بررسی محاسبات گریدی
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.
2بررسی برخی از پروژه‌های گرید:
: SETI @ Home 1-3-2
جستجو برای یافتن هوش فرازمینی است که هدف از آن یافتن پاسخ سؤالاتی مانند این که آیا ما تنها هستیم می‌باشد. تلسکوپ رادیویی Are Ibo به قطر 300 متر در پورتوریکو می‌باشد. برای پردازش و تحلیل یافته‌‌ها نیز از قوی ترین ابرکامپیوتر دنیا استفاده می‌کند. در حال حاضر حدود 4/5 میلیون کامپیوتر در سراسر دنیا به SETI@Home پیوسته اند و بزرگترین ابرکامپیوتر روی زمین را تشکیل داده اند. سرعت کاری این ابرکامپیوتر در حدود 70 ترافلاپس (70 میلیارد عملیات ممیز شناور در ثانیه) است. این رقم یعنی این که یک کامپیوتر منفرد به مدت دو هزار سال به طور مداوم و هر روز کار کند. این 4/5 میلیون کامپیوتر در حال حاضر در 226 کشور جهان پراکنده هستند و می‌توان گفت که در ضمن بزرگ ترین پروژه گرید Computing جهان را نیز شکل داده اند.
NAREGL2-3-2:
پروژه ملی ژاپن به اسم (National Research) NAREGL گرید می‌باشد.
هدف اصلی پروژه NAREGL این است که به قدرت محاسباتی (10 به توان 15) پتافلاپ بر ثانیه دست بیابند. این میزان قدرت محاسباتی معادل یک میلیون پینتیوم 4 است.
3-3-2 Floding@Home:
این پروژه به F@H و همچنین به FAH نیز معروف است. یک پروژه محاسباتی توزیعی طراحی شده جهت انجام شبیه سازی‌های محاسباتی از پروتئین و مولکول‌های پویای دیگر می‌باشد. این پروژه در سال 2000، انجام شد و در حال حاضر نیز توسط گروه Pande، در دانشکده شیمی از دانشگاه Stanford، تحت نظارت پروفسور Vijay Pande، مدیریت می‌شود.
Floding@Home یکی از قوی ترین کلاسترهای محاسبات توزیعی در سرتاسر دنیا می‌باشد. هدف از این پروژه، «فهمیدن Protein Folding، Misfolding و بیماریهای مرتبط دیگر» می‌باشد.
بر طبق شبیه سازی‌هایی که از Protein Folding، Misfolding انجام می‌شود، دانشمندان را قادر می‌سازد تا فهم بهتری از توسعه و بهبود بیماری ها، از قبیل بررسی شکل مولکول بیماری جنون گاوی، انواع سرطان‌‌ها و بیماریهای مشابه، پیدا کنند.
Floding@Home جهت انجام پردازش داده نیاز به سوپرکامپیوترها ندارد، در عوض یک سری شرکت کننده‌های ابتدایی در پروژه F@H شرکت می‌کنند که عبارتند از صدها هزار از کامپیوترهای شخصی کاربرانی که یک برنامه کوچک را در سمت Client روی کامپیوتر شخصی خود نصب می‌کنند. هنگامی که کاربر سمت Client پای سیستم خود نیست و یا از Cpu استفاده کمتری می‌کند، توان Cpu خود را در اختیار این پروژه با اجرا کردن یک محافظ صفحه، قرار می‌دهد.
در حقیقت F@H, از توان پردازشی بلااستفاده در سمت Clientها استفاده مفید می‌کند.
در سال 2007، پروژه F@H یک سطح کارایی بیشتر از یک پتافلاپ به دست آورد که یکی از اولین سیستم‌های محاسباتی با چنین توان محاسباتی محسوب می‌شد.