DOC

doc

تعداد صفحات : 214

پایان نامه کارشناسی ارشد

رشته کامپیوتر و فناوری اطلاعات -تجارت الکترونیک

همراه با جداول ، اشکال و نمودار

79000 تومان

ارائه یک مدل فرمال برای تحلیل زیر ساخت نرم افزاری در دیتا سنترها : پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی فناوریِ اطلاعات

یکی از رشته های زیر مجموعه فنی مهندسی که علاقمندان بسیاری در کشور ما دارد رشته کامپیوتر و فناوری اطلاعات هستش که اتفاقا سایت دیجی لود در حال تکمیل سری جدیدی از پایان نامه های ارشد این رشته تحصیلی برای کاربران گرانقدر خود میباشد. دیجی لود در ادامه پایان نامه ” ارائه یک مدل فرمال برای تحلیل زیر ساخت نرم افزاری در دیتا سنترها ” با گرايشِ تجارتِ الکترونيک با فرمت Word (قابل ویرایش) در 214 صفحه را معرفی مینماید.

چکیده پایان نامه ارائه یک مدل فرمال برای تحلیل زیر ساخت نرم افزاری در دیتا سنترها:

در این تحقیق با استفاده از زبان فرمال شبکه های پتری، از بخش ها و جنبه های مختلف لایه مجازی سازی در دیتا سنترها، مدل های فرمال متعددی تهیه شده است. سپس به کمک ابزار ریاضی، رفتار این مکانیزم ها برای تعیین سطح خوش رفتاری سیستم بررسی شده است.

برای نیل به این هدف، در ابتدا ابزار مدل سازی فرمال اعم از جبری و مبتنی بر مدل بررسی و مقایسه شده است. سپس با تشریح تکنولوژی مجازی سازی در سیستم های کامپیوتری، یک دیتا سنتر نمونه کوچک مطابق استانداردهای دیتا سنترها طراحی شده و سپس در لایه های مختلف توسط شبکه های پتری مدل گردیده است.

این مدل سازی از سطح کاملا انتزاعی (لایه 1) برای کل دیتا سنتر شروع و با طراحی مدل برای زیر سیستم ها و مکانیزم هایی مانند ساختار شبکه، ذخیره سازی و نیز سرویس های سطح بالا مانند HA و Fault Tolerance پایان می یابد. در پایان هر بخش، پس از ارائه و تشریح مدل، به تحلیل و ارزیابی آن و بررسی خصوصیات رفتاری سیستم از روی مدل فرمال آن پرداخته شده است. در نهایت، نتیجه گیری از میزان خوش رفتاری بخش های مختلف این لایه در دیتا سنتر ارائه شده است.

اهداف تحقيق

تشریح ساختار نرم افزاری دیتا سنترهای نوین
تشریح ماهیت و مکانیزم های مجازی سازی، فواید و کاربرد های آن و نحوه طراحی دیتا سنتر به کمک این تکنولوژی
ارائه مدل های فرمال از ساختار های پیشنهاد شده در بخش های نرم افزاری دیتا سنتر بر روی پلتفورم مجازی.
ارائه تحلیل و اثبات خواص رفتاری سیستم بر روی مدل های طراحی شده.

سوالات تحقيق

موارد زیر می تواند بخشی از سوالاتی باشد که در این تحقیق مطرح می شوند:

ساختار سیستم عاملی و نرم افزاری یک دیتا سنتر چگونه است؟
تکنولوژی مجازی سازی چگونه در ساختار نرم افزاری دیتا سنتر ترکیب می شود و کار می کند؟
چگونه می توان یک تصویر فرمال از یک دیتا سنتر نمونه که بر مبنای تکنولوژی گفته شده طراحی شده است را به دست آورد؟
چه دانشی می توان از مدل فرمال طراحی شده استخراج نمود؟

