگر كامپيوتر شما هيچ استفاده‌اي نمي‌شود. اما با استفاده از شبكه‌هاي Grid مي‌توان از حداكثر توانايي‌هاي پردازشگر‌ها استفاده نمود و برنامه‌اي را در كامپيوتر قرار داد كه وقتي از سيستم استفاده‌اي نمي‌شود، اين برنامه بتواند از نيروي بلااستفاده دستگاه بهره بگيرد و قسمتي از محاسبات بزرگ عملياتي را انجام دهد. در اين مقاله اين پديده در فناوري اطلاعات مورد بحث قرار مي‌گيرد و اهميت استفاده از اين فناوري، پيچيدگي‌ها، اجزاي تشكيل دهنده و استانداردهاي اين مدل بررسي مي‌شود و نشان داده خواهد شد كه با استفاده از اين مدل چگونه در وقت و زمان شما صرفه‌جويي مي‌شود. گفتني است در حال حاضر بزرگ‌ترين شبكه Grid جهان در خدمت پروژه SETI@home براي يافتن حيات هوشمند فرازميني قرار دارد. امروزه فناوري جديدي به نام Grid به عرصه ارتباطات الكترونيك قدم نهاده است كه براساس آن با دانلود كردن يك محافظ نمايشگر مخصوص مي‌توانيم به‌كامپيوترهاي شخصي خود اجازه دهيم كه وقتي از آن استفاده نمي‌كنيم، به شبكه جهاني متصل شوند و به سيستم‌هاي بزرگ تحقيقاتي اجازه دهند از منابع آزاد و بلااستفاده سيستم ما استفاده نمايند.
Grid computing 1-1 چيست ؟
حدود 33 سال از به وجود آمدن اينترنت مي‌گذرد و از سال 1989 كه وب پديد آمد، بيشتر مردم از آن استفاده مي‌كنند و به‌صورت بخشي از زندگي ايشان در آمده است. شايد علت اين استفاده زياد از اينترنت، استاندارد باز آن بوده است كه امكان ارتباط كامپيوترهاي مختلف را با يكديگر مهيا مي‌سازد. با استفاده از اينترنت مي‌توانيد از هر كامپيوتري كه به‌آن متصل است، ايميل بفرستيد و شخصي در آن طرف دنيا با كامپيوتري كاملاً متفاوت با كامپيوتر شما، آن ايميل را به راحتي بخواند و به شما ايميل ديگري بفرستد. امروزه تقريباً تمامي شركت‌ها و سازمانهاي بزرگ، براي تبادل اطلاعات و فرستادن ايميل به‌مشتريان خود از اينترنت استفاده مي‌كنند. پرسش اين است كه آيا به‌راستي امكاناتي كه اينترنت در اختيار ما قرار مي‌دهد، فقط در فرستادن ايميل و داشتن وب‌سايت خلاصه مي‌شود؟ آيا اينترنت امكان استفاده از منابع سخت‌افزاري سيستم‌هاي ديگر را نيز به ما مي‌دهد؟ پس از اينترنت چه ابزار يا بستري خواهد آمد؟
امروزه فناوري جديدي به نام Grid به عرصه ارتباطات قدم نهاده است كه براساس آن با دانلودكردن يك محافظ نمايشگر مخصوص مي‌توانيم به‌كامپيوترهاي شخصي خود اجازه دهيم كه وقتي از آن استفاده نمي‌كنيم، به شبكه جهاني متصل شوند و به سيستم‌هاي بزرگ تحقيقاتي اجازه دهند از منابع آزاد و بلااستفاده سيستم ما استفاده نمايد. كامپيوترهاي امروزي مانند مغز انسان معمولا از بخش كوچكي از توانايي‌هاي خود استفاده مي‌كنند و اغلب به صورت غيرفعالند و منتظر اطلاعات ورودي مي‌مانند. تصور كنيد كه اگر از منابع سخت‌افزاري اين همه كامپيوتر غيرفعال استفاده شود و همه در يك كامپيوتر جمع شود، چه دستگاه پرقدرتي خواهيم داشت. Grid Computing با كمك به اينترنت زمينه‌اي را فراهم آورده است كه بتوان با استفاده از آن، از منابع سخت‌افزاري سيستم‌هاي ديگر نيز استفاده نماييم.
