بخشی از مقاله
چکیده
اینترنت، از ابتدای آغاز کار خود تاکنون، دست خوش تحولات فراوانی شده است که بعضی از آنها موجب تغییر شیوه زندگی بشر در چند دهه اخیر گشته است. یکی از جدیدترین تغییرات در نحوه کارکرد اینترنت، با معرفی رایانش ابری صورت پذیرفته است. این فناوری جدید به دلیل ویژگی هایش به سرعت محبوب شده است چرا که در رایانش ابری همه نوع امکانات به کاربران، به عنوان یک سرویسارائه شده است. طبیعتاً هر تغییر و مفهوم جدیدی در دنیای فناوری، مشکلات و پیچیدگی های خاص خود را دارد.
بهره گیری از رایانش ابری نیز از این قاعده مستثنی نبوده و چالشهای فراوانی را پیش روی صاحب نظران این حوزه قرار داده است که از آن جمله میتوان به مواردی نظیر: توازن بار، امنیت، قابلیت اطمینان، مالکیت، پشتیبان گیری از داده ها و قابلیت حمل داده ها اشاره کرد.در این مقاله الگوریتمی بنام خفاش پیشنهاد می شود تا توازن بار را در محاسبات ابری ایجاد کند. یکی از اهداف توازن بار کاهش زمان پاسخ دهی می باشد که با استفاده از الگوریتم خفاش می توان به این هدف دست یافت. الگوریتم پیشنهادی بر اساس احتمال عمل کرده و نسبت به الگوریتم های ژنتیک و PSO باعث کاهش سرعت پاسخ دهی و همچنین استفاده بهینه از تمامی منابع می شود.
کلیدواژه ها: رایانش ابر،چالش در ابر، زمانبندی وظایف، توازن ابر، الگوریتم خفاش
مقدمه
رایانش ابری مدلی بر پایه ی شبکه های بزرگ کامپیوتری مانند اینترنت است که الگویی تازه برای عرضه، مصرف و تحویل سرویس های فناوری اطلاعات و سایر منابع اشتراکی رایانشی با بکارگیری اینترنت را ارائه میکند. رایانش ابری راهکارهایی برای ارائه خدمات فناوری اطلاعات به شیوه های مشابه با صنایع همگانی پیشنهاد می کند.با پیشرفت فناوری اطلاعات نیاز به انجام کارهای محاسباتی در همه جا و در هر زمان به وجود آمده است. همچنین نیاز به این است که افراد بتوانند کارهای محاسباتی سنگین خود را بدون داشتن سخت افزارها و نرم افزارهای گران از طریق خدماتی انجام دهد که محاسبات ابری آخرین پاسخ فناوری به این نیازها بوده است.
انجمن ملی استانداردها و تکنولوژی ها محاسبات ابری را بصورت زیر تعریف می کنند » محاسبات ابری مدلی است برای فراهم کردن دسترسی آسان بر اساس تقاضای کاربر از طریق شبکه به مجموعه ای از منابع رایانشی قابل تغییر و پیکربندی مانند - شبکه ها، سرورها، فضای ذخیره سازی، برنامه های کاربردی و سرویس ها - که این دسترسی بتواند با کمترین نیاز به مدیریت منابع و یا نیاز به دخالت مستقیم فراهم کننده سرویس به سرعت فراهم شده و یا آزاد گردد.
یکی از مهم ترین مولفه های یک معماری محاسبات ابری، مولفهی توازن بار است. مهمترین وظیفهی این مولفه دریافت کارهای کاربران و توزیع آنها بر روی سرورهای متفاوت می باشد، به گونه ای که دسترسی به داده ها تا حد امکان محلی شده و محاسبات نیز بصورت متوازن بر روی هر سرور قرار گیرد. یعنی آنکه درصد بکارگیری منابع سرورها تقرباًی یکسان گردد.فرآیند توازن بار در واقع یک فرآیند جا به جایی و بارگذاری کلی است تا گره های منحصر به فرد در یک سیستم اشتراکی، استفاده موثر از منابع را داشته باشند و زمان پاسخ به کارها را بهبود بخشند و بطور همزمان تقسیم کار را بین گره ها انجام دهد.
امروزه گرایش به استفاده از الگوریتم های الهام گرفته از طبیعت و مبتنی بر هوش جمعی حیوانات بسیار زیاد است. با نگاه دقیق به طبیعت و تنوع بسیار زیاد حیواناتی که بصورت جمعی در زندگی خود از روش ها و متدهای خاصی پیروی می کنند، بدیهی است که الگوریتم های زیادی را می توان با الهام از آنها مطرح کرد.برای مثال الگوریتم ژنتیک که برای اولین بار توسط جان هلند معرفی شد. این الگوریتم از اصول انتخاب طبیعی داروین برای یافتن فرمول بهینه جهت پیش بینی یا تطبیق الگو استفاده می کنند. این الگوریتم از تکامل ژنتیکی به عنوان الگوریتم حل مسئله کمک می گیرد.
الگوریتم اجتماع ذرات که مبتنی بر رفتار جمعی پرندگان می باشد و در سال 1995 توسط کندی و ابرهارت ارائه شده است و در زمینه حل مسائل بهینه سازی پیوسته کاربرد فراوانی دارد. با توجه به موارد ذکر شده به این نتیجه می رسیم که روز به روز به الگوریتم های الهام گرفته از طبیعت اضافه می شود.الگوریتم خفاش مبتنی بر ویژگی پژواک یابی ریز خفاش ها است. در حالت کلی دو نوع خفاش وجود دارد که نوع اول بزرگ خفاش ها هستند و نوع دوم ریزخفاش ها نام دارند.
