مقاله زمانبندی

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله زمانبندی دارای ۱۷۴ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله زمانبندی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله زمانبندی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن مقاله زمانبندی :

زمانبندی
در گریدهای محاسباتی

-۱ مقدمه‌ای بر محاسبات توری (Grid computing)
ایده توزیع کار به منظور دستیابی به سرعت و به عبارت دیگر یک صرفه جویی در زمان قرن هاست که مدنظر بوده است. تاریخ پر است از این مثال‌‌ها – تفکر در ساخت هرم ها، چیدن کتان در کشتزار و یا یورش گردان‌های نظامی در جنگ که می‌توانند به شما ایده بدهند. این ایده به طور طبیعی حتی پیش تر نیز وجود داشته که کندوی عسل یک مثال بارز از آن است. بسیاری از تکنیک‌های مدرن علمی از قبیل میکرو آرایه‌‌ها و ۹۸-well plate نیز کارها را برای دستیابی به سرعت

، توزیع می‌کنند. در اوایل قرن بیستم، کامپیوتر مثل شخصی بود که کارهای محاسباتی را که به صورت توزیع شده نیز قابل انجام بودند، به تنهایی انجام می‌داد (کارهایی از قبیل جدول بندی داده‌های سرشماری).

به طور خلاصه یک گرید عبارتست از: محاسبه توزیع شده قابل توسعه در مقابل Platform‌های ناهمگن چندگانه، سازمان‌‌ها و مکان ها. اصطلاح قابل توسعه یا همان Scalable، به نیاز عملیاتی و مدیریتی منابع توزیع شده به صورت امن، برمی گردد.
همانگونه که در شکل زیر نشان داده شده است، کنترل یک گرید توسط نرم افزار Middleware، مدیریت می‌شود که یک مجموعه استاندارد سازگار از سرویس‌های گرید را برای Application‌‌ها فراهم می‌کند تا با منابع شبکه ای، محاسبه ای، اطلاعات و ذخایر داده به صورت امن تعادل داشته باشند.

بود که Application‌‌ها توسط مهندسان و محققان، روی کلاسترهای محاسباتی با کارایی بالا اجرا می‌شدند.
گریدهای امروزی می‌توانند در سازمان‌های گوناگون از قبیل تحقیقات علمی، کشف داروها، تجزیه و تحلیل ریسک‌های مالی، پیش بینی آب و هوا، طراحی، شبیه سازی، هوش تجاری و محیط‌های پردازش تراکنش، در سرتاسر جهان یافت شوند.

همچنین از مشخصه‌های معمول گرید می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
* مجازی سازی
* اشتراک گذاری منابع
* فراهم آوردن منابع پویا

۱-۲ مسأله گرید:
محاسبات توری بدین وسیله جدا کردن خود از محاسبات توزیعی از طریق تمرکز روی اشتراک گذاری منابع، هماهنگی، قابلیت مدیریت و کارایی بالا، به یک عنصر مهم در صنعت کامپیوتر تبدیل شده است.
تمرکز روی «اشتراک گذاری منابع»، مسأله گرید نامیده می‌شود که می‌تواند به عنوان مجموعه از مسایل مرتبط به هم با اشتراک گذاری منابع بین مجموعه‌ای از گروهها تعریف شود.
۲-۲ گرید و مفاهیم دیگر از محاسبات توزیعی:
یکی از مشخصه‌های اساسی گرید، توانایی آن در مجازی سازی application ها، اطلاعات و منابع دیگر IT مانند شبکه ها، سرویس دهنده‌‌ها و غیره می‌باشد.

مجازی سازی عبارتست از یک نمایش منطقی از منابعی که از مکان فیزیکی خود جدا شده اند. در حقیقت مجازی سازی، application‌‌ها و منابعا طلاعاتی مرتبط به زیربنای IT را مجازی سازی می‌کند. توجه به این نکته مهم است که بسیاری از گریدهای امروزی، اغلب از منابع IT غیرمجازی ساخته شده اند.
همچنین گرید، از یک نوع معماری مشهور به نام معماری سرویس گرا (Service-Oriented Architecture) یا SOA برای ساختن و مدیریت application‌‌ها حمایت و بهره برداری می‌کند.
معماری سرویس گرا (SOA)، یک روش برای معماری نرم افزار جهت حمایت از کارها و سرویس‌های تکراری می‌باشد.

۳-۲ محاسبات توری چیست؟
محاسبات توری، برای اشخاص مختلف معانی مختلفی می‌تواند داشته باشد. یک دیدگاه کلی که اغلب به عنوان یک مقیاس برای قدرت گریدها استفاده می‌شود جایی است که کاربران یا لوازم الکتریکی از طریق پریزهای دیوار به الکتریسیته دسترسی پیدا می‌کنند بدون در نظر گرفتن اینکه الکتریسیته دقیقاً کجا و چگونه تولید می‌شود.

اگر از این دید به محاسبات توری نگاه کنیم، فرآیندی منتشر شونده است و کاربران شخصی یا اپلیکیشن‌های مشتری، به منابع محاسباتی (پردازنده ها، حافظه، دیتا، برنامه‌های کاربردی و امثال آن) که مورد نیازشان است دسترسی دارند با آگاهی کم و یا بدون آگاهی از اینکه آن منابع کجا واقع شده اند و یا از چه تکنولوژیهای زیرین سخت افزار، سیستم عامل و غیره استفاده می‌کنند.
اگر این دیدگاه را به عنوان یک هدف نهایی در نظر بگیریم، قدمهای کوچکتر بسیاری وجود دارند که

برای رسیدن به این هدف باید برداشته شوند. این قدمهای کوچک هر یک فواید خاص خود را دارند. بنابراین محاسبات توری می‌تواند به عنوان سفر در امتداد مسیری دیده شود که در این مسیر تکنولوژیهای متنوع و راه حل‌های متنوع با هم ادغام می‌شوند و ما را به هدف نهاییمان نزدیکتر

می‌کند. محاسبات توزیع شده تکنولوژیهایی را بنا می‌کند که در پشتیبانی برنامه‌های کاربردی سازمان گذر در حال تکاملند و این به اشتراک گذاشتن منابع در یک کلمه به معنی مجازی سازی است.

