جدید: پایان نامه ارشد رشته فناوری اطلاعات: زمانبندي ماشين‌هاي مجازي متمرکز به کمک تحليل تداخل بارهاي کاري

وزارت علوم، تحقيقات و فناوري

دانشگاه علوم و فنون مازندران

پايان‏ نامه مقطع کارشناسي ارشد

رشته مهندسي فناوري اطلاعات

عنوان:

زمانبندي ماشين‌هاي مجازي متمرکز به کمک تحليل تداخل بارهاي کاري

استاد راهنما:

دکتر محسن شريفي

استاد مشاور:

مهندس هادي سليمي

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی گردد

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

فهرست مطالب:

فصل اول………………….. 1

مقدمه و کليات تحقيق…………………… 1

1-1 مقدمه………………….. 2

1-2 اهداف تحقيق…………………… 2

1-3 توجيه ضرورت انجام طرح…………………… 3

1-4 فرضيات مسأله………………….. 4

1-5 يافته‌ها و نتايج تحقيق…………………… 4

1-6 ساختار کلي پايان نامه………………….. 5

فصل دوم………………….. 6

ادبيات و پيشينه تحقيق…………………… 6

2-1 مقدمه………………….. 7

2-2 مجازي‌سازي…………………… 7

2-3 پردازش ابري…………………… 26

3-1 تداخل کارايي…………………… 33

3-2 تحقيقات مرتبط…………………… 33

فصل چهارم………………….. 38

طرح مسأله………………….. 38

4-1 تداخل عملکرد………………….. 39

4-2 دلايل بروز تداخل عملکرد………………….. 39

4-3 سنجش تداخل…………………… 41

4-4 الگوريتم زمانبنديIAS………………….

فصل پنجم………………….. 49

يافته‌هاي تحقيق…………………… 49

5-1 ترکيب بارهاي کاري از نوع پردازنده و شبکه………… 50

5-2 ترکيب بارهاي کاري از نوع شبکه………………….. 51

5-3 ارزيابي…………………… 52

فصل ششم………………….. 58

نتيجه گيري و کارهاي آتي…………………… 58

6-1 نتيجه گيري…………………… 59

6-1 کارهاي آتي…………………… 60

چکیده:

امروزه فناوري مجازي­سازي به دلیل مزایای قابل توجهی مانند بهبود بهره‌وری منابع و کاهش مصرف انرژی، ابزاري بسيار مهم در طراحي مراکز داده بزرگ می باشد. با وجود مزاياي فراوان، اين فناوري در بسياري از موارد کارايي مناسبي را از نظر نحوه‏ي زمان‏بندي ماشين‌هاي مجازي فراهم نمي­کند. تداخل انواع بارکاري مربوط به برنامه­هاي کاربردي باعث ايجاد تغييرات قابل توجه در زمان اجراي برنامه­هاي کاربردي مي­گردد. بنابراين به نظر مي‌رسد با محبوب‌تر شدن فناوري مجازي‌سازي، مساله‏ي زمانبندي ماشين‌هاي مجازي متمرکز با در نظر گرفتن تداخل نوع بارکاري آنها امري ضروري می باشد. در اين تحقيق به مقصود بررسي ميزان تداخل عملکرد بين ماشين‌هاي مجازي با بارهاي کاري از نوع شبکه و پردازشي در حال اجرا بر روي ميزبان فيزيکي مشترک، آزمايش­های تجربي متفاوتي انجام شده و بر اساس نتايج حاصل شده، مدل تداخل عملکرد به دست آمده می باشد. در ادامه الگوريتم زمانبندي ماشين‌هاي مجازي با بهره گیری از مدل تداخل عملکرد به دست آمده ارايه شده می باشد. الگوريتم پيشنهادي با الهام از الگوريتم کوله‌پشتي صفر و يک، مجموعه‌اي از ماشين‌هاي مجازي را که کمترين ميزان تداخل عملکرد و حداکثر ميزان بهره‌وری منابع را نسبت به ديگر مجموعه‌هاي موجود داراست را انتخاب کرده و مابقي ماشين‌‌ها را متوقف مي‌نمايد. اين الگوريتم در دوره‌هاي زماني اجرا شده و اين کار تا زماني که کار تمامي ماشين‌ها به اتمام برسد ادامه خواهد داشت. در انتها، عملکرد الگوريتم پيشنهادي ما با يکي از الگوريتم‌هاي رايج توازن بار مورد مقايسه قرار گرفته می باشد. عملکرد الگوريتم پيشنهادي ما از نظر زمان پاسخگويي در حدود 7 درصد بهتر اقدام می کند.