فهرست مطالب تحقیق ارائه یک مدل فرمال برای تحلیل زیر ساخت نرم افزاری در دیتا سنترها

فصل اول: مقدمه

1.1. بيان مسئله و ضرورت تحقيق

1.2. دامنه تحقيق

1.3. پیشینه تحقیق

1.4. اهداف تحقيق

1.5. سوالات تحقيق

1.6. مراحل و روش تحقيق

1.7. دستاوردهاي تحقيق

1.8. نگاهی کلي بر پايان نامه

فصل دوم: معرفی و بررسی ابزار فرمال برای مدل سازی سیستم ها 12

Abstract State Machine (ASM) 14
LOTOS 17
- مقدمه ای بر جبر پروسه ها 18
VDM-SL 22
شبکه های پتری 23
- خصوصیات رفتاری 25
  - Reachability 26
  - Boundedness 26
  - Liveness 26
  - Reversibility 28
  - Coverability 28
- زیر مجموعه های شبکه های پتری 29
  - State Machine (SM) 30
  - Marked Graph (MG) 30
  - Free-choice net (FC) 31
  - Extended Free-choice net (EFC) 31
  - Asymmetric choice net (AC) 31
- قضایا و فرضیات 32
مقایسه و جمع بندی 35

فصل سوم: بررسی معماری دیتا سنترها 38

Microsoft Hyper-V
- بررسی اجزاء معماری Hyper-V 42
  - APIC 43
  - Child Partition 43
  - Hypercall 43
  - Hypervisor 43
  - IC 43
  - I/O stack 44
  - Root Partition
  - VID 44
  - VMBus 44
  - VMMS 44
  - VMWP 44
  - VSC 45
  - VSP 45
  - WinHv 45
  - WMI 45
- نقاط ضعف 46
Xen 46
- بررسی اجزاء معماری Xen 48
  - Xen Hypervisor 48
  - Domain 0 48
  - Domain U
  - Xenstored 50
- ارتباطات مابین دامنه صفر و دامنه های U 50
VMware ESXi 50
- بررسی اجزاء معماری VMware ESX 52
  - VMkernel 52
  - File System 52
  - CIM 53
- طراحی یک معماری برای دیتا سنتر 54
- مختصری درباره vSphere
  - سرویس های زیر ساختی vSphere 58
  - سرویس های کاربردی vSphere 59
    - سرور VMware vCenter 59
    - Client ها 59
    - ESX 59
    - vCenter Server 59
    - VMFS 59
    - SMP 60
    - VCMS 60
    - VI Client 60
    - VMware VMotion 60
    - Storage VMotion 60
    - VMware HA 61
    - DRS 62
    - Consolidated Backup 63
    - vSphere SDK 63
    - Fault Tolerance 64
  - سرویس های توزیع شده در vSphare 64
  - معماری شبکه 64
  - معماری محل ذخیره سازی داده ها 66
  - معماری سرور مدیریت VirtualCenter 69
    - User Access Control 70
    - Core Service 71
  - جمع بندی 71

فصل چهارم: ارائه مدل فرمال برای دیتا سنتر و تحلیل آن 72

تشریح دیتا سنتر نمونه 73
ارائه مدلی از رفتار کلی دیتا سنتر 77
- ارزیابی و تحلیل مدل فرمال 87

4.2.1.1. Liveness

4.2.1.2. Safeness

4.2.1.3. Reversibility

بررسی لایه های پایینتر مدل فرمال 90

بررسی نحوه کار سرویس HA 91
- شرح سرویس VMware HA 91
- ارائه مدل فرمال از نحوه کار سرویس HA 95
- تحلیل و ارزیابی مدل 98

4.3.3.1. Liveness

4.3.3.2. Safeness

4.3.3.3. Reversibility

بررسی نحوه کار سرویس Fault Tolerance 106
- تشریح ساختار سرویس Fault Tolerance 106
- ارائه مدل فرمال از نحوه کار سرویس Fault Tolerance
- تحلیل و ارزیابی مدل 111

4.4.3.1. Liveness

4.4.3.2. Safeness

4.4.3.3. Reversibility

بررسی نحوه کار سرویس VMotion 114
- تشریح ساختار سرویس VMotion 114
- ارائه مدل فرمال از نحوه کار سرویس VMotion 118
- تحلیل و ارزیابی مدل 119

4.5.3.1. Liveness

4.5.3.2. Safeness

4.5.3.3. Reversibility

بررسی ساختار داخلی ESX hypervisor 124
- تشریح ساختار ESX 124
- ارائه یک مدل فرمال از نحوه کار ESX 125
- بررسی و تحلیل مدل 129

4.6.3.1. Liveness

4.6.3.2. Safeness

4.6.3.3. Reversibility

تشریح ساختار سیستم ذخیره سازی در ESX 133
- تشریح ساختار سیستم ذخیره سازی 133
- ارائه یک مدل فرمال از نحوه کار سیستم ذخیره سازی در ESX 138
- بررسی و تحلیل مدل 144

4.7.3.1. Liveness

4.7.3.2. Safeness

4.7.3.3. Reversibility

معماری ساختار شبکه در ESX 148
- تشریح ساختار شبکه 148
- ارائه مدل فرمال برای ساختار شبکه در ESX 155
- بررسی و تحلیل مدل 161

4.8.3.1. Reversibility

4.8.3.2. Liveness

4.8.3.3. Safeness

معماری سوئیچ مجازی در ساختار شبکه 165
- تحلیل ساختار سوئیچ مجازی 165
- ارائه یک مدل فرمال برای سوئیچ مجازی 169
- بررسی و تحلیل مدل 172

4.9.3.1. Liveness

4.9.3.2. Safeness

4.9.3.3 . Reversibility

جمع بندی 175

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات 176

مراجع 180

پیوست: مجموعه کامل مدل های پتری طراحی شده در پایان نامه 186

چکیده به زبان انگلیسی 195

فهرست جدول ها

جدول 2.1. خلاصه مقایسه ابزار توصیف فرمال 36
جدول 3.1. سیستم های عامل قابل پشتیبانی توسط Hyper-V R2
جدول 3.2. سیستم های عامل قابل پشتیبانی توسط Xen نسخه 3. 47
جدول 4.1. گزارهای فعال در وضعیت های M₀ الی M₁₅ از مدل پتری 4.30 164
جدول 5.1. خلاصه نتایج به دست آمده از تحلیل رفتار زیر سیستم ها و سرویس های VMware ESX 177