مجازی سازی از میان تکنولوژیها، پلتفرم‌‌ها و سازمانها.
این نوع مجازی سازی فقط از طریق به کارگیری استانداردهای باز قابل دستیابی است. استاندارهای باز اطمینان می‌دهند که برنامه‌های کاربردی هر آنچه را که منابع اختصاصی می‌توانند در اختیار آنها قرار دهند را می‌توانند استفاده کنند.

محیطی که بتواند توانایی دسترسی به منابع به طور اشتراکی و شفاف را از میان یک محیط توزیع شده نامتجانس ایجاد کند، نه تنها به تکنولوژی نیاز دارد که منابع معین را مجازی سازی کند بلکه به تکنولوژیها و استانداردهایی در زمینه زمانبندی، امنیت، حسابداری، مدیریت سیستم و مانند آن نیاز خواهد داشت.
محاسبات توری می‌تواند به عنوان هر تنوع از سطوح مجازی سازی در امتداد یک پیوستار تعریف شود. این پیوستار در شکل زیر شرح داده شده است.

با شروع از پایین ترین قسمت سمت چپ ملاحظه می‌کنید که سیستمهای واحدی که از یکدیگر جدا هستند. مجازی سازی با توانایی تکه تکه کردن یک ماشین به ماشین‌های مجازی شروع می‌شود. همین طور که در این طیف حرکت می‌کند شروع می‌کنید به مجازی سازی منابع مشابه.
مجازی سازی نه تنها برای سرویس دهنده‌‌ها و پردازنده‌‌ها به کار می‌رود بلکه برای حافظه،

شبکه‌‌ها و حتی برنامه‌های کاربردی نیز به کار برده می‌شود. با حرکت در این طیف به مجازی سازی منابع نامتشابه می‌رسیم. قدم بعدی یک مجازی سازی جسورانه تر است که نه تنها در یک مرکز داده‌ای خاص یا در یک دپارتمان است بلکه در سرتاسر یک سازمان توزیع شده صورت می‌پذیرد و سپس در آخر مجازی سازی فوق العاده جسورانه‌ای صورت می‌گیرد یعنی مجازی سازی در سطح اینترنت. جایی که شما می‌توانید دقیقاً به منابع یک مجموعه از و تهیه کنندگانشان دسترسی

داشته باشید و یا ممکن است اطلاعات را در سرتاسر یک شبکه از شرکاء، ادغام کنید.
محاسبات توری شامل یک مجموعه در حال تکامل از استانداردهای باز برای سرویس‌های وب و واسط‌هایی است که سرویس‌‌ها و یا منابع محاسبات در دسترس روی اینترنت را می‌سازند. اگر توجهمان را روی محاسبات توزیع شده متمرکز کنیم، می‌توانیم یک تعریف برای محاسبات توری ارایه دهیم برای اینکه در سطح اینترنت به صورت محاسبات توزیع شده باشد. هدف این است که یک

حالی که این کامپیوتر قدرتمند یک مجموعه از سیستمهای به هم متصل و به احتمال زیاد نامشابه است که منابع متنوعی را به اشتراک گذاشته است.

۴-۲ فواید محاسبات توری:
وقتی که یک گرید بر پا می‌شود با نیازهای یک مجموعه از مشاغل مواجه خواهد بود. برای سازگاری بهتر قابلیتهای محاسبات توری با آن نیازمندیها، بهتر آنست که تعدادی از انگیزه‌های مشترک برای استفاده از محاسبات توری را در ذهن داشته باشید.
۱-۴-۲ بهره برداری از منابع مورد استفاده

یکی از کاربردهای اصلی محاسبات توری این است که یک برنامه کاربردی موجود را بر روی یک ماشین دیگر اجرا کنیم. ماشینی که برنامه کاربردی در حالت معمولی روی آن اجرا می‌شود ممکن است به طور غیرطبیعی مشغول باشد که job‌های مورد بحث می‌توانند روی یک ماشین بیکار در جای دیگری از گرید اجرا شوند.

حداقل دو پیشنیاز برای این سناریو وجود دارد:
اول اینکه برنامه‌های کاربردی باید از راه دور قابل اجرا باشند و سر بار اضافی ایجاد نشود. دوم اینکه ماشین راه دور باید این قابلیت را داشته باشد که با هر سخت افزار، نرم افزار، یا هر منبع موردنیاز خاص که توسط برنامه کاربردی تحمیل شده، مواجه شود.

در اغلب سازمانها تعداد زیادی از منابع محاسباتی وجود دارد. اغلب ماشین‌های desktop کمتر از ۵% زمان در یک روز کاری مشغولند. در برخی از سازمانهای حتی ماشینهای سرور هم می‌توانند نسبتاً بیکار باشند. محاسبات توری یک Framework برای بهره برداری از این منابع مورد استفاده را ایجاد می‌کند بنابراین امکان افزایش کارایی کاربرد منابع را ایجاد می‌کند.

منابع پردازشی فقط آنهایی نیستند که ممکن است مورد استفاده باشند. اغلب ماشین‌‌ها ممکن است ظرفیت درایورهای دیسک بسیار بزرگ داشته باشند که مورد استفاده قرار نگرفته اند. محاسبات توری یا به طور خاص تر یک data گرید برای جمع کردن این حافظه استفاده نشده در یک مخزن داده‌ای مجازی بسیار بزرگ تر به کار رود. اگر یک دسته job به خواندن یک مقدار زیادی داده

نیاز داشته باشند این داده‌‌ها می‌تواند به صورت خودکار روی نقاط استراتژیکی گوناگون روی گرید منعکس شود. بنابراین اگر job قرار باشد روی یک ماشین دور در گرید اجرا شود، بنابران دیتا الان آنجاست و نیازی به جا به جا شدن دیتا به آن نقطه دور نیست و این مسأله به وضوع باعث ایجاد کارایی می‌شود.

