چکیده :

با توجه به افزایش روز افزون کاربران مجازی و افزایش و سرمایه گذاری شرکت های بزرگ برای محیط های ابری بحث  زمان پاسخ گویی یک سیستم ابری به کاربران امری مهم و حیاتی می باشد که در این تحقیق به بررسی این امر مهم پرداخته شده است. .در محیط ابر بر اساس نیازهای کاربر، انواع مختلفی از سرویس میتواند تحویل داده شود. که اغلب باید برای پاسخگویی به درخواستهای کاربر ترکیب شوند، این پدیده منجر  به تولید ،inter cloud  میشود. بنابراین، ترکیب سرویس به عنوان یک تکنولوژی جهانی به منظور ادغام سرویس های توزیع شده و ناهمگن برای ترکیب و تحکیم سرویس ابر، در حال ظهور است. اولین گام در ترکیب سرویس، مدلسازی خدمات ابر اساس نیازمندی های کیفیت سرویس کاربران (زمان،هزینه،مقیاس پذیری،بهینه سازی،کارایی) است.مشکل ترکیب سرویس این است. که بهترین ترکیب از دستگاه های مجازی سازگار و ماشین های مجازی را پیدا کنید. که هزینه های استقرار و زمان استقرار را به حداقل برساند.چندین الگوریتم اکتشاف برای حل این مسئله استفاده شده است. که در این تحقیق از ترکیب الگوریتم ژنتیک و جستجو هارمونیک استفاده شده است. در این تحقیق یک الگوریتم جهت نگاشت وظایف به ماشین مجازی ارایه شده که در واقع یک مدل بهینه از الگوریتم ژنتیک می باشد.

 

فایل زیر شامل ۵۰ صحفه ورد مطابق فهرست زیر است

                                                                                                                                                                                                         صفحه

۱-فصل اول : ۲

۱-۱-بیان مساله                                        ۳

۱-۲-ضرورت و اهمیت تحقیق      ۴

۱-۳-سوالات تحقیق      ۵

۱-۴-اهداف تحقیق      ۵

۱-۵-فرضیات                                                ۵

۱-۶-روش تحقیق      ۵

۱-۷-روش گرد آوری اطلاعات      ۶

۱-۸-ساختار پایان نامه                        ۶

۲-فصل دوم : ۷

۲-۱-مقدمه                                                    ۸

۲-۲-مفاهیم رایانش ابری      ۸

۲-۲-۱-تعریف رایانش ابری.. ۸

۲-۳-ساختار الگوريتم‏هاي ژنتيكي   ۱۰

۲-۳-۱-عملگرهاي ژنتيكي      ۱۰

۲-۳-۲-روند كلي الگوريتم‏هاي ژنتيكي.. ۱۲

۲-۳-۳-روش های انتخاب.. ۱۴

۱-۳-۳-۲- همگرايي زودرس.. ۱۴

۲-۳-۴-انتخاب به روش چرخ رولت      ۱۵

۲-۳-۵-شرط پايان الگوريتم. ۱۵

۲-۴-الگوریتم جست جوی هارمونیک… ۱۶

۲-۴-۱-اصول الگوریتم جستجوی هارمونی       ۱۶

۲-۴-۲-گام های الگوریتم جستجوی هارمونی.. ۱۸

۲-۵-اهداف زمانبندی وظایف :      ۲۰

۲-۵-۱-فاکتورهای تاثیرگذار درالگوریتم زمانبندی کارها در رایانش ابری : ۲۰

۲-۶-پیشینه تحقیق                                ۲۱

۳-فصل سوم : ۲۶

۳-۱-توصیف مساله :                              ۲۷

۳-۲-عملیات الگوریتم پیشنهادی………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ۳۰

۳-۲-۱-جمعیت اولیه. ۳۰

۳-۲-۲-رمزگذاری.. ۳۱

۳-۲-۳-تابع برازندگی.. ۳۲

۳-۲-۴-اجرای الگوریتم جستجوی هارمونیک… ۳۴

۳-۲-۵-بررسی شرط پایان در الگوریتم ژنتیک… ۳۴

۳-۲-۶-عملیات انتخاب.. ۳۴

۳-۲-۷-عملیات متقاطع. ۳۵

۳-۲-۸-عملیات جهش… ۳۵

 

 

فهرست شکلها

 

