مقاله تحمل پذیری خطا در سیستم های محاسبات ابری

این مقاله به بررسی روش ها و چالش های تحمل پذیری خطا در سیستم های رایانش ابری می پردازد. در این راستا، انواع روش های پیش بینی خرابی و پیاده سازی اقدامات پیشگیرانه بررسی شده اند.

چکیده:
تحمل خطا یکی از نگرانی های اصلی در زمینه تضمین در دسترس بودن و قابلیت اطمینان خدمات حیاتی و اجرای برنامه های کاربردی به شمار می رود. برای کاهش تاثیر خرابی ها بر سیستم و اطمینان از اجرای صحیح برنامه ها، ضروری است که خرابی ها پیش بینی شده و به طور فعال مدیریت شوند.

روش های تحمل خطا به طور ویژه برای پیش بینی خرابی ها و انجام اقدامات مناسب پیش از وقوع آن ها طراحی شده اند. با وجود این که تحمل خطا در سیستم های توزیع شده موضوعی شناخته شده است و مجموعه وسیعی از الگوریتم ها برای تشخیص، شناسایی و اصلاح خطا توسعه یافته، این مفاهیم باید مجدداً در زمینه رایانش ابری مورد بررسی قرار گیرند.

در این بخش، روش های تحمل خطای موجود در رایانش ابری، بر اساس سیاست ها، چالش ها و ابزارهای مورد استفاده برای پیاده سازی تحمل خطا در این حوزه، مورد بحث قرار می گیرند. یکی از مهم ترین موضوعات در این زمینه، تحمل پذیری اشکال است که در رایانش ابری اهمیت ویژه ای دارد. انواع مختلفی از تحمل پذیری اشکال وجود دارند که یکی از آن ها، تحمل پذیری اشکال در سیستم های بلادرنگ رایانش ابری است.

سیستم های بلادرنگ به دلیل ویژگی هایی همچون ابزارهای محاسباتی قوی، از اهمیت زیادی برخوردارند. استفاده از نودهای پردازشگر در این سیستم ها احتمال بروز اشکال را افزایش می دهد، و از آن جا که این سیستم ها از نظر ایمنی بحرانی هستند، نیاز به افزایش قابلیت اطمینان آن ها وجود دارد. به همین دلیل، تقاضا برای سیستم های با قابلیت تحمل اشکال در سیستم های بلادرنگ در حال افزایش است.

در این راستا، در مورد تحمل پذیری اشکال بایزنتاین، که از مباحث مهم در ابرهای بهم پیوسته و رایانش ابری با منابع اختیاری است، مدل هایی ارائه شده که در آن ها از افزونگی برای بهبود قابلیت اطمینان استفاده شده است. همچنین، سعی شده تا نودهایی با ویژگی های برجسته ای مانند قابلیت اطمینان و کارایی بالا انتخاب شوند تا محیط ابری با منابع اختیاری به طور موثر سازگار گردد. عدم ارائه چنین مدل هایی در زمینه تحمل پذیری اشکال می تواند منجر به خسارت های جبران ناپذیری شود.

مقدمه:
با گسترش نیازهای کاربران به منابع مختلف، رایانش ابری به عنوان یکی از تکنولوژی های نوین بشر مطرح شده و امروزه به سرعت در حال پیشرفت است. فروشندگان، نرم افزارهای گران قیمت و نیازمند توان محاسباتی بالا و حافظه گسترده را از طریق ابر در اختیار متقاضیان قرار می دهند. اهمیت سرویس های ابری در این است که تمامی منابع و خدمات مختلف تحت اختیار فراهم کنندگان قرار دارد و مشتریان نهایی نیازی به داشتن دانش تخصصی یا پرداخت هزینه برای نصب این سرویس ها ندارند.

در واقع، مشتریان تنها برای استفاده از سرویس ها هزینه پرداخت می کنند. یکی از موضوعات اساسی در رایانش ابری، تحمل پذیری اشکال است که به دلیل وجود منابع چندگانه اهمیت ویژه ای دارد. این مقاله به بررسی انواع تحمل پذیری اشکال در رایانش ابری پرداخته است.

