منبع پایان نامه درباره مدل سازی، دیتا سنترها، مدل فرمال

دانلود پایان نامه ارشد

افزاری شامل سرورها، تجهیزات زیرساخت شبکه، زیرساخت ذخیره سازی داده ها و زیرساخت نرم افزاری شامل ابزار یک پارچه سازی3، مجموعه ای از سیستم های عامل، مجموعه ای از نرم افزارهای کاربردی شامل سرویس ها، تعدادی پایگاه داده، مجموعه ای از ابزارهای امنیتی نرم افزاری و سخت افزاری و یک ساختار مدیریتی است. این سیستم به کمک خطوط پرسرعت به شبکه های خارجی (Intranet، Extranet یا اینترنت) متصل است ]1[.
با توجه به رشد نیازها و احتیاج کاربران به انعطاف پذیری و تحمل خطای بالا در این مراکز پردازشی، در سال های اخیر تکنولوژی مجازی سازی4 به عنوان پاسخی به این نیازها و بهترین شیوه یکپارچه سازی ارائه شده و بسیار رشد کرده است. در حقیقت، این تکنولوژی به عنوان لایه مدیریت نرم افزاری و سیستم عاملی دیتا سنتر مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه به تشریح تکنولوژی مجازی سازی و نحوه استفاده از آن در این طرح خواهیم پرداخت.
تکنولوژی مجازی سازی یکی از جوانترین نظریه های مطرح شده در علم کامپیوتر می باشد که در ده سال اخیر توجه زیادی را به خود جلب نموده است. این تکنولوژی از این بابت بسیار جذاب است که انعطاف پذیری و امکانات خارق العاده ای را بر روی همان بستر سخت افزاری موجود ارائه می دهد و استفاده از آن هزینه بسیار ناچیزی برای سازمان دارد.
معماری مجازی سازی، همه منابع پردازشی از جمله سرورها، منابع ذخیره سازی5 و شبکه را به یک ساختار مجازی نگاشت می دهد. این زیر ساخت با گردآوری همه منابع و نمایش مجموعه ای ساده شده و یکپارچه از آنها، مدیر را در درک بهتر ساختار فنی دیتا سنتر و مدیریت و تغییر آن یاری می رساند. به کمک این ساختار می توان منابع توزیع شده در یک دیتا سنتر را به صورت مجموعه ای یکپارچه از ابزار مدیریت نمود. همچنین می توان از دیتا سنتر برای مصارف گوناگونی استفاده کرد بدون اینکه نگران گوناگونی سخت افزارها و نحوه اتصال آن ها به سیستم باشیم؛ ]2[ و ]3[.
از این تکنولوژی برای طراحی زیر ساخت نرم افزاری دیتا سنتر استفاده خواهد شد. با این توضیح که به جای نصب یک سیستم عامل بر روی هر دستگاه سرور، از یک نرم افزار مجازی سازی به نام Hypervisor استفاده می شود. این نرم افزار شبه سیستم عامل به مدیر سیستم اجازه می دهد که به تعداد دلخواه کامپیوتر مجازی6 بر روی سرور مذکور راه اندازی کرده و سیستم عامل و سرویس های دلخواه را بر روی آن نصب نماید (شکل 1.1).

شکل 1.1. نحوه قرارگیری لایه های نرم افزاری بر روی سرور

با این ترکیب می توان امکانات بسیار زیادی از جمله قابلیت دسترسی دائمی به سرویس ها (HA)7 و مقاوم سازی سرویس ها در مقابل خطا8 که از ضروریات چنین دیتا سنتری می باشد را با کمترین هزینه میسر نمود. همچنین امکان انتقال این کامپیوترهای مجازی در حال کار از روی یک سرور به سرور دیگر را بدون تاخیر زمانی وجود دارد9.
در دیتاسنتری با این ابعاد، اغلب سرویس های در حال کار بسیار حیاتی و حساس بوده و از کار افتادن آن ها هزینه های هنگفت و بعضا جبران ناپذیری برای سازمان مربوطه به دنبال خواهد داشت. به همین دلیل لازم است امکانات حرفه ای را در دیتا سنتر به منظور محافظت از سرویس ها پیاده سازی نمائیم تا در دسترس بودن و سلامت آنها را تضمین کند. شکل 1.2 شمایی کلی از یک دیتا سنتر را با استفاده از معماری یاد شده نشان می دهد.

