فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                صفحه

1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………… 1

1-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………. 1

1-2 هدف از اجرای پایان نامه ………………………………………………………………………………. 2

1-3 مراحل انجام پایان نامه ………………………………………………………………………………….. 2

1-4 ساختار پایان نامه …………………………………………………………………………………………… 3

2- ادبیات موضوعی ………………………………………………………………………………………. 4

2-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………. 4

2-2 ساختار الگوریتم ژنتیک ………………………………………………………………………………… 6

2-3 عملگرهای ژنتیکی …………………………………………………………………………………………. 7

2-4 روند کلی الگوریتم ژنتیک ……………………………………………………………………………… 8

2-5 شرط پایان الگوریتم ………………………………………………………………………………………. 10

2-6 برخی از کاربرد­های الگوریتم ژنتیک ……………………………………………………………… 10

2-7 تعاریف ……………………………………………………………………………………………………………… 11

2-8 مزایای اجرای موازی ……………………………………………………………………………………….. 12

2-9 مراحل زمانبندی در گرید …………………………………………………………………………….. 16

2-10 انواع زمانبند ………………………………………………………………………………………………….. 17

2-11 انواع زمانبندی ……………………………………………………………………………………………… 18

2-12 نحوه­ زمانبندی (ایستا و پویا) …………………………………………………………………… 19

2-13 ساختار زمانبند …………………………………………………………………………………………….. 19

2-14 انواع صف­بندی کارها ……………………………………………………………………………………. 21

2-15 پیچیدگی محاسباتی زمانبندی …………………………………………………………………….22

2-16 جمع بندی  ………………………………………………………………………………………………… 22

3- پیشینه پژوهشی …………………………………………………………………………………….. 23

3-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………. 23

3-2 الگوریتم­های حریصانه ………………………………………………………………………………….. 23

3-3 الگوریتم­های تکاملی …………………………………………………………………………………….. 26

3-3-1 راه­کارهای مبتنی بر جستجوی محلی ………………………………………… 26

3-3-2 راه­کارهای جمعیت محور ……………………………………………………………. 28

3-4 جمع­بندی  …………………………………………………………………………………………………… 31

4- الگوریتم­های پیشنهادی ………………………………………………………………………….. 33

4-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………. 33

4-2 فرضیات وتعاریف …………………………………………………………………………………………… 34

4-3 الگوریتم­ Asuffrage …………………………………………………………………………………….. 35

4-4 الگوریتم­ MaxSuffrage ……………………………………………………………………………….. 36

4-5 الگوریتم توازن نسخه یک …………………………………………………………………………….. 38

4-6 الگوریتم توازن نسخه دو ………………………………………………………………………………. 40

4-7 الگوریتم ژنتیک و توازن بار ………………………………………………………………………….. 41

4-8 جمع­بندی ……………………………………………………………………………………………………… 46

5- نتایج حاصل از ارزیابی………………………………………………..…………………………….. 47

5-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………. 47

5-2 محک ارزیابی براون ……………………………………………………………………………………… 47

5-3 ارزیابی الگوریتم Asuffrage ………………………………………………………………………… 49

5-4 ارزیابی الگوریتم MaxSuffrage …………………………………………………………………… 51

5-5 ارزیابی الگوریتم توازن نسخه یک …………………………………………………………………. 53

5-6 ازریابی الگوریتم توازن نسخه دو …………………………………………………………………… 54

5-7 ارزیابی الگوریتم ژنتیک به همراه توازن بار……………………………………………………. 55

5-8 پیشنهادات برای آینده ………………………………………………………………………………….  57

6- منابع ……………………………………………………………………………………………………… 58

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                صفحه

جدول 5-1 حالات ماتریس ETC …………………………………………………………………………………………. 49

جدول 5-2 نتایج makespan الگوریتم Asuffrage  ……………………………………………………………. 50

جدول 5-3 نتایج resource utilization الگوریتم Asuffrage ……………………………………….. 51

جدول 5-4 نتایج makespan الگوریتم MaxSuffrage  ……………………………………………………… 52

جدول 5-5 نتایج resource utilization الگوریتم MaxSuffrage ………………………………….. 53

جدول 5-6 نتایج makespan الگوریتم توازن نسخه یک …………………………………………………….. 54

جدول 5-7 نتایج makespan الگوریتم توازن نسخه دو ……………………………………………………….. 55

جدول 5-8 نتایج makespan الگوریتم ژنتیک به همراه توازن بار ………………………………………. 56

جدول 5-9 نتایج resource utilization الگوریتم ژنتیک به همراه توازن بار ……………………… 57

فهرست شکل­ها

عنوان                                                                                                                صفحه

