با افزایش بازار استفاده از تکنولوژی محاسبات ابری، مراکز داده عظیمی به وجود آمده­اند تا محاسبات را سریع­تر انجام دهند. یکی از دغدغه­های اصلی در محاسبات ابری، مواجه­شدن با اشکال­ها در حین اجرا ­کردن یک برنامه موازی زمان­بر است. برای غلبه بر این قبیل مشکلات، عموما از روش­های آزمون نقطه­مقابله­گیری[1] یا آرشیوکردن[2] استفاده می­ شود. اما این روش­ها غالبا سربار بالایی دارند و به صورت واکنشی عمل می­ کنند.

در این پایان نامه روشی را معرفی می­کنیم که علاوه بر بازیافت و بازگشت به عقب برای تحمل پذیری اشکال، بتواند گره­های محاسباتی که احتمال وقوع خرابی در آن­ها بیشتر است را شناسایی نماید و به صورت پیش­کنشی عمل کرده و ماشین­های مجازی را که بر روی آن­ها قرار دارد به گره­های محاسباتی امن­تر مهاجرت دهد تا در صورت وقوع اشکال در گره مشکوک برنامه موازی بدون وقفه به کار خود ادامه دهد. علاوه بر آن، در این الگوریتم با بهره­ گیری از قانون بیز و مدل هزینه پیشنهادی، آزمون نقطه­مقابله­گیری زائد تا حد امکان حذف شده و زمان اجرای برنامه بهبود خواهد یافت. با بهره گرفتن ازشبیه­سازی نشان می­دهیم که روش پیشنهادی بسته به شرایط مختلف تا 78% زمان اجرا را بهبود می­بخشد و از منابع کمتری استفاده می­ کند.

واژه­ های کلیدی: سیستم­های محاسبات ابر[3]، پیش ­بینی اشکال[4]، مدل مبتنی بر هزینه[5]، قانون بیز[6]، پیش­کنشی[7]، آزمون نقطه­مقابله­گیری هماهنگ[8] ، مهاجرت[9].

  فهرست مطالب

عنوان                   صفحه

1      مقدمه. 2

2      قابلیت دسترسی بالا.. 9

      مفاهیم پایه قابلیت دسترسی بالا. 9

2-1-1      تعریف قابلیت دسترسی بالا.. 9

2-1-2      مفاهیم و مباحث مرتبط با قابلیت دسترسی بالا.. 10

2-1-3      معیارهای سنجش قابلیت دسترسی… 12

2-1-4      سطوح قابلیت دسترسی بالا.. 13

2-1-5      توقف برنامه‌ریزی شده و توقف برنامه‌ریزی نشده. 14

2-1-6      عوامل مؤثر بر میزان دسترسی سیستم.. 16

2-2      دستیابی به قابلیت دسترسی بالا در سیستم‌های كلاستر. 16

2-2-1      تعریف نقاط منفرد بروز خرابی… 17

2-2-2      از بین بردن نقاط منفرد بروز خرابی در اجزای سخت‌افزاری… 17

2-2-3      از بین بردن نقاط منفرد بروز اشكال در اجزای نرم‌افزاری… 23

2-2-4      تشخیص دهندۀ خرابی در كلاسترهای با قابلیت دسترسی بالا.. 25

2-2-5      معماری کلاسترهای با قابلیت دسترسیبالا.. 26

2-2-6      اتصالات و شبکه کلاستر. 28

2-2-7      مدیریت و نظارت بر کلاستر. 28

2-2-8      تصویر یکپارچه سیستم (SSI) 33

3     روالهای تحمل‌پذیر اشکال برای رسیدن به قابلیت دسترسی بالا در سیستمهای مبادله پیام. 36

      پیشزمینه و تعاریف… 38

3-1-1      مدل سیستم.. 38

3-1-2      حالت‌های سیستم یكپارچه. 39

3-1-3      تعامل با دنیای خارج.. 40

3-1-4      پیام در حال گذر. 41

3-1-5      قراردادهای ثبت وقایع.. 42

3-1-6      ذخیره‌ساز پایدار. 43

3-1-7      جمع‌ آوری داده‌های زائد.. 44

      بازیافت براساس نقطه مقابله. 44

3-2-1      نقطه مقابله گرفتن به صورت غیرهماهنگ….. 45

3-2-2      نقطه مقابله گرفتن به صورت هماهنگ….. 48

3-2-3      نقطه مقابله گرفتن بر اساس ارتباطات… 51

      بازیافت بر اساس ثبت وقایع. 54

3-3-1      شرط یكپارچگی بدون پروسه‌های یتیم.. 55

 

 

