%41تخفیف

دانلود پروژه: طراحي و پياده سازي يک زمانبندِکار اشکال­آگاه در سيستمهاي محاسبات ابري

 

تعداد 153صفحه در فایل word

كارشناسی ارشد در رشته ی مهندسی فناوری اطلاعات(طراحی و تولید نرم افزار)

طراحي و پياده سازي يک زمانبندِکار اشکال­آگاه در سيستمهاي محاسبات ابري

چکيده

با افزایش بازار استفاده از تکنولوژی محاسبات ابری، مراکز داده عظیمی به وجود آمده­اند تا محاسبات را سریع­تر انجام دهند. يکي از دغدغه­هاي اصلي در محاسبات ابری، مواجه­شدن با اشکال­ها در حين اجرا ­کردن يک برنامه موازي زمان­بر است. براي غلبه بر اين قبيل مشکلات، عموما از روش­هاي آزمون نقطه­مقابله­گيري[1] يا آرشيوکردن[2] استفاده مي­شود. اما اين روش­ها غالبا سربار بالايي دارند و به صورت واکنشي عمل مي­کنند.

در اين پایان­نامه روشي را معرفي مي­کنيم که علاوه بر بازيافت 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 بهره­گیری از قانون بیز و مدل هزینه پیشنهادی، آزمون نقطه­مقابله­گيري زائد تا حد امکان حذف شده و زمان اجرای برنامه بهبود خواهد یافت. با استفاده ازشبیه­سازی نشان می­دهیم که روش پیشنهادی بسته به شرایط مختلف تا 78% زمان اجرا را بهبود می­بخشد و از منابع کمتری استفاده می­کند.

واژه­های کلیدی: سیستم­های محاسبات ابر[3]، پیش­بینی اشکال[4]، مدل مبتنی بر هزینه[5]، قانون بیز[6]، پیش­کنشی[7]، آزمون نقطه­مقابله­گيري هماهنگ[8] ، مهاجرت[9].

