ارائه یک الگوریتم خوشه بندی برای توزیع مناسب کار و ارزیابی کارایی آن

اختصاصی از کوشا فایل ارائه یک الگوریتم خوشه بندی برای توزیع مناسب کار و ارزیابی کارایی آن دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت : Word

تعداد صفحات : 126

سیستم های توزیع شده

در حالت کلی تعریف زیر را می توان برای یک سیستم توزیع شده ارائه کرد:

  یک سیستم توزیع شده مجموعه ای از کامپیوتر های مستقل می باشند که برای انجام کارهای مختلف با یکدیگر همکاری کرده و به صورت یک سیستم واحد و قدرتمند برای کاربران دیده می شوند.

• مزایا و معایب سیستم های توزیع شده

  سیستم های کامپیوتری توزیع شده به وسیله پژوهشگران به طور گسترده مطالعه شده و مزایای زیادی در رابطه با آن گزارش شده است. به عنوان مثال پیشرفت های اخیر در تکنولوژی  شبکه ها و پردازه ها، دستیابی به مزایای زیر را امکان پذیر ساخته است :

1. افزایش کارایی: وجود چندین کامپیوتر در یک سیستم توزیع شده به برنامه کاربردی امکان پردازش و اجرا به صورت موازی را می دهد بنابراین سرعت اجرای برنامه کاربردی و کارایی سیستم افزایش می یابد برای مثال کارایی یک سیستم فایل می تواند به وسیله تکرار توابع آن بر روی چندین کامپیوتر بیشتر شود. تکرار سیستم فایل باعث می شود چندین برنامه کاربردی به سیستم فایل به صورت موازی دسترسی داشته باشند بعلاوه تکرار فایل ها ترافیک شبکه را بین سایت های مختلف توزیع کرده و تاخیر ناشی از صف بندی را کاهش می دهد.
2. به اشتراک گذاری منابع: به اشتراک گذاری منابع مقرون به صرفه بودن و امکان دسترسی کارا به منابع سیستم را فراهم میکند یعنی کاربران در عرض چند دقیقه می توانند منابع سخت افزاری و نرم افزاری گران و خاص منظوره را مانند سرورهای پایگاه داده ها، سرورهای پردازش، سرورهای پرینترو... را به اشتراک بگذارند.
3. افزایش توسعه پذیری: سیستم های توزیع شده می توانند به صورت سازگار با محیط طراحی شوند مثلا برای یک محاسبه سنگین، سیستم خود را به گونه ای سازمان دهی می کند که شامل تعداد زیادی از کامپیوترها و منابع باشد در صورتیکه برای پردازشهای کوچکتر فقط از چند منبع استفاده خواهد کرد بعلاوه در صورت لزوم محدودیتهائی مانند ظرفیت سیستم فایل و قدرت محاسبتی سیستم را می توان به سادگی با اضافه کردن کامپیوترها یا سرورهای بیشتر افزایش یابد.
4. افزایش قابلیت اطمینان، دسترسی راحت و تحمل پذیری خطا: وجود چندین منبع ذخیره سازی و محاسباتی در یک سیستم، ساخت سیستم توزیع شدۀ تحمل پذیر خطا را مقرون به صرفه و جالب می کند.

سیستم می تواند خرابی یک کامپیوتر را به وسیله تخصیص  وظایف آن به کامپیوتر دیگر تحمل کند بعلاوه سیستم می تواند به وسیله تکرار توابع یا منابع، در کامپیوتر های مختلف،  خطر از دست دادن آنها  را برطرف کند.

1. مقرون به صرفه گی: کارایی کامپیوترها تقریباً هر دو سال یک بار دو برابر شده، در صورتیکه قیمت آنها در دهه اخیر تقریبا در هر سال نصف شده است بعلاوه شبکه هایی با سرعت بسیار زیاد نیز به وجود آمده است که ساخت سیستم های توزیع شده را نسبت به سیستم های موازی بر اساس نرخ قیمت به کارایی مقرون به صرفه تر کرده است.