عنوان………………………. …………………………………………………………………………………………………………………صفحه

شکل ‏۳‑۱:   يك كروموزوم قبل و بعد از اعمال عملگر جهش… ۱۱

شکل ‏۳‑۲: يك الگوريتم ژنتيكي استاندارد. ۱۳

شکل ‏۲‑۳ نمودار گردش الگوریتم های ژنتیکی.. ۱۳

شکل۳‑۱ معماری زمانبندی کار بین ابرها ۲۷

شکل ‏۳‑۲ فلوچارت الگورتیم بهینه ساز ارائه شده. ۳۰

شکل ‏۳‑۳کروموزوم. ۳۱

شکل ‏۳‑۴عملیات تقاطع.. ۳۵

 

 

فهرست جدول‌ها

 

عنوان ………………………………………………………………………………………………………………………………………….صفحه

جدول ‏۳‑۱ ویژگی های کار. ۲۸

جدول ‏۳‑۲ویژگی های ماشین مجازی.. ۲۸

جدول ‏۳‑۳جدول سه ویژگی های  دیتا سنتر. ۲۹

 

 

۱-     فصل اول :

کلیات  تحقیق

 

 

 

۱-۱-  بیان مساله

محاسبات ابری یک تغییر بسیار عمده را در چگونگی ذخیره سازی اطلاعات و اجرای برنامه های کاربردی به وجود آورده است. به جای قرار گرفتن برنامه های کاربردی و داده ها بر روی یک کامپیوتر شخصی منفرد، همه چیز بر روی ابر که مجموعه ای متشکل از چندین کامپیوتر و سرور است که از طریق اینترنت به آن ها دسترسی می یابیم میزبانی می شود.

ژن[۱]  (۲۰۱۱ )هدف محاسبات ابر را قرار دادن یکپارچه سخت افزار و نرم افزار به عنوان یک سرویس میداند. خدمات رایانش ابری را می توان به خدمات کابردی و خدمات محاسباتی سودمند تقسیم بندی کرد. تقریبا تمام برنامه های کاربردی که از طریق اینترنت در دسترس هستند مانند خدمات رزرو پرواز، خدمات رزرو هتل به عنوان خدمات کاربردی هستند. خدمات محاسبات سودمند نرم افزار یا سخت افزار مجازی است که از سرویس های کاربردی پشتیبانی می کند، مانند ماشین های مجازی و خدمات ذخیره سازی. در نتیجه ترکیب خدمات در محاسبات ابری شامل ترکیبات خدمات کاربردی و خدمات محاسباتی سودمند است.

انتخاب میان این خدمات بر اساس خواص غير کارکردي آنها است که به آنها به عنوان کیفیت سرویس[۲] اشاره مي شود.

جعفری نویمی پور[۳] (۲۰۱۷) در محیط ابر، بر اساس نیازهای کیفیت سرویس کاربر، انواع مختلفی از سرویس می تواند تحویل داده شود که اغلب باید برای پاسخگویی به درخواست های کاربر، ترکیب شوند.

دستجردی[۴] (۲۰۱۳   (هنگامی که خدمات ابر به تنهایی نمیتواند تمام الزامات کاربر را برآورده کند، ترکیب خدمات ابر مورد نیاز است.  بنابراین، ترکیب سرویس به عنوان یک تکنولوژی جهانی به منظور ادغام سرویسهای توزیع شده و ناهمگن برای ترکیب و تحکیم سرویس ابر، در حال ظهور است که بر یک سرویس ابری جدید که شامل سرویسهای از قبل موجود جهت کاهش  زمان و بهبود کارایی می باشد، تمرکز دارد.

مشکل ترکیب این است که بهترین ترکیب از دستگاه های مجازی سازگار و ماشین های مجازی  را پیدا کنید که هزینه های استقرار و زمان استقرار را به حداقل می رساند و قابلیت اطمینان به حداکثر میرساند.

اولین گام در ترکیب سرویس، مدل سازی خدمات ابر (بر اساس زمان، هزینه، مقیاس پذیری، بهینه سازی، کارایی ) است که نیازمندیهای کیفیت سرویس کاربران است. بهره وری، بهینه سازی و زمان، در مرکز توجه قرار دارند.

