پایان نامه ارشد: ارایه‏ ی یک الگوریتم مقیاس‎پذیر آگاه از بارکاری جهت زمان‏بندی ماشین‏های مجازی

پایان نامه رشته فناوری اطلاعات

عنوان :  ارائه‏ ی یک الگوریتم مقیاس‎پذیر آگاه از بار کاری جهت زمان‏بندی ماشین‏های مجازی

دانشگاه علوم و فنون مازندران

پایان‏ نامه

مقطع کارشناسی ارشد

رشته مهندسی فناوری اطلاعات

عنوان : ارائه‏ ی یک الگوریتم مقیاس‎پذیر آگاه از بارکاری جهت زمان‏بندی ماشین‏های مجازی

استاد راهنما:  دکتر محسن شریفی

استاد مشاور: مهندس هادی سلیمی

اسفندماه 1391

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

فهرست مطالب

فصل 1: مقدمه و کلیات تحقیق    1

1-1- مقدمه 2

1-2- اهداف 3

1-3- ساختار پایان‌نامه 3

فصل 2: مجازی‏سازی و پردازش ابری    5

2-1- مقدمه 6

2-2- تعریف مجازی‏سازی 6

2-3- تاریخچه‏ی مجازی‏سازی 7

2-4- ناظر ماشین مجازی 8

2-5- کاربردهای مجازی‏سازی 9

2-5-1- جعبه‏ی شنی . 9

2-5-2- محیط‏های اجرایی چندگانه. 9

2-5-3- سخت‏افزار مجازی. 9

2-5-4- سیستم‏عامل‏های چندگانه همزمان. 9

2-5-5- اشکال‏زدایی. 10

2-5-6- مهاجرت نرم‏افزار. 10

2-5-7- بسته‏ی پیش‏نصب مجازی. 10

2-5-8- تجمیع کارگزار. 10

2-6- سطوح مختلف مجازی‏سازی 14

2-6-1- معماری یک سیستم قابل مجازی سازی. 14

2-6-2- مجازی‏سازی در سطح معماری مجموعه دستور. 18

2-6-3- مجازی‏سازی در سطح انتزاع سخت‏افزار. 19

2-6-4- مجازی‏سازی در سطح سیستم‏عامل. 24

2-6-5- مجازی‏سازی در سطح برنامه‏ی کاربردی. 26

2-6-6- مجازی‏سازی در سطح کتابخانه. 29

2-7- پردازش ابری 30

2-7-1- تاریخچه. 30

2-7-2- مزایای اقتصادی ابر. 31

2-7-3- انواع ابر پردازشی. 32

فصل 3: تحقیقات مرتبط    33

3-1- مقدمه 34

3-2- رویکردهای متفاوت به زمان‏بندی ماشین‏های مجازی 34

3-2-1- مزایا و معایب رویکردهای زمان‏بندی ماشین‏های مجازی    36

فصل 4: الگوریتم DVMS   37

4-1- مقدمه 38

4-2- ملاحظات زمان‏بندی در یک محیط پردازش ابری 38

4-2-1- کارایی. 38

4-2-2- هزینه. 38

4-2-3- همجواری. 39

4-2-4- قابلیت اعتماد و دسترس‏پذیری مستمر. 39

4-3- چالش‏های زمان‏بندی 39

4-4- الگوریتم ارائه شده برای زمان‏بندی ماشین‏های مجازی   39

4-4-1- نگاشت مساله‏ی زمان‏بندی به مساله‏ی کوله پشتی. 40

4-4-2- مدل سیستم. 40

4-4-3- فرمول‏بندی مساله. 40

4-4-4- الگوریتم DVMS 42

4-4-5- قضیه. 45

4-4-6- بررسی پیچیدگی زمانی الگوریتم:. 47

4-4-7- پیچیدگی فضایی الگوریتم:. 48

فصل 5: ارزیابی الگوریتم ارائه شده    49

5-1- مقدمه 50

5-2- شرایط و محدودیت‏های ارزیابی 50

5-2-1- مشخصات سخت‏افزاری و نرم‏افزاری محیط ارزیابی. 51

5-3- فرض‏ها و تعریف‏ها 51

5-4- بررسی زمان اجرای الگوریتم 52

5-4-1- تعداد ماشین‏های فیزیکی ثابت، تعداد ماشین‏های مجازی متغیر    52

5-4-2- تعداد ماشین‏های مجازی ثابت، تعداد ماشین‏های فیزیکی متغیر    55

5-5- مقایسه الگوریتم DVMS با دو الگوریتم پایه 56

5-5-1- الگوریتم تصادفی. 57

5-5-2- الگوریتم توازن بار. 57

5-5-3- روش مقایسه الگوریتم DVMS با الگوریتم تصادفی و چرخشی    57

فصل 6: نتیجه‏گیری و کارهای آینده    61

6-1- نتیجه‏گیری 62

6-2- کارهای آینده 62

منابع    64

 

