در دسترسبودن ابزارهای کاربردی و بازیابی داده: بسیاری ابزارهای کاربردی در ابر دقیقاً مشابه با ابزارهای کاربردی مورد استفاده فعلی مشتریان نمیباشند، برای همین مشتریان تمایلی به تغییر ابزارهای فعلیشان ندارند و از طرفی همه ابزارهای کاربردی در ابر کار نمیکنند.
مشکلات مدیریتی: مدیریت زیرساخت و بستر ابر دشوار است. ویژگیهایی مثل مقیاسپذیری خودکار نیاز حیاتی هر بنگاهی است و فراهمکردن مواردی از قبیل مقیاسپذیری و توازنبار در چنین محیطهایی دشوار است.
محدودیتهای قانونی: در بسیاری کشورها، دولتها اجازه قرار دادن اطلاعات شخصی شهروندان و اطلاعات حساس را در مکانی خارج از کشور نمیدهند و فراهمکنندگان نیاز به تنظیم و تهیه یک مرکز داده در داخل کشور دارند و داشتن این زیرساخت همیشه امکان پذیر نیست.
قفل کردن[۱۱] مشتری: در بسیاری مواقع فروشندگان سرویسی را به کاربران ارائه می دهند که باعث وابسته شدن مشتری به خودشان می شود، در این حالت امکان تغییر فراهمکننده وجود ندارد و یا با هزینه بالایی امکان پذیر است.
SLA: همانطور که گفته شد فراهمکنندگان باید بهگونه ای نیازمندیهای کاربران را فراهم کنند که میزان نقض SLA حداقل باشد چرا که هزینه فراهم کردن SLA و جریمه نقض آن مسئلهای چالش برانگیز در ابرهاست.
مدلهای کسب و کاری: پیادهسازی و مدلسازی محیطهای نرمافزار به عنوان سرویس و بستر به عنوان سرویس دشوار است.
۲-۹ تکنولوژیهای مرتبط
محاسبات ابری ادامه تکامل مجازیسازی، معماری مبتنی بر سرویس، محاسبات سودمند و محاسبات گریدی است. محاسبات ابری یک پارادایم محاسباتی جدید است که سرویسهایی با کیفیت، سفارشیشده و قابلاطمینان را فراهم می کند، بنابراین با مفاهیم محاسباتی مشابه مثل محاسبات گریدی، محاسبات سودمند و محاسبات خودمختار۲ اشتباه گرفته می شود.
محاسبات سودمند: محاسبات سودمند منابع محاسباتی و ذخیرهسازی را به عنوان سروری قابل اندارهگیری مثل آب، برق، گاز و تلفن مطرح کرد. کاربران میتوانند سرویسهای سودمند را در هر جا و در هر زمانی که بخواهند بدون پرداخت هزینه اولیه برای دستگاهها استفاده کنند. این ایده در دهه ۱۹۶۰ بسیار محبوب شد، اما در اواسط دهه ۱۹۷۰ از بین رفت، چرا که تکنولوژی در آن زمان برای رسیدن به آن وجود نداشت. در محاسبات سودمند کاربر برای منابعی که استفاده می کند هزینه پرداخت می کند، اما زیرساخت را تحت مالکیت خود ندارد.
محاسبات گریدی: محاسبات گریدی در اواسط دهه ۱۹۹۰ مطرح شد. ایان فوستر محاسبات توزیعشده، برنامهنویسی شیگرا و سرویسهای وب را یکپارچه کرد و زیرساخت محاسبات گریدی را به وجود آورد.گرید نوعی سیستم توزیعشده و موازی است که به اشتراکگذاری، انتخاب و مجتمعسازی منابع خودکار توزیعشده از لحاظ جغرافیایی را به صورت پویا و بر اساس قابلیت دسترسی، قابلیت ظرفیتی، کارایی، هزینه و نیازهای کیفیت سرویس مشتریان امکان پذیر میسازد. براساس این تعریف، کلاسترها یا کامپیوترهای به شدت جفتشده و شبکهبندی شدهای که به عنوان یک قالب اصلی۳ مجازی برای اجرای حجم زیادی وظیفه کار می کنند را گرید گویند. نقطه مشترک گرید با محاسبات ابری استفاده از تکنیک مجازیسازی در پیادهسازیشان است. گرید در بسیاری از پیادهسازیهای ابر بهکار میرود و بسیاری از شبکه های گرید را میتوان نمونه ای از محاسبات ابری دانست، اما الزاما محاسبات ابری وابسته به گرید نمی باشد، یعنی محاسبات ابریهایی وجود دارند که زیرساخت نرمافزاری و سختافزاریشان از گرید استفاده نمیکنند.