ریز خفاش ها از این ویژگی برای پرواز در شب و شکار استفاده می کنند. الگوریتم خفاش با استفاده از تکنیک تنظیم فرکانس، تنوع راه حل های موجود در جمعیت را افزایش می دهند. قسمت اول از مقاله در مورد انواع مختلف الگوریتم های توازن بار بحث شده و در قسمت دوم ساختار کلی الگوریتم خفاش و چگونگی کمک گرفتن ریزخفاش ها از پژواک یابی برای رسیدن به هدف می باشد.
تعریف
با پیشرفت فناوری اطلاعات نیاز به انجام کارهای محاسباتی درهمه جا و همه زمان به وجودآمده است. همچنین نیازبه این هست که افراد بتوانند کارهای محاسباتی سنگین خود را بدون داشتن سخت افزارها ونرم افزارهای گران از طریق خدماتی انجام دهند.رایانش ابری آخرین پاسخ فناوری به این نیازها بوده است.اما از آنجا که تاکنون این فناوری دوران طفولیت خودرامی گذراند هنوزتعریف استاندارد علمی که مورد قبول عام باشد برای آن ارائه نشده است. اما بیشترصاحب نظران برروی قسمتهایی از تعریف این پدیده هم رای هستند.
موسسه ملی فناوری و استانداردها NISTرایانش ابری را اینگونه تعریف می کند رایانش ابری مدلی است برای فراهم کردن دسترسی آسان براساس تقاضای کاربر ازطریق شبکه به مجموعه ای از منابع رایانشی قابل تغییر و پیکربندی مثل شبکه ها،سرورها،فضای ذخیره سازی ،برنامه های کاربردی و سرویس ها که این دسترسی بتواند باکمترین نیاز به مدیریت منابع ویانیازبه دخالت مستقیم فراهم کننده سرویس به سرعت فراهم شده یا آزاد گردد.
عموماً مصرف کننده های رایانش ابری مالک زیرساخت فیزیکی ابرنیستند، بلکه برای اجتناب ازهزینه سرمایه ای آن را از عرضه کنندگان شخص ثالث اجاره می کنند،آنها منابع را در قالب سرویس مصرف می کنند و تنها بهای منابعی که به کارمی برند را می پردازند.بسیاری از سرویسهای رایانش ابری ارئه شده ،با به کارگیری مدل رایانش همگانی امکان مصرف این سرویسها رابه گونه ای مشابه با صنایع همگانی فراهم می سازند.
این درحالی است که سایر گونه های عرضه کنندگان برمبنای اشتراک سرویسهای خود راعرضه می کنند.به اشتراک گذاردن قدرت رایانشی "مصرف شدنی"میان چند مستاجرمی توانندباعث بهبود نرخ بهره وری شود ،زیرا با این شیوه دیگر سرورها بدون دلیل بیکار نمی مانند.یک دلیل اینست که رایانه ها به میزان بیشتری مورد استفاده قرار می گیرند زیرا مشتریان رایانش ابری نیازی به محاسبه و تعیین حداکثری برای بار خودندارند.
مزایای اصلی رایانش ابری
کاهش هزینه ها: با پیوستن به رایانش ابری و استفاده از این فناوری، کاربران دیگر به خرید سخت افزارهایی با قدرت بالا و همچنین تهیه نرم افزارهای بروز آنها نیازی ندارند و تنها کافیست یک کامپیوتر با هر توانی و یک مرورگر داشته باشند تا پیچیده ترین فعالیت ها را با اتصال به اینترنت و استفاده از نرم افزارهای موجود در ابر انجام دهند که بدین ترتیب هزینه ها به طور چشمگیری کاهش خواهد یافت.
این موهبت به اندازه ای مهم و حیاتی است که مدیران ارشد IT در مواجه با منتقدین یا تکیه بر این مورد، بسیاری از آنها را تاحد زیادی قانع می کنند. طبق آمار شرکت هایی که از پردازش ابری استفاده می کنند تا 18 درصد کاهش هزینه داشته اند و این رقم برای شرکت های بزرگ بسیار قابل توجه خواهد بود.
افزایش کارایی
همانطور که مطلع هستید با افزایش تعداد برنامه هایی که در کامپیوتر نصب و اجرا می کنیم، کارایی کامپیوترها بعد از مدتی کاهش می یابد زیرا حافظه با دستیابی تصادفی و واحد پردازنده مرکزی؛ همواره قسمت عمده ای از توان خود را صرف نرم افزارهایی می کنند که روی سیتم نصب شده اند و بدین ترتیب و به طور محسوس سیستم با گذشت زمان کند و کندتر خواهد شد اما اگر از رایانش ابری استفاده نماییم دیگر نیازی به نصب برنامه های متعدد و حجیم نداریم و توان حافظه و پردازنده را صرف فعالیت های مهمتری می کنیم و بدین صورت شاهد راه اندازی سریع سیستم خود خواهیم بود.
سهولت در نگهداری: بدلیل عدم نیاز به نصب برنامه های کاربردی برای هر کاربری نگهداری آسان تر و با هزینه کمتری انجام می شود. هر دستگاهی که توانایی اتصال به اینترنت و ارتباط با سرور را داشته باشد، برای استفاده از خدمات رایانش ابری کافی است.
مقیاس پذیری
کاربران می توانند در زمان تقاضا و بصورت دینامیک، به تدارک منابع اقدام کنند و نیازی به تدارک از قبل برای زمان های حداکثر بار نیست.اجرای سریع تر: کامپیوترهایی که به ابرها متصل هستند بسیار سریعتر راه اندازی می شوند زیرا این کامپیوترها دارای فرآیند ها و برنامه های به مراتب کمتری هستند که به حافظه بار می شوند، درنتیجه کارایی این کامپیوترها نسبت به سایر سیستم های محاسباتی بهینه و سریع تر خواهد بود.
