Download
1 / 26
280 likes | 581 Views
سیستم های توزیع شده ادامه فصل 1 – جلسه 3. مرجان نادران طحان استادیار گروه مهندسی کامپیوتر دانشگاه شهید چمران اهواز m.naderan@scu.ac.ir نیمسال دوم 93-92. جدول زمانبندی درس. سرفصل مطالب. تعریف اهداف شفافیت باز بودن مقیاس پذیری انواع سیستم های توزیعی. سرفصل مطالب. تعریف اهداف شفافیت
E N D
سیستم های توزیع شدهادامه فصل 1 – جلسه 3 مرجان نادران طحان استادیار گروه مهندسی کامپیوتر دانشگاه شهید چمران اهواز m.naderan@scu.ac.ir نیمسال دوم 93-92
سرفصل مطالب • تعریف • اهداف • شفافیت • باز بودن • مقیاس پذیری • انواع سیستم های توزیعی
سرفصل مطالب • تعریف • اهداف • شفافیت • باز بودن • مقیاس پذیری • انواع سیستم های توزیعی • مقدمه ای بر سخت افزار سیستم های توزیعی
سخت افزار سیستم های توزیعی • می دانیم که یک سیستم توزیع شده شامل بیش از یک پردازنده است. • چندپردازنده ای (Multi-processors): • از حافظه مشترک استفاده می کنند. • چند کامپیوتری (Multi-computers): • از حافظه مشترک استفاده نمی کنند. • ساختار هر کدام از دو مورد بالا می توانند مبتنی بر باس یا مبتنی بر سوئیج باشند. • مبتنی بر باس: برای وقتی تعداد کم است. • مبتنی بر سوئیچ: برای وقتی که تعداد زیاد است. • سیستم های توزیع شده در دسته چند کامپیوتری ها هستند. • چندپردازنده ای ها نیز به نوعی چند کامپیوتری هستند.
سخت افزار سیستم های توزیعی (4) متجانس (Homogeneous) • چندکامپیوتری • متجانس: • سخت افزار و سیستم عامل ها یکسان هستند. • این سیستم ها نمی توانند خیلی وسیع باشند. • نامتجانس: • می توانند وسیع باشند. • می توان آن را به روز کرد. • سیستم های توزیعی در این دسته قرار می گیرند. • سیستم عامل های سیستم های چندپردازنده ای همان سیستم عامل های سیستم های تک-پردازنده ای هستند با یک تفاوت: • سیستم عامل باید کارها را بین پردازنده ها تقسیم کند. • کار سیستم عامل تقسیم منابع است. • در چندپردازنده ای منابع دیگری (تحت عنوان پردازنده) در سیستم وجود دارند. نامتجانس (Heterogeneous)
سیستم های متجانس • افزودن پردازنده ها سرعت اجرای کارها را بیشتر می کند. • سیستم های چندپردازنده ای گران هستند و در دسترس نیستند ولی متجانس ها ارزان تر هستند. • سخت افزارها یکسان هستند و تعدادی از آنها در کنار یکدیگر قرار می گیرند. • یکپارچه کردن دید برعهده سیستم عامل است. • لازم است از حافظه اشتراکی توزیع شده (DSM) استفاده کنیم و یا از روش ارسال پیغام (message passing) • مشابه سیستم چندپردازنده ای می شود. • با این روش سیستم های زیادی درست شده که بسیار سریع هستند، علاوه بر اینکه برنامه های سیستم های چندپردازنده ای بدون تغییر اینجا قابل اعمال است. • همان مفهوم سیستم عامل توزیع شده که ابتدای درس گفتیم. • در جایگاه خودش مهم است.
سیستم های چندپردازنده ای مبتنی بر باس • گلوگاه سیستم اولیه (بدون کَش) حافظه است. • راه حل: هر کدام از پردازنده ها یک کَش مستقل دارند. • سیستم بدون کَش تا 4 پردازنده می تواند مدیریت کند. سیستم با کَش و یک حافظه مشترک تا 64 پردازنده • پهنای باند باس زیاد است. • شامل سیگنال های زیادی است.
