پایان نامه ارشد تجارت الکترونیک: ارائه یک مدل فرمال برای تحلیل زیر ساخت نرم افزاری در دیتا سنترها

دانلود متن کامل پایان نامه با فرمت ورد

پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته فناوری اطلاعات

دانشگاه شیراز

دانشکده آموزش های الکترونیکی

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته ی مهندسی فناوری اطلاعات (تجارت الکترونیک)

عنوان:

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

استاد راهنما:

دکتر علی اکبر پویان

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

چکیده:

در این تحقیق با بهره گرفتن از زبان فرمال شبکه های پتری، از بخش ها و جنبه های مختلف لایه مجازی سازی در دیتا سنترها، مدل های فرمال متعددی تهیه شده است. سپس به کمک ابزار ریاضی، رفتار این مکانیزم ها برای تعیین سطح خوش رفتاری سیستم بررسی شده است. برای نیل به این هدف، در ابتدا ابزار مدل سازی فرمال اعم از جبری و مبتنی بر مدل بررسی و مقایسه شده است. سپس با تشریح تکنولوژی مجازی سازی در سیستم های کامپیوتری، یک دیتا سنتر نمونه کوچک مطابق استانداردهای دیتا سنترها طراحی شده و سپس در لایه های مختلف توسط شبکه های پتری مدل گردیده است. این مدل سازی از سطح کاملا انتزاعی (لایه 1) برای کل دیتا سنتر شروع و با طراحی مدل برای زیر سیستم ها و مکانیزم هایی مانند ساختار شبکه، ذخیره سازی و نیز سرویس های سطح بالا مانند HA و Fault Tolerance پایان می یابد. در پایان هر بخش، پس از ارائه و تشریح مدل، به تحلیل و ارزیابی آن و بررسی خصوصیات رفتاری سیستم از روی مدل فرمال آن پرداخته شده است. در نهایت، نتیجه گیری از میزان خوش رفتاری بخش های مختلف این لایه در دیتا سنتر ارائه شده است.

فصل اول: مقدمه

1-1- بیان مسئله و ضرورت تحقیق

نیاز بشر به پردازش و ذخیره سازی اطلاعات در دهه های گذشته همواره رشد صعودی و شتابدار داشته است. به گونه ای که حرکت از سیستم های توزیع شده بر روی سوپرکامپیوترهای گران قیمت به شبکه های بسیار پر قدرت و ارزان در مدت نسبتا کوتاهی صورت گرفته است. همچنین نیاز به مدیریت اطلاعات، پردازش، گردش کار و دیگر ابزار مدیریتی همواره رشد فزاینده داشته است. به طبع این نیاز، ساختار سیستم های کامپیوتری در سطوح فنی و مدیریتی نیز رشد کرده و پیچیده تر شده است.

به منظور جوابگویی به این حجم فزاینده درخواست ها و نیاز بازار به منابع پردازش و ذخیره سازی اطلاعات و نیز به منظور ارائه سرویس های مورد نیاز با کیفیت مناسب و قابل رقابت، یکی از بهترین راه های پیشنهاد شده، متمرکز نمودن این منابع و مدیریت صحیح آنها است. به این منظور و برای به حداکثر رساندن کیفیت خدمات و حداقل نمودن هزینه ها یکی از رایج ترین راهکارهای موجود راه اندازی مراکز داده یا دیتا سنتر ها می باشد. در این طرح با آماده سازی زیر ساخت های فیزیکی، امنیتی، شبکه ای، سخت افزاری و نرم افزاری، مجموعه ای از سرورهای قدرتمند برای ارائه سرویس های مورد نیاز مشتریان در نظر گرفته می شود. این سرورها با خطوط بسیار پر سرعت بر حسب نیاز به اینترنت یا شبکه های سازمانی متصل می گردند و با نصب سیستم های عامل و نرم افزارها و سرویس های مورد نیاز به کاربران خدمات لازم را ارائه می نمایند. با وجود چنین مراکزی دیگر سازمان ها و مراکز تجاری، صنعتی، دانشگاهی و غیره نیازی به راه اندازی مراکز سرویس دهی محلی[1] و نیز متحمل شدن هزینه های نگهداری، به روز رسانی و استخدام متخصصین نخواهند داشت. در ادامه به بررسی اجمالی دیتا سنترها خواهیم پرداخت تا بتوانیم طرح پیشنهادی را تشریح نمائیم.

تعریف دیتا سنتر: مجموعه ای از سیستمهای پشتیبانی (از جمله زیر ساخت سخت افزاری passive، زیرساخت خنک کننده، زیر ساخت تامین انرژی، اطفاء حریق و غیره)، منابع پردازشی سخت افزاری شامل سرورها، تجهیزات زیرساخت شبکه، زیرساخت ذخیره سازی داده ها و زیرساخت نرم افزاری شامل ابزار یک پارچه سازی[2]، مجموعه ای از سیستم های عامل، مجموعه ای از نرم افزارهای کاربردی شامل سرویس ها، تعدادی پایگاه داده، مجموعه ای از ابزارهای امنیتی نرم افزاری و سخت افزاری و یک ساختار مدیریتی است. این سیستم به کمک خطوط پرسرعت به شبکه های خارجی (Intranet، Extranet یا اینترنت) متصل است ]1[.

