شبکه های Grid

مقدمه

دانشمندانی که در پی توسعه Grid هستند، دنیایی را به تصویر می کشند که هر شخصی می تواند به راحتی وارد یک شبکه شود و از توان محاسباتی موجود در شبکه استفاده کند. در شیوه های نوین به جای استفاده از رایانه های اختصاصی برای حل مسائل بزرگ، با استفاده از رایانه های موجود پراکنده که از همه توان محاسباتی خود استفاده نمی کنند، سعی می شود با جمع آوری این توانهای پراکنده که اغلب بی استفاده می مانند، کارهای خود را انجام دهند. این منابع محاسباتی اگرچه اغلب قدرت و هماهنگی رایانه های اختصاصی را ندارند، اما تعداد زیادی از آنها به وفور در مراکز عمومی از قبیل دانشگاه ها، اداره ها، کتابخانه ها و غیره و حتی در منازلی که اتصال قوی به اینترنت دارند یافت می شوند و این موجب می شود که توان محاسباتی آن در مجموع بسیار بالا باشد و در عین حال هزینه آن به مراتب پایین تر می باشد.

مخصوصاً اینکه هزینه های نگهداری به عهده مالکین منابع می باشد و مدیریت این سیستم صرفاً از منابع برخط در زمانبندی برنامه ها استفاده می کنند. با استفاده از Grid توان کامپیوتر ها دیگر بی معنا است ، صرف نظر از آن که کامپیوتر شما ضعیف و ابتدایی است ، می توانید به بیش از قدرت کامپیوتری دست یابید که هم اکنون در پنتاگون وجود دارد .

گریدهای محاسبه‌ای به عنوان یک مثال برای حل کردن مسائل بزرگ پیچیده در طول سال‌های اخیر بوجود آمده‌اند. فضای مسئله و مجموعه داده‌ها به تکه‌های کوچکتری تقسیم می‌شود که در شبکه‌های گرید موازی پردازش می شوند و برای اجرا دوباره جمع آوری می شوند. مثال های بی شماری از نحوه تکنولوژی شبکه گرید که می تواند برای فایل، نظارت، گزارش دهی، ذخیره سازی داده، مدل سازی، شبیه سازی، یا دیگر تقاضاها برای زمین، دریا و هوا و عملیات فضایی مورد استفاده قرار گیرد، وجود دارد. مثال‌ها شامل آب و هوا، آنالیزهای اقیانوس شناسی، و یا گزارش دهی، شبکه های سنسورهای زمان واقعی، برنامه‌ریزی مسیر، برنامه ریزی ماموریت آموزش و شبیه سازی مفید زندگی مجازی (LVC)، رمز شناسی، تجهیزات توزیع شده تست اتوماتیک نامیدن چند تایی، می شود.

گریدها منابع را به اشتراک گذاشتن و جمع آوری میلیون‌ها منابع محاسبه‌ای روی سازمان‌های توزیع شده به صورت جغرافیایی و حوزه‌های اجرایی را به صورت محکم قادر می‌سازد. سازمان های مجازی (vo). موجودیت های منطقی معمولاً با عمر محدود هستند که به صورت دینامیک برای حل کردن مسائل ویژه ایجاد شده ‌اند. اعضای VO، روی اصطلاحات، اشتراک‌گذاری منابع، مدیریت عضویت، تضمین و کنترل دسترسی مذاکره و بحث می کنند. برای مثال، VO ممکن است قوانینی برای اشتراک‌گذاری منابع وضع کند که شامل مقدار زمانی که یک سهم (شریک) می تواند از شبکه گرید استفاده کند. روابط اشتراک‌گذاری میان شرکاء یا حساسیت داده‌هایی که شرکت کننده‌ها می توانند پردازش کنند یا دسترس پیدا کند، باشد. VO می‌توانند به مدل های بسیار مختلف سازمان دهی شوند. برای مثال یک شرکت تعاونی، مدرسه، موسسه خیریه یا می تواند به عنوان VO عمل کند. با عضو شدن در VO، مصرف کننده‌ها از تولیدات، امنیت، دسترس، قابلیت دسترسی منابع و قراردادهای اجرا شده توسط VO آگاه می‌شوند. یکی از کاربردهای محاسباتی اولیه شبکه گرید، پیکربندی کردن، توزیع خواسته‌های کاربردی در گره‌های ویژه است. یک جزء از معمارهای شبکه کامپیوتری که این عاملیت را انجام می دهد زمان بند است. زمان بندها می توانند منابع را برای کار قسمتی از یک کار برای اجرا شدن به صورت موازی تخصیص دهند. یک زمان بند می تواند روی یک ماشین منفرد یا توزیع شده در سرتاسر شبکه قرار داده شود. زمان بندها احتمالاً منابع را بر اساس تجهیزات اصلی زمان بندی می کنند. آن ممکن است وسایل را از قبل ذخیره کند، توافق‌های سطح خدمات را معتبر سازد یا وادار سازد، به گردش منابع حول سیاست‌ها وادار سازد، وضعیت اجرای کارها را کنترل کند، و وقایع را زمان بندی کند.

