دانلود پروژه: ارائه یک مدل  فرمال  برای تحلیل زیر ساخت نرم افزاری در دیتا سنترها

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                              صفحه

فصل اول: مقدمه                                                                                                                1

1.1.    بيان مسئله و ضرورت تحقيق                                                                                      1

1.2.    دامنه تحقيق                                                                                                          7

1.3.    پیشینه تحقیق                                                                                                        7

1.4.    اهداف تحقيق                                                                                                         8

1.5.    سوالات تحقيق                                                                                                        8

1.6.    مراحل و روش تحقيق                                                                                               9

1.7.    دستاوردهاي تحقيق                                                                                                  10

1.8.    نگاهی کلي بر پايان نامه                                                                                            10

فصل دوم: معرفی و بررسی ابزار فرمال برای مدل سازی سیستم ها                                                     12

• Abstract State Machine (ASM) 14

• LOTOS 17

  • مقدمه ای بر جبر پروسه ها 18

• VDM-SL 22

• شبکه های پتری 23

  • خصوصیات رفتاری 25

    • Reachability 26

    • Boundedness 26

    • Liveness 26

    • Reversibility 28

    • Coverability 28

  • زیر مجموعه های شبکه های پتری 29

    • State Machine (SM) 30

    • Marked Graph (MG) 30

    • Free-choice net (FC) 31

    • Extended Free-choice net (EFC) 31

    • Asymmetric choice net (AC) 31

  • قضایا و فرضیات 32

• مقایسه و جمع بندی 35

فصل سوم: بررسی معماری دیتا سنترها                                                                                     38

• Microsoft Hyper-V 39

  • بررسی اجزاء معماری Hyper-V 42

    • APIC 43

    • Child Partition 43

    • Hypercall 43

    • Hypervisor 43

    • IC 43

    • I/O stack 44

    • Root Partition                                                                                                                 44

    • VID 44

    • VMBus 44

    • VMMS 44

    • VMWP 44

    • VSC 45

    • VSP 45

    • WinHv 45

    • WMI 45

  • نقاط ضعف 46

• Xen 46

  • بررسی اجزاء معماری Xen 48

    • Xen Hypervisor 48

    • Domain 0 48

    • Domain U                                     49

    • Xenstored 50

  • ارتباطات مابین دامنه صفر و دامنه های U 50

• VMware ESXi 50

  • بررسی اجزاء معماری VMware ESX 52

    • VMkernel 52

    • File System 52

    • CIM 53

  • طراحی یک معماری برای دیتا سنتر 54

  • مختصری درباره vSphere                                                                                      56

    • سرویس های زیر ساختی vSphere 58

    • سرویس های کاربردی vSphere 59

      • سرور VMware vCenter 59

      • Client ها 59

      • ESX 59

      • vCenter Server 59

      • VMFS 59

      • SMP 60

      • VCMS 60

      • VI Client 60

      • VMware VMotion 60

      • Storage VMotion 60

      • VMware HA 61

      • DRS 62

      • Consolidated Backup 63

      • vSphere SDK 63

      • Fault Tolerance 64

    • سرویس های توزیع شده در vSphare 64

    • معماری شبکه 64

    • معماری محل ذخیره سازی داده ها 66

    • معماری سرور مدیریت VirtualCenter 69

      • User Access Control 70

      • Core Service 71

    • جمع بندی 71

فصل چهارم: ارائه مدل فرمال برای دیتا سنتر و تحلیل آن                                                               72

• تشریح دیتا سنتر نمونه 73

• ارائه مدلی از رفتار کلی دیتا سنتر 77

  • ارزیابی و تحلیل مدل فرمال                                                                         87

4.2.1.1. Liveness                                                                                               87

4.2.1.2. Safeness                                                                                                           87

4.2.1.3. Reversibility                                                                                         89

• بررسی لایه های پایینتر مدل فرمال 90

• بررسی نحوه کار سرویس HA 91

  • شرح سرویس VMware HA 91

  • ارائه مدل فرمال از نحوه کار سرویس HA 95

  • تحلیل و ارزیابی مدل 98

4.3.3.1. Liveness                                                                                               99

4.3.3.2. Safeness                                                                                                           101

4.3.3.3. Reversibility                                                                                         102

• بررسی نحوه کار سرویس Fault Tolerance 106

  • تشریح ساختار سرویس Fault Tolerance 106

  • ارائه مدل فرمال از نحوه کار سرویس Fault Tolerance             110

  • تحلیل و ارزیابی مدل 111

4.4.3.1. Liveness                                                                                               112

4.4.3.2. Safeness                                                                                                           113

