مدل­های پیاده­سازی
چهار مدل پیاده­سازی برای ابر ارائه شده است: [۱۳]
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۱-۴-۱) ابر خصوصی^[۳۱]
زیر ساخت ابر فقط مختص یک سازمان خاص است و به وسیله خود سازمان یا شخص ثالثی مدیریت می­ شود. انگیزه وجود چنین ابری برای یک سازمان از چند جنبه قابل بررسی است. اولین مورد، افزایش بهره­وری منابع موجود می‌باشد. دلیل دیگر، مسائل امنیتی و استقلال داده ­ها می­باشد که برای یک سازمان می‌تواند مسئله­ای مهم باشد. همچنین هزینه انتقال داده ­ها از زیر ساخت IT محلی موجود به ابر عمومی هنوز مسئله قابل توجه­ و حل نشده­ای است و در آخر هم، این­که سازمان­ها نیازمند این هستند که کنترل کاملی بر روی فعالیت‌های مهم درونی خود داشته باشند. یکی دیگر از استفاده­های ابر خصوصی در محیط‌های آموزشی و به منظور انجام تحقیقات می‌باشد.
۱-۴-۲) ابر گروهی^[۳۲]
یکی از مدل­های ابر است که در واقع بین ابر خصوصی و عمومی قرار می­گیرد و به صورت زیرساختی که بین چند شرکت مختلف پشتیبانی می­ شود، تعریف می­گردد. این مدل در زمان­هایی که شرکت­ها دارای اهداف تجاری غیررقابتی هستند و یا نیازمند یک سری منابع با سطح بالای امنیت هستند، مورد استفاده قرار می­گیرد.
۱-۴-۳) ابر عمومی^[۳۳]
این مدل متداول دنیای ابر است. زیرساخت­های ابر برای عموم کاربران و شرکت­ها با پرداخت هزینه­ای یا به صورت مجانی قابل استفاده است. مثل Amazon EC2.
۱-۴-۴) ابر ترکیبی^[۳۴]
ترکیبی از دو یا چند ابر(عمومی، خصوصی یا انجمنی) می‌باشد. در واقع یک سازمان ممکن است از این مدل برای این منظور استفاده کند که بتواند مزایای مثلاً ابرهای عمومی و خصوصی را باهم ترکیب کند.

شکل۱-۳ ) موقعیت رایانش ابری در میان سایر سیستم­ها[۱۵]
تفاوت­ها و شباهت­های ابر با سایر سیستم­های محاسباتی
پردازش ابری همان تکامل یافته پردازش موازی، پردازش توزیع شده و پردازش شبکه­ ای است (شکل ۱-۳). شباهت مختصری بین این­ها وجود دارد. پردازش ابری یک پدیده­ نوظهور در علم کامپیوتر است و دلیل این نامگذاری آن است که داده ­ها و برنامه­ ها در میان ابری از سرویس­دهنده­های وب قرار گرفته­اند. پردازش ابری یعنی استفاده­ی اشتراکی از برنامه­ ها و منابع یک محیط شبکه برای انجام یک کار بدون این که مالکیت و مدیریت منابع شبکه و برنامه­ ها برای ما مهم باشد. در ابر منابع کامپیوترها برای انجام یک کار استفاده می­شوند و داده ­های مربوط به پردازش در هیچ کدام از کامپیوترهای شخصی ذخیره نمی­شوند، بلکه در جای دیگری ذخیره می­شوند تا در زمان و مکان دیگری قابل دسترسی باشند[۶].
