محاسبات توري – گريدي (Grid Computing)

چکیده
هدف Grid Computing به اشتراک گذاری منابع در یک محیط پویا و احتمالاً ناهمگن است . این منابع با سیاستهای مختلف در دسترس هستند . این “به اشتراک گذاری” عمدتاً برای اهداف محاسباتی برای مقاصد علمی است اما در موارد اقتصادی نیز کاربرد دارد . این منابع می توانند منابع گوناگونی از جمله CPU ، هارد دیسک ، نرم افزار و سنسورها باشند .
در این گفتار مفاهیم ، مزیت ها و کاربردهای Grid را بررسی می کنیم ، یک معماری برای Grid  معرفی می کنیم و مدل OGSA را بررسی می کنیم . یک مدل کلی برای برنامه نویسی تحت Grid  بیان می کنیم و جزئیات این مدل را برای مسائل Back-track بررسی می کنیم و درخت خاکستری را معرفی می کنیم . در نهایت مسئله ی N – وزیر را در محیط Grid  حل می کنیم و برای نشان دادن قدرت محاسبه ی موازی ، نتایج عمل ضرب ماتریس با استفاده از ده ماشین را بیان می کنیم .

واژه های کلیدی
Grid  ، Grid Computing ، مجازی سازی ، سازمان مجازی ، مسائل NP ، درخت خاکستری ، N- وزیر، OGSA ، پردازش موازی ، ریزکار .

مقدمه
واژه ی Grid Computing در اواخر دهه نود در مورد ایجاد قابلیت دسترسی ساده به منابع محاسباتی مانند آنچه در مورد انرژی الکتریسیته در شبکه برق  وجود دارد توسط آقایانIan Foster  وCarl Kesselman  در کتاب “ The Grid : Blue print for new computing infrastructure ”  مطرح شد . آنها در آن کتاب در مورد Grid  این طور نوشتند :
” Grid محاسباتی یک زیر ساخت نرم افزاری و سخت افزاری است که قابلیت استفاده از تجهیزات محاسباتی را قابل اطمینان ، به صورت کم خرج ، فراگیر و سازگار فراهم می آورد .
در سال 2000 آنها با همکاری Steve Tuecke مقاله ای با عنوان “The anatomy of the grid”   نوشتند و در آنجا هدف از Grid  را اینگونه معرفی کردند :
” به اشتراک گذاری متوازن منابع برای حل مسئله در یک محیط پویا ، شامل یک سازمان مجازی تشکیل شده صنعت ”
و بعد اضافه کردند که :
” به اشتراک گذاری منابع که ما از آن صحبت می کنیم ، مبادله ی فایل نیست . بلکه منظور ما دسترسی مستقیم به کامپیوترها ، نرم افزارها ، داده ها و دیگر منابع است . این به اشتراک گذاری تحت کنترل کامل صاحب منبع است . مجموعه ای از افراد و یا شرکت ها که این نوع به اشتراک گذاری را داشته باشند ، سازمان مجازی خوانده می شود ”
بعداً آقای Foster  در مقاله ی  “ What is the grid ?”، Grid را سیستمی تعریف می کند
که سه ویژگی زیر را داشته باشد .
 مجموعه ای از منابع هماهنگ که دارای یک مدیریت مرکزی نیستند .
 از Interface ها و پروتکل های استاندارد ، باز و عام – منظوره بهره می برند .
 کیفیت سرویسی  که کل سیستم ارائه می دهد بزرگتر از کیفیت سرویس هر کدام از منابع است .
تمام مفاهیم بالا در واقع Grid را از زاویه دید مختلفی بررسی می کنند ولی بصورت ساده هدف Grid به اشتراک گذاری منابع بصورت هماهنگ در یک محیط ( احتمالاً ) ناهمگن و پویا است .

فهرست مطالب
چکیده 1
مقدمه 2
فصل یکم : Grid Computing  چیست ؟ 4
فصل دوم – مزیت های Grid Computing 7
2-2- قابلیت محاسبه ی موازی 8
2-3- منابع مجازی و سازمان های مجازی 10
2-4- دسترسی به منابع اضافه 11
2-5 متعادل سازی استفاده از منابع 12
2-6- قابلیت اطمینان 13
2-7- مدیریت 15
فصل سوم – مفاهیم و معماری 16
3- 1- سازمان های مجازی و Grid 17
3-1-1- چالش های تکنیکی در به اشتراک گذاشتن 19
3-1-2- سیر تکنولوژی Grid 23
3-2- معماری Grid 27
3-2-1- Fabric : رابط هایی برای کنترل های محلی 28
3-2-2- Connectivity : برقراری ارتباط ساده و امن 30
3-2-3- Resource : به اشتراک گذاشتن یک منبع 31
3-2-4- Collective : هماهنگی چندین منبع 32
3-2-5- Applicartion 34
3-3- پیاده سازی معماری Grid 35
3-3-1- Globus Toolkit v2.0 35
3-3-1-1- Fabric 36
3-3-1-2- Cennectivity 36
3-3-1-3- Resource 37
3-3-1-4- Collective 39
3-3-2- Open Grid Seivices Architecture 39
فصل چهارم – مدلی برای برنامه نویسی 41
4-1- تعریف محیط و هدف 41
4-2- المان ها 43
4-2-1- کار 43
4-2-2- قسمت کردن 44
4-2-3- ریز کار 47
4-2-4- منبع محاسباتی 47
4-2-5- زمانبند 48
4-2-6- ذخیره کننده 48
4-3- مدل برنامه نویسی ، به صورت شبه کد 49
4-3-1- طرف منابع محاسباتی 50
4-3-2- طرف زمانبند 51
4-3-3- تقسیم کننده 52
4-4- فلوچارت ها و کمی از جزئیات برنامه نویسی 53
4-4-1- فلوچارت طرف زمانبند 54
4-4-2- فلوچارت طرف منبع محاسباتی 56
4-5- روشی برای تقسیم کردن در مسائل Back-Track 57
4-5-1- ساختمان داده ی گره 58
4-5-2- درخت خاکستری 60
4-5-3- قطع کردن درخت 61
4-5-4- زمانبندی 64
4-5-5 – نکات تکمیلی 68
مراجع و منابع 69

فهرست اشكال :
شکل 1-1 – مراحل مجازی سازی        5
شکل 2-1- Grid منبع نامتجانس و از نظر جغرافیایی از هم جدا را مجازی سازی می کند  11
شکل 2-2- کارها به جاهایی که بار کمتری دارند برده می شوند      13
شکل 2-3- پیکر بندی Grid در مواقع بحرانی       14
شکل 2-4- مدیران می توانند سیاست های خاصی را تنظیم کنند     15
شکل 3-1- یک سازمان مجازی         21
شکل 3-2- سیر تکامل تکنولوژی Grid       24
شکل 3-3- لایه های معماری Grid        28
شکل 3-4- مثالی از مکانیزم Globus Toolkit      38
شکل 4-1-المان های سیستم          46
شکل 4-2- قسمت های مختلف سیستم        50
شکل 4-3 – قسمتی از فلوچارت طرف زمانبند       55
شکل 4-4- فلوچارت طرف زمانبند        56
شکل 4-5- طرف منبع محاسباتی        57
شکل 4-6- درخت متقارن و منابع متقارن       62
شکل 4-7- درخت متقارن و منابع نامتقارن       62
شکل 4-8- درخت نامتقارن و منابع متقارن       63
شکل 4-9- درخت نامتقارن و منابع نامتقارن       63
شکل 4-10- مراحل زمانبندی         66
شکل 4-11 مراحل زمانبندی         67