با توجه به رشد نیازها و احتیاج کاربران به انعطاف پذیری و تحمل خطای بالا در این مراکز پردازشی، در سال های اخیر تکنولوژی مجازی سازی[3] به عنوان پاسخی به این نیازها و بهترین شیوه یکپارچه سازی ارائه شده و بسیار رشد کرده است. در حقیقت، این تکنولوژی به عنوان لایه مدیریت نرم افزاری و سیستم عاملی دیتا سنتر مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه به تشریح تکنولوژی مجازی سازی و نحوه استفاده از آن در این طرح خواهیم پرداخت.

تکنولوژی مجازی سازی یکی از جوانترین نظریه های مطرح شده در علم کامپیوتر می باشد که در ده سال اخیر توجه زیادی را به خود جلب نموده است. این تکنولوژی از این بابت بسیار جذاب است که انعطاف پذیری و امکانات خارق العاده ای را بر روی همان بستر سخت افزاری موجود ارائه می دهد و استفاده از آن هزینه بسیار ناچیزی برای سازمان دارد.

معماری مجازی سازی، همه منابع پردازشی از جمله سرورها، منابع ذخیره سازی[4] و شبکه را به یک ساختار مجازی نگاشت می دهد. این زیر ساخت با گردآوری همه منابع و نمایش مجموعه ای ساده شده و یکپارچه از آنها، مدیر را در درک بهتر ساختار فنی دیتا سنتر و مدیریت و تغییر آن یاری می رساند. به کمک این ساختار می توان منابع توزیع شده در یک دیتا سنتر را به صورت مجموعه ای یکپارچه از ابزار مدیریت نمود. همچنین می توان از دیتا سنتر برای مصارف گوناگونی استفاده کرد بدون اینکه نگران گوناگونی سخت افزارها و نحوه اتصال آن ها به سیستم باشیم؛ ]2[ و ]3[.

از این تکنولوژی برای طراحی زیر ساخت نرم افزاری دیتا سنتر استفاده خواهد شد. با این توضیح که به جای نصب یک سیستم عامل بر روی هر دستگاه سرور، از یک نرم افزار مجازی سازی به نام Hypervisor استفاده می شود. این نرم افزار شبه سیستم عامل به مدیر سیستم اجازه می دهد که به تعداد دلخواه کامپیوتر مجازی[5] بر روی سرور مذکور راه اندازی کرده و سیستم عامل و سرویس های دلخواه را بر روی آن نصب نماید (شکل 1.1).

با این ترکیب می توان امکانات بسیار زیادی از جمله قابلیت دسترسی دائمی به سرویس ها (HA)[1] و مقاوم سازی سرویس ها در مقابل خطا[2] که از ضروریات چنین دیتا سنتری می باشد را با کمترین هزینه میسر نمود. همچنین امکان انتقال این کامپیوترهای مجازی در حال کار از روی یک سرور به سرور دیگر را بدون تاخیر زمانی وجود دارد[3].

در دیتاسنتری با این ابعاد، اغلب سرویس های در حال کار بسیار حیاتی و حساس بوده و از کار افتادن آن ها هزینه های هنگفت و بعضا جبران ناپذیری برای سازمان مربوطه به دنبال خواهد داشت. به همین دلیل لازم است امکانات حرفه ای را در دیتا سنتر به منظور محافظت از سرویس ها پیاده سازی نمائیم تا در دسترس بودن و سلامت آنها را تضمین کند. شکل 1.2 شمایی کلی از یک دیتا سنتر را با بهره گرفتن از معماری یاد شده نشان می دهد.

با توجه به نیاز به این مراکز و پیچیدگی ذاتی آنها، ترسیم یک مدل فرمال از ماهیت یک دیتا سنتر، چه پیش از طراحی[1] و چه پس از آن[2]، می تواند در شناخت طرز کار و چگونگی فعالیت چنین مرکزی نقش به سزایی داشته باشد. از جمله این کاربردها می توان به تشخیص بن بست ها[3] و گلوگاه ها[4] قبل از طراحی و محک زدن[5] سیستم بعد از طراحی اشاره نمود. با در دست داشتن این مدل (تصویر فرمال) جریان کنترل در سیستم قابل رویت بوده و در نتیجه رفتار سیستم را می توان بررسی و پیش بینی نمود ]4[. البته باید توجه داشت که در سیستم های واقعی از جمله دیتا سنترها، به دست آوردن مدل جامع تقریبا غیر ممکن بوده و تنها می توان بخش هایی از سیستم را با نادیده گرفتن برخی از پارامترها مدل نمود. هرچقدر مدل به سیستم واقعی نزدیکتر باشد بررسی رفتار سیستم به کمک مدل حاصل دقیقتر و کاربردی تر خواهد بود. در بخش های بعدی با بررسی دقیقتر ماهیت مدل سازی فرمال، با انواع شیوه ها در این حوزه[6] بیشتر آشنا خواهیم شد.

