بخشی از مقاله
خلاصه
محاسبات ابری به برنامهها و سرویسهایی اشاره دارد که بصورت توزیع شده اجرا میشوند و از منابع مجازی استفاده می-کند. زمانبند کار، فرایند نگاشت کارها به منابع در دسترس بر پایه نیازمندیها و ویژگی کارها است. در محیط محاسبات ابری هر کاربر ممکن است برای اجرای هر کار، با صدها منابع مجازی روبرو شود. در این صورت تخصیص کارها به منابع مجازی توسط خود کاربر غیر ممکن میباشد. از این رو مسئله زمانبندی کار در رایانش ابری، یک مسئله مهم وچالش برانگیز و از رده مسائل NP محسوب میشود. همچنین زمانبندی ماشین های مجازی یکی از چالشهای مهم روشهای کاهش مصرف انرژی در ابر است. مساله اصلی این پژوهش مدیریت زمانبندی کارهای انجام شده توسط ماشینهای مجازی در محیط ابر با استفاده از الگوریتم زنبور عسل میباشد.
در این پژوهش الگوریتم زمانبندی بر طبق الگوریتم ترکیبی زنبور عسل مصنوعی و الگوریتم ممنوعه، منابع ابری به عنوان منابع غذایی زنبورهای عسل محسوب میشوند که الگوریتم ممنوعه با انجام جستجو و اعمال محدودیتهایی برمنابع شایسته بدست آمده از الگوریتم زنبور عسل جواب بهینه را در اختیار قرار میدهد. الگوریتم ترکیبی زنبور و الگوریتم ممنوعه به عنوان الگوریتم زمانبندی اختصاص این منابع برای پردازش کارها مورد استفاده قرار میگیرد و با توجه به جستجو این منابع با در نظر گرفتن پارامترهای انتخاب شده، توسط الگوریتم ترکیبی زنبورعسل و الگوریتم ممنوعه منابع مناسب برای هر کار در نظر گرفته میشود. در این پژوهش روش پیشنهادی با استفاده از محیط متلب پیاده سازی شده است و نتایج آزمایشات نشان میدهد که میزان مصرف انرژی روش پیشنهادی در مقایسه با روشهای قبلی بهبود یافته است.
کلمات کلیدی: محاسبات ابری، زمانبند کار، مصرف انرژی، ماشینهای مجازی، جستجوی ممنوعه، زنبور عسل.
.1 مقدمه
محاسبات ابری الگویی از محاسبات توزیع شده، مرکب از تعداد زیادی منابع و درخواست ها با هدف به اشتراک گذاری منابع به صورت سرویس، بر روی بستر اینترنت میباشد. منابعی مانند حافظه، پردازشگر، سرویس همیشه با ارزش میباشند و استفاده بهینه تر از آنها یک چالش بیانتها محسوب میشود، از این رو مسئله زمانبندی وظایف در رایانش ابری، مسئلهای بسیار مهم محسوب میشود که سعی دارد یک زمان بندی بهینه برای اجرای وظایف و تخصیص منبع بهینه مشخص نماید. در واقع هدف مشخص کردن یک منبع پردازشی از مجموعه منابعی که یک Task برای پردازش به آن نیاز دارد به شکلی که در زمان کمتر وظایف بیشتری را بتوان پردازش کرد. سیستم زمانبندی، وظایف مختلفی را در سیستم ابر جهت افزایش نرخ تکمیل کار و افزایش بهرهوری از منابع و در نتیجه افزایش توان محاسباتی، کنترل میکند. زمانبندی، به معنی واگذاری کارآمد و مناسب منابع به کارها است .