همچنین این کپی‌های دیتا می‌توانند در هنگام زیاد دیدن کپی‌های اصلی و یا به هنگام عدم دسترسی به آنها مورد استفاده قرار گیرند.
از دیگر فواید گرید، کاربرد منابع به صورت متعادل تر است. ممکن است گاهی یک سازمان حداکثر فعالیت غیرمنتظره‌ای داشته باشد که به منابع بیشتری نیاز خواهد داشت.اگر برنامه‌های کاربردی قابل فعال شدن به وسیله گرید باشند، می‌توانند به هنگام رخداد این حداکثرها، به ماشینهای مورد استفاده فرستاده شوند. در حقیقت برخی از پیاده سازی‌های گرید قادرند که jobهای کامل شده را به صورت جزیی مهاجرت دهند.

به طور کلی یک گرید می‌تواند یک راه حل برای متعادل کردن سربارهای یک مجموعه وسیعتر از منابع باشد و این خاصیت برای پردازنده ها، حافظه و هر منبع دیگری که در یک گرید قرار دارد به کار می‌رود.
۲-۴-۲ ظرفیت پردازنده موازی (parallel CPU capacity)
پتانسیل ظرفیت پردازنده موازی، یکی از معمول ترین دیدگاهها و ویژگیهای جذاب گرید محسوب می‌شود. به علاوه برای نیازهای علمی و نظری از قبیل قدرت محاسبات، در حال پیشبرد یک تکامل تدریجی در صنایعی از قبیل رشته بیوشیمی، مدلسازی مالی، اکتشاف نفت و غیره است

.
صفت مشترک هر یک از این کاربردها این است که برنامه‌های کاربردی نوشته شده از الگوریتم‌هایی استفاده می‌کنند که می‌توانند به قسمتهای در حال اجرای مستقل تقسیم شوند. اگر یک برنامه کاربردی گرید که شدیداً به پردازنده وابسته است را در نظر بگیریم می‌بینیم که بسیاری از زیر job‌های کوچکتر روی هر یک از ماشینهای مختلف گرید در حال اجرا هستند. در این حالت به عنوان مثال یک برنامه کاربردی در یک دهم زمانی به پایان می‌رسد که اگر ۱۰ بار از پردازنده استفاده می‌کرد به پایان می‌رسید.

برای گرید enable کردن یک برنامه کاربردی فاکتورهای زیادی وجود دارد. یکی اینکه باید بدانیم همه برنامه‌های کاربردی نمی توانند به صورت موازی در یک گرید اجرا شوند. به علاوه هیچ ابزار عملی برای تبدیل برنامه‌های کاربردی دلخواه برای بهره برداری از قابلیتهای موازی یک گرید وجود ندارد. تعدادی ابزار عملی وجود دارد که به برنامه نویسان در نوشتن برنامه‌های کاربردی موازی گرید

مهارت می‌بخشد. هر چند تبدیل برنامه‌های کاربردی، علمی است که دوران طفولیت خود را سپری می‌کند. این کار به نظر مشکل می‌رسد و حتی اگر در موقعیتی ممکن باشد، به ریاضیات و استعدادهای برنامه نویسی نیاز دارد. برنامه‌های کاربردی جدید که امروزه نوشته می‌شوند شدیداً وابسته به محاسباتند و می‌توانند به صورت موازی قابل اجرا بر روی یک گرید باشند.

۳-۴-۲ منابع مجازی و سازمانهای مجازی برای مشارکت:
قابلیت دیگری که به وسیله آن محاسبات توری آشکار می‌شود ایجاد یک محیط همکاری بین گروه بزرگتری از افراد است. در گذشته distributed computing قول این همکاری را داد و تا حدی هم به آن دست یافت. محاسبات توری می‌تواند این قابلیتها را برای گروه وسیعتر هم ایجاد می‌کند.

زمانی که استانداردهای مهم عرضه می‌شوند، سیستمهای ناهمگن را قادر به همکاری با یکدیگر می‌کنند تا تصویر یک سیستم مجازی بزرگ را ایجاد کند که تنوع وسیعی از منابع را عرضه می‌کند. کاربران گرید می‌توانند به صورت خودکار به یک تعداد سازمانهای مجازی سازماندهی شوند که هر یک دارای نیازها و سیاستهای متفاوتی هستند. این سازمانهای مجازی می‌توانند منابع خود را به صورت جمعی به صورت یک گرید به اشتراک بگذارند. این به اشتراک گذاشتن منابع با دیتا به فرم فایل‌‌ها و پایگاه داده‌‌ها آغاز می‌شود. یک data گرید می‌تواند قابلیتهای دیتا را به چندین روش

توسعه دهد. فایلها و پایگاه داده‌‌ها می‌توانند تعداد زیادی سیستم را به هم پل بزنند. بنابراین یک سیستم واحد با ظرفیت بالاتر خواهیم داشت. چنین پل زدنی می‌تواند نرخ انتقال دیتا را از طریق تکنیکهای انشعاب (striping)، بهبود بخشد. دیتا می‌تواند به صورت دونسخه‌ای برای سرویس دهی به صورت پشتیبان، وجود داشته باشد و همچنین می‌تواند روی ماشینهایی که احتمال نیاز آنها به دیتا بیشتر است میزبان شوند. به انضمام تکنیکهای پیشرفته زمانبندی.

به اشتراک گذاشتن محدود به فایلها نیست و شامل منابع دیگری از قبیل منابع نرم افزاری، سرویس ها، مجوزها و مانند آن نیز می‌شود.
شرکاء و کاربران گرید می‌توانند اعضای چندین سازمان واقعی و مجازی باشند. گرید می‌تواد به اعمال قوانین امنیتی بین آنها و انجام سیاستها که اولویتهایی را برای هم منابع و هم کاربران برقرار می‌کند، کمک کند.