محاسبات خودمختار: محاسبات خودمختار به وسیله IBM در ۲۰۰۱ معرفی شد. این نوع محاسبات وظایفی را انجام میداد که در آن، حرفهایهای فناوری اطلاعات به تکنولوژی براساس سیاستهایی تفویض اختیار میکردند. با توجه به افزایش سریع تعداد دستگاهها، پیش بینی، طراحی و نگهداری سیستمهای محاسباتی توزیعشده و نامتجانس بسیار دشوار شد. پیچیدگیهای مدیریتی فاکتور محدودکننده ای برای توسعه های آینده به شمار میرفت، محاسبات خودمختار بر قابلیت مدیریت خودگردان سیستم کامپیوتری تمرکز داشت و به این ترتیب بر فاکتور محدودکننده مدیریت غلبه شد، به عبارت دیگر IBM یک سیستم مدیریت خودگردان پیشنهاد داد که میتوانست به صورت خودکار پردازش کند و این سیستم شامل پیکربندی مؤلفه ها (پیکربندی خودگردان)، نظارت و کنترل منابع خودمختار، نظارت و بهینهسازی منابع است و همه اینها تنها به وسیله اطلاعات سیاستهای وارد شده به وسیله بشر انجام میشوند، به عبارت دیگر سیستم خودمختار قوانین سطح بالا را برای بررسی وضعیتش بررسی می کند تا بتواند خودش را به صورت خودمختار با توجه به شرایط بهروزرسانی کند.
با توجه به تعاریف بالا نتیجه میگیریم که محاسبات سودمند بررسی می کند که آیا منابع محاسباتی بستهبندیشده میتوانند به عنوان یک سرویس اندازه گیریشده بر اساس خواسته های کاربران استفاده شوند یا نه، محاسبات گریدی از نظر مفهومی مشابه تعریف فوستر از محاسبات ابری است، اما موجودیتهای مالی را مورد توجه قرار نمیدهد و محاسبات خودمختار بر مدیریت خودگردان سیستمهای کامپیوتری تمرکز دارد که این تنها یکی از ویژگیهای محاسبات ابری است. محاسبات ابری گام بعدی در این تکامل است که تکنولوژی گرید، ویژگیهای محاسبات خودمختار و شیوه پرداخت محاسبات سودمند را دارا میباشد.
۲-۱۰ اولین فراهمکنندگان ابر
آمازون، گوگل و مایکروسافت به عنوان اولین فراهمکنندگان محیطهای محاسبات ابری سرویسهایی را ارائه کرده اند که در ادامه به شرح برخی از خدمات آنها پرداخته شده است.
آمازون: سرویسهایی که توسط آمازون ارائه میشوند در ادامه معرفی شده اند.
ElasticComputeCloud (EC2): ماشینهای مجازی و چرخه CPU اضافه را به سازمانها پیشنهاد میدهد.
(S3) SimpleStorageService: اجازه ذخیره داده تا پنج گیگابایت را در سرویس ذخیرهسازی مجازی آمازون میدهد.
(SQS) SimpleQueueService: به ماشینها اجازه برقراری ارتباط با هم، با بهره گرفتن از واسط برنامهنویسی ابزار کاربردی[۱۲] عبور پیام را میدهد.