ممكن است Grid براي افراد مختلف معاني متفاوتي داشته باشد، اما اگر بخواهيم تعريف ساده‌اي از آن داشته باشيم، مي‌توانيم بگوييم Computing Grid در واقع به‌شما اجازه مي‌دهد با استفاده از منابع سيستم‌هاي متصل به شبكه و ايجاد يك منبع بزرگ از سرويس‌ها و امكانات اين سيستم‌ها، مركزي بزرگ و قدرتمند به وجود آوريم كه توانايي انجام‌دادن عمليات بسيار پيچيده‌اي را داشته باشد كه يك سيستم به‌تنهايي نمي‌تواند انجام دهد. به‌نحوي كه از ديد استفاده‌كنندگان اين سيستم‌هاي بزرگ، اين عمليات تنها از طريق يك سيستم انجام مي‌شود.
Grid Computing در حقيقت نسل جديدي از شبكه‌هاي توزيع يافته است و همانند اينترنت به كاربران خود اجازه مي‌دهد فايل‌ها را به اشتراك بگذارند. به‌علا‌وه، منابع مشتركي از اطلاعات را براي استفاده‌كنندگان فراهم مي‌كند. با استفاده از اين سيستم‌ها مي‌توان منابع كامپيوترهاي ناهمگون را به‌اشتراك گذاشت. هدف اصلي Grid استفاده از اين منابع مشترك مانند قدرت پردازنده، پهناي باند، پايگاه اطلاعاتي و در اختيار گذاردن آن براي كامپيوتر مركزي است.
| عنوان | صفحه | ||
| مقدمه | ……………………………………………. | 12 | |
| فصل اول مباني گريد | ……………………………………………. | 14 | |
| Grid computing 1-1 چيست ؟ | ……………………………………………. | 15 | |
| 2-1 انواع Grid | ……………………………………………. | 17 | |
| 3-1 اهميت Grid Computing | ……………………………………………. | 18 | |
| 4-1 ابزار قدرتمند Globus | ……………………………………………. | 20 | |
| 5-1 نگاهي به‌اجزاي Grid | ……………………………………………. | 21 | |
| Grid 6-1 از ديد برنامه نويسان | ……………………………………………. | 27 | |
| 7-1 پيچيدگي‌ها | ……………………………………………. | 30 | |
| 8-1 مقدمه‌اي بر محاسبات توري | 31 | ||
| 9-1 مسأله گريد | ……………………………………………. | 33 | |
| 10-1 گريد و مفاهيم ديگر از محاسبات توزيعي | ……………………………………………. | 34 | |
| 11-1 فوايد محاسبات توري | ……………………………………………. | 37 | |
| 1-11-1بهره برداري از منابع مورد استفاده | ……………………………………………. | 37 | |
| 2-11-1 ظرفيت پردازنده موازي | ……………………………………………. | 39 | |
| 3-11-1 منابع مجازي و سازمانهاي مجازي | ……………………………………………. | 40 | |
| 4-11-1دستيابي به منابع اضافي | ……………………………………………. | 42 | |
| 5-11-1 توازن منابع | ……………………………………………. | 44 | |
| 6-11-1 قابليت اطمينان | ……………………………………………. | 45 | |
| 7-11-1مديريت | ……………………………………………. | 47 | |
| 12-1 استانداردها براي محيط‌هاي گريد | ……………………………………………. | 48 | |
| 1-12-1 استاندارد OGSI | ……………………………………………. | 49 | |
| 2-12-1 استاندارد گريد FTP | 50 | ||
| 3-12-1 استاندارد WSRF | ……………………………………………. | 51 | |
| 4-12-1 استانداردهاي مرتبط با سرويس‌هاي وب | ……………………………………………. | 51 | |
| فصل دوم امنيت و طراحي گريد | ……………………………………………. | 52 | |
| -21 معرفي امنيت گريد (گريد Security) | ……………………………………………. | 53 | |
| 1-1-2 نيازهاي امنيتي گريد | ……………………………………………. | 53 | |
| 2-1-2 چالش‌هاي امنيتي موجود در گريد | ……………………………………………. | 54 | |
| 3-1-2 دامنه‌هاي امنيتي گريد | 54 | ||
