تحقیق در مورد آشنایی با تکنولوژی Grid Computing

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .docx ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 5 صفحه

 قسمتی از متن .docx : 

آشنایی با تکنولوژی Grid Computing

ناهید ولی زاده

مهندس کامپیوتر-سخت افزار

[e-mail]

چکیده :

موضوع ای که در این مقاله مورد بررسی قرار Grid Computing است، که شامل موضوعاتی از قبیل اینکه : گرید چیست ، چگونه به وجود آمد ، شامل چه مواردی است ، ازچه بخش هایی تشکیل شده، چه کاربردی دارد و اینکه چگونه کار می کند، می باشد. از آنجا که گرید نسل جدیدی از شبکه می باشد لذا دارای دنیای از اطلاعات جدید در زمینه شبکه و علم آن است.از جمله نتایج ارزشمند این مقاله می توان به آشنایی مبتدی با شبکه گرید و طریقه کار آن و استانداردهای به کار رفته در آن اشاره کرد، که پایه و مقدمه ای برای آشنایی هر چه بیشتر با این علم جدید می باشد، و ما در پایان این مقاله هر چند کوتاه با پیشرفت های شگرف در زمینه شبکه آشنا خواهیم شد.

کلمات کلیدی: Grid Initiative- Grid Computing Grid -

مقدمه:

قرن بیست و یکم را قرن ارتباطات و اطلاعات نام نهادهاند و این خود کوچکترین دلیل برای اهمیت برقراری ارتباط در دنیای امروز است. امروزه یک نگاه متخصص میتواند برای بسیاری از مشکلات و مسائلی که به ظاهر لاینحل هستند، یک راه حل مبتنی بر فنآوری اطلاعات و ارتباطات به سادگی و به نحو شایسته ارائه کند. به عنوان مثال میتوان به شبکه GRID اشاره نمود که میتواند با بکارگیری سیستم های کامپیوتری، هم بین افراد مختلف در سر تا سر دنیا ارتباطی مطمئن و با کیفیت برقرار کند و هم حجم بسیار زیادی از محاسبات را در زمان بسیار کوتاهی انجام دهد.

دانشمندانی که در پی توسعه گرید هستند، دنیایی را به تصویر می کشند که هر شخصی می تواند به راحتی وارد یک شبکه شود و از توان محاسباتی موجود در شبکه استفاده کند.در شیوه های نوین به جای استفاده از رایانه های اختصاصی برای حل مسائل بزرگ ، با استفاده از رایانه های موجود پراکنده که از همه توان محاسباتی خود استفاده نمی کنند، سعی می شود با جمع آوری این توانهای پراکنده که اغلب بی استفاده می مانند، کارهای خود را انجام دهند.

این منابع محاسباتی اگرچه اغلب قدرت و هماهنگی رایانه های اختصاصی را ندارند، اما تعداد زیادی از آنها به وفور در مراکز عمومی از قبیل دانشگاه ها، اداره ها، کتابخانه ها و غیره و حتی در منازلی که اتصال قوی به اینترنت دارند یافت می شوند و این موجب می شود که توان محاسباتی آن در مجموع بسیار بالا باشد و در عین حال هزینه آن به مراتب پایین تر می باشد.

اشاره:

Grid Computing یا شبکه های متصل کامپیوتری مدل شبکه ای جدید است که با استفاده از پردازشگرهای متصل به هم امکان انجام دادن عملیات حجیم محاسباتی را میسر می سازد.Gridها در واقع از منابع کامپیوترهای متصل به شبکه استفاده می کنند و می توانند با استفاده از برآیند نیروی این منابع محاسبات بسیار پیچیده را به راحتی انجام دهند.آن‌ها این کار را با قطعه قطعه کردن این عملیات و سپردن هر قطعه به‌کامپیوتری در شبکه انجام می‌دهند. به عنوان مثال وقتی شما از کامپیوترتان برای مدتی استفاده نمی‌کنید و کامپیوتر شما به‌ اصطلاح به‌وضعیت محافظ نمایشگر یا Screensaver می‌رود، از پردازشگر کامپیوتر شما هیچ استفاده‌ای نمی‌شود.