Simple DB: یک سرویس وب برای اجرای پرسوجوها در داده های ساختیافته، به صورت بلادرنگ است. این سرویس با S3 و EC2 کار می کند و امکان ذخیرهسازی، پردازش و جستجوی مجموعه داده را در ابر فراهم می کند. برای استفاده از این سرویسها باید از خط فرمان۲ استفاده کرد و برای همین استفاده از آنها دشوار است. ماشینهای مجازی آمازون نسخههایی از لینوکس هستند، بنابراین این سرویسها برای افرادی که تجربه کار با لینوکس دارند مناسب است.آمازون گرانترین سرویس ابری است.
گوگل: سرویس ابری گوگل GoogleAppEngine نام دارد. در آمازون امکان دسترسی به ریشه وجود دارد، اما در سرویس گوگل نمی توان فایلی را روی دایرکتوری خودتان بنویسید. گوگل ویژگی “نوشتن” را به عنوان یک معیار امنیتی حذف کرده است و برای ذخیره داده نیاز به پایگاه داده گوگل میباشد.گوگل مستندات و صفحات گسترده آنلاین را پیشنهاد داده است و توسعهدهندگان را به ساخت ویژگیهایی برای آنها و دیگر نرمافزارهای آنلاین با بهره گرفتن از AppEngine تشویق می کند.
مایکروسافت: راهحل محاسبات ابری مایکروسافت WindowsAzure است که سیستمعاملی است که به سازمانها اجازه میدهد ابزارهای کاربردی ویندوزی را اجرا کرده و فایلها و داده ها را با بهره گرفتن از مرکز داده مایکروسافت ذخیره کنند. همچنین بسته سرویسهای Azure را نیز پیشنهاد میدهد. سرویسهایی که به توسعهدهندگان اجازه میدهد شناسه کاربر را ایجاد، جریانکاری را مدیریت و داده را همزمان می کنند. مؤلفه های این بستر شامل windowsAzure، MicrosoftNetService و MicrosoftSQLService است.
۲-۱۱ برخی مسائل مطرح در محاسبات ابری
هدف محاسبات ابری مواردی از قبیل مقیاسپذیری، در دسترسپذیری، گذردهی، سودمندی منابع، مدیریت منابع و امنیت است و برای دستیابی به این اهداف با چالشهایی مواجه است. برخی از مسائل مرتبط با چنین محیطهایی در ادامه مطرح شده اند.
میانافزار: به منظور هماهنگسازی و استفاده هماهنگ از ابزارهای کاربردی، میانافزارها نقش مهمی در محاسبات ابری ایفا می کنند. میانافزار ابر نرمافزاری است که سرویسها، ابزارهای کاربردی و محتویات در دسترس روی لایه های مشابه یا متفاوت را یکپارچه می کند، بهگونه ای که سرویسها و دیگر مؤلفه های نرمافزاری از طریق اینترنت استفاده مجدد میشوند.
مجازیسازی بستر: تعریف مجازیسازی در همین فصل ارائه شده است. از آنجاییکه میانافزارهای زیادی در محاسبات گریدی استفاده می شود چگونگی ترکیب آنها با میانافزارهای ابر یکی ازمسائلی است که باید در ابر بررسی شوند.
مدل برنامهنویسی: از آنجاییکه مهاجرت به ابر اجتناب ناپذیر است، برنامهنویسی و دسترسی به بسترهای ابر باید به صورت یکپارچه و مؤثر انجام شود. در آینده بسترهای محاسباتی تعداد زیادی گره را برای پردازش خواهند داشت، بنابراین مدلهای موازیسازی سنتی مثل مدلهای پردازش دستهای به اندازه کافی برای مواجه شدن با محاسبات توزیعشده مقیاس بالا مناسب نخواهند بود.