فهرست شکل ها

شکل 1.1. نحوه قرارگیری لایه های نرم افزاری بر روی سرور 4
شکل 1.2. شمای کلی دیتا سنتر با معماری مجازی 5
شکل 2.1. مثال هایی از زبان های فرمال و تقسیم بندی آنها ]10[ 13
شکل 2.2. روال طراحی یک سیستم نمونه به کمک زبان های فرمال ]10[ 14
شکل 2.3. نقطه gate در جبر پروسه ها ]4[ 18
شکل 2.4. مدل تولید کننده- مصرف کننده به کمک LOTOS ]17[ 19
شکل 2.5. مثالی از مدل سازی یک پروتکل به کمک شبکه های پتری ]23[ 25
شکل 2.6. نمونه ای از شبکه پتری non-Live ]23[ 27
شکل 2.7. نشانه گزاری برای: a) مجموعه موقعیت های ورودی و خروجی برای t و b) مجموعه گزارهای ورودی و خروجی برای p ]23[ 30
شکل 2.8. مثال هایی از زیر مجموعه های شبکه های پتری ]23[ 32
شکل 2.9. یک شبکه پتری و گراف نشانه دار مربوط به آن ]23[ 33
شکل 3.1. معماری سطح بالای Hyper-V ]40[ 42
شکل 3.2. شمایی از معماری Xen ]51[ 47
شکل 3.3. نحوه سرویس دهی به ماشین میزبان توسط Qemu-DM ]51[ 49
شکل 3.4. شمایی از معماری VMware ESXi ]3[ 52
شکل 3.5. ساختار شماتیک مدیریت CIM ]3[ 54
شکل 3.6. مثالی از مفاهیم میزبان، کلاستر و مخزن منابع ]60[ 58
شکل 3.7. طرز کار سرویس HA ]61[ 62
شکل 3.8. شمایی از معماری شبکه در محیط مجازی ]60[ 65
شکل 3.9. شمایی از معماری ذخیره سازی ]60[ 66
شکل 3.10. طرز کار RDM ]60[ 68
شکل 3.11. شمایی از ساختار سرور مدیریت VirtualCenter ]60[ 70
شکل 4.1. زیر ساخت دیتا سنتر مجازی ]63[ 73
شکل 4.2. یک الگوی نمونه برای زیر ساخت دیتا فیزیکی سنتر ]60[ 75
شکل 4.3. ساختار شماتیک دیتا سنتر نمونه 76
شکل 4.4. مدل پتری طراحی شده برای دیتا سنتر نمونه 78
شکل 4.5. گراف پوشا برای مدل پتری شکل 4.4 88
شکل 4.6. نتیجه تحلیل فضای حالت به وسیله نرم افزار PIPE 89
شکل 4.7. مدل پتری نحوه کار سرویس HA 96
شکل 4.8. عضویت شبکه 4.7 در زیرکلاس های شبکه های پتری 100
شکل 4.9. گراف پوشای مدل 4.7 101
شکل 4.10. نتیجه تحلیل فضای حالت بر روی مدل 102
شکل 4.11. نحوه توزیع توکن در وضعیت S8 103
شکل 4.12. شبیه سازی شبکه پتری شکل 4.7 104
شکل 4.13. چندین نمونه از شبیه سازی اجرای شبکه پتری 105
شکل 4.14. مدل پتری نحوه کار سرویس Fault Tolerance 110
شکل 4.15. نحوه توزیع توکن ها در M₃ و M₄ 112
شکل 4.16. گراف پوشای مدل پتری شکل 4.14 114
شکل 4.17 مدل پتری نحوه کار سرویس VMotion 118
شکل 4.18. گراف نشانه دار (G, ) مربوط به مدل 4.17 120
شکل 4.19. گراف پوشای مدل 4.17 125
شکل 4.21. گراف جهت دار معادل شبکه پتری 4.20 130
شکل 4.22. گراف پوشای کدل پتری 4.20 132
شکل 4.23. نمای شماتیک مدل چند لایه ای سیستم ذخیره سازی در ESX ]63[ 134
شکل 4.24. مدل پتری ارائه شده از نحوه کار سیستم ذخیره سازی در ESX 139
شکل 4.25. گراف جهت دار متناظر با مدل پتری 4.24 144
شکل 4.26. گراف پوشای شبکه پتری 4.24 146
شکل 4.27. نرم افزار تحلیلگر گراف، در حال اجرای الگوریتم اول عمق 147
شکل 4.28. نحوه ارتباط کارت شبکه مجازی و سوئیچ مجازی ]62[ 149
شکل 4.29. شمای کلی از ساختار شبکه در سرور ESX 153
شکل 4.30. مدل پتری تهیه شده از ساختار شبکه در ESX 156
شکل 4.31. گراف پوشای مدل پتری شکل 4.30 162
شکل 4.32. جستجوی اول عمق گراف شکل 4.31 163
شکل 4.33 مدل فرمال از نحوه کار سوئیچ مجازی 170
شکل 4.34. گراف جهت دار متناظر با مدل پتری 4.33 173
شکل 4.35. گراف پوشای مدل پتری 4.33 174