فهرستعنوان صفحهچکیده........... 1مقدمه......... 2 فصل اول- کلیاتمقدمه....... 5مروری بر محاسبات ابری................... 51-2-1- بررسی انواع مختلف توده های ابر، کاربرد، مزایا و معایب........ 91-2-2- برخی مزایا و معایب محاسبات ابری.. 121-2-3- معماری سیستم های محاسبات ابری.... 131-2-4- ماهیت محاسبات ابری............... 14مجازی سازی.............................. 14مقدمه ای بر مهاجرت ماشین های مجازی...... 191-4-1- مهاجرت........................... 191-4-2- انواع روش های مهاجرت زنده........ 20الگوریتم ژنتیک.......................... 211-5-1- جمعیت ژنتیکی..................... 221-5-2- تابع برازندگی.................... 231-5-3- عملگر ترکیب یا جابه جایی......... 231-5-4- عملگر جهش........................ 241-5-5- عملگر انتخاب..................... 24آشنایی با چالش پیش رو در شبکه محاسباتی ابر 25خلاصه و نتیجه گیری....................... 27 فصل دوم- مروری بر ادبیات گذشته2-1- محاسبات ابری....................... 292-2- مجازی سازی......................... 302-3- مدیریت انرژی در مرکز داده اینترنت IDC 312-4- مدیریت انرژی ماشین مجازی و مهاجرت.. 322-5- الگوریتم MBFD..................... 372-6- الگوریتم ST........................ 392-7- الگوریتم MM....................... 392-8- الگوریتم هریسانه................... 412-9- الگوریتمMEF(تغییر اولین تناسب)..... 422-10- نتیجه گیری........................ 43 فصل سوم- ارائه الگوریتم پیشنهادی3-1- مقدمه.............................. 453-2- الگوریتم پیشنهادی.................. 45 فصل چهارم- نتایج شبیه سازی4-1- مقدمه.............................. 554-2- ویژگی های شبیه سازی تخصیص و مهاجرت ماشین های مجازی........................................ 554-3- نرم افزار متلب..................... 594-4- نتایج شبیه سازی.................... 614-5- نتیجه گیری......................... 66 فصل پنجم- نتیجه گیری و پیشنهادات5-1- نتیجه گیری......................... 685-2- کار آینده.......................... 68 فهرست جداولعنوان صفحهجدول 1-1 نمونه ای خدمات برحسب تقاضای ارائه شده از طریق محاسبات ابری12جدول 3-1 مصرف انرژی پردازنده ها با توجه به بار کاری. 48جدول 4-1 مقایسه الگوریتم های مختلف برپایه مصرف انرژی سرورها (Kwh)63فهرست اشکالعنوان صفحهشکل1-1 بررسی گوگل از مقبولیت سیستم های کلاستر , گرید و ابر6شکل 1-2 سیر تکاملی سیستم های محاسباتی........... 7شکل 1-3 نمایی از انواع مراکز داده (بدون مجازی سازی وبا مجازی سازی)8شکل 1-4 نمایی از چگونگی عملکرد MapReduce......... 10شکل 1-5 نمایی کلی از ساختار مجازی سازی........... 15شکل 1-6 سرورهای مجازی اجرا شده بر روی یک سخت افزار فیزیکی16شکل 1-7 تاثیر مجازی سازی در کاهش تعداد سرورهای فیزیکی17شکل 1-8 شمای کلی مجازی سازی مرکز داده .......... 18شکل 1-9 مهاجرتماشینمجازي..................... 20شکل 3-2 رشته کروموزوم پیشنهادی................. 47شکل 3-3 ترکیب - روال تک نقطه ای............... 50شکل 3-4 مثال- ترکیب - روال تک نقطه ای........... 51 شکل 3-5 ترکیب - روال دو نقطه ای............... 51شکل 3-6 مثال- ترکیب - روال دو نقطه ای........... 51شکل 3-7 ترکیب - روال یکنواخت.................. 52شکل 3-8 جهش- بیتی........................... 52نمودار 4-1 - زمانبند ارائه شده با تعداد تکرار100 و عملگر ترکیب تک نقطه ای...................................... 61نمودار 4-2 - زمانبند ارائه شده با تعداد تکرار1000 و عملگر ترکیب پراکنده........................................ 62نمودار 4-3 مقایسه الگوریتم های مختلف برپایه مصرف انرژی سرورها (Kwh)........................................ 63نمودار 4-4 مقایسه الگوریتم های انرژی آگاه برپایه مصرف انرژی سرورها (Kwh).................................. 64 چکیده:در سال های اخیر باتوجهبهرشدروزافزوندرخواستهاوپیوستنمشتریانجدیدبهدنیايمحاسبات،سیستمهايمحاسباتینیزبایدتغییرکنندوقدرتمندتروانعطافپذیرترازقبلعملنمایند. دراینمیانمحاسباتابريبهعنوانمدلیفراترازیکسیستمارائهشدکهدرحالحاضرتواناییپاسخگوییبه اکثردرخواستهاونیازمنديهارادارد.راه حل های مجازی سازی به طور گسترده ای برای حل مشکلات مختلف مراکز داده مدرن بکار می روند که شامل : استفاده کمتر از سخت افزار، استفاده بهینه از فضای مراکز داده , مدیریت بالای سیستم و هزینه نگهداری می شوند.