مدیریت منبع: از دیدگاه فروشنده لازم است تعداد زیادی ماشین مجازی به هزاران کاربر توزیعشده به صورت پویا، منصف و سودده تخصیص داده شود. از دید مشتری، کاربران موجودیتهایی هستند که در رابطه با بهره گرفتن از سرویس ابری بر مبنای اقتصادشان تصمیم میگیرند. برای داشتن منابع کافی و با هزینه مناسب، یک کاربر قیمت سرویس را بین فراهمکنندگان متفاوت مقایسه می کند. برای منابع کمیاب کاربران خودشان رقیبانی هستند که بر روی قیمت آینده تأثیر میگذارند، بنابراین تهیه منبع درآینده یک مسئله چند هدفی و چند معیاری میباشد. تهیه منابع نیاز به مذاکره، نظارت، اندازه گیری و فیدبک به صورت مؤثر و قابل اطمینان دارد.
SLA: ابزاری برای تعریف قرارداد و اندازه گیری معیارها در سناریوهای کسبوکاری است. SLA یک مجموعه از نیازهای غیر عملیاتی از سرویس را تعریف می کند و همچنین مشخص می کند که در صورت نقض SLA چه جریمهای باید پرداخت شود، در نتیجه ابزارها برای شرح قرارداد باید استانداردسازی شوند.
۲-۱۲ جمعبندی
محاسبات ابری ادامه تکامل مجازیسازی، معماری مبتنی بر سرویس، محاسبات سودمند و محاسبات گریدی است که تکنولوژی گرید، ویژگیهای محاسبات خودمختار و شیوه پرداخت محاسبات سودمند را دارا میباشد. محاسبات ابری مدلی رایانهای است که تلاش می کند دسترسی کاربران بر اساس نوع تقاضایی که از منابع اطلاعاتی و محاسباتی دارند، آسان شود. این مدل سعی دارد با کمترین نیاز به منابع انسانی و کاهش هزینهها و افزایش سرعت دسترسی به اطلاعات پاسخگوی نیازهای کاربران باشد. محاسبات ابری یک مدل تهیه سرویس است که نرمافزار، سختافزار، بستر، زیرساخت، داده را به عنوان یک سرویس، بر حسب تقاضا و بر مبنای مدل “پرداخت در ازای استفاده” به کاربران تحویل میدهد. با محاسبات ابری فراهمکنندگان سرویسها از آسانشدن نصب، نگهداری و کنترل متمرکز نسخههای مختلف نرمافزارها بهرهمند میشوند و کاربران میتوانند در هر زمان و هر مکان به داده ها و سرویسها دسترسی داشته باشند، داده ها را به اشتراک بگذارند و آنها را به صورت امنتری در زیرساخت ذخیره کنند. هدف ابر این است که مرکز داده های نسل بعد را به عنوان شبکه ای از سرویسهای مجازیشده معماری و طراحی کند تا کاربران بتوانند ابزارها را مستقر کرده و به آنها از هر مکانی و در هر زمانی دسترسی یابند.
محاسبات ابری باعث می شود شرکتهای فناوری اطلاعات به جای تمرکز بر روی خرید و تنظیم سختافزار، نرمافزار، بستر و زیرساخت مورد نیاز بر روی اهداف استراتژیکشان تمرکز کنند. در این فصل بعد از بررسی مفاهیم اولیه محاسبات ابری چندین مسئله در رابطه با آن مطرح شدند از جمله میانافزارها، مدل برنامهنویسی و مدیریت منبع. مسئله مدیریت منبع شامل تهیه و تخصیص منبع و زمانبندی کار[۱۳] میباشد. در بخشهای بعدی تهیه و تخصیص منبع و روشهای مختلف تخصیص منبع مورد بررسی قرار گرفته است.
