همانگونه توضیح داده شد،در زمانبندی همواره دو مرحله اصلی وجود دارد.مرحله اول این است که با بررسی اطلاعات و نیازمندیهای اعلام شده در واحد کاری برنامه کاربردی یعنی R(X1,X2,…,XN)،زمانبند از میان کلیه ماشینهای موجود،ماشینهایی را انتخاب کند که صلاحیت و امکان اجرای برنامه کاربردی را داشته باشند.سپس در مرحله دوم،از میان این ماشینها،بهترین ماشین(ماشینها)جهت اجرای برنامه کاربردی یافت می شود.مرحله دوم بر اساس میزان مشغول بودن ماشینهای مقصد در لحظه تصمیم گیری(میزان بهره برداری از ماشین)بسته به پارامترهایی از ماشین و محیط که به صورت پریودیک مانیتور می شوند،انجام می گیرد.این کار به منظور انجام عمل تقسیم بار و بهره برداری بهینه و حداکثر از منابع موجود انجام می گیرد.

در سیستمهای واسطه گری که زمانبند ندارند،در واقع پرس و جو که کاربر بر روی منابع تحت پوشش گرید انجام می دهد را می توان معادل با مرحله اول زمانبندی(انتخاب ماشینهای حائز صلاحیت جهت اجرای برنامه)در نظر گرفت.در زمانبندیمی توان از مکانیزمهای هوشمندتری جهت یافتن ماشینهای مورد نظر استفاده کرد اما در اینجا،کل این بار بر دوش کاربر است.اما مرحله دوم زمانبندی چه می شود؟انتخاب بهترین ماشین(ماشینها) جهت واگذاری نهایی برنامه کاربردی جهت اجرا چگونه انجام می شود؟در جواب باید گفت در اینجا نیز،کل این بار بر دوش کاربر است و چون زمانبندی هوشمند در سیستم وجود ندارد که بهترین ماشین(ماشینها)را جهت واگذاری برنامه انتخاب کند،در واقع خود کاربر در قبال انتخابی که می کند مسئول است!اما سیستم گرید،در چنین حالتهایی،تسهیلاتی را برای کاربر فرآهم می کند.توسط این تسهیلات،کاربر علاوه بر اینکه می تواند بر روی قابلیتها،معماری،ظرفیتها،امکانات و کارآیی ماشینهای تحت پوشش پرس و جو اننجام دهد،می تواند میزان مشغول بودن آنها و پارامترهایی را که زمانبند به صورت پریودیک مانیتور می شود ملاحظه کند.به طور مثال کاربر می تواند یک پرس و جو به شرح زیر داشته باشد:در میان این ماشینهای خاص (ماشینهای یافت شده در مرحله قبل که صلاحیت اجرای برنامه را داشتند)ماشینهایی را که در حال حاضر CPU_LOAD آنها کمتر از 20درصد است و رکانس پردازنده آنها کمتر از 3GHZ بیشتر است و حداقل سایز RAM آنها 2GB و Ram_Usage آنها کمتر از 50 درصد است را مشخص کن.به این طریق،کاربر می تواند از طریق تسهیلاتی که سیستم گرید فاقد زمانبند در اختیارش قرار می دهند،خود،تصمیمات لازم را اخذ کند.
شاید به نظر برسد در چنین سیستمی،به هیچ وجه نمی توان کیفیت سرویس مورد نیاز کاربر را تضمین کرد و به دلیل عدم وجود زمانبند هوشمند،که بار را به طور بهینه بر روی منابع پخش کند،ممکن است در لحظه انجام پرس و جو،بار روی یک منبع بسیار کم باشد و ماشین ایده آلی به نظر برسد،اما همین که کاربر برنامه را به ماشین واگذار کند.مشخص است که یک زمانبند هوشمند،جلوی چنین اقدامی را حتماً می گیرد ولی در چنین سیستمهایی می تواند مکانیزمهایی در اختیار قرار دهند که کاربر بتواند عمل رزرو منابع در محیط را انجام دهد.به طور مثال،اگر منبعی توسط کاربر دیگری به صورت انحصاری جهت پردازشی رزرو شده و ماشین مشغول اجرای آن است،سیستم گرید می تواند در هنگام انجام پرس و جو از منابع سیستم،این ماشین را به کاربران دیگر اصولاً(موقتاً)نشان ندهد.به هر حال،عدم وجود یک زمانبند هوشمند در محیط مسئله ای نیست که بتوان به راحتی از آن گذشت.