سیستم های چندپردازنده ای مبتنی بر سوئیچ • استفاده از سوئیچ: • برای بیشتر کردن تعداد پردازنده ها و حافظه ها و امکان ارتباط تعداد بیشتری از آنها با یکدیگر به صورت همزمان • در شکل سمت چپ، ترکیب های مختلفی را می توان داشت. • ولی در یک زمان P1 و P3 نمی توانند به M3دسترسی داشته باشند. • تأخیر دسترسی در این ساختار بسیار کم است چون فقط یک سوئیچ سر راه هر دسترسی است. • در ساختار سمت راست، 2 سوئیچ سر راه است، تأخیر بیشتر می شود.
نرم افزار سیستم های توزیعی • به دنبال تصویر کامپیوتری واحد هستیم. • در سیستم های چندپردازنده ای: • تصویر یکپارچه را سیستم عامل ایجاد می کند. • در حالت تک پردازنده ای، سیستم عامل، منابع که شامل پردازنده، حافظه، I/O، ... هستند را در دسترس کاربر قرار می دهد. • در چند پردازنده ای نیز همین طور است با این تفاوت که پردازنده ها نیز به عنوان منابع دیگر اضافه شده اند. • ارتباط پردازنده ها با یکدیگر از طریق حافظه مشترک است.
نرم افزار سیستم های توزیعی (2) • چندکامپیوتری: • متجانس: سخت افزار و سیستم عامل یکسان. • آیا لازم است یک لایه میان افزار بگذاریم تا دید یکپارچه ایجاد شود؟ • امکان اینکه بدون میان افزار نیز بتوانیم دید یکپارچه راایجاد کنیم وجود دارد. چون هر لایه ای که اضافه می شود سربار دارد. این کار با استفاده از سیستم عامل توزیع شده قابل انجام است. • سیستم عامل توزیع شده همان سیستم عامل معمولی است با حافظه اشتراکی توزیعی. • گاهی به حافظه اشتراکی توزیعی، حافظه اشتراکی مجازی نیز می گویند. • چون واقعاً حافظه مشترک وجود ندارد بلکه اینطور به نظر می آید! • در واقع ارتباط به صورت ارسال پیغام است. • نامتجانس: دید یکپارچه برعهده میان افزار است. • شکل اسلاید جلسه اول
سرفصل مطالب • تعریف • اهداف • شفافیت • باز بودن • مقیاس پذیری • انواع سیستم های توزیعی • سیستم های محاسباتی توزیعی • سیستم های اطلاعاتی توزیعی • سیستم های فراگیر توزیعی
انواع سیستم های توزیعی • سیستم های محاسباتی توزیعی • سیستم های محاسباتی کلاستری • سیستم های محاسباتی گریدی • سیستم های اطلاعاتی توزیعی • سیستم های پردازشی تراکنشی • Enterprise application integration • سیستم های فراگیر توزیعی • سیستم های خانگی • سیستم های سلامت الکترونیک • شبکه های حسگر
انواع سیستم های توزیعی • سیستم های محاسباتی توزیعی • سیستم های محاسباتی کلاستری • سیستم های محاسباتی گریدی • سیستم های اطلاعاتی توزیعی • سیستم های پردازشی تراکنشی • Enterprise application integration • سیستم های فراگیر توزیعی • سیستم های خانگی • سیستم های سلامت الکترونیک • شبکه های حسگر
سیستم محاسباتی کلاستری • در دسته متجانس قرار می گیرد. • چرا؟ • معمولاً جانشین سوپرکامپیوترها شده اند. • کل سیستم یک وظیفه را انجام می دهد. • که بین پردازنده ها شکسته می شود. • هر قسمت به صورت موازی انجام می شود. • در سیستم های توزیعی، به طور کلی، یک وظیفه انجام نمی شود. • چون وظایف متعددی انجام می شود. • مزیت سیستم کلاستری: • از تکنولوژی و تجهیزات موجود (off-the-shelf) استفاده می کند. • اصل کار در نرم افزار یا سیستم عامل انجام می شود.
سیستم های محاسباتی کلاستری (2) • یک گره، رئیس یا master بقیه گره ها کارگر (working) یا محاسباتی (computing) • کارهای گره رئیس: • تخصیص گره ها به وظایف را مدیریت می کند. • یک صف برای انجام کارها به صورت دسته ای دارد. • واسط کاربری را نیز داراست(کاربر فقط با گره رئیس در ارتباط است). • گره رئیس، میان افزار اجرای برنامه ها و مدیریت کلاستر را اجرا می کند. • گره های محاسباتی فقط یک سیستم عامل استاندارد دارند.