فصل سوم
مفهوم و تعریف تخصیص منبع
۳-۱ مقدمه
همانطور که در فصل دوم اشاره شد محاسبات ابری به عنوان یک مدل محاسباتی جدید است که در آن نرمافزار، سختافزار، زیرساخت، بستر، داده و دیگر منابع به عنوان سرویس از طریق اینترنت و بر حسب تقاضا توسط فراهمکنندگان ابر در اختیار کاربران ابر قرار میگیرند. این مدل مبتنی بر پرداخت در ازای استفاده میباشد، یعنی کاربران تنها برای منابعی که از آنها استفاده می کنند هزینه پرداخت می کنند. محیطهای ابری منابع بیشماری را در اختیار کاربران قرار می دهند و کاربران میتوانند میزان منابع مورد نیاز خود را کاهش و یا افزایش دهند، بنابراین مدیریت منبع یکی از موضوعات بسیار مهم در محاسبات ابری است. در این فصل ابتدا مفهوم و چارچوب تخصیص منبع شرح داده شده، سپس زیرموضوعات و روشهای مرتبط به آن مطرح گردیده و در پایان به مشکلات و کارهای آینده آن اشاره شده است.
۳-۲ مفهوم تخصیص منبع
در یک محیط محاسبات ابری وقتی کاربری درخواستی را مطرح می کند منابع به درخواست تخصیص مییابند. میزان و نوع منبع تخصیصیافته با توجه به درخواست و در دسترس بودن منابع تعیین می شود، به عبارت دیگر در محیط محاسبات ابری دو گروه شامل فراهمکنندگان و کاربران ابر وجود دارند، فراهمکنندگان مجموعه ای از منابع با ویژگیهای مشخص را در مرکز داده های خود دارند و آنها را به کاربران اجاره می دهند. کاربر یک درخواست منبع میدهد، فراهمکننده آنرا دریافت می کند، سپس منابع در دسترس را جستجو و در نهایت آنها را به کاربر متقاضی اجاره میدهد، بنابراین تخصیص منبع به معنای تصمیم درباره آن است که چه منابعی، به چه میزان، در چه زمان و کجا در اختیار کاربر قرار گیرند. بعد از تخصیص، ابزار کاربردی کاربر کارهایش را بر اساس منبع در دسترسش زمانبندی می کند تا به صورت بهینه از منابع استفاده شود. مدلها و تکنیکهای متفاوتی برای تهیه و تخصیص منبع در محاسبات ابری ارائه شده است که برخی از آنها در این فصل معرفی شده اند.
۳-۳ چارچوب تخصیص منبع
کاربر نهایی درخواست سرویس را ایجاد می کند، این درخواست به معنای انتخاب یک منبع مبتنی بر سرویس است. هدف انتخاب منبع این است که لیستی از منابعی که برای کاربر در دسترس هستند تعیین شود. یادگیری درباره منابع سرویس فعال و انتخاب مناسبترین منبع، یک هدف بسیار مهم در محیطهای محاسبات ابری است. در ]۵[ یک چارچوب انتخاب منبع (شکل۳-۱) معرفی شده است. درخواست سرویس کاربر نهایی از لایه تجرید سرویس ابر به لایه دوم یعنی تخصیص منبع حرکت می کند. این روش، روشی بالا به پایین است. لایه تجرید سرویس ابر درخواست مشتری را می پذیرد وآن درخواست را
به مدیر منبع[۱۴] میفرستد. بار هر منبع بوسیله مفهوم توازن بار۲ و یا به اشتراکگذاری بار۳ در شبکه های توزیعشده مدیریت می شود (لایه سوم). منابع خاص با توجه به معیارهای از قبل تعیین شده انتخاب میشوند.
کاربر ۱
کاربر ۲
کاربر n
………….
انتزاع سرویس ابر
مدیر منبع
توازن بار و به اشتراک گذاری بار
تخصیص منبع
شکل ۳-۱: فرایند انتخاب منبع]۵[.
۳-۳-۱ لایه های مختلف چارچوب تخصیص منبع
همانطور که در شکل ۳-۱ مشاهده شد چارچوب تخصیص منبع دارای چهار لایه است. در ادامه این چهار لایه معرفی شده و وظیفههای هر یک تشریح شده است.
ﻧﮕﺎرش ﻣﻘﺎﻟﻪ ﭘﮋوهشی درباره بهبود روش های تخصیص منبع مبتنی بر توافق نامه سطح ...