| 4-1-2 اصول امنيت | ……………………………………………. | 56 | |
| 5-1-2 اصطلاحات مهم امنيت گريد | ……………………………………………. | 58 | |
| 6-1-2 مجوز اعتبارسنجي | ……………………………………………. | 61 | |
| 2-2 طراحي گريد | ……………………………………………. | 68 | |
| 1-2-2 اهداف راه حل | ……………………………………………. | 69 | |
| 2-2-2 توپولوژي گريد | ……………………………………………. | 73 | |
| 1-2-2-2 Intra گريد | ……………………………………………. | 74 | |
| 2-2-2-2 Extra گريد | ……………………………………………. | 76 | |
| 3-2-2-2 Inter گريد | ……………………………………………. | 77 | |
| 3-2بررسي برخي از پروژه‌هاي گريد | ……………………………………………. | 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 مقايسه ونتيجه گيري | ……………………………………………. | 82 | |
| فصل سوم زمانبندي در گريدهاي محاسباتي | ……………………………………………. | 83 | |
| 1-3 زمانبندي در گريدهاي محاسباتي | ……………………………………………. | 84 | |
| 2-3 توابع هدف | ……………………………………………. | 93 | |
| 3-3 زمانبندي سيستم هاي توزيع شده و گريد | ……………………………………………. | 96 | |
| منابع | ……………………………………………. | 101 | |
فهرست جداول و اشكال
| عنوان | صفحه | |||
| شكل 1-1 | سيستم‌هاي Gird از ديد استفاده کنندگان | ……………………………………………. | 22 | |
| شكل 1-2 | GSI در Gird | ……………………………………………. | 23 | |
| شكل 1-3 | موقعيت سرويس‌هاي MDS در Gird | ……………………………………………. | 24 | |
| شكل 1-4 | موقعيت زمانبند‌ها در Grid | ……………………………………………. | 25 | |
| شكل 1- 5 | – GASS در Gird | ……………………………………………. | 26 | |
| شكل 1-6 | بخش مديريت منابع در Grid | ……………………………………………. | 27 | |
| شكل 1-7 | ساختار معماري باز سرويس هاي Grid | ……………………………………………. | 28 | |
| شكل 1-8 | كنترل گريد توسط Middleware | ……………………………………………. | 32 | |
| شكل 1-9 | دسترسي به منابع اضافي | ……………………………………………. | 42 | |
| شكل 1-10
| Job ها به منظور توازن بار به قسمتهايي ازگريد كه كمتر مشغولند مهاجرت داده شده اند | ……………………………………………. | 43 | |
| شكل 1-11 | پيكربندي افزونه گريد | ……………………………………………. | 46 | |
| شكل 1-12 | تخصيص منابع توسط راهبر | ……………………………………………. | 47 | |
| شكل 1-13 | اجزاي زير بناي سرويس هاي گريد | ……………………………………………. | 50 | |
| شكل 2- 1 | رمزگشايي با كليد متقارن | ……………………………………………. | 59 | |
| شكل 2- 2 | اعتبارسنجي ديجيتالي | ……………………………………………. | 63 | |
| شكل 2-3 | يك نمونه از اعتبارسنجي و تصديق | ……………………………………………. | 65 | |
| شكل 2-4 | معماري پايگاه داده | ……………………………………………. | 73 | |
| شكل 2- 5 | توپولوژي Intra گريد | ……………………………………………. | 75 | |
| شكل 2- 6 | توپولوژي Extra گريد | ……………………………………………. | 76 | |
| شكل 2-7 | توپولوژي Inter گريد | ……………………………………………. | 77 | |
| شكل 2- 8 | جدول مقايسه | ……………………………………………. | 82 | |
| شکل 3-1 | مراحل كلي اجراي يك كار داده موازي در يك سيستم گريد | ……………………………………………. | 90 | |
| شکل 3-2 | طبقه بندي زمانبندهاي گريد | ……………………………………………. | 94 | |
| شکل 3-3 | توابع هدف | ……………………………………………. | 95 | |
پایان نامه محاسبات گريدي