بروکرهای منابع ، منابع را بین مصرف کننده‌های منابع و تهیه کننده‌های منابع مچ می‌کنند. با شناخت از صفت های گوناگون درباره شبکه گرید، دلالان منابع می‌توانندمنابع و کارها را با هم مچ کنند که بهترین منابع،کارها را انجام دهند. بعضی فاکتورهای دلالان منابع که ممکن است مطالعه شود، قابلیت دسترس منابع، قابلیت‌های سخت‌افزاری و نرم افزاری، پهنای باند شبکه، و هزینه‌ها اگر فراهم کننده‌های منابع، برای خدمات شان پول بگیرند، هستند. برای اینکه دلالان منابع انواع تصمیمات را اتخاذ کنند، بایستی از تخصیص کار، مدیریت وضعیت، و توزیع داده‌ها آگاه باشند.

فرایندی که به وسیله آن منابع روی شبکه گرید کشف می شوند برای این طرح بی‌نظیر است. به صورت نوعی منابع به یک دلال وارد می‌گردد. که تا حدودی از تمام منابع در دسترس روی شبکه گرید اطلاع داشته باشد. برای مثال، یک روش از میان چارچوب عامل است که نماد یا عامل‌ها با یک مدیر خدمات شبکه گرید ثبت نام می کنند که به درخواست کننده های خدمات برای پیدا کردن منابع کمک می کنند. طرح دلالال های منابع می‌تواند یک گلوگاه باشد. به خاطر مقدار قدرت محاسباتی و پهنای باند مورد نیاز برای نگهداری یک نمایش تازه از شبکه گرید. در غیر این صورت نمایش بروکر از شبکه گرید کهنه می شود که می تواند ترافیک اضافی شبکه برای سفارشات کار راهنمایی مجدد شده و به فراهم کننده‌های مختلف را تولید کنند.

به صورت سنتی، کشف منابع شبکه گرید، بصورت مقدماتی به معماری‌های سلسله مراتبی و متمرکز تکیه می کند. بعضی معماری‌هایی مانند Condor ( محاسبه کننده در با حداکثر خروجی، ۲۰۰۷)، European Data Grid [ شبکه داده های اروپایی] ( (The Data Grid project 2007 و Clobus ((2007, The Clobus Aliance وجود دارند که توسط اکثر سیستم‌های شبکه گرید قبول شدند چون آنها می توانند زمان متوسط پاسخ به یک درخواست را کاهش دهند. از طرف دیگر، اعتمادشان به پایگاه داده‌های متمرکز آنها را به شکست خوردن در محیط‌های توزیع شده حساس می کند و مقیاس پذیری شان محدود می‌شود. وقتی که تعداد گره‌ها افزایش می یابد. و از این رو چند سیستم کشف منابع غیر متمرکز شده، مانند Punch، شبکهGrid Vega و Nimrod-G پبیشنهاد شده است. هم چنین یک تمایل رایج وجود دارد که همگرایی شبکه گرید و نظیر به نظیر مثال‌های محاسبه کننده را پیشنهاد می کند که در آن، سیستم P2P از کشف منابع حمایت می کندو. Adrzezak و xu، یک راه حلی بر اساس d-Torus(can) ارائه کردند که از منحنی های فضا پر کن برای انجام دادن جستجوی دامنه‌ای پردازنده در محیط‌های P2P بهره‌برداری می کند. جدول مخلوط توزیع شده بر اساس سیستم P2P کارائی و مقیاس پذیری را فراهم می کند. اما جستجوهای پیشرفته را حمایت نمی کند. دیگر طرح‌های جستجوی چند نشانه‌ای به بازیابی مقادیر قابل ملاحظه نتایج از جفت‌های بسیار مختلف، نیاز دارد. Kocak و Boloni (2004) نظریه جدید قرار گیری بار مدیریت شبکه روی خود شبکه را پیشنهاد کردند. درون پردازنده شبکه (NPU) یا از طریق مسیر یاب‌های قابل برنامه ریزی، در این کار، ابتدا ما پروتکل کشف منابع شبکه گرید را گزارش کردیم، آن را بر اساس آن نظریه توسعه دادیم. پروتکل برای انجام دادن مکانیسم کشف منابع توسط ایجاد چارچوب پیغامبری و تعریف کردن جداول مسیر یابی شبکه که می توانست به آسانی در درون مسیر یاب‌های قابل برنامه‌ریزی موجود در شبکه گرید ایجاد شود، طراحی شده است. بنابراین ما ارزیابی این پروتکل با استفاده از شبیه ساز C⁺⁺/CLR را بحث می کنیم. استفاده از شبیه ساز سنتی به ما در به حداکثر رساندن کاربرد منابع محاسباتی برای توابعی که ما نیاز به مدل داریم و داده‌هایی که نیاز به جمع‌آوری کردن داریم، اجازه می دهد. بنابراین ما قادر به مدل کردن و جمع کردن داده‌ها برای تقریباً ۰۰۰/۹۰۰ مسیر یاب، ۰۰۰/۹۰۰ سوئچ و ۰۰۰/۲۰۰ کامپیوتر با ۲۵۰۰۰ وقایع جاری بودیم که از میان شبکه‌های شبیه سازی شده عبور می کرد قبل از اینکه حدود حافظه تجاوز کند. اگرچه شبیه ساز برای معتبر کردن این قرارداد توسعه پیدا کرده است، آن برای قابل استفاده شدن مجدد طراحی شده است وقتی که پروتکل‌های دیگر شبکه بندی‌ها ارزیابی می‌شوند. این کار نتایج شبیه‌سازها را امتحان می کند وقتی که شبیه‌سازی پروتکل کشف منابع و تکنیک‌ها برای طرح‌ریزی آن استفاده می شود.