شکل 1.2. شمای کلی دیتا سنتر با معماری مجازی

با توجه به نیاز به این مراکز و پیچیدگی ذاتی آنها، ترسیم یک مدل فرمال از ماهیت یک دیتا سنتر، چه پیش از طراحی10 و چه پس از آن11، می تواند در شناخت طرز کار و چگونگی فعالیت چنین مرکزی نقش به سزایی داشته باشد. از جمله این کاربردها می توان به تشخیص بن بست ها12 و گلوگاه ها13 قبل از طراحی و محک زدن14 سیستم بعد از طراحی اشاره نمود. با در دست داشتن این مدل (تصویر فرمال) جریان کنترل در سیستم قابل رویت بوده و در نتیجه رفتار سیستم را می توان بررسی و پیش بینی نمود ]4[. البته باید توجه داشت که در سیستم های واقعی از جمله دیتا سنترها، به دست آوردن مدل جامع تقریبا غیر ممکن بوده و تنها می توان بخش هایی از سیستم را با نادیده گرفتن برخی از پارامترها مدل نمود. هرچقدر مدل به سیستم واقعی نزدیکتر باشد بررسی رفتار سیستم به کمک مدل حاصل دقیقتر و کاربردی تر خواهد بود. در بخش های بعدی با بررسی دقیقتر ماهیت مدل سازی فرمال، با انواع شیوه ها در این حوزه15 بیشتر آشنا خواهیم شد.
به طور کلی متد های فرمال نوع خاصی از شیوه های بیان فرمال مسائل هستند که از آنها برای تشریح و تبیین16 سیستم های کامپیوتری و همچنین اثبات رفتار آنها17 در سطح سخت افزار و نرم افزار استفاده می شود. هدف از توضیح رفتار یک سیستم به کمک روش های فرمال، بررسی رفتار و خصوصیات سیستم از جمله میزان حد پذیری18، بازگشت پذیری19 و نیز پارامترهای انتزاعی تر مانند میزان ثبات20 و پایداری21 می باشد ]5[.
بدیهی است انجام چنین کاری در مورد سیستم های واقعی با توجه به پارامترهای متعدد و ساختار پیچیده آنها بسیار وقت گیر و دشوار است و در بسیاری از مواقع فقط بخش هایی از سیستم را می توان در حد قابل قبولی تشریح و مدل نمود. به همین دلیل و نیز به دلیل هزینه بسیار گزاف این فرایند، استفاده از شیوه های فرمال برای توضیح رفتار سیستم فقط در مورد سیستم های بسیار حساس و گران قیمت صورت می گیرد.
در این تحقیق، از زبان شبکه های پتری که ابزاری گرافیکی برای تشریح رفتار سیستم ها می باشد بهره گرفته شده است. این زبان در واقع نوع خاصی از ماشین های متناهی (اتوماتا) می باشد که امکان ترسیم جریان کنترل در سیستم را به صورت ساختار گراف و تعریف مجموعه ها فراهم می کند.

دامنه تحقيق

در این تحقیق، به کمک زبان فرمال شبکه های پتری، مدل فرمالی از بخش های مختلف یک دیتا سنتر نمونه ارائه خواهد شد. به این منظور در ابتدا ساختار دیتا سنترهای نوین شرح داده شده و سپس یک مدل کلی و انتزاعی برای آن ارائه می گردد.
در مراحل بعد، هریک از بخش های دیتا سنتر نمونه در لایه های بعدی طراحی و مدل خواهد شد. این بخش ها عبارتند از: سرویس HA ، سرویس Fault Tolerance، سرویس VMotion ، ساختار ESX، معماری سیستم ذخیره سازی در ESX، معماری شبکه در ESX و معماری سوئیچ مجازی در ساختار شبکه.
در انتهای هر بخش، مدل های پتری طراحی شده به کمک ابزار و متد های فرمال بررسی و ارزیابی خواهند شد. بخشی از این متدها مرتبط با نوع و گروه بندی شبکه هایی است که مدل مذکور در آن جای می گیرد، و بخشی نیز وابسته به خواص عمومی گراف ها می باشد.

پیشینه تحقيق

با توجه به قابلیت بسیار زیاد شبکه های پتری در مدل سازی سیستم های موازی، همگام، توزیع شده، غیرتعینی، و آماری، می توان نمونه های بسیاری از توصیف های فرمال سیستم های واقعی را به کمک این ابزار ذکر کرد. از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد.
طراحی مدل شبکه ترافیک شهری به کمک شبکه های پتری رنگی (سطح بالا) برای تخمین گلوگاه ها و نیز میزان کارامدی سیستم ترافیک ]6[.
مدل سازی فرمال یک خط اولید به همراه پنج ربات برای تحلیل خصوصیات رفتاری خط تولید و میزان خوش رفتاری آن ]7[
مدل سازی یک پردازنده مبتنی بر VLSI که در یک سوپر کامپیوتر به کار رفته است. این مدل سازی به کمک شبکه های پتری رنگی و در سطح رجیستر های این ریز تراشه انجام شده است.
در مرجع ]8[ می توانید لیست بلندی از سیستم های صنعتی مدل شده با شبکه های پتری را که به صورت پروژه های مجزا انجام شده مشاهده نمائید. با این حال در زمینه لایه نرم افزاری و مجازی سازی در دیتا سنترها و نیز بخش سیستم عاملی آن تا به حال مدل سازی جامعی به کمک شبکه های پتری انجام نشده است. هر چند تلاش هایی در زمینه مدل سازی زیر ساخت سخت افزاری دیتا سنتر و برای بهینه نمودن مصرف انرژی در آنها و طراحی دیتا سنترهای سبز (دوستدار محیط زیست) با شبکه های پتری انجام شده است.]9[

اهداف تحقيق

تشریح ساختار نرم افزاری دیتا سنترهای نوین
تشریح ماهیت و مکانیزم های مجازی سازی، فواید و کاربرد های آن و نحوه طراحی دیتا سنتر به کمک این تکنولوژی
ارائه مدل های فرمال از ساختار های پیشنهاد شده در بخش های نرم افزاری دیتا سنتر بر روی پلتفورم مجازی.
ارائه تحلیل و اثبات خواص رفتاری سیستم بر روی مدل های طراحی شده.