فهرست شکل‏ها

شکل (1-1) ساختار پایان‌نامه 4

شکل (2-1) ناظر ماشین مجازی و ماشین‏های مجازی 8

شکل (2-2) تجمیع کارگزارها 11

شکل (2-3) مشکل مقیاس‏پذیری تجمیع کارگزارها 13

شکل (2-4) سطوح انتزاعی مجازی‏سازی 16

شکل (2-5) ساختار ماشین مجازی مستقل 21

شکل (2-6) ساختار ماشین مجازی میزبانی 22

شکل (2-7) معماری VMware Workstation. 23

شکل (2-8) معماری VMware ESX 24

شکل (2-9) یک ماشین با دو jail 26

شکل (4-1) شبه‏کد الگوریتم DVMS. 42

شکل (4-2) فاز دوم از بخش اول الگوریتم 44

شکل (4-3) بخش دوم الگوریتم DVMS. 45

شکل (4-4) شبه کد محاسبه‏ی تداخل دو به دوی ماشین‏های مجازی   47

شکل (4-5) شبه‏کد تداخل بین ماشین‏های زمان‏بندی شده و ماشین‏های زمان‏بندی نشده 48

شکل (5-1) نتیجه‏ی آزمایش شماره 1 53

شکل (5-2) نتیجه‏ی آزمایش شماره 2 53

شکل (5-3) نمودار تلفیقی دو آزمایش 1و2 54

شکل (5-4) نتیجه‏ی آزمایش شماره 3 و4 55

شکل (5-5) نتیجه‏ی زمان‏بندی 100 ماشین مجازی 56

شکل (5-6) مقایسه‏ی زمان اجرای ماشین‏های مجازی در سه الگوریتم مورد آزمایش 58

شکل (5-7) مقایسه‏ی زمان اجرای سه الگوریتم مورد آزمایش 59

شکل (5-8) مقایسه‏ی زمان اجرای ماشین‏های مجازی در سه الگوریتم مورد آزمایش بدون زمان اجرای الگوریتم 59

شکل (5-9) مقایسه‏ی میزان تداخل ماشین‏های مجازی در سه الگوریتم مورد آزمایش 60

شکل (5-10) مقایسه‏ی نسبت تجمیع سه الگوریتم مورد آزمایش با توجه به تعداد ماشین‏های مجازی 60

 

 

فهرست جدول‏ها

جدول (2-1) بهره‏و‏ری کارگزارها 11

جدول (5-1) مشخصات بستر سخت‌افزاری مورد استفاده در آزمایش‏ها   51

 

 

  • مقدمه و کلیات تحقیق

 

  • مقدمه

فناوری مجازی‏سازی به عنوان یک رکن اساسی در سیستم‏های مبتنی بر پردازش ابری[1] و مراکز داده [2]مورد توجه ویژه می‏باشد. مفهوم مجازی‏سازی دارای قدمتی طولانی در دنیای رایانه است و سرآغاز آن به دهه 60 میلادی، برای استفاده‏ی بهینه از توان رایانه‏های بزرگ[3] می‏رسد. با ظهور رایانه‏های شخصی ارزان قیمت این فناوری به فراموشی سپرده شد، ولی در آغاز قرن جاری به مدد پیشرفت‏های قابل توجه در ساخت رایانه‏های توانمند، شبکه‏های با پهنای باند بالا و ابزارهای ذخیره‏سازی مدرن این فناوری امکان ظهور مجدد یافته ‏است. استفاده‏ی بهینه از منابع کارگزارها[4] با تجمیع[5] سرویس‏ها بر تعداد ماشین سخت‏افزاری کمتر، کاهش هزینه‏ های زیرساخت مانند مصرف برق و خنک‏کنندگی، مدیریت بهتر و آسان‏تر کارگزارها، امکان مهاجرت[6] ماشین‏های مجازی در حال اجرا به میزبان‏های فیزیکی دیگر، ایجاد محیط‏های سازگار با نرم‏افزارهای قدیمی، ایجاد محیط‏های اجرایی[7] مجزا جهت نرم‏افزارهای نامطمئن[8] و یا تست و عیب‏یابی نرم‏افزارهای جدید از علت‏های مورد توجه قرار گرفتن این فناوری می‏باشند. هسته اصلی محیط مجازی، یک میزبان نرم‏افزاری به نام ناظر ماشین مجازی[9] است. وظیفه‏ی اصلی ناظر ماشین مجازی ایجاد و مدیریت منابع محیط‏های اجرایی است. از آن‏جا که منابع موجود، محدود و مشترک می‏باشند، رقابت بر سر استفاده از آن‏ها باعث ایجاد پدیده‏ای به نام تداخل بار کاری[10] می‏شود که تاثیر قابل توجهی بر کاهش کارایی ماشین‏های مجازی می‏گذارد. در این میان نقش کلیدی ناظر ماشین‏‏‏ مجازی این است که منابع موجود را به گونه‏ای تسهیم[11] و زمان‏بندی نماید که کارایی ماشین‏های مجازی تحت تاثیر قرار نگیرد.