تاریخچه
در آغاز، مفهومی که امروزه آن را به نام رایانش ابری می شناسیم، به دوران کامپیوترهای بزرگ در دهه 1960 برمی گردد؛ زمانی که ایده محاسبات سودمند توسط دانشمندان MIT و آلن تورینگ مطرح شد و جان مکارتی اظهار داشت: “روزی محاسبات ممکن است به عنوان یک صنعت همگانی سازماندهی شود.” در واقع، تقریبا تمامی ویژگی های رایانش ابری توسط دوگلاس پارکهیل در کتاب خود در سال 1966 بررسی شد. واژه «ابری» از مفهوم تلفن سازی در شرکت های مخابراتی گرفته شده است؛ جایی که تا سال 1990 شروع به ارائه سرویس های VPN کردند که کیفیتی مشابه و با هزینه ای بسیار پایین داشتند.

این شرکت ها با سوئیچ کردن ترافیک برای موازنه بهره وری، توانستند از پهنای باند شبکه به شکل کاراتری استفاده کنند. سمبل ابر به عنوان نمادی برای نشان دادن مرز بین مسئولیت های فراهم کننده سرویس و وظایف کاربر به کار گرفته شد. رایانش ابری این مرز را گسترش داد و سرورها را در سطح زیرساخت شبکه پوشش داد.

اولین استفاده علمی از واژه «رایانش ابری» در مقاله ای در سال 1997 صورت گرفت. آمازون نقش کلیدی در توسعه رایانش ابری ایفا کرد؛ به طوری که در سال 2006، محصول جدیدی را برای ارائه رایانش ابری به مشتریان خارجی آغاز کرد و سامانه خود را از طریق وب سرویس بر مبنای محاسبات سودمند راه اندازی نمود.

در سال 2007، گوگل، آی بی ام و تعدادی دانشگاه پروژه های تحقیقاتی رایانش ابری را در مقیاس وسیع آغاز کردند. در اوایل سال 2008، پلتفرم Eucalyptus به عنوان اولین پلتفرم کدباز سازگار با AWS API برای توسعه ابرهای خصوصی راه اندازی شد. در اواسط 2008، گارتنر متوجه فرصتی در رایانش ابری شد که رابطه بین مصرف کنندگان سرویس های IT، گروهی که این سرویس ها را مصرف می کنند، و عرضه کنندگان آن ها را شکل دهد.

این تحقیق نشان داد که سازمان ها از مدل های سخت افزاری و نرم افزاری متعلق به شرکت ها به سمت مدل های مبتنی بر سرویس به ازای هر استفاده حرکت می کنند؛ به طوری که پروژه ها به سمت رایانش ابری پیشرفت کرده و این تحول منجر به رشد چشمگیر در محصولات IT شد.

تعریف رایانش ابری:
واژه «رایانش ابری» به شیوه های مختلفی توسط تحلیلگران، محققان، شرکت های صنعتی و موسسات IT تعریف می شود. جدول 7 برخی از تعاریف تحلیلگران را از رایانش ابری نشان می دهد.

فهرست مطالب:
مقدمه
چکیده 2
مقدمه 4
تاریخچه 5
سرویس محاسبات ابری چیست 10
چه کسانی باید از محاسبات ابری استفاده کنند 12
مزایا و نقاط قوت محاسبات ابری 17
چه کسانی می توانند از مزایای محاسبات ابری بهره مند شوند 25
نقاط ضعف محاسبات ابری 26
چه کسانی نباید از محاسبات ابری استفاده کنند 34
بررسی وضعیت رایانش ابری در ایران 42
تحمل پذیرخطا 44
فصل دوم – بررسی تحمل پذیری اشکال در رایانش ابری 46
تحمل پذیری اشکال در رایانش ابری 47
تحمل پذیری اشکال در رایانش ابری بلا درنگ 47
تحمل پذیری اشکال بایزنتاین در رایانش ابری 51
تحمل پذیری اشکال بایزنتاین در رایانش ابری بهم پیوسته 51
تحمل پذیری اشکال بایزنتاین در رایانش ابری با منابع اختیاری 54
میان افزار با قابلیت تحمل پذیری اشکال در رایانش ابری 57
سیستم رایانش ابری Multiple Master با تحمل پذیری اشکال 59
روش های تحمل خطا بر پایه سیاست های تحمل خطا 61
تحمل خطای انفعالی 61
تحمل خطای فعالانه 62
چالش پیاده سازی تحمل خطا در رایانش ابری 63
ابزار مورد استفاده برای پیاده سازی تحمل خط 64
نتیجه گیری 67
منابع و مآخذ 68