۴-۴-۲ دستیابی به منابع اضافی:
همان گونه بیان کردیم، به علاوه پردازنده و منابع ذخیره (حافظه ها) یک گرید می‌تواند دسترسی به منابع دیگری را نیز به خوبی فراهم کند. منابع اضافی می‌توانند در تعداد و یا ظرفیت اضافی فراهم شوند. برای مثال اگر کاربری نیاز به افزایش کل پهنای باند برای انجام یک جستجو در موتور جستجوی معدن دیتا داشته باشد، این کار می‌تواند بین ماشینهای گرید که به طور مستقل به

اینترنت متصلند شکسته شود. در این روش با توجه به اینکه هر ماشین یک اتصال جداگانه به اینترنت دارد، قابلیت جستجوی کلی چند برابر خواهد بود. اگر ماشنها اتصال به اینترنت را به اشتراک نمی گذاشتند، چنین افزایش مؤثری در پهنای باند پدید نمی آمد. برخی از ماشینها ممکن است نرم افزاری گران داشته باشند که کاربران به آن نیازمندند.

در چنین حالتی کارهای کاربران می‌تواند به چنین ماشین‌هایی فرستاده شود و یک بهره وری کاملتری از مجوزها نرم افزار صورت گیرد.

برخی از ماشینها ممکن است دستگاههای ویژه‌ای داشته باشند. شاید اغلب ما از پرینترهای راه دور با قابلیتهای رنگ بهتر یا سرعت بالاتر استفاده کرده باشیم. به طور مشابه، یک گرید می‌تواد به منظور ساخت تجهیزات ویژه دیگر به کار رود.

به عنوان مثال یک گرید می‌تواند دارای سرعت بالا و یک DVD writer خود تغذیه باشد که برای انتشار سریع یک تعداد داده استفاده می‌شود. در گرید ممکن است تعدادی از ماشینها به یک میکروسکوپ الکترونی دقیق متصل باشند که می‌توانند از راه دور با آن کار کنند. در این حالت زمانبندی و تخصیص مسایل مهمی هستند و یک نمونه می‌تواند پیشاپیش به دستگاهی که میکروسکوپ را میزبانی می‌کند فرستاده شود. سپس کاربر می‌تواند از راه دور از ماشین استفاده کند و دید مناظر را تغییر دهد تا زمانی که تصویر مطلوب گرفته شود.

گرید می‌تواند توانایی دسترسی پرکار را ایجاد کند و همچنین توانایی تشخیص پزشکی از راه دور و استفاده ابزار جراحی رباتیک با فعل و انفعال دو طرفه را از یک مسافت دور فراهم کند. امروزه ما راه اندازهای راه دور برای چاپگرها را داریم و سرانجام مااستانداردهای قابل فعال شدن با گرید را در بسیاری از دستگاهها و منابع نامتعارف خواهیم دید. همه اینها گرید را به یک سیستم بزرگ با یک مجموعه از منابع تبدیل خواهد کرد که چیزی فراتر از چیزی است که فقط روی یک ماشین قراردادی در دسترس است.

۵-۴-۲ توازن منابع:
یک گرید تعداد زیادی از منابعی را که به وسیله ماشینهای شخصی شرکت می‌کنند را به شکل یک سیستم واحد بزرگ، هم پیمان می‌کند. گرید می‌تواند برای برنامه‌های کاربردی‌ای که قابل فعال شدن در گرید هستند یک توازن منابع را به وسیله زمان بندی کارهای روی ماشینهای گرید که کاربرد کمی دارند، ایجاد کند به گونه‌ای که در شکل زیر نمایش داده شده است.

این ویژگی ارزش اداره حداکثر بارهای فعالیتی را که گاهی در یک سازمان بزرگ رخ می‌دهد را ثابت می‌کند. این مسذله به دو طریق می‌تواند اتفاق بیفتد:
یک اوج غیرمنتظره می‌تواند در ماشینهای نسبتاً بیکار در گرید ریشه داشته باشد.
اگر در حال حاضر یک گرید کاملاً در حال استفاده باشد، کاری با کمترین اولویت که در حال انجام روی گرید است می‌تواند به صورت موقتی معلق شود و یا حتی لغو شود و بعداً دوباره انجام شود تا بدین طریق فرصتی را برای کاری با اولویت بالاتر ایجاد کند. بدون داشتن یک زیربنا برای گرید چنین تصمیمات هماهنگی به سختی اولویت بندی و اجرا می‌شوند.

گاهی یک پروژه ممکن است به طور ناگهانی اهمیتش افزایش یابد با یک مهلت خاص که به آن اختصاص داده شده. یک گرید اگر خیلی بسته باشد، نمی توانند معجزه کند و به پشتیبانی از مهلت زمانی توسعه یابد. هر چند اگر اندازه یک کار مشخص باشد، و اگر کاری باشد که قابل شکسته شدن به تعدادی کار کوچکتر باشد و منابع کافی نیز در دسترس باشند، پس از اینکه کار با اولویت کمتر قبضه شد، گرید می‌تواند قدرت پردازش بالایی را برای حل مسایل ایجاد کند.
۶-۴-۲ قابلیت اطمینان

سیستمهای محاسبه قراردادی high-end سخت افزار گرانی را برای افزایش قابلیت اطمینان به کار می‌برند. این سخت افزارها از چیپهای فراوانی که نتایج را ارایه می‌کنند تشکیل شده اند و شامل مناطقی که یک طبقه بندی از عیوب سخت افزار را ترمیم میدهند.
همچنین ماشین‌‌ها از پردازنده‌های دوتایی با قابلیت hot plugability استفاده می‌کنند به گونه‌ای که هنگامی که یکی از آنها از کار افتاد دیگری بتواند جایگزین آن شود

. همچنین منابع برق و سیستمهای خنک کننده نیز به صورت دو نسخه‌ای به کار می‌روند. سیستمهایی نیز روی منابع قدرت اعمال شده اند که می‌توانند به هنگام توقف برق، ژنراتورها را روشن نگه دارند. همه این‌‌ها سیستمی مطمئن را برای ما ایجاد می‌کنند که به واسطه دو برابر کردن کامپیوننت‌‌ها بسیار گران قیمت است.