2.سیستمهای گریدی که هم واسطه گر دارند و هم زمانبند:شاید با توجه به تعاریف ارائه شده برای اصطلاحات واسطه گری و زمانبندی این سوال مطرح شود که مگر می توان سیستمی داشت که هم زمانبندی را انجام دهد هم واسطه گری را؟مگر ممکن است که هم زمانبند بهترین ماشینها را انتخاب کند و هم کاربر با مشاهده لیست تمامی ماشینها،ماشینهای مورد نظرش را انتخاب کند؟جواب مثبت است.در پاسخ به این سوال می توان گفت که خصوصاً در سیستمهای گرید گسترده،ممکن است پیاده سازی چنین حالتی حتی ضروری هم باشد.این سیستم های گرید ممکن است چندین سایت و منبع مختلف در سراسر دنیا را تحت پوشش قرار داده باشند.هر سایت ممکن است به صورت محلی برای خود یک زمانبند جداگانه داشته باشد که منابع همان سایت را مدیریت و سیاست های دستیابی به انها را که از سمت صاحبان سایت مطرح شده است را پیاده سازی می کند.فرض کنید چهار سایت A,B,C,D در نقاط مختلف جهان داریم که همگی آنها تحت پوشش یک گرید واحد هستند.در هر کدام از این سایت ها،صرفاً یک کلاستر وجود دارد.به شکل زیر دقت کنید.24
در این شکل یک Meta-Scheduler یا یک واسطه گر وجود دارد که درخواستها و برنامه های کاربردی در ابتدا به دست ماجول می رسند.این ماجول ممکن است یا یک واسطه گر صرف باشد یا یک Meta-Scheduler.در حالتی که این ماجول،صرفاً یک واسطه گر باشد،هنگامی که کاربر بخواهد برنامه کاربردی اش را به گرید جهت اجرا واگذار کند،لیستی از چهار کلاستر را به کاربر،بر می گرداند و کاربر می تواند یکی از آنها را برای اجرای برنامه کاربردی اش انتخاب کند.با انتخاب یک کلاستر،گرید برنامه کاربردی را به سرگروه آن کلاستر که مدیر منابع و زمانبند محلی نیز می باشد جهت اجرا واگذار می کند.هنگامی که برنامه کاربردی به دست زمانبند محلی می رسد،زمانبند محلی،ماشین یا ماشینهایی را جهت اجرای برنامه کاربردی (که ممکن است متشکل از کارهایی باشد که باید به طور موازی بر روی ماشینها اجرا شوند)،تخصیص می دهد.در این حالت،در واقع زمانبند محلی است که ماشینهای مناسب را جهت اجرای برنامه کاربردی انتخاب می کند و زمانبندی را انجام می دهد.با خاتمه اجرای برنامه کاربردی،نتایج ممکن است به صورت مستقیم توسط مدیر محلی به دست کاربر برسند یا اینکه واسطه گر چنین کاری را انجام دهد.در حالتی که ماجول میانی یک Meta-scheduler باشد،این ماجول ممکن است به نوعی عمل تقسیم بار در کل گرید را انجام دهد(به طور مثال هر درخواست را به یکی از مدیران محلی بر حسب سیاست های موجود،ارسال کند).در چنین حالتی،در واقع عمل زمانبندی به صورت سلسله مراتبی صورت می گیرد.Meta-Scheduler به عنوان زمانبندی مرکزی بار را روی کل گرید تقسیم می کند و در هر ناحیه، زمانبندهای محلی،بار را بر روی ماشینهای محلی تحت پوشش تقسیم می کنند.
حالت ترکیبی هم ممکن است وجود داشته باشد.یعنی ماجول میانی،ابتدا از میان کلیه منابع وجود(کلاسترهای در این مثال)مناسبترین ها را با توجه به پارامترهای تقسیم بار انتخاب کند (زمانبندی)و سپس به کاربر لیستی از بهترین منابع را نشان دهد و کاربر از میان آنها،انتخاب کند(واسطه گری)یا به صورت بر عکس،ابتدا به کاربر لیستی از کلیه ماشینها نشان داده شود،کاربر ماشینهایی را انتخاب کند و زمانبند صرفاً در میان ماشینهای معین شده از سوی کاربر،به دنبال بهترین ماشین (ماشینها)جهت واگذاری و اجرای برنامه کاربردی کاربر بگردد.
در جمع بندی مطالب باید گفت اصولاً یک انگیزه اساسی برای نمایش دادن لیست ماشینها به کاربر وجود دارد و آن دلایل اقتصادی می باشد.در گریدهای که کاربر به ازای سرویسهای مختلفی که از گرید می گیرد باید هزینه پرداخت کند،به دلیل اینکه منابع مختلف تحت تملک مالکان هستند و مالکان مختلف،هزینه های مختلفی برای منابع ممکن است تعیین کرده باشند،کاربر باید حق انتخاب داشته باشد.به طور مثال شاید یک ابررایانه خیلی قوی بتواند یک برنامه شبیه سازی کاربر را در مدت تنها ده دقیقه به پایان برساند ولی هزینه اینکار،دویست دلار تمام شود اما ابر رایانه ضعیف تر،برنامه را در مدت پنج ساعت بتواند به اتمام برساند ولی هزینه اینکار،صرفاً پنجاه دلار شود.باید دست کاربر را باز گذاشت که بتواند بر حسب اولویتهایش تصمیم گیری کند.
1-9 سیستمهایی که منابع مختلف تحت پوشش گرید را از دید کاربر نهایی پنهان می کنند:24
در برخی از گریدها اصولاً نیازی به نمایش ماشینها به کاربر نیست.کاربر نهایی در این گریدها می خواهد برنامه اش در بهترین حالت اجرا گردد و زمانبند گرید،می تواند با انتخاب مناسب ترین ماشین(ماشینها)چنین کاری را انجام دهد.در چنین گریدهایی عمدتاً بحث اقتصادی و دریافت هزینه از کاربر مطرح نیست.حتی اگر نیاز به تضمین کیفیت سرویس مورد نیاز کاربر و انجام عمل رزرو کردن منابع نیز مطرح باشد،خود زمانبند می تواند چنین کاری را انجام دهد و لزومی نخواهد بود تا کاربر حتماً لیست ماشینها را ببیند تا ماشینهایی را از پیش رزرو کند.هدف کاربر این است که کیفیت سرویس مدنظرش را تامین شود و اگر زمانبند بتواند چنین هدفی را تامین کند،دیگر چه نیازی خواهد بود که کاربر حتماً لیست ماشینهای موجود را ببیند.
1-10نگاهی دقیق تر به محیط گرید از دیدگاه زمانبندی و مدیریت منابع24
گرید ها به لحاظ محدوده جغرافیایی تحت پوشش به چهار دسته بزرگ تقسیم بندی می شدند.نکته مهمی که باید توجه کرد این است که مدیریت منابع و زمانبندی در گریدهای دپارتمانی بسیار ساده تر از گریدهای سازمانی است،به همین شکل،مدیریت منابع و زمابندی در گریدهای سازمانی ساده تر از گریدهای فرا سازمانی است و در نهایت،پیچیده ترین گریدها به لحاظ مدیریت منابع و زمانبندی،گریدهای گسترده در سطح دنیا هستند.می توان گفت این امر شاید پنج دلیل اصلی دارد:
1.هر چه تعداد منابع تحت پوشش گرید بیشتر باشند،مدیریت این ساختار پیچیده تر است و به روشها و معماریها و مکانیزمهای پیچیده تری جهت و مدیریت منابع نیاز است.
2.اصولاً هر چه فاصله جغرافیایی منابع تحت پوشش از یکدیگر بیشتر شوند،پیاده سازی سیستمهای توزیع شده که کارآیی خود را حفظ کنند،مشکل تر و پیچیده تر خواهد شد.
3.در گریدهای دپارتمانی کلیه منابع یک سیاست دستیابی واحد دارند و در نتیجه،مدیر منابع در پیاده سازی آنها،بسیار راحت است،اما در گریدهای سازمانی،فراسازمانی و گسترده در سطح دنیا،منابع مختلف تحت تملک مالکان مختلف هستند که سیاستها و هزینه های دستیابی متفاوتی برای منابعشان تعیین کرده اند که گرید باید دسترسی به هر منبع را بر اساس سیاستهای مالکان منبع امکانپذیر کند.به علاوه هر چه تعداد مالکان مختلف در گرید بیشتر باشد،نرخ تغییر سیاست ها و هزینه های دستیابی به منابع در طول زمان بیشتر خواهد بود و گرید باید کلیه این تغییرات را لحاظ کند.
4.هر چه محدوده جغرافیایی تحت پوشش گرید بیشتر باشد،چون ماشینها در سایتهای مختلف و تحت تملک مالکان هستند،احتمال اینکه ماشینها ناهمگونی بیشتری با یکدیگر داشته باشند بیشتر است.به طور مثال در محدوده صرفاً یک سازمان ممکن است فقط ماشینهای ویندوز و لینوکس داشته باشیم.در محدوده دو سازمان ممکن است علاوه بر ماشینهای ویندوز و لینوکس،ماشینهای یونیکس هم اضافه شود و الی آخر.هر چه طیف ماشینها و معماریهایی که باید در گرید تحت پوشش قرار گیرند بیشتر باشد،مدیریت ماشینها و زمانبندی پیچیده تر خواهد بود و به علاوه پیاده سازی سرویسهای مربوطه،زمان بیشتری خواهد برد چون باید این سرویسها بر روی ماشینهای مختلف با معماریهای مختلف قابل اجرا باشند.
5.هر چه محدوده جغرافیایی تحت پوشش گرید بیشتر باشد،محیط به لحاظ منابع در دسترس پویاتر است و نرخ تغییر منابع در دسترس در طول زمان بیشتر خواهد بود و در نتیجه مدیریت منابع و خصوصاً زمانبندی را پیچیده تر خواهد کرد.
1-11 تعریف رسمی زمانبندی در گرید24
طبق تعریف،زمانبندی در گرید به معنای عمل واگذاری برنامه های کاربردی به منابع محاسباتی در چندین حوزه مدیریتی است به نحوی که:
1.نیازمندیهای برنامه کاربردی تامین گردد(مانند معماری،سیستم عامل،مولفه های نرم افزاری و…)
2.نیازمندیهای مالک برنامه کاربردی تامین گردد(مانند کیفیت سرویس مورد نظر کاربر،مهلت زمانی مورد نظر کاربر،ارجحیتهای کاربر در مورد کارآیی مد نظر یا هزینه هایی که باید بپردازد و…)
3.احترام به سیاست ها تعیین شده از سمت مالکان منابع تضمین گردد(مانند سیاستهای مختلف دستیابی به منابع و محاسبه دقیق هزینه ها …)
4.نیازمندیها خود سیستم گرید تضمین گردد(مانند تقسیم بار و…)

کلمه چندین حوزه مدیریتی به معنای این است که گرید ممکن است منابعی را تحت پوشش قرار داده باشد که متعلق به مالکان مختلف با سیاستهای مختلف باشد و لازم است منابع در هر حوزه،بر اساس سیاستهای تعیین شده همان حوزه مدیریت شوند.برنامه کاربردی ممکن است به تعدادی کار مختلف نیز شکسته شده باشد که آنها بر روی ماشینهای مختلف باید به صورت توزیع شده و موازی اجرا شوند.
به طور کلی می توان سیستمهای مدیریت منابع و زمانبندی در گرید را به دو دسته اساسی تقسیم بندی کرد:
سیستمهایاقتصادیمدیریتمنابعوزمانبندی
سیستمهایغیراقتصادیمدیریتمنابعوزمانبندی
سیستمهای اقتصاد مدیریت منابع و زمانبندی،در واقع سیستمهایی هستند که هزینه ها را در زمانبندیها می توانند لحاظ کنند،از طریق آنها،می توان گریدهایی تجاری ایجاد کرد که سرویسهای محاسباتی به کاربران ارئه دهند و هزینه ها را از آنها دریافت کنند.در این سیستمها کار بر می تواندارجحیتهای مد نظر خود را به سیستم زمانبند اعلام کند.مثلاً بگوید زمانبندی را طوری انجام بده که کمترین هزینه حاصل شود(زمانبند ماشینهای پردازشگر را با این دید انتخاب خواهد کرد)،زمانبندی را طوری انجام بده که حداکثر کارآیی صورت گیرد،و البته حالات دیگری نیز وجود دارند.سیستمهای زمانبندی غیر اقتصادی نیز،سیستمهایی هستند که زمانبندی را بدون هزینه انجاممی دهند.نکته مهمی که باید ذکر شود این است که نمی توان گفت زمانبندی اقتصادی بهتر از گرید(همانند گریدهای رومیزی)،اصولاً زمانبندی باید به روش غیر اقتصادی انجام گردد و در واقع هر دو نوع زمانبندی در سیستمهای گرید لازم هستند.

در یک تقسیم بندی دیگر،می توان زمانبندها را به دو دسته تقسیم بندی کرد:
زمانبندهایی که کیفیت سرویس را می توانند تضمین کنند.
زمانبندهایی که کیفیت سرویس را نمی توانند تضمین کنند.
باید گفت اصولاً داشتن تضمین در مورد کیفیت سرویس بر نداشتن آن ترجیح داده می شود،پس زمابندهایی که زمانبندی را با تضمین کیفیت سرویس انجام دهند،بر زمانبندهایی که نتوانند چنین کاری را انجام دهند ارجحیت دارند.
روشهای قبلی و معایب آنها و روش کار و روش پیشنهادی ما برای بهینه سازی در این پایان نامه
مدل های زمانبندی در محیط گرید عبارتند ازمدل متمرکز ومدل توزیع شده ومدل سلسله مراتبی24
1-12مدل متمرکز
دریک محیط که ازمدل زمانبندی متمرکز استفاده میشودیک ماشین مرکزی (نود)به عنوان مدیر منابع جهت زمانبندی کارها عمل می نماید وتمامی ماشین های پردازشگر درمحیط تحت پوشش ومدیریت این ماشین مرکزی هستنداین مدل زمانبندی معمولا زمانی استفاده میشودکه کلیه منابع(ماشینهای پردازشگر)ویژگیها وسیاستهای دستیابی یکسان داشته باشندمثلا یک سایت شامل چندین ماشین است که کلیه آنها تحت تملک یک مالک واحد هستند ومالک سیاست یکسانی رابرای دستیابی به تمامی آنها تعیین کرده است میتواند از زمانبند متمرکز استفاده کرد در این روش کارها ابتدا به زمانبند مرکزی واگذار میشود وزمانبند مرکزی آنها را به سایر ماشینهای پردازشگر مناسب واگذار می کند.کارهایی که فعلا نمیتوان پردازش آنها را شروع کرددریک صف مرکزی قرار میگریندتا پردازش آنها بعدا شروع شود.24

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

Jobs
1-12-1معایب زمانبندی متمرکز منابع در محیط گرید
1-این مدل زمانبندی با توسعه پذیری سیستم مشکل داردزیرا زمانی که تعداد ماشینهای سیستم افزایش یابدزمانبند دچار مشکل خواهد شد زیرا خودش باید تمامی ماشینها رامدیریت کند.
2-تحمل پذیری کمتری در مقابل خطاها داردوقابلیت اعتماد نداردزیرا اگر مشکلات سخت افزاری یا نرم افزاری برای ماشین سرویس دهنده زمانبند مرکزی دچار خرابی یا ازکارافتادگی خواهد شد وکل سیستم دچار مشکل خواهد شد.
3-درصف درخواست ها ازدحام به وجود خواهد آمد.
4-سربار در صف درخواست ها به وجود می آید.
1-13مدل زمانبندی توزیع شده برای منابع در محیط گرید
در این مدل از چند زمانبند محلی استفاده میشودبا یکدیگر جهت واگذاری کارها به کلیه ماشینهای پردازشگر تحت پوشش تعامل انجام میدهند دو مکانیزم جهت ارتباط یک زمانبند با زمانبندهای دیگر وجود دارد.
1-ارتباط مستقیم
2-ارتباط غیر مستقیم
1-13-1 ارتباط مستقیم
در ارتباط مستقیم هر زمانبند محلی میتواند مستقیما با سایر زمانبندها درمورد واگذاری کارها ارتباط داشته باشد هرزمانبند لیستی از تمامی زمانبندهای دیگر را دیگر را داردیا ممکن است یک دایرکتوری مرکزی که کلیه اطلاعات را درمورد زمانبند نگهداری میکند بر روی ماشینی در محیط وجود داشته باشد در این روش اگر زمانبند محلی نتواند کاری را به منابع محلی اش واگذار کند با سایر زمانبندهای راه دور جهت یافتن مناسب ترین ماشین برای اجرای کار ارتباط برقرا ر خواهد کرد هر زمانبند ممکن است صف محلی برای مدیریت منابع تحت پوشش خود داشته باشد.24

1-13-2 ارتباط غیرمستقیم
این ارتباطات از طریق یکjob poolمرکزی صورت میگیرد در این روش کارها بلافاصله نمی توانند پردازش شوند بلکه به یک job poolمرکزی فرستاده میشوند در مقایسه با روش مستقیم در این روش زمانبندهای محلی میتوانند کارهایی که برا اجرا روی منابعشان مناسب تر هستند را انتخاب کنند وآنها را برای اجرا روی ماشینهایشان به صورت محلی زمانبندی نمایند در این روش حتما باید سیاستهایی وجود داشته باشد که توسط آنها تضمین شود اولا کاربر مدت بسیار طولانی در job poolمنتظراجرا نماندثانیایک کار توسط دو یا بیشتر زمانبند جهت اجرا برداشته نشود.24
1-14مدل زمانبندی سلسله مراتبی برای منابع در محیط گرید
در مدل زمانبندی سلسله مراتبی یک زمانبند مرکزی وتعدادی زمانبند محلی وجود دارد وزمانبند مرکزی با زمانبندهای محلی جهت واگذاری منابع تعامل دارد البته تعامل به صورت یکطرفه ازسمت زمانبند مرکزی به زمانبندهای محلی است .زمانبند مرکزی در واقع نوعیmeta-schedulerاست که کارهای واگذار شده را به زمانبند محلی ارسال میکند این مدل زمانبندی دارای مزیت قابلیت انتخاب سیاستهای متفاوت در زمانبندی کارها برای زمانبند مرکزی و زمانبندهای محلی میباشد.24
1-14-1معایب زمانبندی توزیع شده وسلسله مراتبی برای منابع در محیط گرید
مشکل زمانبندی توزیع شده نداشتن یک زمانبند مرکزی که اطلاعات کاملی در مورد تمامی منابع در دسترس باشد که معمولا منجر به تصمیمات نیمه بهینه در زمانبندی خواهد شد.
مشکلات مدل زمانبندی سلسه مراتبی نیز همانند زمانبندی متمرکز مشکل توسعه پذیری وتحمل پذیری کم در مقابل خطاها میباشد.

دسته بندی : پایان نامه ارشد

پاسخ دهید