به طور کلی متد های فرمال نوع خاصی از شیوه های بیان فرمال مسائل هستند که از آنها برای تشریح و تبیین[7] سیستم های کامپیوتری و همچنین اثبات رفتار آنها[8] در سطح سخت افزار و نرم افزار استفاده می شود. هدف از توضیح رفتار یک سیستم به کمک روش های فرمال، بررسی رفتار و خصوصیات سیستم از جمله میزان حد پذیری[9]، بازگشت پذیری[10] و نیز پارامترهای انتزاعی تر مانند میزان ثبات[11] و پایداری[12] می باشد ]5[.

بدیهی است انجام چنین کاری در مورد سیستم های واقعی با توجه به پارامترهای متعدد و ساختار پیچیده آنها بسیار وقت گیر و دشوار است و در بسیاری از مواقع فقط بخش هایی از سیستم را می توان در حد قابل قبولی تشریح و مدل نمود. به همین دلیل و نیز به دلیل هزینه بسیار گزاف این فرایند، استفاده از شیوه های فرمال برای توضیح رفتار سیستم فقط در مورد سیستم های بسیار حساس و گران قیمت صورت می گیرد.

در این تحقیق، از زبان شبکه های پتری که ابزاری گرافیکی برای تشریح رفتار سیستم ها می باشد بهره گرفته شده است. این زبان در واقع نوع خاصی از ماشین های متناهی (اتوماتا) می باشد که امکان ترسیم جریان کنترل در سیستم را به صورت ساختار گراف و تعریف مجموعه ها فراهم می کند.

1-2- دامنه تحقیق

در این تحقیق، به کمک زبان فرمال شبکه های پتری، مدل فرمالی از بخش های مختلف یک دیتا سنتر نمونه ارائه خواهد شد. به این منظور در ابتدا ساختار دیتا سنترهای نوین شرح داده شده و سپس یک مدل کلی و انتزاعی برای آن ارائه می گردد.

در مراحل بعد، هریک از بخش های دیتا سنتر نمونه در لایه های بعدی طراحی و مدل خواهد شد. این بخش ها عبارتند از: سرویس HA ، سرویس Fault Tolerance، سرویس VMotion ، ساختار ESX، معماری سیستم ذخیره سازی در ESX، معماری شبکه در ESX و معماری سوئیچ مجازی در ساختار شبکه.

در انتهای هر بخش، مدل های پتری طراحی شده به کمک ابزار و متد های فرمال بررسی و ارزیابی خواهند شد. بخشی از این متدها مرتبط با نوع و گروه بندی شبکه هایی است که مدل مذکور در آن جای می گیرد، و بخشی نیز وابسته به خواص عمومی گراف ها می باشد.

1-2- پیشینه تحقیق

با توجه به قابلیت بسیار زیاد شبکه های پتری در مدل سازی سیستم های موازی، همگام، توزیع شده، غیرتعینی، و آماری، می توان نمونه های بسیاری از توصیف های فرمال سیستم های واقعی را به کمک این ابزار ذکر کرد. از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد.

– طراحی مدل شبکه ترافیک شهری به کمک شبکه های پتری رنگی (سطح بالا) برای تخمین گلوگاه ها و نیز میزان کارامدی سیستم ترافیک ]6[.

– مدل سازی فرمال یک خط اولید به همراه پنج ربات برای تحلیل خصوصیات رفتاری خط تولید و میزان خوش رفتاری آن ]7[

– مدل سازی یک پردازنده مبتنی بر VLSI که در یک سوپر کامپیوتر به کار رفته است. این مدل سازی به کمک شبکه های پتری رنگی و در سطح رجیستر های این ریز تراشه انجام شده است.

در مرجع ]8[ می توانید لیست بلندی از سیستم های صنعتی مدل شده با شبکه های پتری را که به صورت پروژه های مجزا انجام شده مشاهده نمائید. با این حال در زمینه لایه نرم افزاری و مجازی سازی در دیتا سنترها و نیز بخش سیستم عاملی آن تا به حال مدل سازی جامعی به کمک شبکه های پتری انجام نشده است. هر چند تلاش هایی در زمینه مدل سازی زیر ساخت سخت افزاری دیتا سنتر و برای بهینه نمودن مصرف انرژی در آنها و طراحی دیتا سنترهای سبز (دوستدار محیط زیست) با شبکه های پتری انجام شده است.]9[

[1] Pre-analysis modeling

[2] Post-analysis modeling

[3] Deadlock

[4] Bottleneck

[5] Benchmarking

[6] Formal Modeling

[7] Specification

[8] Verification

[9] Boundedness

[10] Reversibility

[11] Robustness

[12] Stability

[1] High Availability

[2] Fault Tolerance

[3] VMotion

[1] Local Farm Servers

[2] Consolidation

[3] Virtualization technilogy

[4] Storage

[5] Virtual Machine

ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

تعداد صفحه : 212

قیمت : 14700 تومان

—-

پشتیبانی سایت :       

*         [email protected]