3-3-2      ثبت بدبینانه وقایع.. 56

3-3-3      ثبت خوشبینانه وقایع.. 59

3-3-4      ثبت علّی وقایع.. 61

3-3-5      مقایسه قراردادهای بازیافت…. 63

      مباحث مطرح در پیاده‌سازی.. 63

3-4-1      بررسی… 63

3-4-2      پیاده‌سازی تکنیکهای نقطه مقابله گرفتن… 64

3-4-3      مقایسة قراردادهای نقطه مقابله‌ گرفتن… 66

3-4-4      قراردادهای ارتباطی… 66

3-4-5      بازیافت بر اساس روش ثبت وقایع.. 67

3-4-6      ذخیره‌ساز پایدار. 67

3-4-7      دنبال كردن وابستگی… 68

3-4-8      بازیافت…. 69

4     کارهای انجام شده اخیر. 71

      مروری بر روش‌های پیشبینی اشکال.. 72

4-1-1      کلاسه بندی و اشکالهای ریشه آماری… 72

4-1-2       مدل آماری زمان میان خرابی‌ها 73

4-1-3      جمع‌ آوری و پیش‌پردازش داده‌های مرتبط با خرابی… 73

      تکنیک‌های پیش‌بینی اشکال.. 74

4-2-1      حدآستانه مبتنی بر آمار. 74

4-2-2      آنالیز سری‌های زمانی… 75

4-2-3      کلاسه‌بندی مبتنی بر قانون.. 75

4-2-4      مدل‌های شبکه بیزی… 76

4-2-5      مدل‌های پردازش شبه مارکوف… 76

      مطالعات انجام گرفته. 77

5     روش پیشنهادی.. 86

      مدل اشکال.. 86

5-1-1      متوسط زمانی تا خرابی… 89

      مبانی احتمال و پیشبینی.. 91

5-2-1      مفاهیم اولیه. 91

5-2-2      رابطه قانون بیز و احتمال درستی پیش‌بینی… 92

      رابطه الگوریتم پیش‌بینی و مدل اشکال.. 94

5-3-1      تحلیل روابط احتمالی… 94

5-4      مدل پیشنهادی.. 97

5-4-1      ارائه الگوریتم.. 100

5-4-2      مدل مبتنی بر هزینه. 101

5-4-3      اثر پیش‌بینی‌کننده بر روی مدل‌های هزینه. 105

5-4-4      تصمیم‌گیری سیستم در کارگزار ابر. 106

6      نتایج آزمایشها 109

6-1      معرفی شبیه‌ساز CloudSim… 109

6-1-1      اجزای ابر. 109

6-1-2      اجزای اصلی هسته. 111

6-1-3       سرویس‌های موجود و الگوریتم‌های آن‌ ها 114

6-1-4      روند کار شبیهساز. 115

      نحوه پیادهسازی سیستم تحمل‌پذیر اشکال در شبیهساز 116

6-2-1      FaultInjector. 117

6-2-2       FaultPredictor. 120

6-2-3      FTHost. 121

6-2-4       FTDatacenter. 121

6-2-5       FTDatacenterBroker. 122

      نتایج آزمایشات.. 124

6-3-1      بررسی اثر سربار نقطه مقابله‌گیری… 126

6-3-2      بررسی عمل‌های انتخابی… 127

6-3-3      خرابی‌های متوقف سازنده و غیر متوقف سازنده. 129

7     نتیجه گیری و پیشنهادات… 132

منابع   133

1          مقدمه

 جهان محاسباتی که امروزه با آن روبرو هستیم روز به‌روز در حال بزرگ­تر و پیچیده‌تر شدن است. محاسبات ابری نیز در ادامه سبک‌های دیگر مانند محاسبات توری با هدف پردازش حجم عظیمی از داده با بهره گرفتن از خوشه‌هایی از کامپیوتر‌هاست. طبق گراش ارائه شده ای از گوکل، در حال حاضر به لطف محاسبات توزیع شده روزانه بیش از 20 ترابایت داده خام اینترنتی مورد پردازش قرار می‌گیرد. تکامل و شکل‌گیری محاسبات ابری خواهد توانست این چنین مسائلی را به راحتی و به شکلی مناسب‌تر از طریق سرویس‌های مبتنی بر تقاضا حل و فصل نماید. از زاویه دیگر، جهان محاسباتی اطراف ما در حال حرکت به سمت الگوهای “پرداخت برای استفاده” حرکت می‌کند و همین الگو یکی دیگر از پایه‌های اصلی محاسبات ابری محسوب می‌شود.

محاسبات ابری که در اواخر سال 2007 پا به عرضه ظهور گذاشت هم­اکنون به دلیل توانایی‌اش در ارائه زیر ساخت فناوری پویا و بسیار منعطف، محیط‌های محاسباتی تصمین شده از نظر کیفیت و همچنین سرویس‌های نرم‌افزاری قابل پیکر­بندی به موضوع داغ بدل شده است . در گزارش رویکردی گوگل همانطور که در شکل ‏1‑1 مشاهده می‌نمایید، محاسبات ابری، محاسبات توری را پشت سر گذاشته است [1]. محاسبات ابری از رویکرد مجازی­سازی بهره­ گیری می­نماید که این امر سبب انعطاف­پذیری بیشتر سیستم ابر می­ شود. در حقیقت با بهره گرفتن از این تکنولوژی، برنامه­ها می­توانند سرویس‌های مختلف را به صورت مجزا و انتزاعی از گره‌های سرویس‌دهنده دریافت نمایند.

 شکل ‏1‑1رویکرد یه تکنولوژی‌های مختلف محاسبات توزیع شده [1]

تعاریف زیادی در مورد محاسبات ابری ارائه شده است که سعی می‌نمایند مشخصه‌ های اصلی محاسبات ابری را مد نظر بگیرند که سیستم ابری را ” یک مدل برای دسترسی بنابر تقاضا و راحت تحت شبکه به یک مجموعه اشتراکی از