:: بازدید امروز : 1726
:: باردید دیروز : 5576
:: بازدید هفته : 1726
:: بازدید ماه : 17338
:: بازدید سال : 625870
:: بازدید کلی : 1459275

پایان نامه ارائه یک مدل فرمال برای تحلیل زیر ساخت نرم افزاری در دیتا سنترها

نوشته شده توسط : admin

دانشگاه شیراز

دانشکده آموزش های الکترونیکی

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته ی مهندسی فناوری اطلاعات (تجارت الکترونیک)

-ارائه یک مدل فرمال برای تحلیل زیر ساخت نرم افزاری در دیتا سنترها

استاد راهنما

دکتر علی اکبر پویان

بهمن 1390

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول: مقدمه 1

1.1. بیان مسئله و ضرورت تحقیق 1

1.2. دامنه تحقیق 7

1.3. پیشینه تحقیق 7

1.4. اهداف تحقیق 8

1.5. سوالات تحقیق 8

1.6. مراحل و روش تحقیق 9

1.7. دستاوردهای تحقیق 10

1.8. نگاهی کلی بر پایان نامه 10

فصل دوم: معرفی و بررسی ابزار فرمال برای مدل سازی سیستم ها 12

Abstract State Machine (ASM) 14
LOTOS 17
- مقدمه ای بر جبر پروسه ها 18
VDM-SL 22
شبکه های پتری 23
- خصوصیات رفتاری 25
  - Reachability 26
  - Boundedness 26
  - Liveness 26
  - Reversibility 28
  - Coverability 28
- زیر مجموعه های شبکه های پتری 29
  - State Machine (SM) 30
  - Marked Graph (MG) 30
  - Free-choice net (FC) 31
  - Extended Free-choice net (EFC) 31
  - Asymmetric choice net (AC) 31
- قضایا و فرضیات 32
مقایسه و جمع بندی 35

فصل سوم: بررسی معماری دیتا سنترها 38

Microsoft Hyper-V 39
- بررسی اجزاء معماری Hyper-V 42
  - APIC 43
  - Child Partition 43
  - Hypercall 43
  - Hypervisor 43
  - IC 43
  - I/O stack 44
  - Root Partition 44
  - VID 44
  - VMBus 44
  - VMMS 44
  - VMWP 44
  - VSC 45
  - VSP 45
  - WinHv 45
  - WMI 45
- نقاط ضعف 46
Xen 46
- بررسی اجزاء معماری Xen 48
  - Xen Hypervisor 48
  - Domain 0 48
  - Domain U 49
  - Xenstored 50
- ارتباطات مابین دامنه صفر و دامنه های U 50
VMware ESXi 50
- بررسی اجزاء معماری VMware ESX 52
  - VMkernel 52
  - File System 52
  - CIM 53
- طراحی یک معماری برای دیتا سنتر 54
- مختصری درباره vSphere 56
  - سرویس های زیر ساختی vSphere 58
  - سرویس های کاربردی vSphere 59
    - سرور VMware vCenter 59
    - Client ها 59
    - ESX 59
    - vCenter Server 59
    - VMFS 59
    - SMP 60
    - VCMS 60
    - VI Client 60
    - VMware VMotion 60
    - Storage VMotion 60
    - VMware HA 61
    - DRS 62
    - Consolidated Backup 63
    - vSphere SDK 63
    - Fault Tolerance 64
  - سرویس های توزیع شده در vSphare 64
  - معماری شبکه 64
  - معماری محل ذخیره سازی داده ها 66
  - معماری سرور مدیریت VirtualCenter 69
    - User Access Control 70
    - Core Service 71
  - جمع بندی 71

فصل چهارم: ارائه مدل فرمال برای دیتا سنتر و تحلیل آن 72

تشریح دیتا سنتر نمونه 73
ارائه مدلی از رفتار کلی دیتا سنتر 77
- ارزیابی و تحلیل مدل فرمال 87

4.2.1.1. Liveness 87

4.2.1.2. Safeness 87

4.2.1.3. Reversibility 89

بررسی لایه های پایینتر مدل فرمال 90

بررسی نحوه کار سرویس HA 91
- شرح سرویس VMware HA 91
- ارائه مدل فرمال از نحوه کار سرویس HA 95
- تحلیل و ارزیابی مدل 98

4.3.3.1. Liveness 99

4.3.3.2. Safeness 101

4.3.3.3. Reversibility 102

بررسی نحوه کار سرویس Fault Tolerance 106
- تشریح ساختار سرویس Fault Tolerance 106
- ارائه مدل فرمال از نحوه کار سرویس Fault Tolerance 110
- تحلیل و ارزیابی مدل 111

4.4.3.1. Liveness 112

4.4.3.2. Safeness 113

4.4.3.3. Reversibility 113

بررسی نحوه کار سرویس VMotion 114
- تشریح ساختار سرویس VMotion 114
- ارائه مدل فرمال از نحوه کار سرویس VMotion 118
- تحلیل و ارزیابی مدل 119