در آینده یک دیدگاه مکمل که بر قابلیت اطمینان تکیه می‌کند خواهیم دید که بر نرم افزار و سخت افزار تکیه می‌کند. یک گرید فقط شروعی برای چنین تکنولوژی‌ای است. در یک گرید سیستمها از نظر جغرافیایی به گونه‌ای نسبتاً ارزان پراکنده شده اند.

بنابراین اگر یک خرابی در برق یا دیگر منابع پیش بیاید روی دیگر قسمتها گرید تأثیر نمی گذارد. هنگامی که یک نقص تشخیص داده می‌شود، نرم افزار مدیریت گرید به صورت خودکار می‌تواند کارها را به دیگر ماشینهای گرید منتقل کند. از طریق گرید همان گونه که در شکل زیر می‌بینید چند کپی از کارهای مهم می‌توانند روی ماشین‌های گرید اجرا شوند.

چنین سیستمهای گرید، از محاسبات خودگردان استفاده می‌کنند که نوعی نرم افزار است که به طور خودکار مشکلات گرید را شاید حتی قبل از اینکه یک اپراتور یا مدیر از آن آگاه شود، ترمیم می‌کند.

۷-۴-۲ مدیریت:
هدف مجازی سازی منابع روی گرید و سیستمهای نامتجانس با قابلیت اطمینان بالاتر، موقعیتهای جدیدی برای مدیریت بهتر یک زیر بنای IT بزرگتر و توزیع شده تر ایجاد خواهد کرد. اگر ظرفیت و بهره وری را مجازی کنیم، کنترل هزینه‌های یک سازمان بزرگتر برای سازمانهای IT آسانتر خواهد بود.
در گذشته هر پروژ مسؤول تحقیقات و هزینه‌های مخصوص خودش بود. این منابع ممکن است تا زمانی استفاده شوند که پروژه دیگری با مشکل مواجه شود و به واسطه رخدادهای غیرمنتظره نیاز به منابع بیشتری داشته باشد. با یک دید کلی تر، یک گرید می‌تواند باعث شود که کنترل چنین موقعیتهایی آسان شود. همانطور که در شکل زیر می‌بینید مدیران می‌توانند روی تعداد سیاستهای اشتراکی ساختن منابع و رقابت برای به دست آوردن منابع تأثیر بگذارند

.

هنگامی که پشتیبانی موردنیاز باشد، کار گرید می‌تواند به ماشین‌های دیگر مسیردهی شود بدون اینکه پروژه درگیر از کار بیفتد.
همچنین در اینجا محاسبات خودکار می‌توانند نقش مهمی را بازی کنند. ابزار متفاوتی ممکن است از طریق گرید قادر به تشخیص روشهای مهم با مدیریت آگاه سازی آنهایی که نیاز به دقت دارند، باشند.
۵-۲ مدل معماری گرید
مدل جدید یا به عبارتی تکنولوژی جدیدی برای تأسیس و مدیریت منابع اشتراکی، توسعه داده شده است. این مدل جدید، معماری گرید نامیده می‌شود که کامپوننت‌های اصلی یک سیستم گرید را تشخیص می‌دهد. معماری گرید اهداف و وظایف کامپوننت‌‌ها را مشخص می‌کند و معین می‌کند که چگونه این کامپوننت‌‌ها با هم تراکنش دارند.

تمرکز اصلی در این معماری، بر قابلیت عملی شدن برقراری ارتباطات بین تهیه کنندگان منابع و کاربران (استفاده کنندگان) است. این قابلیت مستلزم پروتکل‌های مشترک در هر لایه از مدل معماری است که منجر به تعریف یک معماری پروتکل گرید به گونه این که در شکل نشان داده شده است می‌شود.
این معماری، مکانیزم ها، واسط ها، شماها و پروتکل‌های مشترک در هر لایه را تعریف می‌کند تا کاربران بتوانند مذاکره کنند، و منابع را تأسیس، مدیریت و اشتراکی کنند. شکل ۷-۲ لایه‌های کامپوننت‌های معماری، گرید و قابلیتهای هر لایه را نشان می‌دهد. هر لایه رفتار لایه‌های کامپوننت‌های زیرین را به اشتراک می‌گذارد.
در ادامه ویژگیهای اصلی هر یک از این لایه‌‌ها کامپوننت‌‌ها با شروع از پایین شکل و با حرکت به سمت بالا شرح داده می شود.
لایه فابریک
لایه فابریک واسطی برای منابع محلی که ممکن است به اشتراک گذاشته شوند تعریف می‌کند که شامل منابع محاسباتی، ذخیره دیتا، شبکه ها، کاتالوگ ها، ماژول‌های نرم افزاری و دیگر منابع سیستم است.
لایه ارتباط
لایه ارتباط پروتکل‌های ارتباطی و تصدیقی موردنیاز برای تراکنش‌های سرویس شبکه‌ای مخصوص گرید را شرح می‌دهد.
لایه منابع
این لایه پروتکل‌های ارتباطی و امنیتی (تعریف شده توسط لایه ارتباط) را برای کنترل مذاکرات امن، ورود، بازنگری، حسابداری و پرداخت برای به اشتراک گذاشتن توابع منابع منفرد را به کار می‌برد.
لایه منابع، توابع لایه فابریک را برای دسترسی و کنترل منابع محلی صدا می‌زند. این لایه فقط مدیریت منابع منفرد را برعهده می‌گیرد و وضعیتهای سراسری سیستم را که از وظایف لایه جامع هستند نادیده می‌گیرد.
لایه جامع
لایه جامع مسؤول مدیریت همه منابع سرسری و تراکنش‌های مجموعه منابع است. این لایه از پروتکل یک تنوع وسیعی از اشتراکی کردن رفتارهایی که تعداد کمی از پروتکل‌های لایه منابع و ارتباط را به کار می‌برند را پیاده سازی می‌کند.
لایه درخواست
لایه درخواست، استفاده از منابع در یک محیط گرید از طریق پروتکل‌های همکاری و دسترسی به منابع متنوع را امکان پذیر می‌سازد.
۱-۵-۲ ارزیابی معماری گرید:
در سال ۱۹۹۸ اعلام شد که: «یک گرید محاسباتی یک زیربنای نرم افزاری و سخت افزاری است» به گونه‌ای که دستیابی:
۱- قابل اعتماد
۲- سازگار
۳- نفوذ کننده
۴- کم هزینه
را به قابلیت‌های محاسباتی امکان پذیر می‌سازد.