فصل اول: مقدمه و کلیات پژوهش

در اين فصل به گونه کلي به بيان فناوري مجازي‌سازي مي‌پردازيم. سپس با طرح سوال اصلي و بيان اهداف تحقيق، ضرورت انجام آن را مورد بررسي قرار خواهيم داد. پس از آن فرضيات تحقيق را مطرح خواهيم نمود. در پايان نيز ساختار کلي تحقيق را عنوان خواهيم نمود.

1-1- مقدمه

مجازي‌سازي يکي از تکنيک‌هاي پايه در معماري مراکز می باشد که به خصوص در سالهاي اخير به گونه چشمگيري در راه‌اندازي خدمات الکترونيک به‌ کار مي‌رود. اين فناوري با ايجاد ماشين‌هاي مجازي بر روي يک سخت‌افزار، امکان بهره گیری‏ي بهينه از سخت‌افزار و سهولت در نگهداري را فراهم نموده و راندمان و دسترس‌پذيري منابع را به گونه قابل توجهي بالا مي‌برد. با اين وجود تمامي مزاياي اين فناوري، بهره گیری‏ي بهينه از امکانات آن امري ضروري در جهت حفظ کارايي سيستم خواهد بود.

2-1- اهداف پژوهش

جداسازي يکي از مهم‌‌ترين امتيازات فناوري مجازي­سازي به شمار مي‌آيد. يکي از مهم‌ترين جنبه‌هاي جداسازي، جداسازي کارايي[1] می باشد، به اين معنا که عملکرد ماشين‌‌هاي مجازي بر روي يک بستر فيزيکي مشترک، نبايد بر روي کارايي ديگر ماشين­هاي مجازي در حال اجرا تاثيرگذار باشد و هر ماشين مجازي به گونه کاملا مستقل از ديگر ماشين‌هاي در حال اجرا بر روي ميزبان مشابه اقدام نمايد. مجازي‌سازي‌ امکان اجراي برنامه‌هاي متنوع در محيط‌هاي مجزا را از طريق ايجاد چندين ماشين مجازي بر روي بسترهاي سخت‌افزاري ايجاد می کند. در مجازي‌سازي، اشتراک منابع بين ماشين­هاي مجازي از طريق ناظر ماشين مجازي انجام مي­گيرد. اگرچه ناظرها قادر به تسهيم منابع و اختصاص هر يک از سهم­ها به ماشين­هاي مجازي هستند اما تحقيقات نشان می‌دهد که برنامه­هاي کاربردي که بر روي ماشين­هاي مجازي در حال اجرا هستند بر نحوه عملکرد برنامه­هاي کاربردي در حال اجرا بر روي ماشين­هاي همسايه تاثير خواهند داشت. در واقع ميزان تداخل[2]، وابسته به درجه رقابت همزمان برنامه­هاي در حال اجرا براي کسب منابع اشتراکي می باشد. در اقدام به دليل مشترک بودن منابع فيزيکي، رفتار هر يک از ماشين‌هاي مجازي بر نحوه عملکرد ديگر ماشين­هاي مجازي در حال اجرا اثر خواهد گذاشت و تداخل انواع بارکاري[3] مربوط به برنامه­هاي کاربردي باعث ايجاد تغييرات قابل توجه در کارايي برنامه­هاي کاربردي مي­گردد. بنابراين اهدافي که اين تحقيق دنبال می کند عبارتند از:

– بررسي وجود تداخل کارايي و تاثير بارهاي کاري متفاوت بر نحوه عملکرد ماشين‌هاي مجازي ترکيب شده بر روي ميزبان مشترک

– ارايه مدلي از تداخل کارايي براي اندازه‌گيري تداخل

– ارايه الگوريتم زمانبندي ماشين­هاي مجازي بر روي ماشين فيزيکي مشابه با بهره گیری از مدل ارايه شده به مقصود افزايش کارايي ماشين‌هاي مجازي.