4.4.3.3. Reversibility                                                                                         113

• بررسی نحوه کار سرویس VMotion 114

  • تشریح ساختار سرویس VMotion 114

  • ارائه مدل فرمال از نحوه کار سرویس VMotion 118

  • تحلیل و ارزیابی مدل 119

4.5.3.1. Liveness                                                                                               120

4.5.3.2. Safeness                                                                                                           121

4.5.3.3. Reversibility                                                                                         122

• بررسی ساختار داخلی ESX hypervisor 124

  • تشریح ساختار ESX 124

  • ارائه یک مدل فرمال از نحوه کار ESX 125

  • بررسی و تحلیل مدل 129

4.6.3.1. Liveness                                                                                                            129

4.6.3.2. Safeness                                                                                                            131

4.6.3.3. Reversibility                                                                                         132

• تشریح ساختار سیستم ذخیره سازی در ESX 133

  • تشریح ساختار سیستم ذخیره سازی 133

  • ارائه یک مدل فرمال از نحوه کار سیستم ذخیره سازی در ESX 138

  • بررسی و تحلیل مدل 144

4.7.3.1. Liveness                                                                                               144

4.7.3.2. Safeness                                                                                                           145

4.7.3.3. Reversibility                                                                                         146

• معماری ساختار شبکه در ESX 148

  • تشریح ساختار شبکه 148

  • ارائه مدل فرمال برای ساختار شبکه در ESX 155

  • بررسی و تحلیل مدل             161

4.8.3.1. Reversibility                                                                                         161

4.8.3.2. Liveness                                                                                               163

4.8.3.3. Safeness                                                                                                           165

• معماری سوئیچ مجازی در ساختار شبکه 165

  • تحلیل ساختار سوئیچ مجازی 165

  • ارائه یک مدل فرمال برای سوئیچ مجازی 169

  • بررسی و تحلیل مدل 172

4.9.3.1. Liveness                                                                                               172

4.9.3.2. Safeness                                                                                                           173

4.9.3.3. Reversibility                                                                                         174

• جمع بندی 175

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات                                                                                      176

مراجع                                                                                                                             180

پیوست: مجموعه کامل مدل های پتری طراحی شده در پایان نامه                                                    186

چکیده به زبان انگلیسی                                                                                                       195

فهرست جدول ها

عنوان و شماره                                                                                     صفحه

جدول 2.1. خلاصه مقایسه ابزار توصیف فرمال                                                                            36

جدول 3.1. سیستم های عامل قابل پشتیبانی توسط Hyper-V R2                                                41

جدول 3.2. سیستم های عامل قابل پشتیبانی توسط Xen نسخه 3.                                                 47

جدول 4.1. گزارهای فعال در وضعیت های M₀ الی M₁₅ از مدل پتری 4.30                                       164

جدول 5.1. خلاصه نتایج به دست آمده از تحلیل رفتار زیر سیستم ها و سرویس های VMware ESX     177

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                  صفحه

شکل 1.1. نحوه قرارگیری لایه های نرم افزاری بر روی سرور                                                            4

شکل 1.2. شمای کلی دیتا سنتر با معماری مجازی                                                                      5

شکل 2.1. مثال هایی از زبان های فرمال و تقسیم بندی آنها ]10[                                                    13

شکل 2.2. روال طراحی یک سیستم نمونه به کمک زبان های فرمال ]10[                                          14

شکل 2.3. نقطه gate در جبر پروسه ها ]4[                                                                              18

شکل 2.4. مدل تولید کننده- مصرف کننده به کمک LOTOS ]17[                                              19

شکل 2.5. مثالی از مدل سازی یک پروتکل به کمک شبکه های پتری ]23[                                        25

شکل 2.6. نمونه ای از شبکه پتری non-Live ]23[                                                                   27

شکل 2.7. نشانه گزاری برای: a) مجموعه موقعیت های ورودی و خروجی برای t و b) مجموعه گزارهای ورودی و خروجی برای p ]23[                                                                                                     30

شکل 2.8. مثال هایی از زیر مجموعه های شبکه های پتری ]23[                                                     32

شکل 2.9. یک شبکه پتری و گراف نشانه دار مربوط به آن ]23[                                                      33