با استفاده از شبکه‌های Grid می‌توان از حداکثر توانایی‌های پردازشگر‌ها استفاده نمود و برنامه‌ای را در کامپیوتر قرار داد که وقتی از سیستم استفاده‌ای نمی‌شود، این برنامه بتواند از نیروی بلااستفاده دستگاه بهره بگیرد و قسمتی از محاسبات بزرگ عملیاتی را انجام دهد. در این مقاله این پدیده در فناوری اطلاعات مورد بحث قرار می‌گیرد و اهمیت استفاده از این فناوری، پیچیدگی‌ها، اجزای تشکیل دهنده و استانداردهای این مدل بررسی می‌شود و نشان داده خواهد شد که با استفاده از این مدل چگونه در وقت و زمان شما صرفه‌جویی می‌شود.

گفتنی است در حال حاضر بزرگ‌ترین شبکه Grid جهان در خدمت پروژه [e-mail] برای یافتن حیات هوشمند فرازمینی قرار دارد. در شماره 55 ماهنامه شبکه مصاحبه‌ای اختصاصی با دکتر دان ورتیمر، دانشمند ارشد این پروژه توسط سردبیر ماهنامه انجام شده‌بود.

امروزه فناوری جدیدی به‌ نام Grid به ‌عرصه ارتباطات الکترونیک قدم نهاده است که براساس آن با دانلود کردن یک محافظ نمایشگر مخصوص می‌توانیم به‌کامپیوترهای شخصی خود اجازه دهیم که وقتی از آن استفاده نمی‌کنیم، به ‌شبکه جهانی متصل شوند و به ‌سیستم‌های بزرگ تحقیقاتی اجازه دهند از منابع آزاد و بلااستفاده سیستم ما  استفاده نمایند. 

تعریف گرید (Grid):

گرید (Grid) عبارت است از شبکه گسترده ای با توان محاسباتی بالا که امکان اتصال به اینترنت را هم داراست. گرید ، دیگر از رایانه های همگن اختصاصی تشکیل نمی شود و بلکه از مجموعه ای از رایانه های توزیع شده در سطح اینترنت و یا اینترانتهای متعدد که به صورت غیر اختصاصی از طریق پروتکل ارتباطی از طریق یک سیستم مدیریت گرید با یکدیگر در ارتباط می باشند.

Grid computing چیست؟

حدود 33 سال از به ‌وجود آمدن اینترنت می‌گذرد و از سال 1989 که وب پدید آمد، بیشتر مردم از آن استفاده می‌کنند و به‌صورت بخشی از زندگی ایشان در آمده است. شاید علت این استفاده زیاد از اینترنت، استاندارد باز آن بوده است که امکان ارتباط کامپیوترهای مختلف را با یکدیگر مهیا می‌سازد. با استفاده از اینترنت می‌توانید از هر کامپیوتری که به‌آن متصل است، ایمیل بفرستید و شخصی در آن طرف دنیا با کامپیوتری کاملاً متفاوت با کامپیوتر شما، آن ایمیل را به ‌راحتی بخواند و به ‌شما ایمیل دیگری بفرستد. امروزه تقریباً تمامی ‌شرکت‌ها و سازمان‌های بزرگ، برای تبادل اطلاعات و فرستادن ایمیل به‌مشتریان خود از اینترنت استفاده می‌کنند. پرسش این است که آیا به‌راستی امکاناتی که اینترنت در اختیار ما قرار می‌دهد، فقط در فرستادن ایمیل و داشتن وب‌سایت خلاصه می‌شود؟ آیا اینترنت امکان استفاده از منابع سخت‌افزاری سیستم‌های دیگر را نیز به‌ ما می‌دهد؟ پس از اینترنت چه ابزار یا بستری خواهد آمد؟ 

امروزه فناوری جدیدی به‌ نام Grid به ‌عرصه ارتباطات قدم نهاده است که براساس آن با دانلودکردن یک محافظ نمایشگر مخصوص می‌توانیم به‌کامپیوترهای شخصی خود اجازه دهیم که وقتی از آن استفاده نمی‌کنیم، به ‌شبکه جهانی متصل شوند و به ‌سیستم‌های بزرگ تحقیقاتی اجازه دهند از منابع آزاد و بلااستفاده سیستم ما استفاده نماید.

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 شود، چه دستگاه پرقدرتی خواهیم داشت.

Grid Computing با کمک به اینترنت زمینه ای را فراهم آورده است که بتوان با استفاده ازآن از منابع سخت افزاری سیستم های دیگر نیز استفاده نماییم.