1-3 توجيه ضرورت انجام طرح

در چند سال اخير، فناوري مجازي­سازي به دليل مزيت‌هاي فراوان آن مانند بهره گیری‏ي بهينه از منابع، دسترس­پذيري بالا و جداسازي محيط‌هاي اجرايي مورد توجه ويژه‌اي قرار گرفته می باشد. با وجود اين مزايا، اين فناوري در بسياري از موارد کارايي مناسبي را از نظر کارايي ترکيب و نحوه‏ي زمان‏بندي ماشين‌هاي مجازي فراهم نمي­کند. به اين معنا که کارايي برنامه­هاي کاربردي در محيط‌هاي مجازي نسبت به کارايي برنامه‌کاربردي زمان اجرا بر روي يک ماشين فيزيکي راضي کننده نيست. ناظر ماشين مجازي، وظيفه‏ي تخصيص منابع فيزيکي به ماشين­هاي مجازي را بر عهده دارد. به دليل مشترک بودن منابع فيزيکي و سربار ناشي از اين اشتراک، رفتار هر يک از ماشين­هاي مجازي بر نحوه عملکرد ديگر ماشين­هاي مجازي در حال اجرا اثر خواهد گذاشت و تداخل انواع بارکاري مربوط به برنامه­هاي کاربردي باعث ايجاد تغييرات قابل توجه در زمان اجراي برنامه­هاي کاربردي مي­گردد. بنابراين به نظر مي‌رسد با محبوب‌تر شدن فناوري مجازي‌سازي، مساله‏ي زمانبندي ماشين‌هاي مجازي متمرکز با در نظر گرفتن تداخل نوع بارکاري آنها امري ضروري می باشد.

1-4 فرضيات مسأله

مسأله‏ي ارايه شده در اين پايان‌نامه بر اساس مفروضات زير می باشد:

– تمامي برنامه‌هاي کاربردي در درون تعدادي ماشين مجازي اجرا خواهند گردید.

– در هر ماشين مجازي تنها يک برنامه کاربردي اجرا مي‌گردد. اين برنامه کاربردي هيچ دانشي از محيط مجازي زيرين خود ندارد.

– فناوري مجازي‌سازي بهره گیری شده در اين پايان‌نامه KVM [16][4] بوده و تمامي ماشين‌هاي مجازي از نسخه لينوکس Ubuntu نگارش 11.4 بهره گیری مي‌کنند.

– برنامه‌هاي کاربردي ارتباط مستقيم با کاربر ندارند. بنابراين ممکن می باشد يک ماشين ‌مجازي توسط زمانبند براي مدتي متوقف گردد. اين فرض در حل مسايل محاسباتي علمي کاملا معتبر می باشد.