این تعریف گرید روی جنبه‌های محاسباتی متمرکز شده بود. بعداً این تعریف با تمرکز بیشتر روی اشتراک گذاری منابع هماهنگ و حل مسایل، گسترش یافت.
۶-۲ ارزیابی معماری محاسبات گرید ومدل‌های گرید – Adoption:
یک سیستم توزیع شده شامل مجموعه‌ای از عامل‌های نرم افزاری است که با یکدیگر کار می‌کنند تا برخی از عملکردهای موردنظر را پیاده سازی کنند به دلیل اینکه عامل‌‌ها در سیستم توزیعی در یک محیط پردازش یکنواخت نمی توانند عمل کنند. اصول محاسبات توری بر روی سیستم‌های

توزیعی با مقیاس بالا که منابع را به اشتراک می‌گذارند، به صورت انعطاف پذیر، مطمئن و هماهنگ، استفاده از محاسبات عملیاتی بالا را برای حل مسایل پویا نتیجه می‌دهد. نتیجه این به اشتراک گذاری هماهنگ و پویا، در کاربردهای ابتکاری، استفاده از محاسبات با توان عملیاتی بالا برای حل مسایل پویا می‌باشد.

یکی از نیازهای اساسی یک سیستم توی (گرید)، توانایی فراهم ساختن سرویس‌های با کیفیت بالا و موردنیاز جهت رضایت کاربر می‌باشد. بدین ترتیب ارزیابی سرویس‌های با کیفیت بالا باید به عنوان یک ویژگی اساسی در هر سیستم توری وجود داشته باشد.
این سرویس‌های با کیفیت بالا می‌تواند شامل:
۱- اندازه گیری زمان‌های پاسخ

۲- کنترل، نظارت و اندازه گیری کارایی وقایع متراکم
۳- برقراری امنیت
۴- منابع مقیاس پذیر
۵- در دسترس بودن
۶- ویژگی‌های استقلال
۷- مکانیزم‌های Fail-Over
۸- سرویس‌های شبکه
۷-۲ استانداردها برای محیط‌های گرید:

محاسبات توری شامل مفاهیم بسیاری هستند و می‌توانند به روشهای متفاوتی تعریف شوند. تکنولوژی‌های بسیاری، جهت پیاده سازی محیط‌های گرید، می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. با این وجود برای حصول اطمینان از این که منابع گوناگون، در سکوهای سخت افزاری و نرم افزاری متنوع، می‌توانند به صورت امن قرار گیرند و ارتباط داخلی برقرار کنند، نیازمند تعریف استانداردها می‌باشیم.
تکنولوژی‌های موردنیاز در محاسبات توری عبارتند از:
– از اجرای برنامه‌های مختلف در محیط‌های مختلف حمایت کند.

– زیربنای امن
– انتقال داده
– کشف منابع
– مدیریت منابع
برای هر کدام از این محیط ها، تکنولوژی‌های گوناگونی که می‌تواند جهت اداره کردن آنها به کار رود، در دسترس است.
در اینجا تعدادی از این استانداردها را بررسی خواهیم کرد:
۱-۷-۲ استاندارد OGSI:
جز اصلی از معماری OGSA عبارت است از OGSI که یک استاندارد زیربنایی نرم افزاری گرید براساس به وجود آمدن استانداردهای سرویس وب می‌باشد. هدف OGSI فراهم نمودن ماکزیمم ارتباط داخلی اجزای نرم افزار OGSA می‌باشد. شکل زیر لایه بندی اجزای OGSI در یک سرویس وب با واسط عملکرد جدید را نشان می‌دهد:

۲-۷-۲ استاندارد گرید FTP:
یک پروتکل قابل اطمینان و ایمن جهت انتقال داده، با کارایی بالا و بهینه برای شبکه‌های گسترده که پهنای باند زیادی دارند می‌باشد.
همان گونه که ممکن است از نام این پروتکل حدس زده شود، این پروتکل براساس پروتکل FTP اینترنت می‌باشد و به دلیل گستردگی که دارد به عنوان یک ابزار مطلوب در محیطهای گرید می‌باشد.

گرید FTP می‌تواند برای انتقال فایل‌‌ها (خصوصاً فایل‌های بزرگ) در یک شبکه به صورت کارا و امن استفاده شود.
۳-۷-۲ استاندارد WSRF:
WSRF یک اصطلاح عمومی است که شامل چندین استاندارد پیشنهاد شده مرتبط می‌باشد که موارد زیر را پوشش می‌دهد:
– منابع
– طول عمر منابع
– ویژگی‌های منابع
– گروههای سرویس دهی
– نقص ها
– اخطارها
– ضوابط
۴-۷-۲ استانداردهای مرتبط با سرویس‌های وب:
به دلیل اینکه سرویس‌های گرید بسیار مرتبط با سرویس‌های وب هستند، استانداردهای مرتبط با سرویس وب به سرویس‌های گرید نیز مرتبط می‌شوند.
در اینجا تمامی این استانداردها را بررسی نخواهیم کرد اما برای آشنایی بیشتر با این استانداردها تنها به معرفی برخی از آنها خواهیم پرداخت:
XML –
WSDL –
– SOAP
UDDI –
۸-۲ معرفی امنیت گرید (گرید Security):

نیازهای امنیتی برای طراحی گرید، اساسی و بنیادی هستند. اجزای امنیتی اصلی، شامل مکانیزم‌هایی جهت تصدیق، مجوز و ارتباط محرمانه بین کامپیوترهای گرید می‌باشد. بدون این عملکرد، یکپارچگی و محرمانه بودن داده‌های پردازش شده در گرید، به خطر می‌افتد.
برای اینکه امنیت محیط گرید شما به درستی برقرار باشد، ابزارها و تکنولوژی‌های در دسترس بسیاری وجود دارند.