Grid Computing در واقع به‌شما اجازه می‌دهد با استفاده از منابع سیستم‌های متصل به‌ شبکه وایجاد یک منبع بزرگ از سرویس‌ها و امکانات این سیستم‌ها، مرکزی بزرگ و قدرتمند به‌ وجود آوریم که توانایی انجام‌دادن عملیات بسیار پیچیده‌ای را داشته باشد که یک سیستم به‌تنهایی نمی‌تواند انجام دهد. به‌نحوی که از دید استفاده‌کنندگان این سیستم‌های بزرگ، این عملیات تنها ازطریق یک سیستم انجام میشود.

Grid computing در حقیقت نسل جدیدی از شبکه‌های توزیع یافته است و همانند اینترنت به‌ کاربران خود اجازه می‌دهد فایل‌ها را به ‌اشتراک بگذارند. به‌علا‌وه، منابع مشترکی از اطلاعات را برای استفاده‌کنندگان فراهم می‌کند. با استفاده از این سیستم‌ها می‌توان منابع کامپیوترهای ناهمگون را به‌اشتراک گذاشت. هدف اصلی Grid استفاده از این منابع مشترک مانند قدرت پردازنده، پهنای باند، پایگاه اطلاعاتی و در اختیار گذاردن آن برای ‌کامپیوتر مرکزی است.

Grid Computing یک شبکه از کلیه قابلیتهای سخت افزاری و نرم افزاری موجود که به صورت یک سیستم جامع و کامل در خدمت مؤسسات تجاری و سازمانهاست تا بدین وسیله حداکثر استفاده را از این منابع ببرند. Grid Computing بک تکنولوژی جدید IT است که عکس العمل سریعتر با هزینه کمتری را در مورد سیستمهای اطلاعات مؤسسات تجاری و حرفه ای ارائه می کند. با وجود Grid Computing بنا به تقاضا و جهت برآورده ساختن تغییرات مورد نیاز مؤسسات تجاری و سازمانها ، گروهای مستقل از سخت افزارها و اجزاء نرم افزاری می توانند به این شبکه متصل شده و به ارائه سرویسهای مورد نظر کمک کنند. شیوه و روش Grid Computing هدفگیری و حل مشکلات معمول ITدر مؤسسات تجاری و سازمانهاست از قبیل :

1-انباری از برنامه های کاربردی بلا استفاده

2-منابع سخت افزاری مستقل برای آنها

3-مشکل یکپارچه سازی آنها

4-سیستمهای سنگینی که هم نگهداری آنها گران است و هم اعمال تغییرات در آنها بعضی اوقات خیلی مشکل است.

5-مسئله تکه تکه شدن و از هم پاشیده شدن اطلاعات که مؤسسه نمی تواند اطلاعات جامع وکامل را بهره برداری کند.

مزایای :Grid Computing

در مقایسه با دیگر مدلهای Computing ازقبیل Mainframe ، Client/Server یا چند لایه ای (Multi-tier)، هدف سیستمهای طراحی شده و پیاده سازی شده در روش -Grid Computing(در حوزه IT)، کیفیت بالای سرویسها ، هزینه کمتر و انعطاف پذیری بیشتر است. کیفیت بالای سرویسها نتیجه نداشتن نقاط خطای منفرد، زیرساخت امنیت مستحکم و متمرکز و مدیریت سیاستهای اعمال شده می باشد. هزینه پایین نیز ناشی از افزایش بهره وری از منابع و به طور قابل توجه کاهش هزینهای مدیریت و پشتیبانی است. تخصیص منابع سخت افزاری و نرم افزاری به یک وظیفه خاص ، منجر به از بین رفتن ظرفیتهای بهره وری و قابلیتها می گردد.Grid Computing امکان استفاده از اجزاء سخت افزاری خاص کوچکتر را فراهم می سازد.