یاکین [۵]( ۲۰۱۷) هدف این است که یک شبکه یکپارچه را گسترش دهیم ، که اجازه تخصیص منابع سریع برای یک درخواست خدمات داده شده ، با توجه به سیاست های حاکمیت ، سیاست های دسترسی به منابع ، در دسترس بودن منابع اطلاعات و … را می دهد. علاوه بر این، خدمات ابر دارای خصوصیات مشخص و ابعاد کیفیت سرویس هستند که باید شناسایی شوند.

محاسبه مقدار کیفیت سرویس برای سرویسهای ترکیبی، نیاز به یک مدل ریاضی دارد که در آن تمام جنبه ها، پارامترها، نیازهای کاربر و گرایش ها برای بهبود الگوریتم های گذشته مورد بررسی قرار می گیرند و آنها را برای به دست آوردن بهترین راه حل ها یا کاهش زمان اجرا، مشخص می کنند. هیچ مکانیزم واحدی جهت ارائه تمام پارامترهای کیفیت سرویس برای سرویسهای ترکیبی وجود ندارد. به عنوان مثال، برخی از مکانیزم ها در ترکیب سرویس، مقیاس پذیری، بهینه سازی و زمان ترکیب را در نظر می گیرند، در حالی که پارامترهای دیگری مانند هزینه، کارایی و غیره نادیده گرفته می شوند.

در این پایان نامه، یک الگوریتم زمانبندی فرایند بر اساس الگوریتم ژنتیک [۶]برای تخصیص و اجرای وظایف برنامه ارائه می شود. هدف از این الگوریتم پیشنهادی، به حداقل رساندن زمان تکمیل فرایند و کاهش هزینه می باشد. عملکرد این الگوریتم پیشنهادی با استفاده ازنرم افزار شبیه سازی متلب ارزیابی می شود.

 

۱-۲-   ضرورت و اهمیت تحقیق

کارایی روش پیشنهادی زمان بندی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک نسبت به الگوریتم زمانبندی پایه در محیط های ابری بهبود می یابد.

 

۱-۳-   سوالات تحقیق

آیا میتوان با روش پیشنهادی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک در محیط ابری ، زمان تکمیل فرایند را  بهبود دهیم؟

 

۱-۴-  اهداف تحقیق

بهبود هزیته اجرای فرایند با استفاده از روش پیشنهادی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک

بهبود زمان تکمیل شدن فرایند با استفاده از روش پیشنهادی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک

۱-۵-   فرضیات

در این تحقیق فرض بر این است که محیط پیاده سازی روش پیشنهادی ما یک محیط ابری بوده است ومنابع استفاده شده شامل حافظه و پهنای باند، دستگاه های ذخیره سازی می باشد. همچنین در این فضای ابر روش پیشنهادی وظایف محول شده را به نحو احسن انجام می دهد.

فرضیات زیر برای روش پیشنهادی وجود دارد:

1. استفاده الگوریتم ژنتیک در بهبود زمان انجام کار
2. مشاهده بهترین نتیجه(بهبود زمان) در هر دور اجرا فرایند یا کار با استفاده الگوریتم ژنتیک بهبود یافته

 

۱-۶-  روش تحقیق

مراحل انجام پزوهش :

مطالعه و بررسی روش های ارائه شده‌ی گذشته

شناسایی و ارزیابی چالشﻫا و مشکلات موجود در این زمینه

پیادهﺳازی مدل ارائه شده بوسیله یکی از نرم افزارهای استاندارد.

تحلیل خروجی نرم افزار شبیه سازی و بدست اوردن مقادیر مربوط به پارمترهای کیفیت سرویس

بررسی و ارزیابی مقادیر مقایسه با روش‌های قبلی در نمودار

 

۱-۷-  روش گرد آوری اطلاعات

دراين پژوهش براي جمع آوري اطلاعات ازروش­هاي كتابخانه اي استفاده می­شود. اطلاعات مربوط به ادبیات و پیشینه تحقیق حاضر را با مراجعه به كتب، ژورنال های تخصصی چاپی و آنلاین معتبر گردآوری خواهد شد. جهت گردآوری اطلاعات مربوط از شبیه ساز متلب که مورد تایید مجامع علمی می باشد، استفاده می­گردد.