برای فهم بهتر امنیت گرید، برخی از نیازهای اساسی امنیت و اصول امنیت گرید را مورد بررسی قرار خواهیم داد. امنیت گرید توسط استانداردها امنیتی مشهور بنا می‌شود.
۱-۸-۲ نیازهای امنیتی گرید:
یک سازمان مجازی (Virtual Organization)، یکی از مفاهیم بنیادین در محیط گریدهای امروزی می‌باشد. یک سازمان مجازی (VO)، به عنوان یک گروه پویا از اشخاص، گروهها و سازمان‌هایی که شرایط و قوانین را برای به اشتراک گذاری منابع تعریف می‌کنند، می‌باشد.

محیط گرید نیازمند این است که مدیریت و به اشتراک گذاری منابع را در یک سازمان مجازی (VO)، هماهنگ کند که به این موضوع اشاره دارد که کاربرد گرید ممکن است دامنه‌های مدیریتی چندگانه داشته باشد.

زیربنای امنیتی یک گرید مستلزم موافقت با سیاست‌های امنیتی دامنه محلی می‌باشد.
برای رسیدن به این نیازها، زیربنای امنیتی گرید مستلزم است تا ارتباط بین دامنه‌های متفاوت را برقرار کند.
۲-۸-۲ چالش‌های امنیتی موجود در محیط یک گرید:
– یکپارچگی (Integrity):
زیربنای امنیتی گرید مستلزم تبعیت از زیربنای امنیتی موجود در محیط‌های میزبانی و Platform‌‌ها می‌باشد.
– ارتباط داخلی (Interoperability):
یک درخواست سرویس گرید می‌تواند دامنه‌های امنیتی چندگانه را سپری کند.
۳-۸-۲ دامنه‌های امنیتی گرید:
دامنه‌های امنیتی گرید می‌توانند به صورت زیر باشند:
– Authentication:
تهیه واسط‌‌ها جهت عبور از مکانیزم‌‌ها و اهداف اعتبارسنجی متفاوت برای رسیدن به مکانیزم استفاده شده.

– Delegation:
تهیه مکانیزم‌‌ها جهت اجازه نمایندگی برای دستیابی صحیح از درخواست کنندگان به سرویس‌‌ها با اطمینان از اینکه دستیابی‌‌ها با توجه به محدودیت‌های سیاستی، محدود می‌باشد.
– Single Logon:
تغییر دادن یک مجوز برای یک بازه زمانی کوتاه، هنگامی که دستیابی‌های بعدی به منابع گرید درخواست می‌شود.
– Authorization:
توانایی کنترل دستیابی به اجزای گرید براساس سیاست‌های اعتبارسنجی تعریف شده.
– Privacy:
دادن مجوز هم به درخواست کننده سرویس و هم به تهیه کننده سرویس جهت تعریف و اجرای سیاست‌های پنهان.
– Confidentiality:
از محتوای پیام‌‌ها و امور محرمانه، حفاظت می‌کند.

– Message Integrity:
حصول اطمینان از اینکه تغییرات غیرمجاز وارد شده در محتوای پیام‌‌ها یا داده ها، می‌توانند توسط گیرنده پیام‌‌ها و داده ها، کشف شوند.
– Policy Exchange:
مکانیزم‌های امنیتی را، براساس اطلاعات سیاستی امنیتی، بین درخواست کننده سرویس و فراهم کننده سرویس، برقرار می‌کند.
از جمله دامنه‌های امنیتی دیگر گرید عبارتند از:
– Credential Life Span and Renewal
Secure Logging –
Assurance –
– Manageability
Firewall Traversal –
– Securing the OGSA infrastructure
نمودار زیر یک نمای سطح بالا از اجزای گوناگون از یک مدل امنیتی گرید ارایه می‌دهد:

۴-۸-۲ اصول امنیت:
امنیت به ۳ سرویس اساسی نیازمند است:
۱- Authentication
۲- Authorization
۳- Encryption
یک منبع گرید باید قبل از هر عملیاتی، اعتبارسنجی شود. فرض کنید که به یک کاربر برای اولین مجوز یک گرید داده شده است. کاربر گرید می‌تواند اجازه دسترسی‌های معین به منابع گرید را داشته باشد.

دنیای امنیت دارای مجموعه‌ای از اصطلاحات علمی و فنی مخصوص به خود می‌باشد. سازمان بین المللی استاندارد (ISO)، سرویس‌های امنیتی مشترکی را در سیستم‌های پیشرفته IT تعریف کرده است. برای فهم بهتر سرویس‌‌ها و سیستم‌های امنیتی، تعدادی از اصطلاحات امنیتی را بررسی می‌کنیم.

– Authentication
اعتبارسنجی فرآیند تصدیق اعتبار یک شخص و تشخیص اینکه او چه کسی است، می‌باشد. اعتبارسنجی تنها به انسانها محدودنمی شود بلکه ممکن است شامل سرویس ها، درخواست‌‌ها و موجودیت‌های دیگر که نیازمند اعتبارسنجی می‌باشند، باشد.

– Access Control:
اطمینان از اینکه هر کاربر یا کامپیوتری که سرویس‌‌ها را مورد استفاده قرار میدهد، مجاز به کارهایی که انجام می‌دهد، می‌باشد.