بدین وسیله هزینه هر جزء خاص کاهش یافته و انعطاف پذیری بیشتری جهت تخصیص منابع بر مبنای تغییر نیازها را فراهم می کند. تعیین و تعریف Grid Computing : شیوه و روش Grid Computing رفتارکردن با مجموعه ای از منابعIT یکسان در حالت کلی به عنوان یک مخزن و انبار واحد ، و بهره برداری کردن از هر یک از این منابع به عنوان یک نوع مجزا و متمایز می باشد. برای رفع مسائل و مشکلات سیستمهای یکپارچه بهمراه منابع پراکنده ، Grid Computing بک تعادل بین مزایای مدیریت منابع در دید کلی از یک سو و کنترل هر یک از منابع بطور انعطاف پذیر از سوی دیگر، برقرار می کند. که این منابع مدیریت شده در Grid Computing عبارتند از :

* زیرساخت : مجموعه ای از سخت افزارها و نرم افزارها که محیطی را جهت ذخیره داده ها و اجرای برنامه ها فراهم می کنند.

* برنامه های کاربردی : که منطق و جریانهای فرآیندهای خاص مؤسسات را تعریف می کنند.

* اطلاعات : مفاهیم اصلی در مدیریت تجارت. اصول هسته Grid Computing : دو اصل در هسته Grid Computing آنرا به طور منحصربفردی از دیگر روشهای Computing ازقبیل Mainframe ، Client/Server یا چند لایه ای (Multi-tier) متمایز می سازد .

*مجازی سازی و تأمین: با مجازی سازی ، منابع خاص (مانند رایانه ها ، دیسکها ، اجراء نرم افزاری و منابع اطلاعاتی) به عنوان منابع درهم آمیخته و مشترک جهت دسترسی مصرف کنندگان (از قبیل افراد و برنامه های نرم افزاری) بطور انتزاعی در نظر گرفته می شود.مجازی سازی یعنی شکستن اتصالاتی که بسختی بین ارائه کننده و مصرف کننده (مشتری) منابع برقرار شده است و مهیا ساختن منابع برای سرویس دهی به نیازهای خاص ، بدون اینکه مشتری نگران چگونگی انجام آن باشد.

* تأمین: یعنی اینکه، وقتی مشتری از طریق لایه مجازی سازی نیاز به منبع خاصی دارد، در پشت پرده ، آن منبع جهت انجام در خواست ،شناسایی شده و به مشتری تخصیص داده شود. تأمین بعنوان بخشی از Grid Computing به این معنی است که سیستم تعیین می کند چگونه نیاز مشتری را برآورده سازد در حالیکه عملیات در کل ، به صورت بهینه انجام شود.

اهمیت Grid Computing :

تقریبا در همه سازمان‌ها و شرکت‌های بزرگ تعدادی کامپیوتر بدون استفاده وجود دارد. مثلاً سرورهای یونیکس از تقریباً ده تا بیست درصد از ظرفیت حقیقی خود استفاده می‌کنند و کامپیوترهای شخصی حدوداً از 95 درصد از ظرفیت خود اصلاً استفاده نمی‌کنند.  با استفاده از Grid Computing در یک سازمان یا شرکت بزرگ می‌توان از منابع بلا‌استفاده کامپیوترهای سازمان  کمال استفاده را برد و سرعت پردازش اطلاعات در سیستم‌هایی که با کمبود حافظه مواجهند را جبران نمود. از طرف دیگر، سرعت نرم‌افزارهایی که از این منبع بزرگ سخت‌افزاری استفاده می‌کنند، بسیار بالاتر خواهد بود و در نتیجه می‌توانیم به ‌فکر درست کردن نرم‌افزارهایی با قابلیت‌های بالاتر باشیم و منابع بیشتری را در اختیار استفاده‌کنندگان قرار دهیم.

Grid Computing می‌تواند مزایای زیادی برای مدیران و برنامه‌نویسان داشته باشد. مثلاً با آن می‌توان برنامه‌هایی که نیاز به‌حافظه زیادی دارند را اجرا نمود و به ‌اطلاعات، دسترسی آسان‌تری پیدا کرد. اصولا ًGrid Computingمی‌تواند به‌سازمان‌ها و شرکت‌های بزرگی که سرمایه هنگفتی را در IT هزینه کرده‌اند، کمک کند از سیستم‌های خود حداکثر استفاده راببرند.

ابزارهای گرید:

شبکه D-Grid از نرم افزار Glob us toolkit ساخته گروه Global Grid Forum استفاده می کند که نرم افزاری از نوع  open-source است و برای هماهنگ کردن توان پردازش شکه های پراکنده کامپیوترها و انجام کارهای مختلف در چندین ماشین مورد استفاده قرار می گیرد.