سوالات تحقيق

موارد زیر می تواند بخشی از سوالاتی باشد که در این تحقیق مطرح می شوند:
ساختار سیستم عاملی و نرم افزاری یک دیتا سنتر چگونه است؟
تکنولوژی مجازی سازی چگونه در ساختار نرم افزاری دیتا سنتر ترکیب می شود و کار می کند؟
چگونه می توان یک تصویر فرمال از یک دیتا سنتر نمونه که بر مبنای تکنولوژی گفته شده طراحی شده است را به دست آورد؟
چه دانشی می توان از مدل فرمال طراحی شده استخراج نمود؟

مراحل و روش تحقيق

با توجه به اینکه مرحله نهایی در تحقیق، رسیدن به مدل هایی فرمال است که ساختار داخلی سیستم و رفتار آن را به روشنی نشان دهد، باید در ابتدا مقدماتی از جمله مبانی نظری دیتا سنترها، مجازی سازی و نیز ابزار فرمال برای مدل سازی سیستم ها مطرح و تشریح گردد.
با این رویکرد، پس از تشریح ابزار فرمال و نیز انواع تکنولوژی های مورد استفاده در دیتا سنتر، با ترکیب این دو حوزه، به بررسی و تشریح ساختار داخلی و نحوه رفتار دیتا سنترها به کمک ابزار و زبان های مورد استفاده می پردازیم. در این مسیر دنبال کردن سوالات و بخش های زیر راهگشا خواهد بود:
مدل سازی چیست و ابزار فرمال برای این کار چه هستند؟
مدل سازی فرمال یک سیستم چه امکاناتی در اختیار ما قرار می دهد و دانش قابل استخراج از آن چیست؟
دیتا سنترهای امروزی از چه بخش هایی تشکیل شده اند و چگونه قابل تجزیه هستند؟
چگونه می توان به شیوه سلسله مراتبی، مدل های فرمالی از بخش های سیستم از کل به جزء طراحی نمود؟
در پایان با ارزیابی مدل های تهیه شده، می توان به ارزیابی از میزان خطاپذیری و نقاط ضعف سیستم دست یافت.
در اینجا ذکر این نکته ضروری است که در مدل سازی فرمال لایه مجازی سازی در سیستم های پردازشی، آنگونه که در این تحقیق به آن پرداخته شده، تحقیقات بسیار اندکی انجام شده است. از این رو بخش های زیادی در مورد پیشینه تحقیق به چشم نمی خورد.

دستاوردهاي تحقيق

حاصل کار این تحقیق، مدل های فرمال متعددی از بخش های نرم افزاری یک دیتا سنتر نمونه است. این مدل ها می توانند در شناخت ضعف ها، ناکارآمدی ها و گلوگاه های سیستم نقشی فعال و محسوس بازی نماید. همچنین به کمک این مدل در زمان طراحی سیستم شناخت دقیقتری نسبت به کارکرد و رفتار آنها حاصل خواهد شد و همین امر به طراحی یک سیستم پایدار و دقیق کمک شایانی می نماید.

نگاهی کلي بر پايان نامه

این پایان نامه از بخش های زیر تشکیل شده است:
فصل دوم: بررسی و مقایسه زبان های فرمال برای مدل سازی، توصیف و بررسی سیستم های موازی، غیر همگام22، توزیع شده، غیر قطعی23، آماری24 و دینامیک. در این بخش توانایی ها و قابلیت های این ابزار با یکدیگر مقایسه و در نهایت یکی از آنها برای استفاده در بخش های بعد انتخاب می گردد.
فصل سوم: بررسی زیرساخت نرم افزاری دیتا سنتر بر مبنای تکنولوژی مجازی سازی. در این بخش همچنین امکانات و قابلیت های استفاده از این تکنولوژی در طراحی معماری دیتا سنتر مورد بررسی و تشریح قرار می گیرد.
فصل چهارم: ارائه مدل از بخش های مختلف معماری نرم افزاری دیتا سنتر و تحلیل مدل. در این بخش پس از طراحی مدل پتری هریک از ماژول ها، با تحلیل فرمال مدل متناظر، خصوصیات رفتاری مختلفی از آنها بررسی و اثبات می شوند.

فصل دوم: مروری بر ابزار فرمال مدل سازی سیستم ها

طبق آمار سایت های غیر رسمی25 در حدود 100 متد فرمال به صورت زبان، notation و ابزار وجود دار

پایان نامه
Previous Entries منبع پایان نامه درباره مدل فرمال، دیتا سنترها، شبیه سازی Next Entries منبع پایان نامه درباره تناهی و نامتناهی، طراحی معماری، انعطاف پذیری