– Data Integrity:
اطمینان می‌دهد که داده‌‌ها به صورت غیرمجاز، تغییر پیدا نکرده اند و یا خراب نشده اند.
– Data confidentiality:
اطلاعات محرمانه و حساس نباید برای هر شخصی آشکار شوند.
– Key Management:
«مدیریت کلید»، با تولید امن، توزیع امن، اعتبارسنجی امن و ذخیره سازی امن از کلیدهای استفاده شده سروکار دارد.
۵-۸-۲ اصطلاحات مهم در رابطه با امنیت گرید:
– Symmetric Encryption:
کلید محرمانه یکسان جهت انجام هر دو عمل « Encryption» و «Decryption».
– Asymmertic Encryption:
دو کلید متفاوت، یکی برای انجام عمل « Encryption » و کلید متفاوت دیگری جهت انجام عمل «Decryption» به کار می‌برد.
– Secure Socket Layer/ Transport Layer Security:
این دو مفهوم، دو پروتکل ضروری یکسان هستند.
– (PKI) Public Key Infrastructure:

کامپوننت ها، تکنولوژی‌‌ها و پروتکل‌‌ها متفاوتی هستند که یک راه حل نامتقارن را ایجاد می‌کنند.
– Mutual Authentication:
به جای به کار بردن مخزن LDAP، جهت نگهداری PKI، دو طرفی که می‌خواهند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، PKI‌های ذخیره شده خود را برای اعتبارسنجی با طرف مقابل به کار می‌برند.
– Symmetric Key Encryption:

براساس به کارگیری یک کلید مخفی برای انجام دادن هر دو عمل Encryption و Decryption از داده ها، می‌باشد. برای حصول اطمینان از اینکه داده‌‌ها تنها توسط گیرنده و فرستنده پیام، قابل خواندن است، باید کلید به صورت امن تنها بین فرستنده و گیرنده و نه اشخاص دیگر توزیع شود.
این نوع از Encryption، از لحاظ کارایی (Performmance)، مفیدتر از روش Asymmertic Key Encryption می‌باشد اما نیازمند مدیریت و توجه اضافی در اداره کردن کلید به اشتراک گذاشته شده، می‌باشد.

Asymmertic Key Encryption:
یکی دیگر از متدهای رایج مخفی سازی، متد Public Key می‌باشد. در مخفی سازی به روش Public Key، یک زوج کلید نامتقارن به نام‌های Public Key و Private Key برای عملیات Encryption و Decryption مورد استفاده قرار می‌گیرند. یعنی کلیدی که برای عمل رمزنگاری (Encryption) استفاده می‌شود با کلیدی که جهت آشکارسازی (Decryption)، استفاده می‌شود، متفاوت است.
در حالت پنهان سازی با Public Key نیازمند دانستن مالکان کلید هستیم تا کلیدهای Private آنها محافظت شود در حالی که کلیدهای Public مخفی نیستند و می‌توانند مورد استفاده همه قرار گیرند.

به طور طبیعی کلید Public به روش دیجیتالی مهیا می‌شود. الگوریتم محاسباتی مرتبط با کلید Public و کلید Private، به گونه‌ای طراحی شده است که یک متن رمزنگاری شده تنها توسط کلید مرتبط با عمل Decryption، می‌تواند آشکار شود و یک پیام رمزنگاری شده (Encryption)، نمی تواند توسط کلید Encryption، آشکار شود، هر کدام از دو کلید Public و Private که داده‌های شما را رمزنگاری کردند، برای آشکارسازی همان داده باید از کلید دیگر استفاده کنید. به عنوان نمونه یک پیغام با کلید Public رمزنگاری شده است (Encryption)، بنابراین این پیغام تنها و تنها توسط کلید دیگر یعنی Private قابل آشکارسازی (Decryption) است.

برای اینکه یک پیام بین فرستنده و گیرنده کاملاً ایمن باشد، ۲ مرتبه از کلید Public استفاده می‌شود. ابتدا فرستنده پیام، جهت رمزنگاری پیام موردنظر از کلید Private استفاده می‌کند و سپس پیام را مجدداً با استفاده از کلید Public متعلق به گیرنده پیام، رمزنگاری می‌کند. گیرنده پیام ابتدا عمل آشکارسازی پیام را با استفاده از کلید Private خودش و سپس با استفاده از کلید Public متعلق به فرستنده، انجام می‌دهد.

در این روش یک پیام رمزنگاری شده، توسط دیگران قابل خواندن نیست. علاوه بر این هرگونه تلاش جهت دستیابی و دستکاری پیام رمزنگاری شده با شکست مواجه شده و این کار به درستی انجام نمی شود و دسترسی‌های غیرمجاز قابل مشاهده خواهد بود. زوج کلید نامتقارن (/Private

Public)، توسط محاسبات ایجاد می‌شوند که با پیدا کردن ۲ عدد اول بسیار بزرگ شروع می‌شود. حتی اگر کلید Public به صورت گسترده‌ای توزیع شده باشد، برای کامپیوترها، عملاً محاسبه کلید Private، از کلید Public غیرممکن است. این الگوریتم ریاضی امنیت را توسعه می‌دهد ولی از طرفی نیازمند زمان زیادی جهت آشکارسازی (Encryption)، می‌باشد.

۶-۸-۲ The Certificate Authority:
مجوز اعتبارسنجی (CA)، که به صورت صحیح پیاده سازی شده است وظایف و مسئولیت‌های بسیاری برعهده دارد.این وظایف باید به صورت دقیق دنبال شوند تا به یک امنیت مطلوب دست پیدا کنیم.
این مسئولیت‌های اساسی عبارتند از:
• اعتبارسنجی درخواست تشخیص موجودیت ها
• صادر کردن، حذف کردن و بایگانی کردن سندها (Certificate)
• محافظت کردن از سرویس دهنده CA
• نگهداری یک فضای نام از نام‌های یکتا برای مالکان اسناد
• به کار بردن اسناد امضا شده برای نیازهای اعتبارسنجی موجودیت ها
• فعالیت Login کردن
اسناد دیجیتالی, مدارک دیجیتالی می‌باشند که منبع گرید را به کلید Public مخصوص اش مرتبط می‌کنند.

در حقیقت یک سند، یک ساختار داده شامل یک کلید Public و جزییاتی شامل مالک کلید می‌باشد. یک سند، یک ID ی الکترونیکی جهت داشتن مجوز استفاده از محیط گرید می‌باشد.اسناد دیجیتالی همچنین اسناد X.509 نیز نامیده می‌شوند که بسیار شبیه به یک Passport عمل می‌کند.