این نوشتار مبانی نظری و پیشینه تحقیق رایانش ابری می باشد. در بخش اول مبانی نظری رایانش ابری تشریح می شود و در بخش دوم پیشینه تحقیق رایانش ابری در پژوهش های داخلی و خارجی مورد بررسی قرار می گیرد.

 

2-1   معرفی محاسبات ابری

دنیای فناوری اطلاعات و اینترنت که امروزه تبدیل به جزئی حیاتی از زندگی بشر شده، روز به روز در حال گسترش است. همسو با آن، نیازهای اعضای جوامع مانند امنیت اطلاعات، پردازش سریع، دسترسی پویا و آنی، قدرت تمرکز روی پروژه های سازمانی به جای اتلاف وقت برای نگه داری سرورها و از همه مهم تر، صرفه جویی در هزینه ها اهمیت زیادی یافته است. راه حلی که امروزه در عرصه فناوری برای چنین مشکلاتی پیشنهاد می شود تکنولوژی ای است که این روزها با نام محاسبات ابری شناخته می شود.

 

 

محاسبات ابری نمونه ای است که منابع بیرونی همه نیازهای IT را از قبیل ذخیره سازی، محاسبه و نرم افزارهایی مثل Office و ERP را در اینترنت تهیه می کند. محاسبات ابری همچنین، رشد و پیشرفت کاربرد های وسیع و تست برای شرکت های IT کوچکی را اجازه می دهد که نمی توانند سرمایه های بزرگ در سازمان داشته باشند. مهم ترین مزیت پیشنهاد شده توسط ابر در مفهوم اقتصاد مقیاس است و آن هنگامی است که هزاران کاربر، تسهیلات یکسان، هزینه یکسان برای هر کاربر و بهره برداری از سرور به اشتراک می گذارند. برای فعال سازی چنین تسهیلاتی، محاسبات ابری در برگیرنده تکنولوژی ها و مفاهیمی است مثل: مجازی سازی و محاسبات سودمند، پرداخت در ازای میزان استفاده، بدون سرمایه گذاری های کلان، انعطاف پذیری، مقیاس بندی، شرایط تقاضا و منابع بیرونی IT.

 

 

محاسبات ابری را ابر نیز می نامند چون یک سرور ابری دارای شکل بندی است که می تواند هر جایی در جهان قرار داشته باشد. ابر، تصویری است انتزاعی از شبكه‌ای عظیم؛ توده‌ای كه حجم آن مشخص نیست، نمی‌دانیم از چه میزان منابع پردازشی تشكیل شده. ابعاد زمانی و مكانی یكایك اجزای آن نیز دانسته نیست، نمی‌دانیم سخت‌افزار‌ها و نرم‌افزارها كجای این توده قرار دارند، اما آن‌چه را كه عرضه می‌كند، می‌شناسیم. درست مثل برق!

 

 

شما برای اینکه از وسایل و تجهیزات برقی در خانه یا محل کارتان استفاده کنید لازم نیست یک ژنراتور یا کارخانه برق در خانه خود داشته باشید، بلکه به ازای هزینه مشخصی برق را اجاره می‌کنید. حالا اگر مصارف برقی شما بیشتر و متفاوت‌‌تر باشند مثلاً‌ می‌روید و از خدمات برق صنعتی استفاده می‌کنید. در محاسبات ابری هم شرکت‌ها و سازمان‌ها و افراد دیگر برای نرم‌افزار، سخت‌افزار یا شبکه پولی پرداخت نمی‌کنند، بلکه توان محاسباتی و سرویس‌های نرم‌افزاری مورد نیازشان را خریداری می‌کنند. این ایده در واقع صرفه‌جویی بزرگ و بهره‌وری زیادی در منابع IT  را به همراه خواهد داشت. بدین ترتیب کافی است وسیله شما (پی‌سی، موبایل، تلویزیون، حتی یخچال!) یک رابط نرم‌افزاری (مرورگر) برای استفاده از سرویس‌های آنلاین و یک دسترسی به اینترنت داشته باشد،‌ خواهید دید که قادر هستید به راحتی از توان محاسباتی برای انجام کارهای دیجیتالی خود بهره بگیرید.

 

 

 

رشد و پیشرفت محاسبات ابری منجر به چندین تعریف پیشنهادی از خصوصیات آن می شود. برخی از این تعاریف توسط دانشمندان مشهور و سازمان ها ارائه شده است مثل:

الف) Buyya و همکارانش که محاسبات ابر را در مفهوم کاربری است برای کاربر نهایی بدین صورت تعریف می کنند: یک ابر سیستمی محاسباتی توزیع شده بازارگرا[1] است که شامل جمع آوری کامپیوترهای مجازی و ارتباط داخلی هستند که از لحاظ دینامیکی به عنوان یک یا چند منبع محاسباتی متحد بر اساس توافق های سطح سرویس بین مصرف کنندگان و فراهم کنندگان خدمات مذاکره می کنند[14].