4.5.3.1. Liveness 120

4.5.3.2. Safeness 121

4.5.3.3. Reversibility 122

بررسی ساختار داخلی ESX hypervisor 124
- تشریح ساختار ESX 124
- ارائه یک مدل فرمال از نحوه کار ESX 125
- بررسی و تحلیل مدل 129

4.6.3.1. Liveness 129

4.6.3.2. Safeness 131

4.6.3.3. Reversibility 132

تشریح ساختار سیستم ذخیره سازی در ESX 133
- تشریح ساختار سیستم ذخیره سازی 133
- ارائه یک مدل فرمال از نحوه کار سیستم ذخیره سازی در ESX 138
- بررسی و تحلیل مدل 144

4.7.3.1. Liveness 144

4.7.3.2. Safeness 145

4.7.3.3. Reversibility 146

معماری ساختار شبکه در ESX 148
- تشریح ساختار شبکه 148
- ارائه مدل فرمال برای ساختار شبکه در ESX 155
- بررسی و تحلیل مدل 161

4.8.3.1. Reversibility 161

4.8.3.2. Liveness 163

4.8.3.3. Safeness 165

معماری سوئیچ مجازی در ساختار شبکه 165
- تحلیل ساختار سوئیچ مجازی 165
- ارائه یک مدل فرمال برای سوئیچ مجازی 169
- بررسی و تحلیل مدل 172

4.9.3.1. Liveness 172

4.9.3.2. Safeness 173

4.9.3.3. Reversibility 174

جمع بندی 175

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات 176

مراجع 180

پیوست: مجموعه کامل مدل های پتری طراحی شده در پایان نامه 186

چکیده به زبان انگلیسی 195

فهرست جدول ها

عنوان و شماره صفحه

جدول 2.1. خلاصه مقایسه ابزار توصیف فرمال 36

جدول 3.1. سیستم های عامل قابل پشتیبانی توسط Hyper-V R2 41

جدول 3.2. سیستم های عامل قابل پشتیبانی توسط Xen نسخه 3. 47

جدول 4.1. گزارهای فعال در وضعیت های M₀ الی M₁₅ از مدل پتری 4.30 164

جدول 5.1. خلاصه نتایج به دست آمده از تحلیل رفتار زیر سیستم ها و سرویس های VMware ESX 177

فهرست شکل ها

عنوان صفحه

شکل 1.1. نحوه قرارگیری لایه های نرم افزاری بر روی سرور 4

شکل 1.2. شمای کلی دیتا سنتر با معماری مجازی 5

شکل 2.1. مثال هایی از زبان های فرمال و تقسیم بندی آنها ]10[ 13

شکل 2.2. روال طراحی یک سیستم نمونه به کمک زبان های فرمال ]10[ 14

شکل 2.3. نقطه gate در جبر پروسه ها ]4[ 18

شکل 2.4. مدل تولید کننده- مصرف کننده به کمک LOTOS ]17[ 19

شکل 2.5. مثالی از مدل سازی یک پروتکل به کمک شبکه های پتری ]23[ 25

شکل 2.6. نمونه ای از شبکه پتری non-Live ]23[ 27

شکل 2.7. نشانه گزاری برای: a) مجموعه موقعیت های ورودی و خروجی برای t و b) مجموعه گزارهای ورودی و خروجی برای p ]23[ 30