1-5 يافته‌ها و نتايج تحقيق

با وجود مزاياي فراوان، اين فناوري در بسياري از موارد کارايي مناسبي را از نظر کارايي ترکيب و نحوه‏ي زمان‏بندي ماشين‌هاي مجازي فراهم نمي­کند. به اين معنا که کارايي برنامه­هاي کاربردي در محيط‌هاي مجازي به دليل مشترک بودن منابع فيزيکي و سربار ناشي از اين اشتراک، نسبت به کارايي برنامه‌کاربردي زمان اجرا بر روي يک ماشين فيزيکي راضي کننده نيست. تداخل انواع بارکاري مربوط به برنامه‌هاي کاربردي باعث ايجاد تغييرات قابل توجه در زمان اجراي برنامه­هاي کاربردي مي­گردد. بنابراين به نظر مي‌رسد با محبوب‌تر شدن فناوري مجازي‌سازي، مساله‏ي زمانبندي ماشين‌هاي مجازي متمرکز با در نظر گرفتن تداخل نوع بارکاري آنها امري ضروري می باشد. در اين تحقيق به مقصود بررسي ميزان تداخل عملکرد بين ماشين‌هاي مجازي با بارهاي کاري از نوع شبکه و پردازشي در حال اجرا بر روي ميزبان فيزيکي مشترک، آزمايش‌های تجربي متفاوتي انجام شده و بر اساس نتايج حاصل شده، مدل تداخل عملکرد به دست آمده می باشد. عوامل مؤثر در مدل تداخل عملکرد عبارتند از بهره‌وری پردازنده، بهروه‌وري لينک ارتباطي و تعداد ماشين مجازي در حال اجرا. با در نظر داشتن مدل تداخل، موثرترين عامل در ايجاد تداخل تعداد ماشين مجازي می باشد. در ادامه الگوريتم زمانبندي ماشين‌هاي مجازي با بهره گیری از مدل تداخل عملکرد به دست آمده ارايه شده می باشد. الگوريتم پيشنهادي با الهام از الگوريتم کوله‌پشتي صفر و يک، مجموعه‌اي از ماشين‌هاي مجازي را که کمترين ميزان تداخل عملکرد و حداکثر ميزان بهره‌وری منابع را نسبت به ديگر مجموعه‌هاي موجود داراست را انتخاب کرده و مابقي ماشين‌‌ها را متوقف مي‌نمايد. اين الگوريتم در دوره‌هاي زماني اجرا شده و اين کار تا زماني که کار تمامي ماشين‌ها به اتمام برسد ادامه خواهد داشت. در انتها، عملکرد الگوريتم پيشنهادي ما با يکي از الگوريتم‌هاي رايج توازن بار مورد مقايسه قرار گرفته می باشد. خوشبختانه عملکرد الگوريتم پيشنهادي ما از نظر زمان پاسخگويي در حدود 7 درصد بهتر اقدام می کند.

 1-6 ساختار کلي پايان نامه

در اين فصل توضیح کامل مسأله، اهداف تحقيق، ضرورت اجراي طرح، فرضيات مسأله و يافته‌هاي تحقيق مطرح گرديد. در فصل دوم ادبيات و پيشينه تحقيق را مورد بررسي قرار مي دهيم. آغاز شرحي کامل بر فناوري مجازي‌سازي و مزايا و معايب آن خواهيم داشت. سپس به فناوري پردازش ابري خواهيم پرداخت. در ادامه تصریح‌اي به تحقيقات مرتبط و کارهاي انجام شده‏ي قبلي داشته و چالش‌هاي موجود را مورد بررسي قرار مي‌دهيم.

در فصل سوم، به توضیح کامل مسأله خواهيم پرداخت. آغاز به تعريف پديده تداخل عملکرد و دلايل بروز آن مي‌پردازيم. سپس به توضیح آزمايش‌های تجربي براي سنجش ميزان تداخل پرداخته و در نهايت مدل تداخل عملکرد را تعريف مي‌کنيم. در فصل چهارم آغاز آمار توصيفي مربوط به داده‌هاي تحقيق را بيان مي‌کنيم. سپس اعتبار داده‏‌ها و فاکتورهاي تحقيق را مورد بررسي قرار داده و در پايان به ارزيابي فرضيات تحقيق می‌پردازيم. در اين فصل نتايج به دست آمده از تحقيق را به گونه مفصل توضیح خواهيم داد. در فصل پنجم نتيجه‌گيري نهايي انجام مي‌گيرد و پيشنهاداتي براي کارهاي آينده مطرح مي‌گردد.

[1] Performance Isolation

[2] Interference

[3] Workload

[4] Kernel-based Virtual Machine

***ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود می باشد***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود می باشد

تعداد صفحه : 82

قیمت : چهارده هزار و هفتصد تومان