ب) موسسه ملی استانداردها و تکنولوژی[2] محاسبات ابری را به صورت زیر تعریف می کند: محاسبه ابری، الگویی است برای اینکه شبکه های مبتنی بر تقاضا به منابع محاسباتی (مثل سرور، شبکه، ذخیره سازی، برنامه های کاربردی و خدمات) طوری دستیابی پیدا کنند که شامل حداقل تلاش مدیریت یا تعامل فراهم کننده سرویس است. این الگوی ابر، قابلیت دستیابی را ارتقا می دهد و شامل پنج تا از ویژگی های ضروری، سه تا از الگوهای سرویس و چهار تا الگوی استقرار است.

ویژگی های ابری شامل انتخاب سرویس مبتنی بر تقاضا[3]، دسترسی وسیع به شبکه[4]، ائتلاف منابع[5]، انعطاف پذیری سریع[6] و سرویس اندازه گیری شده[7] است. الگوهای خدمات در دسترس به صورت نرم افزار به عنوان سرویس(SaaS)، سکو به عنوان سرویس (PaaS) و زیرساخت به عنوان سرویس (IaaS) تقسیم بندی می شوند. الگوی گسترش به ابرهای عمومی، خصوصی، اجتماعی و هیبرید تقسیم بندی می شود.

 

 

2-2   مشخصه اصلی محاسبات ابری

موسسه ملی استانداردها و فناوری، خصوصیات محاسبات ابری زیر را به صورت زیر تعریف می کند:

 

 

2-3-1  سرویس مبتنی بر تقاضا

مشتری می تواند به صورت یک طرفه امکانات و خدمات محاسباتی همچون سرور و فضای ذخیره سازی در شبکه را به هنگام نیاز از هر فراهم کننده ای به صورت خودکار و بدون نیاز به دخالت انسان به دست آورده و از آنها استفاده کند. به عبارت دیگر، برای مدیریت زیرساخت ابر نیازمند استخدام مدیران شبکه یا Admin به صورت تمام وقت نیستیم. بیشتر سرویس های ابر، پورتال های سلف سرویس دارند که به آسانی مدیریت می شوند.

 

2-3-2  دسترسی وسیع به شبکه

توانمندی های موجود بر روی شبکه، از طریق مکانیزم های استاندارد که استفاده از روش های ناهمگون پلتفرم های کلاینت، مانند تلفن های موبایل، لپ تاپ ها و PDA ها، را ترویج می کنند، قابل دسترسی هستند.

 

2-3-3  ائتلاف منابع

منابع محاسباتی فراهم کننده جمع آوری شده اند تا با به کارگیری مدل چند مشتری به چندین مشتری خدمت رسانی کنند. این کار به وسیله منابع فیزیکی یا مجازی مختلف که به شکلی پویا و بنابر درخواست مشتری واگذار و پس گرفته می شوند، صورت می گیرد. در اینجا حالتی از عدم وابستگی به مکان وجود دارد که در آن مشتری معمولاً کنترل یا دانشی درباره محل دقیق منابع فراهم شده ندارد ولی ممکن است در سطوح بالاتر انتزاعی بتواند محل را تعیین کند، مثل: کشور، استان یا مراکز داده. برای نمونه منابع شامل فضای ذخیره سازی، توان پردازشی، حافظه، پهنای باند شبکه و ماشین های مجازی می شود.

 

2-3-4  انعطاف پذیری سریع

می توان امکانات را به سرعت و با انعطاف، در بعضی موارد به صورت خودکار، به دست آورد تا به سرعت گسترش داده شده( از دید مقیاس) یا درجا آزاد شوند و خیلی سریع به مقیاس کوچکتری دست یابند. از دید مشتری امکاناتی که برای به دست آمدن در دسترس هستند اغلب نامحدود به نظر می آیند و می توانند به هر مقدار و در هر زمان خریداری شوند.

 

2-3-5  سرویس اندازه گیری شده

سیستم های ابری منابع را خودکار کنترل و بهینه می کنند. این کار با به کارگیری توانایی اندازه گیری در سطحی از تجرید که مناسب گونه آن خدمت ( مثل: فضای ذخیره سازی، توان پردازشی، پهنای باند و شمار کاربران فعال) است انجام می شود. میزان استفاده از منابع می تواند به شکلی شفاف هم برای مشتری و هم برای فراهم کننده زیر نظر گرفته، کنترل شده و گزارش داده شود.

