محاسبات گریدی

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

دسته بندی	کامپیوتر و IT
فرمت فایل	doc
حجم فایل	1230 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	78

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

فهرست مطالب

عنوان		صفحه
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

عنوان			صفحه
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 1-11	پیکربندی افزونه گرید	....................................................		46
شکل 1-12	تخصیص منابع توسط راهبر	....................................................		47
شکل 1-13	اجزای زیر بنای سرویس های گرید	....................................................		50
شکل 2- 1	رمزگشایی با کلید متقارن	....................................................		59
شکل 2- 2	اعتبارسنجی دیجیتالی	....................................................		63
شکل 2-3	یک نمونه از اعتبارسنجی و تصدیق	....................................................		65
شکل 2-4	معماری پایگاه داده	....................................................		73
شکل 2- 5	توپولوژی Intra گرید	....................................................		75
شکل 2- 6	توپولوژی Extra گرید	....................................................		76
شکل 2-7	توپولوژی Inter گرید	....................................................		77
شکل 2- 8	جدول 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.

فصل اول

مبانی گرید

Grid computing 1-1 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.

یکی دیگر از انواع Gridها، سیستم‌های جوینده منابع یا Scavenging Grid است. این سیستم‌ها از تعداد زیادی کامپیوتر شخصی استفاده می‌کنند و به‌صورت مداوم به‌دنبال ظرفیت‌ها، منابع آزاد و چرخه پردازنده (CPU cycle) کامپیوتر‌های متصل به ‌Grid هستند و از این منابع استفاده می‌نمایند. البته صاحبان این کامپیوترهای شخصی باید قبلا‌ً اجازه استفاده از منابع بدون استفاده خود را بدهند.

محاسبات گریدیمبانی گریدانواع Grid