زمان لازم و ….) و محدوديتهاي متفاوت داشته باشد. كه معمولاً با توضيحات بخصوص كار نشان داده ميشود.
منبع : منبع يك مولفه محاسباتي است (يك ابزار يا يك سرويس محاسباتي) كه کارها در آن زمانبندي، تخصيص و پردازش ميشوند. منابع ويژگيهاي بخصوص مانند حافظه، نرم افزار و غيره دارند. پارامترهاي مختلفي در مورد منابع مطرح ميشود مانند سرعت پردازش و باركاري كه در طي زمان تغيير ميكند. علاوه بر آن از آنجايي كه منابع ميتوانند به محيط هاي مديريتي مختلف تعلق داشته باشند، سياستهاي مختلفي روي آنها براي دسترسي و استفاده اعمال ميگردند.
دلال منبع : یک برنامه نرم افزاری است که از میانافزارها و سرویسها استفاده میکند تا مدیریت منابع، زمانبندی کارها و کنترل را انجام دهد. دلال منبع بین تولید کننده و مصرف کننده قرار میگیرد[7].
سیستم مدیریت منابع : یک برنامه نرم افزاری است که مجموعهای از منابع را مدیریت می‌کند به طوری که کارایی سیستم را بهینه کند[8].
تعریف زمانبندی : نگاشتی از کارها به منابع می باشد. یک مساله ی زمانبندی با
مجموعهای از منابع، مجموعهای از کارها، ملاکی برای بهینه بودن، مشخصات محیط و محدودیتهای دیگر تعریف میشود.
سطوح مختلفی برای زمانبندها وجود دارند که عبارتند از زمانبند گرید، زمانبند خوشه و زمانبند محلی. در ادامه توضیح مختصری در مورد آنها آورده شده است.
زمانبندی گرید : یک زمانبند پیشرفته است که با توجه به پویا بودن محیط گرید، هدف آن نگاشت کار به منابع در محیط گرید با اهداف خاص میباشد.
زمانبندی در گرید را میتوان بر مبنای معيارهای مختلفی نظير کارآيي يا مقياس پذيری در ساختارهای مختلفی سازماندهی کرد. براساس يک تقسيمبندی کلی سه مدل زمانبندي متمرکز، سلسه مراتبی و توزیع شده وجود دارد[9]:
2-2 ساختار متمرکز
شکل‏21 معماری زمانبندی متمرکز [10]
در مدل متمرکز (شکل 2-1) تمام ماشین های موازی توسط یک زمانبند مرکزی زمانبندی می شوند. اطلاعات وضعیت سیستم های موجود باید توسط زمانبند جمع آوری شود. این مدل با افزایش اندازه گرید محاسباتی مقیاس پذیر نیست و ممکن است منشا تنگنا در بعضی از موارد شود (اگر خطاهای شبکه باعث جدایی زمانبند از منابع شود، دسترسی و عملکرد سیستم تحت تاثیر قرار می گیرد) از مزایای این روش زمانبندی کارایی زیاد آن است، زیرا زمانبند مرکزی تمام اطلاعات منابع موجود را دارد.
در این سناریو کارها به زمانبند مرکزی ارسال میشوند و کارهایی که نمیتوانند به سرعت انجام شوند، بعد از واگذاری در صف کار مرکزی ذخیره میشوند.
این نمونه زمانبندی برای زیر ساختهای گرید سازمانی مناسب میباشد. گرید سازمانی امکان به اشتراک گذاری منابع گوناگون را به منظور بهبود همکاری داخلی و دستیابی به بازدهی بهتر از سرمایه های فناوری اطلاعات، مهیا میسازد. در نتیجه با استفاده از فناوری گرید بهره برداری از منابع موجود در یک شرکت بهتر میشود و سربار اداری کاهش مییابد.
در مدل سلسله مراتبی (شکل 2-2) همه کارها به یک زمانبند مرکزی واگذار میشود، در حالی که هر ماشین از یک زمانبند مجزا برای زمانبندی استفاده میکند.
اگر چه این ساختار مشخصات زمانبندی متمرکز و غیر متمرکز را نشان میدهد، از آنجاییکه یک زمانبند مرکزی وجود دارد که کارها به آن واگذار میشوند، به عنوان یک سیستم متمرکز در نظر گرفته میشود.
مزیت اصلی این نوع ساختار استفاده از سیاستهای متفاوت برای زمانبندی سطوح مختلف است. این نوع ساختار برای گرید عمومی مناسب میباشد. سازمانها گرید را به عنوان راهی اصلی برای اداره کردن تغییرات نیاز های خدماتی در یک سازمان یافتهاند. آنها برای رسیدن به بازدهی بهتر از سرمایه های فناوری اطلاعات خود و فراهم کردن منابع خارجی برای برآورده کردن درخواستهای سطح بالا، مایل به به اشتراک گذاری منابع خانگی شدهاند.