 

 

 

 

 

 

فهرست مطالب
فصل دوم: ادبیات و پیشینه تحقیق 6
2-1 محاسبات ابری 7
2-2 معرفی محاسبات ابری 8
2-3 مشخصه اصلی محاسبات ابری 10
2-3-1 سرویس مبتنی بر تقاضا 10
2-3-2 دسترسی وسیع به شبکه 10
2-3-3 ائتلاف منابع 11
2-3-4 انعطاف پذیری سریع 11
2-3-5 سرویس اندازه گیری شده 11
2-4 معماری سرویس گرا 11
2-5 مدل های سرویس 12
2-5-1 زیر ساخت به عنوان سرویس 12
2-5-2 سکو به عنوان سرویس 14
2-5-3 نرم افزار به عنوان سرویس 15
2-6 مدل های پیاده سازی 17
2-6-1 ابر عمومی 17
2-6-2 ابر گروهی 18
2-6-3 ابر ترکیبی 18
2-6-4 ابر خصوصی 18
2-7 مشخصات محاسبات ابری 19
2-8 مزایای محاسبات ابری 21
2-9 نقاط ضعف محاسبات ابری 24
2-10 بررسی وضعیت محاسبات ابری درجهان از نگاه آماری 25
2-11  یک نمونه قیمت در سیستم عامل Azure 30
2-12 تعریف سیستم عامل 31
2-13  انواع سیستم عامل 31
2-13-1 سیستم عامل تک پردازنده 31
2-13-2 سیستم عامل شبکه ای 31
2-13-3 سیستم عامل توزیع شده 31
2-13-4 سیستم عامل بی درنگ 32
2-14  سیستم های توزیعی 32
2-14-1 شفافیت 33
2-14-2 قابلیت اطمینان 34
2-14-3 کارایی 34
2-14-4 مقیاس پذیری 35
2-15  سیستم عامل های توزیعی 35
2-15-1 الگوی مبتنی برپیام 36
2-15-2 الگوی مبتنی بر شیء 36
2-16  رویکرد سیستم عامل های ابری 36
2-17  الگوی سیستم عامل ابری 37
2-17-1 شیء ابری 37
2-17-2 نخ 39
2-17-3 تعامل میان شیء و نخ 39
2-18  برنامه نویسی در مدل شیء – نخ در ابرها 40
2-19  معماری سیستم عامل ابری 41
2-20  برخی سیستم عامل های ابری موجود 42
2-20-1 سیستم عامل iCloud  43
2-20-2 سیستم عامل GlideOS 44
2-20-3 سیستم عامل G.ho.st  45
2-20-4 سیستم عامل JoliCloud  46
2-20-5 سیستم عامل eyeOS  47
2-20-6 گوگل کروم، سیستم عامل اینترنت 47
2-21  مزایا و معایب سیستم عامل های ابری مبتنی بر وب 51
2-22  مطالعه مروری بر سایر پژوهش های مرتبط مهم 51

منابع و مآخذ
منابع فارسی
منابع غیرفارسی

 

فهرست جداول
جدول 2-1 : سرویس دهندگان زیرساخت به عنوان سرویس 13
جدول2-2 : سرویس دهندگان سکو به عنوان سرویس 15
جدول 2-3 : سرویس دهندگان نرم افزار به عنوان سرویس 16
جدول 4-1 : شرایط محیط شبیه سازی 72

 

 

فهرست شکل ها
شکل 2-1 : تصویری از محاسبات ابری 8
شکل2-2  : الگوی استقرار ابر 17
شکل 2-3 : مشخصات محاسبات ابری 19
شکل 2- 4: تمایل به سمت محاسبات ابری 24
شکل 2-5: بررسی وضعیت محاسبات ابری جهان 26
شکل 2-6: سیستم توزیع شده به عنوان میان افزار 33
شکل 2-7 : ساختمان یک شی ابری 38
شکل 2-8 : اجرای نخ ها در شیء ابری 39
شکل 2-9 : مدل منطقی از یک معماری سیستم عامل ابری 41
شکل 2-10 : سیستم عامل iCloud 43
شکل 2-11: تصویری از سیستم عامل GlideOS 44
شکل 2-12 : تصویری از سیستم عامل G.ho.st 45
شکل 2-13 : تصویری از سیستم عامل JoliCloud 46
شکل 2-14 : تصویری از سیستم عامل eyeOS 47
شکل 3-1 : بروز رسانی موقعیت گره در روش RNP 66
شکل 3-2 : درخواست موقعیت و ارسال بسته در روش RNP 66
شکل 3-3:  شبه کد به روز رسانی موقعیت گره 67
شکل 3-4:  شبه کد درخواست موقعیت 67
شکل 4-1:  مقایسه سرعت اجرای برنامه با افزایش تعداد پردازنده 69
شکل 4-2:  مقایسه سرعت اجرای برنامه با افزایش تعداد ماشین مجازی 70
شکل 4-3:  مقایسه اجاره بها با افزایش تعداد پردازنده 70
شکل 4-4:  مقایسه اجاره بها با افزایش تعداد ماشین مجازی 71
شکل 4-5:  نرخ موفقیت درخواست با افزایش تعداد گره ها 72
شکل 4-6:  افزایش درصد بسته های تحویل داده شده با افزایش گره ها 73
شکل 4-7:  کاهش سربار داده با افزایش تعداد گره ها 73