عمده چالش هایی که سرور های بزرگ با آن مواجه هستند عدم وجود قابلیت اطمینان بالای سیستم و هزینه های عملیاتی بالا به علت مصرف انرژی زیاد است. بنابراین، استقرار و زمانبندی vm ها برپایه انرژی آگاه یک ضرورت فوری برای دستیابی به این اهداف است. زمانبندی کار برای چندین سال توسط محققان مختلف مورد مطالعه قرار داده شده است ، اما توسعه خوشه های مجازی و محیط ابر پنجره جدیدی به سوی محققان جهت رویکردهای جدید زمانبندی باز کرده اند .یکیازتکنیکهايموردنیازجهت افزایشانعطاف پذیريومقیاسپذیريمراکزدادهيابري،مهاجرتاست. عملمهاجرتبااهدافگوناگونیازجملهتوازنوتقسیمبار،تحملپذیريدر برابرخرابی،مدیریتانرژي،کاهشزمانپاسخوافزایشکیفیتسرویس،تعمیرونگهداريسرورهاانجاممیشود.اجزای اصلی زمانبندی کار در محیط مجازی شامل :استقرار vmها در بین ماشین های فیزیکی و موازنه بارکاری پویا به کمک مهاجرت کارها در سراسر گره های خوشه مرکز داده می باشد.در این پایان نامه تمرکز ما روی زمانبندی مهاجرت ماشین های مجازی در مرکز داده ابر با استفاده از الگوریتم وراثتی می باشد . نتایج شبیه سازی موید امکان پذیری و کارایی این الگوریتم زمانبندی می باشد و منجر به کاهش قابل توجه مصرف انرژی کل در مقایسه با استراتژی های دیگر می شود.و از آنجا که تمرکز ما روی انرژی عملیاتی مراکز داده است با کاهش مصرف انرژی عملیاتی, تولید آلاینده زیستی کربن نیز کاهش یافته که در کاهش هزینه کاربر نقش بسزایی ایفا می کند . مقدمه: در سال 1969 Leonard Kleinrock[1]، یکی از دانشمندان ارشد شبکه اصلی پروژه های پیشرفته پژوهشی آژانس (ARPANET) که پایه گزار اینترنت است ، گفت : " هم اکنون ، شبکه های رایانه ای هنوز در مراحل ابتدایی خود هستند ، اما هنگامیکه رشد کنند و پیچیده شوند ، ما احتمالا گسترش صنایع همگانی کامپیوتر " را خواهیم دید که ، مانند برق و تلفن در حال حاضر ، که به منازل و دفاتر در کشور خدمات ارائه می کنند. این بینش از صنایع همگانی محاسبات بر اساس مدل تأمین کننده خدمات ,تحول عظیم از کل صنعت محاسبات در قرن 21 که به موجب آن خدمات کامپیوتری برحسب تقاضا[1] خواهد شد را پیش بینی می کند، مانند خدمات ابزار دیگر موجود در جامعه امروز به راحتی در دسترس است. به طور مشابه ، کاربران (مصرف کنندگان) تنها زمانی که به خدمات محاسبات فراهم کنندگان دسترسی داشته باشند به آنها پرداخت می کنند. علاوه بر این ، مصرف کنندگان دیگر نیازی به سرمایه گذاری زیادی در ساخت و نگهداری پیچیده زیرساخت های فناوری اطلاعات نخواهند داشت. در چنین مدلی ، کاربران به خدمات مورد نیاز خود دسترسی می یابند بدون در نظر گرفتن اینکه آن خدمات میزبانی کجا هستند. از این مدل به عنوان محاسبات همگانی یا اخیرا محاسبات ابری[2] یاد می شود [2]. دومی نشان دهنده زیرساخت به عنوان یک "ابر" است که از آن کاربران می توانند برحسب تقاضا به برنامه های کاربردی به عنوان خدمات از هر نقطه جهان دسترسی یابند. از این رو ، محاسبات ابری را می توان به عنوان یک پارادایم جدید برای تأمین پویای خدمات کامپیوتری با حمایت مراکز داده معرفی کرد که معمولا تکنولوژی ماشین مجازی3را برای تثبیت و اهداف محیط زیست بکار می گیرد.[3].تا همین اواخر ، تنها نگرانی , استقرار مراکز داده ابر با کارایی بالا بدون هیچ گونه توجهی به مصرف انرژی بوده است. مراکز داده به طور متوسط انرژی زیادی به اندازه 25000 خانوار مصرف می کنند[4] بخش قابل توجهی از انرژی الکتریکی مصرف شده توسط منابع محاسباتی به گرما تبدیل می شود. دمای بالا منجر به تعدادی از مشکلات ، مانند کاهش قابلیت اطمینان سیستم و در دسترس پذیری، و همچنین کاهش طول عمر دستگاه ها می شود.مراکز داده ها فقط پرهزینه نیستند ، بلکه آسیبی جدی به محیط زیست نیز وارد می کند. کربن تولیدی این مراکز در حال حاضر بیش از کربن تولیدی یک کشور با تمام تاسیسات صنعتی است [5]. میزان کربن زیاد بخاطر حجم زیاد برق مورد نیاز برای خنک کردن سرورهای متعدد میزبان در مراکز داده ها است. ارائه دهندگان سرویس ابری برای اطمینان از این که سود شان به دلیل هزینه های بالای انرژی به طرز چشمگیری کاهش پیدا نکند ودرعین حال بتوانند خدمات را با کیفیت و سرعت بالاتری ارائه دهند همچنین باتوجه به افزایش فشار از سوی دولت های جهان به منظور کاهش میزان کربن ، که تاثیر قابل توجهی در تغییرات آب و هوایی دارد, نیاز به اتخاذ اقدامات لازم دارند. [6].[1] -On-demand2- Cloud Computing3-Virtual Machine