البته این پیشرفت ها به آسانی به دست نمی آید زیرا طراحی یک سیستم توزیع شده همه منظوره بسیار مشکلتر از طراحی یک سیستم متمرکز است. در طراحی یک سیستم توزیع شد چند منظوره تعداد زیادی از گزینه ها و مسائل باید در نظر گرفته شوند که پیکر بندی فیزیکی سیستم ،خصوصیات بستر محاسباتی، شبکه ارتباطی، زمان بندی وظایف، سیاست های تخصیص منابع و مکانیزم کنترل آن ها، ایجاد سازگاری و کنترل همروندی و امنیت، نمونه هایی از آنهاست. این مشکلات را می توان  ناشی از عدم بلوغ سیستم های توزیع شده، ناهماهنگی و رفتار مستقل کامپیوترها، پراکندگی جغرافیایی منابع سیستم و... دانست. این مشکلات در  زیر خلاصه شده اند:

1. فهم کامل تئوری محاسبات توزیع شده هنوز صورت نگرفته است. این موضوع نسبتاً جدید بوده و ما، قبل از اینکه به تئوری طراحی چنین سیستم های پردازشی تسلط پیدا کنیم باید تعداد زیادی سیستم توزیع شده معتبر با اهداف معمول و معماری های متفاوت را طراحی و آزمایش کنیم.
2. رفتار ناهماهنگ و مستقل منابع سیستم یا اجزای آن، کنترل نرم افزار را پیچیده می کند در حالیکه این امر در یک سیستم متمرکز محاسباتی کار ساده ای است. اگر کامپیوترها به صورت مشتری-خدمتگذار سازماندهی شوند، کنترل نرم افزار ساده تر و رفتار آن قابل پیش بینی تر خواهد بود با این حال این ساختار با یکی از مشخصات سیستم های توزیع شده که همان مستقل بودن کامپیوترها و اجرای آسنکرونن می باشد در تناقض است.
3. استفاده از شبکه های ارتباطی برای اتصال کامپیوترها به یکدیگر مرحله دیگری از پیچیده گی را معرفی می کند. طراحان سیستم توزیع شده نه تنها باید در طراحی سیستم های کامپیوتری و سیستم های نرم افزاری و سرویس ها ماهر باشد بلکه در طراحی شبکه ارتباطی مطمئن، ایجاد همزمانی ، سازگاری و برطرف کردن خطاها در یک سیستم پیچیده از کامپیوترهای ناهمگن و پراکنده از نظر جغرافیایی نیز تسلط داشته باشند. تعداد منابع استفاده شده در چنین سیستمهائی می تواند دهها، صدها و یا حتی هزاران منبع محاسباتی و ذخیره سازی باشد.

 یک سیستم توزیع شده حداقل بایداهداف زیر را برآورده کند:      1- به سادگی منابع موجود در شبکه را در اختیار کاربران قرار دهد.

2- کاربران نباید از این موضوع که منبع مورد استفاده آنها در کامپیوتر دیگری در شبکه قرار دارد مطلع شوند.(شفافیت)   3- سیستم توزیع شده باید باز باشد.

4- سیستم توزیع شده باید مقیاس پذیر باشد. 

شفافیت می تواند در جنبه های مختلف سیستم های توزیع شده مطرح شود.

• دستیابی: پنهان سازی تفاوت در ذخیره سازی داده ها و نحوه دسترسی به یک منبع
• محل : پنهان سازی مکان واقعی منابع در شبکه
• مهاجرت: پنهان سازی تغییر محل منابع یعنی در صورت تغییر محل منبع، کاربران از این امر مطلع نگردند.
• تجدید محل: پنهان سازی مهاجرت یک منبع در حال استفاده، از کاربر آن.
• تکرار: پنهان سازی تکرار منابع به گونه ای که کاربران از این امر مطلع نگردند.
• همروندی: پنهان سازی استفاده اشتراکی از یک منبع بین چند کابر. به گونه ای که کاربران احساس می کنند تنها استفاده کننده منبع می باشند.
• خطا: پنهان سازی بروز خطا در یک منبع و برطرف سازی آن از دید کاربران. به عبارتی کاربران از بروز خطا در قسمتی از سیستم و برطرف سازی آن آگاه نمی شوند.
• یکی از اهداف دیگر سیستم های توریع شده مخفی کردن این واقعیت از دید کاربران است که منابع مورد استفاده آنها در بین کامپیوتر های مختلف توزیع شده است. سیستمی که بتواند این مخفی سازی را به خوبی انجام دهد شفافیت گفته می شود.