 

۱-۸-    ساختار پایان نامه

در فصل دوم این پایان نامه به بررسی مفاهیم پایه الگوریتم ژنتیک، الگوریتم جستجوی هارمونی و مفهموم زمانندی و کارهای مرتبط و همچنین کارهایی که تاکنون در این زمینه انجام شده پرداخته ایم، در فصل سوم روش پیشنهادی و الگوریتم مربوط به آن را ارئه کرده ایم، در فصل چهار به ارزیابی و مقایسه روش پیشنهادی با روش سنتی پرداخته و در نهایت در فصل پنج جمع بندی و کارهای آینده را ذکر نموده ایم.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۲-    فصل دوم :

پیشینه تحقیق

 

 

 

۲-۱-  مقدمه

در این فصل ابتدا به بررسی مفاهیم پایه رایانش ابری، الگوریتم ژنتیک، معرفی الگوریتم جست جوی هارمونی و مفاهیم زمانبندی پرداخته میشود و در نهایت به کارهایی که تاکنون در این زمینه انجام شده میپردازیم.

 

۲-۲-  مفاهیم رایانش ابری

پیدایش مفاهیم اساسی رایانش ابری به دهه ۱۹۶۰ بازمی گردد. رایانش ابری مدل رایانشی بر پایه اینترنت است که الگویی تازه برای عرضه، مصرف و تحویل سرویس‌های فناوری اطلاعات (شامل نرم افزار، اطلاعات ومنابع اشتراکی رایانشی) با به کارگیری اینترنت ارائه می‌کند. بدین معنی که دسترسی به منابع فناوری اطلاعات در زمان تقاضا و بر اساس میزان تقاضای کاربر به گونه‌ای انعطاف پذیر و مقیاس پذیر از راه اینترنت به کاربر تحویل داده می‌شود. واژه ” ابر ” واژه‌ای است استعاری که به اینترنت اشاره می‌کند و در نمودارهای شبکه‌های رایانه‌ای نیز از شکل ابر برای نشان دادن شبکه اینترنت استفاده می‌شود. دلیل تشبیه اینترنت به ابر در این است که اینترنت همچون ابری جزئیات فنی‌اش را از دید کاربران پنهان می‌سازد و لایه‌ای از انتزاع را بین این جزئیات فنی و کاربران به وجود می‌آورد.

آنچه یک ارائه دهنده رایانش ابری ارائه می‌کند برنامه‌های کاربردی تجاری برخط است که از طریق مرورگر وب یا نرم افزارهای دیگر به کاربران ارائه می‌شود  .نرم‌افزارهای کاربردی و اطلاعات روی سرورها ذخیره می‌گردند و براساس تقاضا در اختیار کاربران قرار می‌گیرد. جزئیات از دید کاربر مخفی می‌مانند و کاربران نیازی به تخصص یا کنترل در مورد فناوری زیرساخت ابری که از آن استفاده می‌کنند، ندارند.

چکیده :

با توجه به افزایش روز افزون کاربران مجازی و افزایش و سرمایه گذاری شرکت های بزرگ برای محیط های ابری بحث  زمان پاسخ گویی یک سیستم ابری به کاربران امری مهم و حیاتی می باشد که در این تحقیق به بررسی این امر مهم پرداخته شده است. .در محیط ابر بر اساس نیازهای کاربر، انواع مختلفی از سرویس میتواند تحویل داده شود. که اغلب باید برای پاسخگویی به درخواستهای کاربر ترکیب شوند، این پدیده منجر  به تولید ،inter cloud  میشود. بنابراین، ترکیب سرویس به عنوان یک تکنولوژی جهانی به منظور ادغام سرویس های توزیع شده و ناهمگن برای ترکیب و تحکیم سرویس ابر، در حال ظهور است. اولین گام در ترکیب سرویس، مدلسازی خدمات ابر اساس نیازمندی های کیفیت سرویس کاربران (زمان،هزینه،مقیاس پذیری،بهینه سازی،کارایی) است.مشکل ترکیب سرویس این است. که بهترین ترکیب از دستگاه های مجازی سازگار و ماشین های مجازی را پیدا کنید. که هزینه های استقرار و زمان استقرار را به حداقل برساند.چندین الگوریتم اکتشاف برای حل این مسئله استفاده شده است. که در این تحقیق از ترکیب الگوریتم ژنتیک و جستجو هارمونیک استفاده شده است. در این تحقیق یک الگوریتم جهت نگاشت وظایف به ماشین مجازی ارایه شده که در واقع یک مدل بهینه از الگوریتم ژنتیک می باشد.