شکل 2.8. مثال هایی از زیر مجموعه های شبکه های پتری ]23[ 32

شکل 2.9. یک شبکه پتری و گراف نشانه دار مربوط به آن ]23[ 33

شکل 3.1. معماری سطح بالای Hyper-V ]40[ 42

شکل 3.2. شمایی از معماری Xen ]51[ 47

شکل 3.3. نحوه سرویس دهی به ماشین میزبان توسط Qemu-DM ]51[ 49

شکل 3.4. شمایی از معماری VMware ESXi ]3[ 52

شکل 3.5. ساختار شماتیک مدیریت CIM ]3[ 54

شکل 3.6. مثالی از مفاهیم میزبان، کلاستر و مخزن منابع ]60[ 58

شکل 3.7. طرز کار سرویس HA ]61[ 62

شکل 3.8. شمایی از معماری شبکه در محیط مجازی ]60[ 65

شکل 3.9. شمایی از معماری ذخیره سازی ]60[ 66

شکل 3.10. طرز کار RDM ]60[ 68

شکل 3.11. شمایی از ساختار سرور مدیریت VirtualCenter ]60[ 70

شکل 4.1. زیر ساخت دیتا سنتر مجازی ]63[ 73

شکل 4.2. یک الگوی نمونه برای زیر ساخت دیتا فیزیکی سنتر ]60[ 75

شکل 4.3. ساختار شماتیک دیتا سنتر نمونه 76

شکل 4.4. مدل پتری طراحی شده برای دیتا سنتر نمونه 78

شکل 4.5. گراف پوشا برای مدل پتری شکل 4.4 88

شکل 4.6. نتیجه تحلیل فضای حالت به وسیله نرم افزار PIPE 89

شکل 4.7. مدل پتری نحوه کار سرویس HA 96

شکل 4.8. عضویت شبکه 4.7 در زیرکلاس های شبکه های پتری 100

شکل 4.9. گراف پوشای مدل 4.7 101

شکل 4.10. نتیجه تحلیل فضای حالت بر روی مدل 102

شکل 4.11. نحوه توزیع توکن در وضعیت S8 103

شکل 4.12. شبیه سازی شبکه پتری شکل 4.7 104

شکل 4.13. چندین نمونه از شبیه سازی اجرای شبکه پتری 105

شکل 4.14. مدل پتری نحوه کار سرویس Fault Tolerance 110

شکل 4.15. نحوه توزیع توکن ها در M₃ و M₄ 112

شکل 4.16. گراف پوشای مدل پتری شکل 4.14 114

شکل 4.17 مدل پتری نحوه کار سرویس VMotion 118

شکل 4.18. گراف نشانه دار (G, ) مربوط به مدل 4.17 120

شکل 4.19. گراف پوشای مدل 4.17 123

شکل 4.20. مدل پتری طرز کار ESX 125

شکل 4.21. گراف جهت دار معادل شبکه پتری 4.20 130

شکل 4.22. گراف پوشای کدل پتری 4.20 132

شکل 4.23. نمای شماتیک مدل چند لایه ای سیستم ذخیره سازی در ESX ]63[ 134

شکل 4.24. مدل پتری ارائه شده از نحوه کار سیستم ذخیره سازی در ESX 139

شکل 4.25. گراف جهت دار متناظر با مدل پتری 4.24 144

شکل 4.26. گراف پوشای شبکه پتری 4.24 146

شکل 4.27. نرم افزار تحلیلگر گراف، در حال اجرای الگوریتم اول عمق 147

شکل 4.28. نحوه ارتباط کارت شبکه مجازی و سوئیچ مجازی ]62[ 149

شکل 4.29. شمای کلی از ساختار شبکه در سرور ESX 153

شکل 4.30. مدل پتری تهیه شده از ساختار شبکه در ESX 156

شکل 4.31. گراف پوشای مدل پتری شکل 4.30 162

شکل 4.32. جستجوی اول عمق گراف شکل 4.31 163

شکل 4.33 مدل فرمال از نحوه کار سوئیچ مجازی 170

شکل 4.34. گراف جهت دار متناظر با مدل پتری 4.33 173

شکل 4.35. گراف پوشای مدل پتری 4.33 174

فصل اول: مقدمه

1.1. بیان مسئله و ضرورت تحقیق

نیاز بشر به پردازش و ذخیره سازی اطلاعات در دهه های گذشته همواره رشد صعودی و شتابدار داشته است. به گونه ای که حرکت از سیستم های توزیع شده بر روی سوپرکامپیوترهای گران قیمت به شبکه های بسیار پر قدرت و ارزان در مدت نسبتا کوتاهی صورت گرفته است. همچنین نیاز به مدیریت اطلاعات، پردازش، گردش کار و دیگر ابزار مدیریتی همواره رشد فزاینده داشته است. به طبع این نیاز، ساختار سیستم های کامپیوتری در سطوح فنی و مدیریتی نیز رشد کرده و پیچیده تر شده است.

به منظور جوابگویی به این حجم فزاینده درخواست ها و نیاز بازار به منابع پردازش و ذخیره سازی اطلاعات و نیز به منظور ارائه سرویس های مورد نیاز با کیفیت مناسب و قابل رقابت، یکی از بهترین راه های پیشنهاد شده، متمرکز نمودن این منابع و مدیریت صحیح آنها است. به این منظور و برای به حداکثر رساندن کیفیت خدمات و حداقل نمودن هزینه ها یکی از رایج ترین راهکارهای موجود راه اندازی مراکز داده یا دیتا سنتر ها می باشد. در این طرح با آماده سازی زیر ساخت های فیزیکی، امنیتی، شبکه ای، سخت افزاری و نرم افزاری، مجموعه ای از سرورهای قدرتمند برای ارائه سرویس های مورد نیاز مشتریان در نظر گرفته می شود. این سرورها با خطوط بسیار پر سرعت بر حسب نیاز به اینترنت یا شبکه های سازمانی متصل می گردند و با نصب سیستم های عامل و نرم افزارها و سرویس های مورد نیاز به کاربران خدمات لازم را ارائه می نمایند. با وجود چنین مراکزی دیگر سازمان ها و مراکز تجاری، صنعتی، دانشگاهی و غیره نیازی به راه اندازی مراکز سرویس دهی محلی[1] و نیز متحمل شدن هزینه های نگهداری، به روز رسانی و استخدام متخصصین نخواهند داشت. در ادامه به بررسی اجمالی دیتا سنترها خواهیم پرداخت تا بتوانیم طرح پیشنهادی را تشریح نمائیم.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید