وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

دانشگاه علوم و فنون مازندران

پایان‏ نامه مقطع کارشناسی ارشد

رشته مهندسی فناوری اطلاعات

عنوان:

ارایه‏ یک الگوریتم مقیاس‎پذیر آگاه از بارکاری جهت زمان‏بندی ماشین‏های مجازی

استاد راهنما:

دکتر محسن شریفی

استاد مشاور:

مهندس هادی سلیمی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

فهرست مطالب:

فصل 1: مقدمه و کلیات تحقیق…………………1

1-1- مقدمه……………….. 2

1-2- اهداف…………………. 3

1-3- ساختار پایان‌نامه……………….. 3

فصل 2: مجازی‏سازی و پردازش ابری………………. 5

2-1- مقدمه……………….. 6

2-2- تعریف مجازی‏سازی………………… 6

2-3- تاریخچه‏ی مجازی‏سازی………………… 7

2-4- ناظر ماشین مجازی………………… 8

2-5- کاربردهای مجازی‏سازی………………… 9

2-5-1- جعبه‏ شنی………………. . 9

2-5-2- محیط‏های اجرایی چندگانه……………….. 9

2-5-3- سخت ‏افزار مجازی…………………. 9

2-5-4- سیستم‏ عامل‏های چندگانه همزمان………………… 9

2-5-5- اشکال‏زدایی…………………. 10

2-5-6- مهاجرت نرم‏ افزار……………….. 10

2-5-7- بسته‏ پیش ‏نصب مجازی…………………. 10

2-5-8- تجمیع کارگزار………………. 10

2-6- سطوح مختلف مجازی‏سازی………………… 14

2-6-1- معماری یک سیستم قابل مجازی سازی…………………. 14

2-6-2- مجازی ‏سازی در سطح معماری مجموعه دستور……………….. 18

2-6-3- مجازی‏ سازی در سطح انتزاع سخت ‏افزار……………….. 19

2-6-4- مجازی‏ سازی در سطح سیستم ‏عامل…………………. 24

2-6-5- مجازی‏ سازی در سطح برنامه‏ کاربردی…………………. 26

2-6-6- مجازی ‏سازی در سطح کتابخانه……………….. 29

2-7- پردازش ابری………………… 30

2-7-1- تاریخچه……………….. 30

2-7-2- مزایای اقتصادی ابر………………… 31

2-7-3- انواع ابر پردازشی…………………. 32

فصل 3: تحقیقات مرتبط ………………. 33

3-1- مقدمه……………….. 34

3-2- رویکردهای متفاوت به زمان‏بندی ماشین‏های مجازی…………….. 34

3-2-1- مزایا و معایب رویکردهای زمان‏بندی ماشین‏های مجازی………… 36

فصل 4: الگوریتم DVMS ……………….

4-1- مقدمه……………….. 38

4-2- ملاحظات زمان‏بندی در یک محیط پردازش ابری………………… 38

4-2-1- کارایی…………………. 38

4-2-2- هزینه……………….. 38

4-2-3- همجواری…………………. 39

4-2-4- قابلیت اعتماد و دسترس ‏پذیری مستمر………………… 39

4-3- چالش‏های زمان‏بندی………………… 39

4-4- الگوریتم ارایه شده برای زمان‏بندی ماشین‏های مجازی……………….. 39

4-4-1- نگاشت مساله‏ی زمان‏بندی به مساله‏ی کوله پشتی…………………. 40

4-4-2- مدل سیستم………………… 40

4-4-3- فرمول‏ بندی مساله……………….. 40

4-4-4- الگوریتم DVMS…………………

4-4-5- قضیه……………….. 45

4-4-6- بررسی پیچیدگی زمانی الگوریتم:………………. 47

4-4-7- پیچیدگی فضایی الگوریتم:………………. 48

فصل 5: ارزیابی الگوریتم ارایه شده  ……………….49

5-1- مقدمه……………….. 50

5-2- شرایط و محدودیت‏های ارزیابی………………… 50

5-2-1- مشخصات سخت‏افزاری و نرم‏افزاری محیط ارزیابی…………………. 51

5-3- فرض‏ها و تعریف‏ها………………. 51

5-4- بررسی زمان اجرای الگوریتم……………….. 52

5-4-1- تعداد ماشین‏های فیزیکی ثابت، تعداد ماشین‏های مجازی متغیر………………… 52

5-4-2- تعداد ماشین‏های مجازی ثابت، تعداد ماشین‏های فیزیکی متغیر………………… 55

5-5- مقایسه الگوریتم DVMS با دو الگوریتم پایه……………….. 56

5-5-1- الگوریتم تصادفی…………………. 57

5-5-2- الگوریتم توازن بار……………….. 57

5-5-3- روش مقایسه الگوریتم DVMS با الگوریتم تصادفی و چرخشی………… 57

فصل 6: نتیجه ‏گیری و کارهای آینده ………………. 61

6-1- نتیجه ‏گیری………………… 62

6-2- کارهای آینده………………. 62

منابع  ………………. 64

چکیده:

با توجه به نیاز جامعه‌ی امروز به توان پردازشی بالاتر و قابلیت استفاده از امکانات پردازشی برای عموم متقاضیان، فناوری پردازش ابری به عنوان یک راهکار عملی در صدر مسایل مورد بحث این حوزه قرار دارد. از سوی دیگر مدیریت فنی و هزینه‏ زیرساخت‏های عمومی ارایه‏دهنده‏ی این سرویس‏ها یکی از چالش‌های مهم امروز است. اگرچه با به خدمت گرفتن فناوری مجازی‏ سازی بسیاری از چالش‏های این حوزه رفع گردیده، ولی مسایل جدیدی را پیش روی محققان قرار داده است. در این پایان‌نامه سعی کرده‏ایم با معرفی یکی از چالش‏های مجازی‏سازی به نام تداخل بار کاری و تببین اثر آن بر زمان اجرای نرم‏افزارها که کاهش کیفیت سرویس و افزایش مصرف انرژی را نیز در پی دارد، الگوریتمی جهت زمان‏بندی ماشین‏های مجازی بر مبنای کاهش تداخل بار کاری ارایه نماییم. این الگوریتم می‏کوشد که ماشین‏های مجازی با تداخل بار کاری بالا بر روی یک کارگزار تجمیع نشوند. این مساله را می‏توان با مساله‏ی کوله‏پشتی دودویی چندگانه مدل نمود که متاسفانه در زمره‏ی مسایل NP-Complete است. با توجه به این که در مقوله‏ی زمان‏بندی، زمان اجرای الگوریتم نیز اهمیت شایانی دارد، جهت حل مساله از روش تقریبی استفاده شده است. به این ترتیب که با پذیرش خطا، مساله‏ی زمان‏بندی ماشین‏های مجازی در زمانی قابل قبول حل شده است. نتایج ارزیابی‌ الگوریتم ارایه شده و مقایسه‏ی آن با دیگر الگوریتم‏ها، نشان از کاهش زمان اجرای نرم‏افزار که باعث بهبود پارامترهای کیفی و هزینه‏ای سیستم‏های پردارش ابری خواهد شد. مثلا برای مرکز داده‏ای که قرار است 1000 ماشین مجازی را بر روی 50 ماشین فیزیکی زمان‏بندی نماید، الگوریتم ارایه شده بهبود 6% در زمان اجرا و افزایش 5/2برابری ضریب تجمیع را نسبت به الگوریتم شناخته شده‏ی چرخشی دارد.

فصل اول: مقدمه و کلیات تحقیق

1-1- مقدمه

فناوری مجازی‏سازی به عنوان یک رکن اساسی در سیستم‏های مبتنی بر پردازش ابری و مراکز داده مورد توجه ویژه می‏باشد. مفهوم مجازی‏سازی دارای قدمتی طولانی در دنیای رایانه است و سرآغاز آن به دهه 60 میلادی، برای استفاده‏ بهینه از توان رایانه‏ های بزرگ می‏رسد. با ظهور رایانه‏ های شخصی ارزان قیمت این فناوری به فراموشی سپرده شد، ولی در آغاز قرن جاری به مدد پیشرفت‏های قابل توجه در ساخت رایانه‏ های توانمند، شبکه ‏های با پهنای باند بالا و ابزارهای ذخیره‏سازی مدرن این فناوری امکان ظهور مجدد یافته ‏است. استفاده‏ بهینه از منابع کارگزارها با تجمیع سرویس‏ها بر تعداد ماشین سخت‏افزاری کمتر، کاهش هزینه‏های زیرساخت مانند مصرف برق و خنک‏کنندگی، مدیریت بهتر و آسان‏تر کارگزارها، امکان مهاجرت ماشین‏های مجازی در حال اجرا به میزبان‏های فیزیکی دیگر، ایجاد محیط‏های سازگار با نرم‏افزارهای قدیمی، ایجاد محیط‏های اجرایی مجزا جهت نرم‏افزارهای نامطمئن و یا تست و عیب‏یابی نرم‏افزارهای جدید از علت‏های مورد توجه قرار گرفتن این فناوری می‏باشند. هسته اصلی محیط مجازی، یک میزبان نرم‏افزاری به نام ناظر ماشین مجازی است. وظیفه‏ی اصلی ناظر ماشین مجازی ایجاد و مدیریت منابع محیط‏های اجرایی است. از آن‏جا که منابع موجود، محدود و مشترک می‏باشند، رقابت بر سر استفاده از آن‏ها باعث ایجاد پدیده‏ای به نام تداخل بار کاری می‏شود که تاثیر قابل توجهی بر کاهش کارایی ماشین‏های مجازی می‏گذارد. در این میان نقش کلیدی ناظر ماشین‏‏‏ مجازی این است که منابع موجود را به گونه‏ای تسهیم و زمان‏بندی نماید که کارایی ماشین‏های مجازی تحت تاثیر قرار نگیرد.

معمولا زمان اجرای یک برنامه بر روی یک ماشین مجازی طولانی‎تر از زمان اجرای آن بر روی یک ماشین فیزیکی می‏باشد که علت اصلی آن سربار ناشی از مجازی‏سازی و تداخل بارهای کاری است. از این رو ارایه‏ی الگوریتم‏هایی با رویکرد کاهش تداخل بار کاری می‏تواند نقش بارزی در کاهش زمان اجرای برنامه‏های اجرایی در محیط‏های مجازی شود. از سویی دیگر با توجه به تنوع و تعدد میزبان‏های سخت‏افزاری در محیط پردازش ابری، مقیاس ‏پذیری به عنوان یک مشخصه کلیدی در الگوریتم‏های ارایه شده می‏بایست مورد توجه ویژه قرار گیرد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

لینک بالا اشتباه است

برای دانلود متن کامل اینجا کلیک کنید

       

:: بازدید از این مطلب : 612