[1] Checkpointing

[2] Logging

[3] Cloud Computing Systems

[4] Fault Prediction

[5] Cost Model

[6] Bayes’ Rule

[7] Proactive

[8] Coordinated Checkpoint

[9] Migration

  فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                  صفحه

1      مقدمه. 2

2      قابليت دسترسي بالا.. 9

2-1      مفاهيم پايه قابليت دسترسي بالا. 9

2-1-1      تعريف قابليت دسترسي بالا.. 9

2-1-2      مفاهيم و مباحث مرتبط با قابليت دسترسي بالا.. 10

2-1-3      معيارهاي سنجش قابليت دسترسي… 12

2-1-4      سطوح قابليت دسترسي بالا.. 13

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

2-1-6      عوامل مؤثر بر ميزان دسترسي سيستم.. 16

2-2      دستيابي به قابليت دسترسي بالا در سيستم‌هاي كلاستر. 16

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

2-2-2      از بين بردن نقاط منفرد بروز خرابی در اجزاي سخت‌افزاري… 17

2-2-3      از بين بردن نقاط منفرد بروز اشكال در اجزاي نرم‌افزاري… 23

2-2-4      تشخيص دهندۀ خرابي در كلاسترهاي با قابليت دسترسي بالا.. 25

2-2-5      معماري کلاسترهاي با قابليت دسترسيبالا.. 26

2-2-6      اتصالات و شبکه کلاستر. 28

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

2-2-8      تصوير يکپارچه سيستم (SSI) 33

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

3-1      پيشزمينه و تعاريف… 38

3-1-1      مدل سيستم.. 38

3-1-2      حالت‌هاي سيستم يكپارچه. 39

3-1-3      تعامل با دنياي خارج.. 40

3-1-4      پيام در حال گذر. 41

3-1-5      قراردادهاي ثبت وقايع.. 42

3-1-6      ذخيره‌ساز پايدار. 43

3-1-7      جمع‌آوري داده‌هاي زائد.. 44

3-2      بازيافت براساس نقطه مقابله. 44

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

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

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

3-3      بازيافت بر اساس ثبت وقايع. 54

3-3-1      شرط يكپارچگي بدون پروسه‌هاي يتيم.. 55

3-3-2      ثبت بدبينانه وقايع.. 56

3-3-3      ثبت خوشبينانه وقايع.. 59

3-3-4      ثبت علّي وقايع.. 61

3-3-5      مقايسه قراردادهاي بازيافت…. 63

3-4      مباحث مطرح در پياده‌سازي.. 63

3-4-1      بررسي… 63

3-4-2      پياده‌سازي تکنيکهاي نقطه مقابله گرفتن… 64

3-4-3      مقايسة قراردادهاي نقطه مقابله‌ گرفتن… 66

3-4-4      قراردادهاي ارتباطي… 66

3-4-5      بازيافت بر اساس روش ثبت وقايع.. 67

3-4-6      ذخيره‌ساز پايدار. 67

3-4-7      دنبال كردن وابستگي… 68

3-4-8      بازيافت…. 69

4     کارهاي انجام شده اخیر. 71

4-1      مروري بر روش‌هاي پيشبيني اشکال.. 72

4-1-1      کلاسه بندي و اشکالهاي ريشه آماری… 72

4-1-2       مدل آماري زمان ميان خرابي‌ها 73

4-1-3      جمع‌آوري و پيش‌پردازش داده‌هاي مرتبط با خرابي… 73

4-2      تکنيک‌هاي پيش‌بيني اشکال.. 74

4-2-1      حدآستانه مبتني بر آمار. 74

4-2-2      آناليز سري‌هاي زماني… 75

4-2-3      کلاسه‌بندي مبتني بر قانون.. 75

4-2-4      مدل‌هاي شبکه بيزي… 76

4-2-5      مدل‌هاي پردازش شبه مارکوف… 76

4-3      مطالعات انجام گرفته. 77

5     روش پيشنهادي.. 86

5-1      مدل اشکال.. 86

5-1-1      متوسط زماني تا خرابي… 89

5-2      مبانی احتمال و پیشبینی.. 91

5-2-1      مفاهیم اولیه. 91

5-2-2      رابطه قانون بيز و احتمال درستي پيش‌بيني… 92

5-3      رابطه الگوريتم پيش‌بيني و مدل اشکال.. 94

5-3-1      تحليل روابط احتمالي… 94

5-4      مدل پيشنهادي.. 97

5-4-1      ارائه الگوريتم.. 100

5-4-2      مدل مبتني بر هزينه. 101

5-4-3      اثر پيش‌بيني‌کننده بر روي مدل‌هاي هزينه. 105

5-4-4      تصميم‌گيري سيستم 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 آن‌ها 114

6-1-4      روند کار شبیهساز. 115

6-2      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

6-3      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

 

فهرست شکل­ها

شکل ‏1‑1رویکرد یه تکنولوژی‌های مختلف محاسبات توزیع شده [1] 3

شکل ‏2‑1 سهم عوامل مختلف در از کارافتادگی سیستم HA [11] 16

شکل ‏2‑2 برخی SPOFها در سیستم سرویسدهنده/سرویسگیرنده 18

شکل ‏2‑3 SPOFها در یک شبکه اترنت نوعی.. 22

شکل ‏2‑4 حذف SPOFهای شبکه به روش افزونگی کامل.. 23

شکل ‏2‑5 نمونهای از تشخیص خرابی با سیگنال ضربان قلب… 26

شکل ‏2‑6 نمای ساده از نظارت.. 31

شکل ‏2‑7 ارتباط اجزا مختلف EMS. 31

شکل ‏3‑1 مثالی از يك سيستم مبادله پيام با سه واحد موازی.. 38

شکل ‏3‑2 مثالی از حالت يكپارچه و غيريكپارچه سيستم. 40

شکل ‏3‑3 پياده‌سازي مكانيسمهاي بازيافت… 42

شکل ‏3‑4 ثبت كردن پيام براي اجراي مجدد قطعي.. 43

شکل ‏3‑5 انديس نقطه مقابله و بازه نقطه مقابله. 46

شکل ‏3‑6 (a) يك اجراي مثال (b) گراف وابستگي بازگشت به عقب (c) گراف نقطه مقابله. 47

شکل ‏3‑7 انتشار بازگشت به عقب، خط بازيافت و اثر دومينو. 48

شکل ‏3‑8 نقطه مقابله گرفتن به صورت هماهنگ و غيربلوكه شونده (a) غيريكپارچگي نقطه مقابله (b) با كانال FIFO (c) با كانال غيرFIFO  49