اغلب اوقات رایانش مشبک^[۳۵] با رایانش ابری اشتباه گرفته می‌شود، در حالی که این دو کاملاً با یکدیگر متفاوتند [۱۵]. رایانش مشبک ممکن است برای افراد مختلف معانی متفاوتی داشته باشد، اما در تعریفی ساده می‌توان گفت رایانش مشبک این امکان را فراهم می­ کند که بتوان با بهره گرفتن از منابع سیستم‌های متصل به شبکه و ایجاد منبع بزرگی از سرویس‌ها و امکانات، مرکزی قدرتمند به‌وجود آورد که قادر به انجام عملیات بسیار پیچیده‌ای باشد، به نحوی که از دید کاربران، عملیات تنها توسط یک سیستم انجام می­ شود. ناگفته نماند که در رایانش مشبک، مجموع منابع رایانشی به طور همزمان، تنها برای انجام یک عملیات استفاده می‌شوند. درنتیجه می‌توان گفت رایانش مشبک و رایانش ابری، ارتباط مستقیم ندارند. زیرا هرکدام به روشی متفاوت عمل می‌کنند. درواقع در رایانش مشبک، پروژه‌ای عظیم میان چندین رایانه تقسیم می‌شود تا از منابع آن‌ها استفاده شود، اما رایانش ابری دقیقاً برعکس عمل می‌کند به طوری که به چندین برنامه‌ی کوچک‌تر اجازه می‌دهد که همزمان اجرا شوند، یعنی به کمک رایانش ابری می‌توان مشبک محاسباتی ساخت اما نمی‌توان از رایانش مشبک، ابر رایانشی تولید کرد. رایانش مشبک نیازمند کاربرد نرم‌افزاری است که بتواند یک برنامه را به چندین هزار جزء تقسیم کرده و سپس هر جزء را روی یک رایانه اجرا نماید و در نهایت نتایج را جمع‌بندی کرده و ارائه نماید. پردازش ابری به نرم­افزارهای اینترنتی به صورت اشاره دارد. سخت­افزار را مرکز داده و نرم­افزار را ابر می­نامیم. اصل پردازش ابری بر مبنای جداسازی منطقی بین گره­ها است که هر گره به صورت یک ماشین فیزیکی خواهد بود. بر خلاف پردازش مشبک که چند کامپیوتر را به هم متصل می­ کند تا بتواند یک کامپیوتر بزرگ را برای استفاده در پردازش­های حجیم داده ­ها شبیه­سازی کند، در پردازش ابری فناوری شبیه­سازی این امکان را می­دهد که هر گره به صورت یک ماشین فیزیکی مستقل به کاربر اجازه بدهد تا نرم­افزار و سیستم عامل مورد نظر خودش را در آن اجرا کند و برای هر گره سرویس­های دلخواه­اش را تنظیم نماید [۱۵]. بطور خلاصه، بین رایانش ابری و محاسبات مشبک دو تفاوت عمده وجود دارد [۱۳]:

• • تأکید محاسبات مشبک بر به اشتراک گذاری منابع به شکل یک سازمان مجازی است. اما رایانش ابری فقط مربوط به یک سازمان حقیقی خاص است.

• • هدف محاسبات مشبک فراهم آوردن نهایت قدرت محاسباتی به منظور انجام یک کار عظیم می‌باشد اما در رایانش هدف فراهم آوردن کارهای روزمره و معمول افراد مختلف و در واقع کارهای نسبتاً کوچک است. می­توان گفت اینترنت و به طور مشخص WEB 2.0 مهمترین عامل در شکل­ گیری محاسبات ابری است. شکل پیشرفته ارتباط میان کاربران با یکدیگر، میان کاربران با اینترنت و بالاخره بین اجزای نرم­افزاری اینترنت، که در مجموع به اختصار WEB 2.0 خوانده می­ شود[۱۶]. طرّاحی و معماری WEB 2.0 بر پایه­ مشارکت‌ها، همکاری‌ها، و تعاملات انسان‌ها، ماشین‌ها، نرم‌افزار، و عامل‌های هوشمند با یکدیگر استوار است. WEB 2.0 بسیار محدودتر و ساده‌تر بود، و تنها تعدادی نسبتاً اندک از مؤسّسات گوناگون، دانشگاه‌ها، مراکز تبلیغاتی و غیره به ایجاد مطلب و محتوا بر روی آن مبادرت می‌نمودند. این، در حالی بود که کاربران در WEB 1.0 تنها امکان دسترسی به اطّلاعات موجود و استفاده از آن‌ها را داشتند و امکان ایجاد و تغییر برای آن­ها وجود نداشت. در WEB 2.0، کاربران قادرند خود به ایجاد و خلق محتوا اقدام نمایند، آن را ساماندهی و تنظیم کنند، دیگران را در اطّلاعات و داشته‌های خود شریک و سهیم سازند و یا به انتقاد و تغییر بپردازند [۱۶].

محاسبات ابری جزئی از تصویر بزرگتر به نام WEB 2.0 است. مفهوم رایانش ابری چنان در اجزای WEB 2.0 تنیده شده است که به دشواری می­توان میان آن دو خطی رسم کرد. شاید بهترین نگرش آن است که بگوییم این نوع محاسبات بدون WEB 2.0 بی ­معنی است و بالعکس. WEB 2.0 هم بدون رایانش ابری تا حد زیادی موضوعیت خود را از دست می­دهد. خصوصیت دیگر محاسبات ابری نرم افزار در قالب سرویس است.
