چکیده

نیاز به سیستم عامل های توزیع شده از تغییرات مداوم محیط های سخت افزاری در سازمان های مختلف ناشی می شود که با توجه به افزایش روز افزون کامپیوترهای شخصی، شبکه های کامپیوتری، سرورها و ایستگاه های کاری نیاز به مدیریتی شفاف و کارا بر این منابع توزیع شده بیش از پیش احساس می گردد. سیستم عامل ابر، سیستم عاملی جهت مدیریت محیط های توزیعی می باشد. به عبارت دیگر یک برنامه کنترلی است که بر روی مجموعه ای از کامپیوترهای درون یک شبکه اجرا می شود. این برنامه کنترلی کامپیوترهای مختلف را یکپارچه سازی می کند و به یک منبع محاسباتی و اطلاعاتی واحد تبدیل می نماید. در این تحقیق سعی شده به بیان راهکارهایی برای ساختار سیستم عامل های ابری بپردازیم. همچنین به ذکر توانایی های این برنامه کنترلی، معماری و ساختار آن بپردازیم. سپس چالش های موجود در این زمینه بررسی شده و راهکارهایی برای حل آن بیان شود

فهرست مطالب

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان	صفحه
فصل اول: مقدمه وکلیات تحقیق	1
1-1 مقدمه	2
1-2 سوالات اصلی تحقیق	2
1-3 هدف از اجرا	3
1-4 توجیه ضرورت انجام طرح	3
1-5 تعاریف واژه ها	4
فصل دوم: ادبیات و پیشینه تحقیق	6
2-1 محاسبات ابری	7
2-2 معرفی محاسبات ابری	8
2-3 مشخصه اصلی محاسبات ابری	10
2-3-1 سرویس مبتنی بر تقاضا	10
2-3-2 دسترسی وسیع به شبکه	10
2-3-3 ائتلاف منابع	11
2-3-4 انعطاف پذیری سریع	11
2-3-5 سرویس اندازه گیری شده	11
2-4 معماری سرویس گرا	11
2-5 مدل های سرویس	12
2-5-1 زیر ساخت به عنوان سرویس	12
2-5-2 سکو به عنوان سرویس	14
2-5-3 نرم افزار به عنوان سرویس	15
2-6 مدل های پیاده سازی	17
2-6-1 ابر عمومی	17
2-6-2 ابر گروهی	18
2-6-3 ابر ترکیبی	18
2-6-4 ابر خصوصی	18
2-7 مشخصات محاسبات ابری	19
2-8 مزایای محاسبات ابری	21
2-9 نقاط ضعف محاسبات ابری	24
2-10 بررسی وضعیت محاسبات ابری درجهان از نگاه آماری	25
2-11  یک نمونه قیمت در سیستم عامل Azure	30
2-12 تعریف سیستم عامل	31
2-13  انواع سیستم عامل	31
2-13-1 سیستم عامل تک پردازنده	31
2-13-2 سیستم عامل شبکه ای	31
2-13-3 سیستم عامل توزیع شده	31
2-13-4 سیستم عامل بی درنگ	32
2-14  سیستم های توزیعی	32
2-14-1 شفافیت	33
2-14-2 قابلیت اطمینان	34
2-14-3 کارایی	34
2-14-4 مقیاس پذیری	35
2-15  سیستم عامل های توزیعی	35
2-15-1 الگوی مبتنی برپیام	36
2-15-2 الگوی مبتنی بر شیء	36
2-16  رویکرد سیستم عامل های ابری	36
2-17  الگوی سیستم عامل ابری	37
2-17-1 شیء ابری	37
2-17-2 نخ	39
2-17-3 تعامل میان شیء و نخ	39
2-18  برنامه نویسی در مدل شیء – نخ در ابرها	40
2-19  معماری سیستم عامل ابری	41
2-20  برخی سیستم عامل های ابری موجود	42
2-20-1 سیستم عامل iCloud	43
2-20-2 سیستم عامل GlideOS	44
2-20-3 سیستم عامل G.ho.st	45
2-20-4 سیستم عامل JoliCloud	46
2-20-5 سیستم عامل eyeOS	47
2-20-6 گوگل کروم، سیستم عامل اینترنت		47
2-21  مزایا و معایب سیستم عامل های ابری مبتنی بر وب		51
2-22  مطالعه بر سایر پژوهش های مرتبط مهم			51
فصل سوم: روش تحقیق			54
3-1 چالش های رایج در زمینه سیستم عامل های ابری			55
3-1-1 مقیاس پذیری			55
3-1-1-1 تغییر مقیاس افقی و عمودی			56
3-1-1-2 مقیاس پذیری پایگاه داده ها			57
3-1-1-3 طراحی برای مقیاس پذیری			58
3-1-1-4 مقیاس پذیری در محاسبات ابری			59
3-1-1-5 تغییر مقیاس قوی و ضعیف			59
3-1-2 کشش تقاضا			60
3-1-3 خطاها			60
3-1-4  گره خوردن کاربران به یک سرویس دهنده خاص			61
3-1-5   وابستگی شدید بین مولفه ها			61
3-1-6  فقدان پشتیبانی چند مستاجری			62
3-1-7  فقدان پشتیبانی از SLA			62
3-1-7-1  تعریف توصیف SLA			62
3-1-7-2  فقدان SLA در ابرهای موجود			64
3-1-8  فقدان انعطاف پذیری لازم در واسط کاربری			64
3-2  ارائه راهکارها			64
فصل چهارم: محاسبات و یافته های تحقیق			68
4-1  پیاده سازی و شبیه سازی			69
4-2  شرایط محیط شبیه سازی			71
4-3  مقیاس پذیری با اندازه شبکه			72
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات			74
5-1 خلاصه و نتیجه گیری			75
5-2 مزایای تحقیق انجام شده			75
5-3 معایب تحقیق انجام شده			75
5-4 کارهای آتی			76
منابع و مآخذ			77
منابع فارسی			78
منابع غیرفارسی			79