سیستم های محاسباتی کلاستری (3) • بخش مهم لایه میان افزار: • توابع کتابخانه ای برای اجرای برنامه های موازی است. • بیشتر این کتابخانه ها، توابع ارتباط مبتنی بر پیغام پیشرفته را دارند. • میان افزاری که در کلاستر استفاده می شود در حد ارسال پیغام است. • امروزه با استفاده از کتابخانه MPI (Message Passing Interface) انجام می شود. • مثال: سیستم Linux-based Beowulf
سیستم های محاسباتی کلاستری (4) • مثال دیگر: MOSIX • درجه شفافیت بیشتر نسبت به MPI • تقسیم وظیفه روی گره ها توسط هر گره می تواند انجام شود. • متقارن • کاربر می تواند برنامه خود را روی هر کدام از گره ها شروع کند (گره home). • در مرحله بعد ممکن است برنامه به گره دیگری مهاجرت کند. • برای افزایش کارایی • ممکن است در ابتدا کار روی گره بدی شروع شده باشد، بنابراین سیستم قابلیت مهاجرت فرآیندها را دارد. • عمل مهاجرت فرآیندها کار پیچیده ای است. • اینجا چون سیستم ها یکسان هستند امکان پذیر است.
انواع سیستم های توزیعی • سیستم های محاسباتی توزیعی • سیستم های محاسباتی کلاستری • سیستم های محاسباتی گریدی • سیستم های اطلاعاتی توزیعی • سیستم های پردازشی تراکنشی • Enterprise application integration • سیستم های فراگیر توزیعی • سیستم های خانگی • سیستم های سلامت الکترونیک • شبکه های حسگر
سیستم محاسباتی گرید • برخلاف کلاستر، ویژگی اصلی این سیستم ها نامتجانس بودن گره های آنهاست. • سخت افزارها و سیستم عامل های گره ها می توانند متفاوت باشند. • دامنه های مدیریتی مختلف و سیاستهای امنیتی مختلفی نیز ممکن است داشته باشند. • مانند یک سازمان که مدیریت های مختلفی ممکن است داشته باشد (سازمان مجازی) • از نظر نرم افزاری: • دسترسی به منابعی از دامنه های مدیریتی مختلف را فراهم می کند. • منابع شامل: • سرورهای محاسباتی، امکانات ذخیره سازی، پایگاه داده ها، ... • سنسورها و تلسکوپ هایی که توسط شبکه هایی به یکدیگر وصلند.
سیستم های محاسباتی گرید (2) • معماری لایه ای برای سیستم های محاسباتی گرید • توسط یان فاستر در سال 2001 • وظایف لایه فابریک: • نزدیک ترین لایه به منابع • واسطی برای دسترسی به منابع محلی • درباره حالت و قابلیتهای منابع پرس و جو می کند. • مدیریت سطح پایین منابع را برعهده دارد.
سیستم های محاسباتی گرید (3) • وظایف لایه resource: • کار مدیریت منابع را در سطحی بالاتر از لایه فابریک انجام می دهد. • نحوه دسترسی به یک منبع را کنترل میکند. • اطلاعات پیکربندی را به دست می آورد. • فرآیندها را ایجاد می کند. • وظایف لایه connectivity: • پروتکل های ارتباطی را برعهده دارد. • داده ها را بین منابع منتقل می کند. • دسترسی از راه دور به منابع را تأمین می کند. • پروتکل های امنیتی را تأمین می کند، مانند: احراز اصالت
سیستم های محاسباتی گرید (4) • وظایف لایه collective: • نماینده مجموعه منابعی که در سازمان وجود دارد. • طیف گسترده ای ازمنابعی که می توان به یک سازمان مجازی پیشنهاد داد را منعکس می کند. • دسترسی به چندین منبع را مدیریت می کند. • کشف منابع را انجام می دهد. • زمانبندی استفاده از منابع را کنترل می کند. • لایه application: • کاربران و برنامه هایی که در یک سازمان مجازی عمل می کنند. • سیستم محاسباتی گرید چه ارتباطی با میان افزار دارد؟ • سه لایه میانی همان کار میان افزار را انجام می دهند. • زیرا وظیفه میان افزار دسترسی و مدیریت منابع است.