درست نظیر اتصال یک خانه  به  شبکه برق  سراسری، هر رایانه  به  شبکه  محاسباتی سراسری  جهانی  اتصال  داشته  باشد و بتواند همه  فعالیت های  متنوع  از قبیل  پردازش ، ذخیره  و بهره وری از اطلاعات  را در درون  شبکه ای که  گستره  آن  همه  فضای  واقعیت  مجازی  موجود در سطح  جهان  است  به  انجام  برساند .

چگونه Grid بسازیم؟

ممکن است پس از خواندن مطالبی که تا اینجا گفته شد، به‌ این فکر افتاده باشید که آیا می‌توانید خودتان یک Grid  بسازید؟ البته که می‌توانید! می‌توانید از نرم‌افزارهای منبع آزاد یا اپن‌سورس استفاده کنید و یک محیط Grid بسازید. اولین قدم برای شروع، دانلود کردن ابزارGlob us است.

Glob usهمان طور که قبلا نیز بحث شد، ابزاری است قدرتمند برای ایجاد مدیریت محیط Grid.

همچنین به‌ سرویس‌هایی برای ساختن Grid نیاز دارید که شامل سرویس مدیریت اطلاعات، سرویس پرس‌و‌جوی اطلاعات، درخواست ‌کننده نیروی پردازشگر، زمانبند و سرویس تقسیم‌کننده پهنای‌باند ‌باشند. این سرویس‌ها به‌سرویس‌های Grid معروفند و در واقع همان سرویس‌های وب هستند؛ البته با قابلیت‌های بیشتر و مرتبط با Grid.  برخی از کامپیوترهای شما که به‌شبکه Gird متصلند، میزبان سرویس‌های Grid خواهند بود و کامپیوترهای دیگر از این سرویس‌ها.

به علا‌وه برای ساختن یک Grid به‌ابزارهایی نیز نیاز خواهید داشت: ابزارهای زیربنایی مثل زمانبندها، ابزارهای مدیریت منابع، مدیریت امنیتی و ابزارهای انتقال فایل مانند Grid FTP که قبلاً توضیح داده شد. ابزار دیگری که حتما به‌آن نیاز خواهید داشت، Grid Directory Services) GDS) است که فهرست سرویس‌های آماده را در اختیار دارد. به‌علا‌وه، به ‌API‌هایی نیز نیاز دارید که برنامه‌های شما را با Grid هماهنگ سازند و به‌برنامه‌های شما امکان دهند در محیط Grid کار کنند.

9- پروژه های امروز گرید

Search for Extra Terrestrial Intelligence: SETI (جستجو برای یافتن هوش فرازمینی) است که هدف از آن یافتن پاسخ سؤالاتی مانند این‌که "آیا ما تنها هستیم" می‌باشد.

تلسکوپ رادیویی Are Ibo به قطر 300 متر در پورتوریکو می‌باشد. برای پردازش و تحلیل یافته‌ها نیز از قوی‌ترین ابرکامپیوتر دنیا استفاده میکند.

در حال حاضر حدود 4/5 میلیون کامپیوتر در سراسر دنیا به [e-mail] پیوسته‌اند و بزرگ‌ترین ابرکامپیوتر روی زمین را تشکیل داده‌اند. سرعت کاری این ابرکامپیوتر در حدود 70 ترافلاپس (70 میلیارد عملیات ممیز شناور در ثانیه) است. این رقم یعنی این‌که یک کامپیوتر منفرد به مدت دو هزارسال به طور مداوم و هر روز کار کند. این 4/5 میلیون کامپیوتر در حال حاضر در 226 کشور جهان پراکنده هستند و می‌توان گفت که در ضمن بزرگ‌ترین پروژه Grid Computing جهان را نیز شکل داده‌اند.

پروژه ملی ژاپن به اسم NAREGI (National Research Grid Initiative) می باشد

 هدف اصلی پروژه NAREGI این است که به قدرت محاسباتی پتا(10 به توان 15) فلاپ بر ثانیه دست بیابند. این میزان قدرت محاسباتی معادل یک میلیون پینتیوم 4 است.

برای مشارکت در پروژه و یافتن موجودات هوشمند فرازمینی، کافی است که یک کامپیوتر در خانه، محل کار یا مدرسه داشته باشید که به اینترنت هم متصل باشد. با دریافت برنامه محافظ صفحه نمایش مخصوص پروژه که از نشانی http://seti.berkeley.edu قابل دانلود