2-3 ساختار غیر متمرکز و یا توزیعی
در سیستم های توزیع شده، زمانبندهای توزیع شده (شکل 2-3) با یکدیگر در ارتباط هستند و کارها را به سیستم های راه دور ارسال میکنند. هیچ نمونه مرکزی وجود ندارد، بنابراین اطلاعات مربوط به وضعیت تمام سیستمها در یک نقطه جمع نمیشود. از این رو گلوگاه ارتباطی زمانبندی متمرکز در این ساختار وجود ندارد و باعث مقیاس پذیری میشود. علاوه براین شکست یکی از اجزا روی کل سیستم تاثیر نمیگذارد و خاصیت تحمل شکست1و قابلیت اعتماد2را ایجاد میکند. کمبود زمانبندی سراسری گاهی باعث زمانبندیهای نیمه بهینه میشود. با این حال سیاستهای زمانبندی متفاوتی را می توان در ایستگاههای محلی استفاده کرد. در ادامه دو نوع معماری توزیع شده، ارتباط مستقیم و ارتباط از طریق یک استخر کار مرکزی توضیح داده میشود.
شکل‏22 معماری زمانبندی سلسله مراتبی [10]
(الف)
(ب)
شکل ‏23 معماری زمانبندی غیرمتمرکز[10].
نمونه ای از محیط های محاسباتی ناهمگن محیط گرید میباشد. در این فصل فرایند زمانبندی و انواع سطوح زمانبندی در گرید شرح داده می شود.
2-4 فرایند زمانبندی گرید و اجزای آن
فرایند زمانبندی از سه بخش تشکیل شده است: کشف و پالایش کردن منابع، انتخاب منبع و زمانبندی بر اساس هدف های خاص و واگذاری کار[11]. شکل ‏24 مدلی از سیستم های زمانبندی گرید را نشان می دهد.
شکل ‏24 معماری زمانبندی گرید [11]
همان طور که در شکل 2-4 دیده می شود اجزای اصلی از طریق دو نوع جریان داده با یکدیگر در ارتباط هستند: جریان اطلاعات منبع یا برنامه کاربردی و جریان فرمان زمانبندی کار. در این نوع معماری دو سطح زمانبندی دیده می شود: زمانبند گرید (فرازمانبند) و مدیریت منابع محلی.
به طور کلی، یک زمانبند گرید3 کار (ها) و مشخصات آن را از کاربران دریافت کرده، منابع مناسب برای اجرای کار را بر اساس اطلاعات به دست آمده از ماژول سرویس اطلاعات گرید (GIS)4 انتخاب و کار را بر اساس تابع هدف مورد نظر و کارایی پیش بینی شده منبع، به منبع انتخابی نگاشت می کند. اطلاعات مربوط به منابع در دسترس به ویژه در محیط های ناهمگن و پویا به منظور زمانبندی مناسب برای زمانبند گرید بسیار مهم هستند. وظیفه GIS جمع آوری و پیش بینی اطلاعات وضعیت منابع، از جمله ظرفیت های پردازنده ها، اندازه حافظه، پهنای باند، نرم افزار های در دسترس، و بار گره در یک دوره مشخص، می باشد. سیستم کشف و نظارت 5Globus [12] نمونه ای از GIS می باشد. نگاشت کار به منبع مورد نظر بر اساس معیارهای متفاوتی از جمله زمان تکمیل کار، هزینه اجرای کار، بهره وری بهینه از منابع و … صورت می گیرد که تابع هدف را مشخص می کند.
2-5 انواع زمانبند
تقسیم بندی زمانبندها به شرح زیر است[13]:
زمانبند گرید: یکی از اجزای نرمافزاری است که مسئولیت محاسبهی یک نگاشت از کارها به منابع گرید تحت ملاکهای مختلف و تنظیمات محیط گرید را دارد. سطوح مختلفی در درون زمانبند گرید در مقایسههای مختلف ادبیات محاسبات گرید در نظر گرفته شده است که شامل ابرزمانبند6، فرازمانبند7، زمانبند محلی8 و زمانبند کسب و کار 9میباشد. به عنوان یک جزء اصلی از گرید، زمانبند گرید10 با اجزاء دیگر گرید، از قبیل سیستم اطلاعات گرید، سیستم مدیریت منبع محلی و سیستم مدیریت شبکه در تعامل است. همچنین باید این نکته را در نظر گرفت که در محیط گرید، انواع زمانبندها باید در کنار یکدیگر همزیستی11 داشته باشند. حتی ممکن است که آنها دارای هدفهای مختلفی باشند، اما باید برای اجرای کارها با یکدیگر در تعامل باشند.
ابرزمانبند: این نوع از زمانبند مربوط روش متمرکز در زمانبندی است که در آن، زمانبندهای محلی برای رزرو و انتساب کار به منابع استفاده میشوند. زمانبندهای محلی پردازش صف کار را مدیریت میکنند. ابر زمانبند بیشتر برای مدیریت رزرو، مذاکره و توافقات سطح سرویس استفاده میشود. همچنین کارها به طور کامل در منابع منحصر به فرد به اتمام میرسند.