معمولا زمان اجرای یک برنامه بر روی یک ماشین مجازی طولانی‎تر از زمان اجرای آن بر روی یک ماشین فیزیکی می‏باشد که علت اصلی آن سربار ناشی از مجازی‏سازی و تداخل بارهای کاری است. از این رو ارائه‏ی الگوریتم‏هایی با رویکرد کاهش تداخل بار کاری می‏تواند نقش بارزی در کاهش زمان اجرای برنامه‏های اجرایی در محیط‏های مجازی شود. از سویی دیگر با توجه به تنوع و تعدد میزبان‏های سخت‏افزاری در محیط پردازش ابری، مقیاس‏پذیری به عنوان یک مشخصه‏ی کلیدی در الگوریتم‏های ارائه شده می‏بایست مورد توجه ویژه قرار گیرد.

  • اهداف

در این پایان‏ نامه سعی بر آن است که با توجه به اثر منفی پدیده‏ی تداخل بار کاری بر زمان اجرای ماشین‏های مجازی یک الگوریتم زمان‏بندی با رویکرد کاهش تداخل بار کاری ارائه شود که علاوه بر کاهش زمان اجرا، مقیاس‏پذیر نیز بوده و قابل اجرا بر روی ابرهای معمول امروزی باشد. بنابراین با بررسی فناوری مجازی‌سازی و اثر تداخل بار کاری، سعی در ارائه الگوریتمی جهت زمان‏بندی ماشین‏های مجازی با رویکرد کاهش تداخل بار کاری خواهیم نمود.

  • ساختار پایان‌نامه

مطالب مندرج در این پایان‌نامه، همان طور که در شکل (1-1) نشان داده شده است، به صورت زیر سازمان‌دهی شده‌اند: فصل دوم به بررسی پیشینه‏‏ی مجازی‏سازی و سیستم‏های پردازش ابری می‏پردازد. این فصل در ادامه گذری بر مفهوم زمان‏بندی و پدیده‏ی تداخل بار کاری دارد. فصل سوم تحقیقات مرتبط در زمینه‏ی زمان‏بندی ماشین‏های مجازی مورد بررسی قرار خواهد داد. در فصل چهارم ضمن فرموله کردن مساله‏ی زمان‏بندی ماشین‏های مجازی با رویکرد تداخل بار کاری، الگوریتمی با همین رویکرد ارائه می‏شود. در فصل پنجم راهکار ارائه شده ارزیابی گردیده، کارایی، بهبودها و یا مشکلات آن را بیان خواهد شد. در نهایت در فصل ششم به نتیجه‌گیری از کل بحث در خصوص رویکرد کاهش تداخل بار کاری در زمان‏بندی ماشین‏های مجازی و نیز کارهای آینده قابل انجام در ادامه‌ی این پایان‌نامه پرداخته خواهد شد.

 

  • ساختار پایان‌نامه

 

[1]  Cloud Computing

[2]  Data Center

[3] Mainframe

[4]  Server

[5] Consolidation

[6] Migration

[7] Execution Environment

[8]  Untrusted

[9]  Virtual Machine Monitor

[10] Workload Interference

[11] Multiplex

تعداد صفحه :83

قیمت : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        ****       asa.goharii@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  **** ***

این نوشته در مهندسی فناوری اطلاعات ارسال و , , , , , , , , برچسب شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.