شکل 3.1. معماری سطح بالای Hyper-V ]40[                                                                                    42

شکل 3.2. شمایی از معماری Xen ]51[                                                                                  47

شکل 3.3. نحوه سرویس دهی به ماشین میزبان توسط Qemu-DM ]51[                                        49

شکل 3.4. شمایی از معماری VMware ESXi ]3[                                                                   52

شکل 3.5. ساختار شماتیک مدیریت CIM ]3[                                                                          54

شکل 3.6. مثالی از مفاهیم میزبان، کلاستر و مخزن منابع ]60[                                                        58

شکل 3.7. طرز کار سرویس HA ]61[                                                                                                62

شکل 3.8. شمایی از معماری شبکه در محیط مجازی ]60[                                                             65

شکل 3.9. شمایی از معماری ذخیره سازی ]60[                                                                          66

شکل 3.10. طرز کار RDM ]60[                                                                                         68

شکل 3.11. شمایی از ساختار سرور مدیریت VirtualCenter ]60[                                                            70

شکل 4.1. زیر ساخت دیتا سنتر مجازی ]63[                                                                            73

شکل 4.2. یک الگوی نمونه برای زیر ساخت دیتا فیزیکی سنتر ]60[                                                75

شکل 4.3. ساختار شماتیک دیتا سنتر نمونه                                                                              76

شکل 4.4. مدل پتری طراحی شده برای دیتا سنتر نمونه                                                               78

شکل 4.5. گراف پوشا برای مدل پتری شکل 4.4                                                                         88

شکل 4.6. نتیجه تحلیل فضای حالت به وسیله نرم افزار PIPE                                                       89

شکل  4.7. مدل پتری نحوه کار سرویس HA                                                                            96

شکل 4.8. عضویت شبکه 4.7 در زیرکلاس های شبکه های پتری                                                     100

شکل 4.9. گراف پوشای مدل 4.7                                                                                           101

شکل 4.10. نتیجه تحلیل فضای حالت بر روی مدل                                                                     102

شکل 4.11. نحوه توزیع توکن در وضعیت S8                                                                             103

شکل 4.12. شبیه سازی شبکه پتری شکل 4.7                                                                          104

شکل 4.13. چندین نمونه از شبیه سازی اجرای شبکه پتری                                                                       105

شکل 4.14. مدل پتری نحوه کار سرویس Fault Tolerance                                                        110

شکل 4.15. نحوه توزیع توکن ها در M₃ و M₄                                                                              112

شکل 4.16. گراف پوشای مدل پتری شکل 4.14                                                                         114

شکل 4.17 مدل پتری نحوه کار سرویس VMotion                                                                   118

شکل 4.18. گراف نشانه دار (G, ) مربوط به مدل 4.17                                                                       120

شکل 4.19. گراف پوشای مدل 4.17                                                                                       123

شکل 4.20. مدل پتری طرز کار ESX                                                                                    125

شکل 4.21. گراف جهت دار معادل شبکه پتری 4.20                                                                   130

شکل 4.22. گراف پوشای کدل پتری 4.20                                                                               132

شکل 4.23. نمای شماتیک مدل چند لایه ای سیستم ذخیره سازی در ESX ]63[                               134

شکل 4.24. مدل پتری ارائه شده از نحوه کار سیستم ذخیره سازی در ESX                                       139

شکل 4.25. گراف جهت دار متناظر با مدل پتری 4.24                                                                 144

شکل 4.26. گراف پوشای شبکه پتری 4.24                                                                               146

شکل 4.27. نرم افزار تحلیلگر گراف، در حال اجرای الگوریتم اول عمق                                                            147

شکل 4.28. نحوه ارتباط کارت شبکه مجازی و سوئیچ مجازی ]62[                                                  149

شکل 4.29. شمای کلی از ساختار شبکه در سرور ESX                                                                153

شکل 4.30. مدل پتری تهیه شده از ساختار شبکه در ESX                                                           156

شکل 4.31. گراف پوشای مدل پتری شکل 4.30                                                                        162

شکل 4.32. جستجوی اول عمق گراف شکل 4.31                                                                       163

شکل 4.33 مدل فرمال از نحوه کار سوئیچ مجازی                                                                                   170

شکل 4.34. گراف جهت دار متناظر با مدل پتری 4.33                                                                 173

شکل 4.35. گراف پوشای مدل پتری 4.33                                                                                174