هدف اصلی آن، کوتاه کردن زمان تکمیل کار، بالا بردن توان عملیاتی سیستم و ایجاد تعادل بارروی منابع است . این مسئله در ابر به دلیل مقیاس بزرگ منابع، پیچیدهتر هم میشود، بنابراین شناخت بهتر الگوریتم ها میتواند در انتخاب الگوریتم مناسب کمک زیادی کند. روشهای بهینهسازی کلاسیک در حل مسایل سخت و پیچیدهمعمولاً با مشکلات زیادی مواجه می-شوند. این گونه مسایل در دنیای واقعی به فراوانی به چشم میخورد و اهمیت بسزایی در زمینههای مختلف مانند تجارت، مهندسی، اقتصاد وغیره دارند. به دلیل اهمیت این مسایل نمیتوان در فرآیند حل آنها از روشهای استفاده نمود که امید چندانی به موفقیت آنها وجود ندارد. لذا همیشه سعی بر این بوده که بتوان روشهای جدیدی را ابداع نمود تا توانایی انسان را در حل این گونه مسایل بالا ببرد. امروزه به دلیل قدرت زیاد الگوریتمهای فراابتکاری در حل مسائل سخت این روشها دارای اهمیت بسیار زیادی پیدا کرده است در پژوهش حاضر نیز از یک روش ترکیبی از این الگوریتمها استفاده شده است.
.2 تعریف مفاهیم
در این بخش به توصیف مفاهیم اصلی که در این پژوهش مورد توجه قرار گرفته است خواهیم پرداخت.
.2-1 رایانش ابری
رایانش ابری به معنی توسعه و به ×کارگیری فناوری کامپیوتر بر مبنای اینترنت است. این عبارت شیوههایی از محاسبات کامپیوتری در فضایی است که قابلیتهای مرتبط با فناوری اطلاعات به عنوان سرویس یا خدمات برای کاربر عرضه میشود و به او امکان میدهد به سرویسدهی مبتنی بر فناوری در اینترنت دسترسی داشته باشد، بدون آنکه اطلاعات تخصصی در مورد این فناوریها داشته باشد و یا بخواهد کنترل زیرساختهای فناوری که از آنها پشتیبانی میکند را در دست بگیرد. سرویسهای رایانش ابری برنامههای کاربردی را به صورت برخط فراهم میکنند که قابل دسترسی با مرورگر وب هستند درحالیکه نرمافزار و داده روی سرورها ذخیره شدهاند. ابرها به شکل کلی در یکی از دو دسته بندی اصلی زیرساخت یا سرویس قرار میگیرند.[1] از منظر زیرساختی، چهار دستهبندی متفاوت وجود دارد که به شرح زیر هستند
·ابر عمومی
·ابر خصوصی
·ابر آمیخته
·ابر اجتماعی.[2]
.2-2 معماری ابر
این مدل دربردارندهی سرویسهایی است که میتوانید از طریق سکوی رایانش ابری به آن دسترسی پیدا کنید. این معماری از سه قسمت نرمافزار به عنوان سرویس، بستر به عنوان سرویس و زیرساخت ابری به عنوان سرویس تشکیل شده است که در شکل زیر به خوبی قابل مشاهده میباشد .[1]
.3-2 چالشهای مهم ابر
مسائل و چالشهای مختلفی در محیط ابر وجود دارند که محققین همواره در تلاش بودهاند راهحلهایی را جهت رفع این مسائل ارائه دهند. از جمله این مسائل میتوان به به موارد زیر اشاره کرد.
·امنیت
·انعطافپذیری
·قابلیت اطمینان
·هزینه سرویسدهی
·هزینه و پهنای باند
.4-2 جریان کار
جریان کار به معنای مجموعهای از وظایف به همراه وابستگی بین آنها است. در مدل جریان کار، یک فرآیند متشکل از مراحلی ساده است که باعث کاهش پیچیدگی طراحی و نیازهای مدیریتی برنامههای کاربردی میشود. پیشرفتهای اخیر در فناوریهای مجازی سازی و رشد سریع خدمات ابر در سالهای اخیر، باعث ایجاد یک الگوی جدید برای توزیع محاسبات بر روی ابرها، به منظور استفاده از منابع موجود و مقیاسپذیر شده است. سیستم مدیریت فرآیندهای کسب وکار1به منظور انطباق با این الگوی جدید و جهت استفاده از مزایای خدمات ابر ایجاد شده است. در این راستا بستر به عنوان سرویس در محاسبات ابری، محیطی اجرایی به منظور ایجاد و استقرار برنامههای جریان کار در زیرساختهای ابر را فراهم میسازد.