فهرست جداول

 

 

 

 

 

عنوان	صفحه
جدول 2-1 : سرویس دهندگان زیرساخت به عنوان سرویس	13
جدول2-2 : سرویس دهندگان سکو به عنوان سرویس	15
جدول 2-3 : سرویس دهندگان نرم افزار به عنوان سرویس		16
جدول 4-1 : شرایط محیط شبیه سازی	72

فهرست شکل ها

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان	صفحه
شکل 2-1 : تصویری از محاسبات ابری	8
شکل2-2  : الگوی استقرار ابر	17
شکل 2-3 : مشخصات محاسبات ابری	19
شکل 2- 4: تمایل به سمت محاسبات ابری	24
شکل 2-5: بررسی وضعیت محاسبات ابری جهان	26
شکل 2-6: سیستم توزیع شده به عنوان میان افزار	33
شکل 2-7 : ساختمان یک شی ابری	38
شکل 2-8 : اجرای نخ ها در شیء ابری	39
شکل 2-9 : مدل منطقی از یک معماری سیستم عامل ابری		41
شکل 2-10 : سیستم عامل iCloud	43
شکل 2-11: تصویری از سیستم عامل GlideOS	44
شکل 2-12 : تصویری از سیستم عامل G.ho.st	45
شکل 2-13 : تصویری از سیستم عامل JoliCloud	46
شکل 2-14 : تصویری از سیستم عامل eyeOS	47
شکل 3-1 : بروز رسانی موقعیت گره در روش RNP	66
شکل 3-2 : درخواست موقعیت و ارسال بسته در روش RNP	66
شکل 3-3:  شبه کد به روز رسانی موقعیت گره	67
شکل 3-4:  شبه کد درخواست موقعیت	67
شکل 4-1:  مقایسه سرعت اجرای برنامه با افزایش تعداد پردازنده	69
شکل 4-2:  مقایسه سرعت اجرای برنامه با افزایش تعداد ماشین مجازی	70
شکل 4-3:  مقایسه اجاره بها با افزایش تعداد پردازنده	70
شکل 4-4:  مقایسه اجاره بها با افزایش تعداد ماشین مجازی	71
شکل 4-5:  نرخ موفقیت درخواست با افزایش تعداد گره ها	72
شکل 4-6:  افزایش درصد بسته های تحویل داده شده با افزایش گره ها	73
شکل 4-7:  کاهش سربار داده با افزایش تعداد گره ها	73

• مقدمه

در دهه های آینده ما شاهد رشد چشمگیر تکنولوژی در زمینه پردازنده ها خواهیم بود. ابرها که از پردازنده های چند هسته ای تشکیل شده اند منابع محاسباتی بی نظیری فراهم می سازند. باید توجه داشت که با افزایش وسعت دامنه های اطلاعاتی و محاسباتی نیاز به منابع این چنینی بیش از پیش احساس خواهد شد و با افزایش حجم منابع نیاز به مدیریتی کارا و شفاف الزام پیدا می کند. در اینجا ممکن است این سوال مطرح شود که: ابرها چه امکاناتی برای کاربران فراهم می آورند؟ ابرها در انجام محاسبات عظیم نقش مهمی را ایفا می کنند و به کاربران این امکان را می دهند که برنامه های خود را بر روی بستری قابل اطمینان و بسیار کارآمد که از اجزای صنعتی استاندارد تشکیل شده است اجرا کنند. همچنین ابرها مدل محاسباتی بسیار ساده ای را فراهم می آورند به این صورت که کاربران تنها خروجی مورد نظر را با کمترین هزینه برای کاربر تامین می نمایند. ابرها در کنار اینکه فرصت های فراوانی را برای کاربران فراهم می آورند، چالش هایی را نیز برای مدیریت این منابع پدید می آورند. برای مثال از این چالش ها می توان به نحوه هماهنگ ساختن میزان منابع با درخواست ها و یا وسعت زیاد منابع تحت مدیریت سیستم عامل اشاره نمود. در این تحقیق با چالش های موجود در این زمینه بیشتر آشنا می شویم و پیرامون هر کدام به تفضیل صحبت خواهیم کرد.