فرازمانبند: این زمانبند در مواقعی که یک کار تک، به بیشتر از یک منبع در سیستم های مختلف انتساب داده میشود، استفاده می شود. به عنوان حالتی از ابرزمانبند، فرازمانبند از زمانبندهای محلی برای سیستمهای خاصی استفاده میکند. بنابراین، فرازمانبند، زمانبندهای محلی را برای محاسبهی زمانبندی کلی هماهنگ میکند. اعمال توازن بار در میان سیستمهای مختلف هدف اصلی این زمانبند میباشد.
زمانبند محلی: این زمانبند برای انتساب کارها به یک منبع استفاده میشود و به عنوان یک زمانبند “نزدیک به منبع” شناخته میشود.
زمانبند کسب وکار: این زمانبند در کسب و کارهای بزرگ که در آن منابع محاسباتی در حوزههای مختلفی توزیع شدهاند، استفاده میشود. همچنین از زمانبندهای محلی مختلف که به حوزهی یکسانی تعلق دارند استفاده میکند.
2-6 انواع کارها
کارهای ارجاعی به محیط گرید به دو دسته تقسیم میشود[13[:
کارهای مستقل12: مابین این نوع کارها وابستگی داده ای و همچنین تقدم اولویت وجود ندارد. و اجرای هر کار مجزا از بقیه کارها می باشد.
کارهای جریان کاری13: مابین این نوع کارها وابستگی داده ای وجود دارد به عبارتی شروع اجرا کار وابسته به اتمام یک یا بیشتر کارهای پیشنیاز میباشد این نوع کارها را توسط گرافهای جهتدار بدون دور نمایش داده می شود که یال های وارد شده به هر گره نشان دهنده تعداد کارهای پیشنیاز می باشد و تا زمانی که کلیه کارهای پیشنیاز اجرا نشده است آن کار قادر به اجرا نمی باشد. شکل 2-5 نمونهای از جریان کارها می باشد. این هماهنگی در
ترتیب اجرا کارها و با توجه به خطاهای قابل رخداد در محیط گرید اعمال زمانبندی مجدد الزامی می باشد چرا که در صورت اضافه شده منابع و عدم بهره وری از آن ها، باعث ایجاد تاخیر در اجرا کارهای پیشنیاز می شود و در نتیجه کارایی زمانبند کاهش می یابد[14, 15]. گذشته از کارائی، در یک جریان کار، مقاومت در برابر خطا نیز باید در نظر گرفته شود. مطمئنا اگر یک جریان کار گرید برای یک دورهی زمانی زیاد اجرا شود، احتمال خطا در فرایند را افزایش میدهد. در نتیجه باعث خطا در کل جریان کار می شود. بنابراین در چنین مواردی باید حتما از زمانبندی مجدد جهت رفع خطا و همچنین قطعیت در اجرا کارها استفاده گردد.
2-7 نحوهی زمانبندی (ایستا و پویا)
ایستا: در این حالت اطلاعات کامل منابع و کارها، هنگامی که زمانبندی انجام میشود در دسترس است (کارها به صورت دستهای میباشند). یکی از مزایای زمانبندی ایستا برنامهی ساده آن از دید زمانبندها میباشد. در زمان شروع تمام منابع و کارها جهت پردازش در دسترس میباشند. زمان مورد انتظار پردازش برای هر کار روی هر منبع، در ماتریس ETC قرار دارد. ماتریس ETC یک ماتریس n*m میباشد که n تعداد کارها و m تعداد ماشینها میباشد. شکل 2-6 یک نمونه از ماتریس ETC را نشان میدهد.
کار اول
کار دوم
کار سوم
کار چهارم
منبع اول
10
5
2
7
منبع دوم
6
3
5
4
منبع سوم
9
4
8
6
شکل ‏26 نمونه ماتریس ETC
پویا: در زمانبندی پویا تخصیص کارها به صورت برخط14 انجام میشود و در همان لحظه کار برای اجرا به یک منبع فرستاده میشود. این زمانبندی معمولا زمانی استفاده میشود که تخمین هزینه ی کارها سخت است و یا کارها به صورت برخط فرستاده میشوند [16[.
2-8 وظایف فرازمانبند
فرا زمانبندها در سطح گرید دو نقش اساسی ایفا می کنند: نگاشت (انتساب) کارها به گره های محاسباتی و انتقال کار به منظور بهبود توازن بار بین گره های محاسباتی و کاهش زمان تکمیل کارها.
2-8-1 نگاشت کار
در محیط گرید درخواست اجرای کار کاربران همراه با پارامترهای لازم به فرازمانبند ارسال می شود. فرازمانبند بر اساس تابع هدف الگوریتم

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید