فهرست مطالب

عنوان                                                                                                      صفحه

چکیده 1

فصل اول: کلیات پژوهش 2

1-1 مقدمه تعریف 3

1-3سابقه وضرورت انجام تحقیق 4

1-4 هدف ها 6

1-5 جنبه نوآوری تحقیق 7

1-6 مراحل انجام تحقیق 7

1-7 ساختارپایان نامه 7

فصل دوم:مقدمه­ای بر رایانش ابری 8

2-1 مقدمه 8

2-2 تعریف رایانش ابری 8

2-3 سیر تکامل محاسبات 10

2-4 عناصر زیربنایی محاسبات 12

2-4-1 محاسبات گرید 12

2-4-2 مجازی سازی 12

2-4-3 وب 2 12

2-4-4 معماری مبتنی بر سرویس(SOA) 13

2-5 سرویس‌های محاسبات ابری 13

2-5-1نرم‌افزار به عنوان سرویس (SaaS) 13

2-5-2   پلتفرم به عنوان سرویس(PaaS) 13

2-5-3 زیر ساخت به عنوان سرویس(IaaS) 14

2-6  لایه ماشین مجازی 14

2-6-1  ماشین‌های مجازی 14

2-6-2   ناظر ماشین مجازی 14

2-7   لایه مرکز داده 14

2-7-1  سخت افزار 15

2-8   مدل­های پیاده سازی محاسبات ابری 15

2-8-1  ابر خصوصی 15

2-8-2  ابر عمومی 15

2-8-3  ابر گروهی 16

2-8-4 ابر آمیخته 16

2-9 مقدمه­ای بر شبیه سازی 16

2-10 برخی نرم افزارهای شبیه سازی شبکه های محاسباتی 17

2-10-1 کلودسیم 17

2-10-2 کلود آنالایز 18

2-10-3 کلود ریپورتر 18

2-10-4 اپ تی آرسیم 18

2-10-5 گریدسیم 18

2-11 آشنایی با ابزار کلودسیم 18

2-11-1 کاربردهای کلودسیم 19

2-11-2 معماری کلودسیم 19

2-11-2-1 لایه کد کاربر 20

2-11-2-2 لایه کلودسیم 21

2-11-2-3 لایه هسته کلودسیم 21

2-12 مدل های تخصیص ماشین های مجازی 21

2-13 کلاس های موجود در کلودسیم 22

2-14 کلاس پهنای باند 22

2-15 کلاس کلودلت یا تکه ابر 23

2-16 کلاس تکه ابر زمانبند 25

2-17 کلاس مرکز داده 25

2-18 کلاس مرکز داده واسط 25

2- 19 کلاس میزبان 25

2-20 کلاس توپولوژی شبکه 26

2-21 کلاس ماشین مجازی 26

2-22 جمع بندی 26

3-1  مقدمه 27

3-2  الگوریتم موازنه بار فرصت طلبانه(OLB) 28

3-3  الگوریتم زمان اجرا کمینه(MET) 28

3-4  الگوریتم زمان اتمام کمینه(MCT)1 28

3-5  الگوریتم Min-Min 29

3-6  الگوریتم GA 29

3-7 الگوریتم گرمایشی(SA) 30

3-8  الگوریتم Tabu 30

3-9  الگوریتم بهترین درصد (KPB)K 31

3-10  الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات(PSO) 31

3-11  الگوریتم بهینه سازی کلونی مورچگان(ACO) 31

3-12 الگوریتم ترکیبی جهش قورباغه 34

3-13مقایسه الگوریتم های اکتشافی 37

3-14  نتیجه گیری 40

فصل 4: روش پیشنهادی 41

4-1  مقدمه 41

4-2بهبود در زمان بندی الگوریتم جهش قورباغه 41

4-3 تفاوت در نتایج حاصل از الگوریتم جهش قورباغه و الگوریتمهای دیگر 42

4-4 ارائه روش پیشنهادی: 42

4-5 جمع بندی: 43

فصل پنجم:آزمایش ها و ارزیابی نتایج 44

5-1 مقدمه 44

5-2 محیط پیاده سازی و اجرا 45

5-2-1 پارامترها و مقادیر مورد استفاده 45

فصل ششم 60

نتیجه گیری و پیشنهادات 60

6-1  مقدمه 60

6-2 نتایج حاصل از تحقیق 60

6-3 پیشنهادها 61

مراجع: 62

واژه نامه 68

فهرست جدول­ها

عنوان                                                                                                       صفحه

جدول 2-1.انواع متغیرها و پارامترهای کلاسBw......... 21

جدول 2-2.متدها و متغیرهای کلاس Cloudlet............... 22

جدول  3-1.مقایسه الگوریتم­های زمانبندی............. 34

جدول 5-1.پارامترهای استفاده شده در الگوریتم Aco.... 41

جدول 5-2.پارامترهای استفاده شده در الگوریتم Sfla.... 41

جدول 5-3.پارامترهای استفاده شده در کلودسیم........ 42

جدول 5-4.زمان اجرا هر الگوریتم در محیط ابر با 10 بار اجرا و 50 تسک............................................... 43

جدول 5-5. زمان اجرا هر الگوریتم در محیط ابر با 10 بار اجرا و 100 تسک............................................... 43

جدول 5-6. زمان اجرا هر الگوریتم در محیط ابر با 10 بار اجرا و 200 تسک............................................... 44

جدول 5-7. زمان اجرا هر الگوریتم در محیط ابر با 10 بار اجرا و 300 تسک............................................... 45

جدول 5-8. زمان اجرا هر الگوریتم در محیط ابر با 10 بار اجرا و 400 تسک............................................... 45

جدول 5-9. زمان اجرا هر الگوریتم در محیط ابر با 10 بار اجرا و 500 تسک............................................... 46

جدول 5-10. کدهای نوشته شده در این پروژه........... 48

فهرست شکل­ها

عنوان                                                        صفحه

شکل 2-1. تعریف NISTدر محاسبات ابری................... 9

شکل 2-2. سیر تکامل محاسبات......................... 10

شکل 2-3. معماری جدید CLOUDSIM....................... 19

شکل 3-1. نمایش مراحل یافتن کوتاهترین مسیر توسط مورچه­ها  29

شکل 3-2. شبه کد الگوریتم کلونی مورچه............... 30

شکل 3-3. فلوجارت الگوریتم کلونی مورچه.............. 31

شکل3-4. فلوچارت الگوریتم Sce-Ua...................... 33

شکل 5-1. نمودار Aco................................. 47

شکل 5-2. نمودار Sfla................................. 47

شکل 5-3. میانگین makespan  از الگوریتم­های Sfla، Acoو Fcfs 51

فهرست کلمات اختصاری:

الگوریتم کلونی مورچه         

Ant Colony Optimazition

Aco 

واسط الگوریتم کلونی مورچه 

Ant Colony Optimazition Broker

Aco Broker 

پهنای باند

Bandwidth

Bw

تکامل مجتمع رقابتی

Competitive  Complex Evolution

Cce

مرکز داده

Data Center

Dc

اولین ورودی اولین خروجی

First Come First Service

Fcfs

واسط اولین ورودی اولین خروجی

First Come First Service Broker

FcfsBroker

الگوریتم ژنتیک

Genetic Algorithm

Ga

سخت افزار به عنوان سرویس

Hardware As A Service

Haas

زیر ساخت به عنوان سرویس

Infrastructure as a Service

Iaas

الگوریتم بهترین درصد

k-Persent Best

Kpb

الگوریتم زمان اتمام کمینه

Minimum Completion Time

Mct

حداقل زمان تکمیل مورد انتظار

Minimum Expected Completion Times

Mect

الگوریتم زمان اجرا کمینه

Minimum Execution Time

Met

الگوریتم مینیمم-ماکسیمم 

Min-Max Algorithm

Min-Max

الگوریتم مینیمم-مینیمم

Min-Min Algorithm                                                          

Min-Min          

چند میلیون دستور در ثانیه

Milion Instructure Per Second

Mips

موسسه فناوری و استاندارد

National Of  Standards And Technology

Nist

الگوریتم موازنه بار فرصت طلبانه

Opportunistic Load Balancing

Olb

سکو به عنوان سرویس   

Platform As A Service

Paas

عناصر پردازشی

Process Element

Pe

بهینه سازی گروه ذرات

Particle Swarm Optimization

Pso

الگوریتم گرمایشی

Simulated Annealing

Sa

نرم افزار به عنوان سرویس

Software  As A Service

Saas

تکامل مجتمع قورباغه

Shuffled Complex Evalution

Sce           

جهش قورباغه

Shuffled Frog Leaping

Sfl

الگوریتم جهش قورباغه

Shuffled Frog Leaping Algorithm

Sfla

واسط الگوریتم جهش قورباغه

Shuffled Frog Leaping Algorithm Broker

SflaBroker

معماری مبتنی بر سرویس

Service Oriented Architecture

Soa

بر پایه­ی اینترنت

Internet-Base

Tcp/ip

ماشین مجازی

Virtual Machine

Vm 

ناظر ماشین مجازی

Virtual Machine Monitor

Vmm.

چکیده:

امروزه با پیشرفت تکنولوژی و همه گیر شدن سیستم­های کامپیوتری ، سیستم­های رایانش ابری به شدت رو به توسعه و ترویج هستند که با توجه به این حجم عظیم انتقال اطلاعات در بستر اینترنت نیاز مبرمی به مکانیزم هایی داریم تا در کوتاهترین زمان، به تمامی سرویس­ها پاسخ دهند و کارهای قابل انجام را به بهترین شکل به انجام رسانند. از الگوریتم­هایی که در زمان­بندی کار در محیط های ابری استفاده شده است می توان به FCFS و RR اشاره کرد که جزو قدیمی­ترین و پایدار­ترین الگوریتم­ها در­­این زمینه می باشند. از طرف دیگر ، در سال­های اخیر با ظهور علوم جدیدی همچون هوش مصنوعی، محاسبات نرم، یادگیری ماشین و غیره ، متخصصین حوزه­ی فناوری اطلاعات در تلاشند تا الگوریتم­های کلاسیک را با الگوریتم­های نوظهور تلفیق کنند و یا از الگوریتم­های هوشمند به عنوان یک جایگزین بهره بگیرند.

اخیرا ، در حوزه­ی زمان­بندی کارها در محیط­ ابر از الگوریتم­های هوشمندی همچون ژنتیک، PSO ، کلونی مورچگان، شبیه­سازی تبرید و غیره استفاده شده است که نتایج حاصله نشان دهنده­ی بهبود در  زمان کل اجرای کارها بوده است. در این پژوهش سعی بر این است تا از الگوریتم جهش قورباغه جهت کاهش زمان کارها در زمان­بندی در محیط ابر بهره گرفته شود تا بهبودی در الگوریتم­های زمان بندی نسبت به کار­های قبلی به دست آید. پیاده­سازی آزمایشات و شبیه­سازی ها به زبان جاوا و با کمک کتابخانه CloudSim انجام شده است. نتایج حاصله از انجام پیاده­سازی­ها و آزمایشات انجام گرفته در این پایان­نامه نشان­دهنده  بهبود زمان اجرای کار­ها در محیط ابر می­باشد که در این تحقیق با الگوریتم های FCFS و ACO مقایسه شده است.

واژه­های کلیدی:

پردازش ابر، محیط ابر ، زمانبندی، کلونی مورچه، جهش قورباغه