۲-۲-۱-                         تعریف رایانش ابری

رایانش ابری مدلی است برای داشتن دسترسی فراگیر، آسان و بنا به سفارشِ شبکه به مجموعه‌ای از منابع رایانشی پیکربندی‌پذیر (مثل: شبکه‌ها، سرورها، فضای ذخیره‌سازی، برنامه‌های کاربردی و سرویس‌ها) که بتوانند با کمترین کار و زحمت یا نیاز به دخالت فراهم‌کننده سرویس به سرعت فراهم شده یا آزاد گردند.

عموما مصرف کننده‌های رایانش ابری مالک زیر ساخت فیزیکی ابر نیستند، بلکه برای اجتناب از هزینه سرمایه‌ای آن را از عرضه کنندگان شخص ثالث اجاره می‌کنند. آنها منابع را در قالب سرویس مصرف می‌کنند و تنها بهای منابعی که به کار می‌برند را می‌پردازند.

کاربران سعي ميکنند بر اساس نيازهايشان و بدون توجه به اينکه يک سرويس در کجا قرار دارد و يا چگونه تحويل داده ميشود، به آن دسترسي يابند. نمونه هاي متنوعي از سيستم هاي محاسباتي ارائه شده است که سعي دارند چنين خدماتي را به کاربران ارئه دهند. برخي از آنها عبارتند از: محاسبات کلاستري ، محاسبات توري و اخيرا محاسبات ابري . محاسبات ابري ساختاري شبيه يک توده ابر دارد که بواسطه آن کاربران ميتوانند به برنامه هاي کاربردي از هر جايي از دنيا دسترسي داشته باشند. بنابراين، محاسبات ابري ميتواند با کمک ماشين هاي مجازي شبکه شده، بعنوان يک روش جديد براي ايجاد پوياي نسل جديد مراکز داده مورد توجه قرار گيرد. بدين ترتيب، دنياي محاسبات به سرعت به سمت توسعه نرم‌افزارهايي پيش مي رود که به جاي اجرا بر روي کامپيوترهاي منفرد، بعنوان يک سرويس در دسترس ميليون ها مصرف کننده قرار ميگيرند.

محاسبات ابري به گونه اي سيستم هاي توزيع شده و موازي اطلاق مي گردد که مجموعه اي از کامپيوترهاي مجازي را که به يکديگر متصل هستند شامل ميشود. اين کامپيوترها بطور پويا عرضه شده و بعنوان يک يا چند منبع محاسباتي يکپارچه بر اساس توافقات سطح سرويس ديده ميشوند و اين توافقات در طول مذاکرات سرويس دهندگان و مصرف کنندگان برقرار ميگردند. محاسبات ابري سعي در ايجاد پوياي نسل جديدي از مراکز داده اي را دارد که ، با ارائه کردن سرويس ها و خدمات در ماشين هاي مجازي شبکه شده بصورت پويا، بگونه اي این امکان را به وجود می آورد که کاربران بتوانند از هر جايي از دنيا به برنامه هاي کاربردي دسترسي داشته باشند.

در حالت محاسبات ابری ، اطلاعات به جای استفاده بر روی کامپیوتر فرد، بر روی ابر قرار می گیرد. ابر به معنای مجموعه ای از چند سرور و کامپیوتر است که به واسطه اینترنت به آنها متصل می شوند و نقش میزبان را دارند.

محاسبات ابری به شما اجازه می دهد به تمام برنامه های کاربردی و اسناد خود، از هر جایی از دنیا دسترسی پیدا کنید و شما را از گرفتاری های استفاده از کامپیوترهای شخصی رهایی می بخشد و به شما کمک می کند با دیگران همکاری کنید .

سیستم ابری، در ساده ترین تعریف “ارائه سرویس کامپیوتری روی اینترنت” است. به جای آنکه تاسیسات و امکانات فنآوری اطلاعات خود را برای نگهداری داده ها یا نرم افزار هزینه کرده ، از امکانات شرکت های دیگر استفاده می کنید. مثلا شرکت هایی، زیرساخت های خاصی درست میکنند که این امکانات را در اختیار شما قرار می دهد. بدین ترتیب شرکت شما از طریق اینترنت میتواند از داده ها و نرم افزار آنها استفاده کند. ازاین سیستم به نام ابر نام برده می شود .