۱-۶ ) مزایای رایانش ابری
استفاده­ی روز افزون از خدمات محاسبات ابری نشا­ن دهنده مزایای این نوع محاسبات می­باشد که در ادامه برخی از این مزایا را ذکر خواهیم کرد.
۱-۶-۱) هزینه کمتر
برای اجرای برنامه ­های کاربردی مبتنی بر وب، دیگر نیازی به استفاده از یک کامپیوتر قدرتمند و گران­قیمت نیست. از آنجا که برنامه ­های کاربردی روی ابر اجرا می­شوند، نه بر روی یک کامپیوتر شخصی، کامپیوتر نیازی به توان پردازشی زیاد یا فضای دیسک­سخت که نرم­افزارهای رومیزی محتاج آن هستند، ندارد. وقتی یک برنامه کاربردی تحت وب اجرا می­ شود، کامپیوتر می ­تواند ارزان­تر، با یک دیسک سخت کوچک­تر، با حافظه کمتر و دارای پردازنده­­ای کارآمدتر باشد. در واقع سیستم در این سناریو حتی نیازی به یک درایو CD یا DVD هم ندارد زیرا هیچ نوع برنامه نرم­افزاری بار نمی­ شود و هیچ سندی نیاز به ذخیره شدن بر روی کامپیوتر ندارد.
به جای خرید برنامه ­های نرم­افزاری گران قیمت برای هر کامپیوتر، می­توان تمام نیازهای خود را به صورت رایگان برطرف کرد. اغلب برنامه ­های کاربردی رایانش ابری که امروزه عرضه می­شوند، نظیر Google Drives، کاملاً رایگان هستند. این بسیار بهتر از پرداخت ۲۰۰ دلار یا بیشتر برای خرید برنامه­ی Office مایکروسافت است که این موضوع می ­تواند به تنهایی یک دلیل قوی برای سوئیچ کردن به محاسبات ابری محسوب شود.
۱-۶-۲) ارتقای نرم­افزاری سریع و دائم
یکی دیگر از مزایای مربوط به نرم­افزار در رایانش ابری این است که دیگر نیازی به به­روز کردن نرم­افزارها یا اجبار به استفاده از نرم­افزارهای قدیمی، به دلیل هزینه­ زیاد ارتقای آن­ها نیست. وقتی برنامه ­های کاربردی، مبتنی بر وب باشند، ارتقاها به صورت اتوماتیک رخ می­ دهند و دفعه­ی بعد که به ابر وارد شویم، به نرم­افزار اعمال می­شوند.
۱-۶-۳) ظرفیت نامحدود ذخیره سازی
رایانش ابری ظرفیت نامحدودی برای ذخیره­سازی در اختیار قرار می­دهد. دیسک سخت ۵۰۰ گیگابایتی فعلی کامپیوتر شخصی در مقایسه با صدها پتابایت که از طریق ابر در دسترس قرار می­گیرد، اصلاً چیزی به حساب نمی­آید.
۱-۶-۴) قابلیت اطمینان بیشتر به داده ­ها
برخلاف محاسبات روی کامپیوترهای رومیزی^[۳۶]، که در آن یک دیسک سخت می ­تواند خراب شود و تمام داده ­های ارزشمند را از بین ببرد، کامپیوتری که بر روی ابر آسیب ببیند، نمی­تواند بر داده ­های کاربر تأثیر بگذارد. این هم­چنین بدان معنا است که اگر کامپیوترهای شخصی نیز خراب شوند، تمام داده ­ها هنوز هم آن­جا و بر روی ابر وجود دارند و کماکان در دسترس هستند. در دنیایی که تنها تعداد اندکی از کاربران به طور مرتب و منظم از داده ­های مهم و حساس خود نسخه پشتیبان تهیه می­ کنند، رایانش ابری، حرف آخر در زمینه محافظت از داده ­ها به شمار می­رود. در صورتی که از سایت­های چندگانه استفاده شود فابلیت اطمینان افزایش می‌یابد.