شکل ‏3‑9 مسير Z سيكل Z. 52

شکل ‏3‑10 روش ثبت بدبينانه وقايع. 57

شکل ‏3‑11 روش ثبت خوشبينانه وقايع. 60

شکل ‏3‑12 روش ثبت علّي وقايع (الف) حالتهاي قابل بازيافت حداكثر (ب)گراف مقدم را براي پروسه P0 در حالت X  62

شکل ‏5‑1 منحنی وان.. 88

شکل ‏5‑2 نمودار مثبت واقعی، منفی واقعی و دقت پیشبینی.. 95

شکل ‏5‑3 اثر تغییرات MTTF بر روی دقت پیشبینی.. 96

شکل ‏5‑4 اثر حساسیت و ویژگی بر روی دقت پیشبینی.. 97

شکل ‏5‑5 شماتیک خط زمانی نقطه مقابلهگیری هماهنگ دورهای.. 98

شکل ‏5‑6 شماتیک خط زمانی نقطه مقابلهگیری هماهنگ دورهای در برخورد با اشکال.. 99

شکل ‏5‑7 شماتیک خط زمانی الگوریتم تطبیقی پیشنهادی.. 101

شکل ‏6‑1دیاگرام کلی شبیه‌ساز[92] 116

شکل ‏6‑2 جریان کار اجزای برنامه‌های موازی در شبیه‌ساز [92] 116

شکل ‏6‑3 نمونه‌ای از محتویات یک فایل سناریوی خرابی گرها در یک مرکز داده 118

شکل ‏6‑4 ماشین حالت خرابی یک گره محاسباتی در ابر. 119

شکل ‏6‑5 تکه کد تغییر وضعیت حالت میزبان‌های یک مرکزداده به صورت بهینه. 120

شکل ‏6‑6 تکه کد پیش‌بینی وضعیت یک گره محاسباتی در زمان آینده time. 121

شکل ‏6‑7 در صد بهبود زمان اجرای الگوریتم‌های پیشنهادی نسبت به الگوریتم آزمون نقطه مقابله‌گیری دوره‌ای کلاسیک    126

شکل ‏6‑8 در صد بهبود زمان اجرای الگوریتم‌های پیشنهادی نسبت به الگوریتم آزمون نقطه مقابله‌گیری دوره‌ای کلاسیک با افزایش زمان نقطه مقابله‌گیری به 5 دقیقه. 127

شکل ‏6‑9 تعداد عمل‌های انتخابی در طول زمان اجرا با الگوریتم نقطه مقابله‌گیری دوره‌ای.. 128

شکل ‏6‑10 تعداد عمل‌های انتخابی در طول زمان اجرا با الگوریتم تطبیقی اولیه. 128

شکل ‏6‑11 تعداد عمل‌های انتخابی در طول زمان اجرا با الگوریتم تطبیقی تصحیح شده 129

شکل ‏6‑12 تعداد اشکال‌هایی که در طول اجرای برنامه سبب توقف یا عدم توقف ابر می‌شوند. 130

فهرست جداول

جدول ‏1‑1 قابلیت اطمینان در مراکز داده مختلف[4] 5

جدول ‏2‑1 مقایسه کلاسترهای HA و FT [13] 11

جدول ‏2‑2 زمانهای توقف و کارکرد یک سیستم 52×7×12. 14

جدول ‏2‑3 زمان‌هاي توقف و كاركرد يك سيستم 52×5×12. 14

جدول ‏3‑1 مقايسه بين قراردادهاي مختلف بازيابي [47] 64

جدول ‏5‑1 رابطه وضعیت محیط و الگوریتم پیشبینی.. 91

جدول ‏5‑2 تعاریف پارامترهای استفاده شده در مدلها 102

جدول ‏5‑3 مدل هزینه عمل مهاجرت.. 103

جدول ‏5‑4 مدل هزینه عمل نقطه مقابلهگیری.. 104

جدول ‏5‑5 مدل هزینه عمل اجرای بلافاصل.. 105

جدول ‏6‑1 مقداردهی اولیه متغیرهای شبیهساز 125

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo