بخشی از مقاله
مقدمه
رایانش ابری مدل رایانشی بر پایه شبکه های رایانه ای مانند اینترنت است که الگویی تازه برای عرضه، مصرف و تحویل خدمات رایانشی (شامل زیر ساخت ، نرم افزار،بستر و سایر منابع رایانشی) با به کارگیری شبکه ارائه میکند "رایانش ابری" از ترکیب دو کلمه رایانش و ابر ایجاد شده است[1].
با پیشرفت فناوری اطلاعات نیاز به انجام کارهای محاسباتی در همه جا و همه زمان به وجود آمده است. همچنین نیاز به این هست که افراد بتوانند کارهای محاسباتی سنگین خود را بدون داشتن سختافزارها و نرمافزارهای گران، از طریق خدماتی انجام دهند. رایانش ابری آخرین پاسخ فناوری به این نیازها بوده است.[1]
در بخش دوم مقاله تعاریفی از رایانش ابری خواهیم داشت و لایه های رایانش ابری را بررسی خواهیم کرد و در بخش 2،2 مدل های توسعه رایانش ابری ودر بخش سوم رایانش ابری سبز و مدل ها و تکنیک های مصرف انرژی و در یخش 4 مجازی سازی را مورد بحث و بررسی قرار خواهیم داد.
-2 رایانش ابری
براساس تعریف موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST)1 رایانش ابری مدلی است برای دسترسی آسان براساس تقاضای کاربر از طریق شبکه به مجموعه ای از منابع رایانش ابری قابل تغییر و پیکربندی (مانند:شبکه ها ، سرورها ، فضای ذخیره سازی و...) که این دسترسی بتواند با کمترین نیاز به مدیریت منابع و یا نیاز به دخالت مستقیم فراهم کننده سرویس به سرعت فراهم شده یا آزاد گردد.[1] اما تعریف سیسکو از رایانش ابری عبارت است ازمنابع و سرویس های فناوری اطلاعات که به صورت انتزاعی و جدای از زیر ساخت ها یک محیط چند مستأجری را به صورت عرضه هنگام تقاضا و با هر مقیاسی را فراهم می کند.[2]
بویا و همکاران رایانش ابری را این گونه تعریف کرده اند:سیستم محاسبات ابری مجموعه ای از کامپیوتر های به هم پیوسته و مجازی است که به صورت پویا منابع محاسباتی را براساس موافقت نامه سطح خدمات یا قوانین از طریق مذاکره بین ارائه دهنده خدمات و مصرف کننده در اختیار کاربر قرار می دهند.[3]
1،-2 لایه های سرویس رایانش ابری
نرم افزار به عنوان سرویس یاSaaS3
سرویسهای برنامه کاربردی ابری یا نرمافزار به عنوان سرویس((SaaS ، نرمافزار را به صورت سرویس روی اینترنت تحویل میدهند و بدین وسیله نیاز به نصب نرمافزار روی رایانههای مشتریان را ازبین میبرند و نگهداری و پشتیبانی را ساده تر میسازد.[1]
بستر به عنوان سرویس یا paas4
سرویسهای بستر ابری یابستر به عنوان سرویس (PaaS) بستر رایانشی ویا پشته راهکار -که اغلب روی زیرساخت ابری اجرا شده و برنامه کاربردی ابری را تغذیه میکند- را به صورت سرویس ارایه میدهد .سرویس بستر ابری استقرار برنامههای کاربردی را بدون هزینه و پیچیدگی خرید و مدیریت لایههای نرمافزاری و سختافزاری زیرین آسان میسازد.[1]
زیر ساخت به عنوان سرویس یا Iaas5
سرویسهای زیرساخت ابری یا زیرساخت به عنوان سرویس (IaaS) زیرساخت رایانه را که عموماً یک بستر مجازی است را به صورت سرویس ارائه میدهند. کاربران به جای خرید سختافزار و نرمافزار و فضای مرکز داده (دیتا سنتر) ویا تجهیزات شبکه، همه این زیر ساختها را به صورت یک سرویس کاملاً برونسپاری (Outsource)شده میخرند. صورتحساب سرویس معمولاً بر اساس مدل رایانش همگانی (Utility Computing)و میزان منابع مصرف شده صادر میشود و بنابر این هزینه منعکس کننده میزان فعالیت است. این شیوه در واقع تکامل یافته مدل عرضه سرورهای خصوصی مجازی است.[1]
2 ،-2 مدل های توسعه رایانش ابری
استقرار ابر به طور کلی به سه گروه تقسیم شده است:ابرعمومی ، ابر خصوصی و ابر ترکیبی که در شکل 1 نشان داده شده اند:[3]
-3 رایانش ابری سبز
با گسترش روز افزون مراکز داده و پیشرفت قطعات سخت افزاری مصرف انرژی آن ها در حال بالارفتن است، چرا که به غیر از انرژی که خود مصرف می کنند، برای خنک نگه داشتن آن ها هم به مقادیر زیاد انرژی احتیاج است.[4]
تعدادی از شرکت های بزرگ اینترنتی مانند گوگل ، یاهو ،آمازون دارای تعداد زیادی دیتا سنتر در جهان می باشند که نه تنها سبب افزایش هزینه برای این شرکت هاست بلکه باعث افزایش گازهای گلخانه ای و صدمات جبران ناپذیرزیست محیطی نیز می شود. طبق گزارش شرکت بین المللی داده (IDC)6هزینه های برآورد شده از این شرکت ها حاکی از رشد هزینه ها از 16میلیارد دلار در سال 2008 به 42میلیارد دلار در سال 2012 رسیده است واین رشد ، شرکت های مبتنی بر وب را بر این واداشته است تا برای کاهش هزینه ها و افزایش بازده تمام تلاش خود را به کار ببرند [3].
درشکل 2 چالش های رایانش ابری برای مصرف کننده ، فراهم کننده و تأثیر مخرب آن بر محیط نشان داده شده است:
امروز یک مرکز داده معمولی با 1000 رک نیاز به 10 مگا وات قدرت برای کار داردکه افزایش هزینه عملیاتی را به دنبال خواهد داشت و علاوه بر این در ماه آوریل 2007 گارتنر تخمین زده است که %2 تولید گاز های گلخانه ای co2در جهان که با صنعت حمل و نقل هوایی برابر است مربوط به ICT یا صنعت اطلاعات و فن آوری ارتباطات مربوط می شود که با توجه به این گزارش تا سال 2020 برای کاهش 15 تا 30 درصدی این مقدار نیاز است دمای جهانی را زیر 2درجه سانتیگراد حفظ کنیم [3].
بنابراین مصرف انرژی و انتشار کربن توسط زیر ساخت های ابر از نگرانی های عمده محیط زیست به شمار می آید.[3]
1،-3مدل های مصرف انرژی
مصرف انرژی را می توان به طور موقت با استفاده از مدل مدیریت پویای انرژی (DPM)7و یا به طور دائم با استفاده از مدل مدیریت استاتیک انرژی (SPM)8کاهش داد.[5,6]
همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است DPM با بهره گیری از دانش استفاده از منابع در زمان واقعی و حجم کمتر نرم افزار به بهینه سازی مصرف انرژی می پردازد در حالی که SPM با استفاده از تجهیزات سخت افزاری بسیار کارآمد مانند پردازنده ، UPS، تجهیزات شبکه و ذخیره سازی دیسک یهینه سازی را انجام می دهد.[5,6]
مصرف پویای انرژی (DPM)را با استفاده از چهار معیار می توان اینگونه تعریف کرد:
C ظرفیت، V ولتاژ تغذیه ،a فعالیت (activity)و f فرکانس ساعت آن منبع است.[6]
2،-3تکنیک های مدیریت انرژی
تکنیکهای مدیریت انرژی و توان مصرفی به دو دسته ایستا و پویا تقسیم میشوند که هر یک از این روشها در سطح سختافزار و نرمافزار قابل پیادهسازی است .روشهای ایستا عملیات بهینهسازی را در زمان طراحی انجام می دهند و تکنیکهای پویا شامل روشهایی است که در زمان اجرا رفتار سیستم را با نیازمندیهای فعلی منابع و مشخصات پویای سیستم تطبیق میدهند.[4,5,6]
روشهای پویای سختافزاری برای مؤلفههای سختافزاری گوناگون متفاوت است. اما به طور کلی به دو گروه تقسیم میشوند.تکنیک تغییرپویای کارایی (DPS)9 -تکنیک تغییر پویای بار کاری مولفه های بیکار [4,5,6]. ( DCD)10