۱-۶-۵) دسترسی جهانی به اسناد و مقیاس­پذیری
آیا تا به حال کارهای مهم خود را از محیط کار به منزل برده­اید؟ و یا تاکنون به همراه بردن یک یا چند فایل مهم را فراموش کرده­اید؟ این موضوع در رایانش ابری رخ نمی­دهد زیرا اسناد و فایل­های مهم خود را همراهتان حمل نمی­کنید و در عوض، این فایل­ها و اسناد روی ابر می­مانند و می­توان از هر جایی که یک کامپیوتر و اتصال اینترنتی وجود داشته باشد به آن­ها دسترسی پیدا کرد. کاربران می‌توانند در هر مکانی و با هر دستگاهی مثل PC یا تلفن همراه به وسیله­ یک مرورگر وب از راه اینترنت به سامانه‌ها دسترسی داشته باشند. کاربران می‌توانند در زمان تقاضا و به صورت دینامیک منابع را تدارک ببینند و نیازی به تدارک پیشین برای زمان­های حداکثر بار مصرف منابع نیست.
۱-۶-۶) همکاری گروهی ساده­تر
به اشتراک گذاشتن اسناد ما را مستقیماً به همکاری بر روی اسناد رهنمون می­ کند. برای بسیاری از کاربران، این یکی از مهمترین مزایای رایانش ابری محسوب می­ شود، زیرا چندین کاربر به طور همزمان می­توانند بر روی اسناد و پروژه­ ها کار کنند. به دلیل این­که اسناد بر روی ابر میزبانی می­شوند، نه بر روی کامپیوترهای منفرد، تنها چیزی که نیاز است، یک کامپیوتر با قابلیت دسترسی به اینترنت است.
۱-۶-۷) مستقل از سخت­افزار
در این­جا به بهترین مزیت رایانش ابری اشاره می­کنیم. دیگر مجبور نیستیم به یک شبکه یا کامپیوتر خاص محدود باشیم. کافی است کامپیوتر خود را تغییر دهیم تا ببینیم برنامه ­های کاربردی و اسناد ما کماکان به همان شکل قبلی، بر روی ابر در اختیار ما هستند. دیگر نیازی به خرید یک نسخه­ خاص از یک برنامه برای یک وسیله­ خاص، یا ذخیره کردن اسناد با یک فرمت مبتنی بر یک ابزار ویژه نیست. فرقی ندارد که از چه نوع سخت­افزاری استفاده می­ شود زیرا اسناد و برنامه ­های کاربردی در همه حال به یک شکل هستند.
۱-۷) مشکلات و چالش­های موجود در رایانش ابری
به همان نسبت که کاربران هزینه ای برای سرویس­های موجود در ابر می­پردازند، انتظار دارند که از فراهم آورنده سرویس، کیفیت خدمات^[۳۷](QoS) خوبی را دریافت کنند [۱۲]. اگر این خدمات آن طور که توسط فراهم آورنده^[۳۸] قول داده شده است ارائه نشود، بایستی فراهم آورنده هزینه­ای را به عنوان جریمه به کاربران پرداخت کند. این قول­ها و شرایط در قالب توافقنامه در سطح سرویس^[۳۹](SLA)، در زمان درخواست خدمات بین طرفین به امضا می­رسد که وابسته به توان عملیاتی^[۴۰]، زمان پاسخ^[۴۱] و یا تأخیر^[۴۲] سیستم درخواست شده می­باشد.
امروزه سه مسئله مصرف انرژی^[۴۳] و تخطی از SLA^[44] و هزینه تأمین منابع به چالش­های مهم در دنیای رایانش ابری مبدل شده‌اند. مراکز داده ابرها از هزاران گره محاسباتی تشکیل شده‌اند که انرژی الکتریکی زیادی مصرف می­ کنند. در یک گزارش که توسط IDC در سال ۲۰۱۱ منتشر شد، میزان توان مصرف شده برای گره ها و سیستم­های خنک کننده در کل جهان نزدیک به ۶۰ میلیون دلار تخمین زده شد که به معنای این بود که مصرف انرژی طی پانزده سال گذشته بیست برابر شده است[۱۳]. این میزان مصرف انرژی تنها وابسته به تعداد منابع محاسباتی و بازده انرژی سخت­افزاری نیست، بلکه به شکل استفاده از این منابع نیز وابسته است. دو روش مهم برای دستیابی به کاهش مصرف انرژی و تخطی از SLA در دنیای رایانش ابری، ادغام ماشین­های مجازی^[۴۵] و مهاجرت زنده^[۴۶] [۱۷] می­باشد. در مهاجرت زنده امکان انتقال یک ماشین مجازی از یک میزبان^[۴۷] به میزبان دیگر بدون متوقف کردن کامل ماشین، فراهم است. با این کار امکان انتقال همه ماشین‌های مجازی درون یک میزبان با بهره­وری پایین به سایر میزبان­ها و سپس بردن میزبان مورد نظر به حالت خاموش یا خواب، و در نتیجه کاهش مصرف انرژی فراهم است. در حالت دیگر زمانی که یک میزبان دارای بار بالایی می­باشد، می­توان برای کاهش میزان تخطی از SLA، با بهره گرفتن از مهاجرت زنده تعدادی از ماشین­های مجازی درون این میزبان را به میزبانی دیگر انتقال داد تا میزان بار کاهش پیدا کند.