شکل 2-1 کروموزوم قبل و بعد از اعمال عملگر جهش ……………………………………………………….. 8

شکل 2-2 نمودار گردشی الگوریتم زنتیک …………………………………………………………………………… 9

شکل 2-3 ماتریس تخمین زمان اجرا (ETC) ……………………………………………………………………… 12

شکل 2-4 مجازی­سازی منابع ناهمگن توسط گرید …………………………………………………………….. 13

شکل 2-5 مهاجرت کارها برای ایجاد توازن بار ……………………………………………………………………. 14

شکل 2-6 تنظیمات تکرار گرید …………………………………………………………………………………………… 15

شکل 2-7 تنظیم سیاست تخصیص کارها به منابع توسط مدیر …………………………………………. 16

شکل 2-8 ساختار زمانبند متمرکز ……………………………………………………………………………………….. 19

شکل 2-9 ساختار زمانبند سلسله مراتبی …………………………………………………………………………….. 20

شکل 2-10 ساختار زمانبند غیر متمرکز ……………………………………………………………………………… 20

شکل 4-1 الگوریتم توازن نسخه دوم ……………………………………………………………………………………. 41

1-    مقدمه

1-1 مقدمه

کامپیوترهای امروزی مانند مغز انسان معمولا از بخش کوچکی از توانایی‌های خود استفاده می‌کنند و اغلب به‌ صورت غیرفعالند و منتظر اطلاعات ورودی می‌مانند. تصور کنید که اگر از منابع سخت‌افزاری این همه کامپیوتر غیرفعال استفاده شود و همه در یک کامپیوتر جمع شوند، چه دستگاه پرقدرتی خواهیم داشت. شبکه­ های محاسباتی (گرید)[1] زمینه‌ای را فراهم آورده است که بتوان از منابع (کامپیوتری) سیستم‌های دیگر نیز استفاده نماییم. اغلب مسائل پیچیده علمی، مهندسی و تجارت احتیاج به میزان زیادی از منابع برای اجرا دارند، بهترین راه حل برای اینگونه مسائل استفاده از گرید می­باشد[1].

هدف شبکه­ های محاسباتی (گرید) به اشتراک گذاشتن منابع کامپیوتری در نقاط مختلف جغرافیایی با مدیریت­های مختلف بین کاربران است. کاربران درخواست­های خود را پیوسته برای محیط گرید ارسال می­ کنند و بخش مدیریت منابع[2] این کارها را به گره های محاسباتی[3] موجود در شبکه اختصاص می­دهد. به چگونگی تخصیص این درخواست­ها روی گره­های محاسباتی مختلف زمانبندی[4] می­گویند.

اعمال سیاست­های مختلف برای عملیات زمانبندی نتایج متفاوتی را خواهد داشت که این سیاست با توجه به اهداف مشخص شده برای گرید اتخاذ می­شوند. عملیات زمانبندی در سیاست­های مختلف از فاکتورهای متفاوتی برای تخصیص کارها روی منابع مختلف استفاده می­ کند. امکان دارد یک فاکتور نقش تعیین کننده ­ای در یکی از سیاست­ها داشته باشد ولی در سیاست دیگر اصلا به آن توجه نشود، از اینرو هدف هر الگوریتم بهینه کردن سیاست مورد نظر خود است.

1-2 هدف از اجرای پایان نامه

با توجه به تاثیر بالای عملیات زمانبندی در عملکرد بهینه گرید و مزایایی که برای گرید در قسمت قبل ذکر شد، ارائه یک روش کارا در زمانبندی می تواند تاثیر زیادی در حل مسائل بزرگ در شاخه های مختلف داشته باشد.

در گریدهای محاسباتی هدف بالا بردن درصد استفاده از منابع در کنار کاهش زمان اتمام آخرین کار می­باشد. در این طرح تحقیق همین اهداف را دنبال می­کنیم و سعی داریم نگاشتی از کارها را ارائه دهیم که هم باعث بالا رفتن بهره­وری از منابع شود و هم کمترین زمان را برای اتمام آخرین کار داشته باشد.

1-3 مراحل انجام پایان نامه

برای انجام پایان نامه ابتدا مفاهیم گرید و روش­های موجود مطالعه و بررسی شدند و بعد از مقایسه صورت گرفته روی روش­های مختلف، الگوریتم ژنتیک برای تولید نگاشت انتخاب شد. در کنار الگوریتم ژنتیک الگوریتمی را ارائه کردیم که به توازن بار روی منابع کمک می­ کند و با بهره گرفتن از مزایای دو الگوریتم نام برده شده نگاشت بهینه­ای را برای کارها بدست آوردیم. برای پیاده­سازی الگوریتم­ها از زبان برنامه نویسی java شده است.

1-4 ساختار پایان نامه

در فصل دوم الگوریتم ژنتیک، پارامترهای موثر در این الگوریتم و مفاهیم اولیه­ی زمانبندی مورد بررسی قرار می­گیرد. در فصل سوم گذری بر تحقیقات پیشین خواهیم داشت. الگوریتم­های پیشنهادی در فصل چهارم ارائه شده است و در