با افزایش استفاده کاربران از رایانش ابری، پایین آوردن هزینه تأمین منابع که شامل توان محاسباتی، فضای ذخیره­سازی ، پهنای باند و برق مصرفی می­باشد امری ضروری است. مسلماً در بین فراهم­کنندگان سرویس­های ابر، آن دسته که در عین رعایت SLA هزینه کمتری برای کاربر دارند، در بازار رقابت پیروز هستند. با توجه به این­که اکثر فراهم­کنندگان خدمات ابر، دو روش پرداخت رزرو کردن^[۴۸] و بر حسب تقاضا^[۴۹] را پیشنهاد می­ کنند و هزینه رزرو منابع از درخواست به هنگام نیاز آن­ها کمتر است[۱۸]، در بیشتر روش­های ارائه شده برای پایین آوردن هزینه تأمین منابع تلاش شده است که تخمین تقریباً دقیقی از نیازهای آتی زده شود تا بیشترین هزینه متوجه فاز رزرو گردد و هزینه کل کاهش یابد. در این رساله نیز روشی برای پایین آوردن هزینه تأمین پیشنهاد گردیده است.
۱-۸) خلاصه فصل
رایانش ابری ناشی از گسترش نگرش خدمت گرا به استفاده از توان رایانه‌ها است. رایانش ابری مدلی است برای داشتن دسترسی فراگیر، آسان و بنا ‌به‌ سفارش شبکه به مجموعه‌ای از منابع رایانشی پیکربندی‌پذیر (مثل: شبکه‌ها، سرورها، فضای ذخیره‌سازی، برنامه‌های کاربردی و سرویس‌ها) که بتوانند با کمترین کار ‌و زحمت یا نیاز به دخالت فراهم‌کننده سرویس به سرعت فراهم شده یا آزاد گردند. به طور خلاصه به وسیله‌ی رایانش ابری شرکت‌ها و کاربران سرویس‌های فناوری اطلاعات، می‌توانند سرویس‌های مرتبط با نیاز خود را به عنوان سرویس خریداری کنند و نیازی به خرید سرورها برای سرویس‌های درونی یا برونی، یا خرید مجوز نرم‌افزارها، نمی ­باشد.
رایانش ابری در چهار مدل ابر خصوصی، ابر عمومی، ابر ترکیبی و ابر گروهی پیاده­سازی می­گردد و مهمترین سرویس­های آن، نرم­افزار به عنوان سرویس، بستر به عنوان سرویس و زیرساخت به عنوان سرویس می­باشد. از قابل توجه­ترین مزایای آن می­توان به هزینه کمتر، کارایی توسعه ­یافته، ارتقای نرم­افزاری سریع و دائم، دسترسی جهانی به اسناد و مقیاس­پذیری، ظرفیت نامحدود ذخیره­سازی، مستقل از سخت­افزار، قابلیت اطمینان بیشتر به داده ­ها، سادگی همکاری گروهی ، پویایی و چابکی و سنجش­پذیری اشاره کرد.
در رایانش ابری، هر مشتری بسته به نیاز خود، به صورت آنی می ­تواند به یک سری سرویس که از طریق اینترنت در اختیارش قرار می­گیرند، دسترسی پیدا کند که در این دسترسی­ها نیازی به تعامل با ارائه دهنده سرویس ندارد. این خدمات به صورت “پرداخت در ازای استفاده” ارائه می­شوند.
ظهور Web 2.0 و تعامل با مرورگر و ایجاد تغییر محتوا، بستر لازم برای ارائه خدمات رایانش ابری را فراهم کرد. درواقع مفهوم رایانش ابری، بدون وجود Web 2.0، معنایی نداشت.
در فصل دوم برخی پژوهش­های انجام شده در زمینه کاهش هزینه تأمین منابع در رایانش ابری را بررسی خواهیم کرد.
فصل دوم