از وقتی کامپیوترها متداول تر شدند، دانشمندان به بررسی راه‌هایی برای ایجاد قدرت محاسباتی در مقیاس بزرگ و در دسترس برای کاربران از طریق به اشتراک گذاری زمان، آزمایش با الگوریتم‌ها ارائه روش‌های استفاده بهینه از این زیرساخت‌ها، پلت فرم‌ها و برنامه‌های کاربردی با دسترسی اولویت بندی به CPU و بهره وری به کاربران نهایی است.

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

جان مک کارتی در دهه ۱۹۶۰ اظهار داشت که “محاسبات ممکن است روزی به عنوان یک ابزار عمومی ارائه گردد.” تقریباً تمام ویژگی‌های امروزی محاسبات ابری (ابزارهای الاستیک، به عنوان یک ابزار آنلاین، توهم عرضه نامتناهی)، نسبت به صنعت برق و استفاده عمومی، خصوصی، دولتی، و اشکال اجتماعی، به طور کامل در کتاب “داگلاس پارک هیل” در سال ۱۹۶۶ پیرامون چالش استفاده از کامپیوتر مورد بررسی قرار گرفته است. دانشمندان دیگر نیز نشان داده‌اند که ریشه‌های محاسبات ابری به دهه ۱۹۵۰ هنگامی که دانشمندی به نام هرب گروش (نویسنده قانون گروش ) این فرضیه را مطرح کرد که کل جهان در پایانه‌های ساکن و بی تحرک تحت کنترل حدود ۱۵ مرکز داده ای بزرگ کار می‌کند. با توجه به هزینه این کامپیوترهای قدرتمند، بسیاری از شرکت‌ها و مؤسسات دیگر می‌توانند خود را از قابلیت محاسبات از طریق به اشتراک گذاری زمان و چندین سازمان، مانند GEISCO، جنرال الکتریک، شرکت تابعه آی بی ام سرویس دفتر شرکت Tymshare (در سال ۱۹۶۶ تأسیس شد)، CSS ملی (تأسیس در سال ۱۹۶۷ و خریداری شده توسط Bradstreet در سال ۱۹۷۹)، Dial Data (خریداری شده توسط Tymshare در سال ۱۹۶۸)، و Bolt, Beranek ، اشتراک زمان را به عنوان یک سرمایه گذاری تجاری انجام دادند.
در دسترس بودن مداوم شبکه‌های ظرفیت بالا، رایانه‌های کم هزینه و دستگاه‌های ذخیره سازی و همچنین استفاده گسترده از مجازی سازی سخت‌افزاری، معماری سرویس گرا، خود مختار و محاسبات سودمند منجر به رشد فوق العاده ای در محاسبات ابری گشته است.
پس از dot-com bubble، Amazon نقش کلیدی در توسعه محاسبات ابری را با نوسازی مراکز داده ای خود به انجام رسانید که مانند بسیاری از شبکه‌های رایانه ای، با بهره گرفتن از کمتر از ۱۰ درصد از ظرفیت خود در هر زمان، فقط به ترک فضا برای اسپایک های گاه به گاه می‌پرداخت. پس از دریافت این مطلب که معماری ابری به شکل قابل توجهی بهره وری داخلی را بهبود می‌داد و به موجب آن، “تیم‌های دو پیتزایی” سریع ویژگی‌های جدید را سریع تر و راحت تر می‌توانستند اضافه نمایند. آمازون تلاش‌هایی را به منظور توسعه محصولی جدید برای ارائه محاسبات ابری به مشتریان خارجی آغاز نموده وب سرویس آمازون (AWS) را بر اساس ابزار محاسبات در سال ۲۰۰۶ راه اندازی نمود.
Eucalyptus در اوایل سال ۲۰۰۸، به اولین پلت فرم سازگار-AWS API منبع باز برای استقرار ابرهای خصوصی تبدیل شد. در اوایل سال ۲۰۰۸، OpenNebula، بودجه پروژه کمیسیون اروپا را افزایش داد، نرم‌افزار منبع باز برای استقرار ابرهای خصوصی و ترکیبی، و همینطور برای فدراسیون ابرها توسعه پیدا کرد. در همان سال، تلاش در ارائه تضمین کیفیت خدمات (به عنوان برنامه‌های کاربردی تعاملی زمان واقعی مورد نیاز) به ابر مبتنی بر زیرساخت‌ها، در چارچوب کمیسیون بودجه پروژه IRMOS اروپا، منجر به ایجاد به یک محیط ابری فوری گشت. در اواسط سال ۲۰۰۸، گارتنر فرصتی را برای انجام محاسبات ابری “، برای شکل دادن به رابطه میان مصرف کنندگان خدمات فناوری اطلاعات و کسانی که با بهره گرفتن از خدمات فناوری اطلاعات آن‌ها را به فروش می‌رسانند به دست آورد” و ملاحظه کرد که “سازمان‌ها از سخت‌افزار و دارایی‌های نرم‌افزاری متعلق به شرکت برای استفاده از خدمات مبتنی بر مدل به طوری که تغییر برجسته محاسبات به رشد چشمگیر در محصولات فناوری اطلاعات در برخی مناطق و کاهش قابل توجهی در زمینه‌های دیگر منجر شود. ” در سال ۲۰۱۲، دکتر جان و دکتر خداج عبارتی معنایی را به” ابر” افزود که مجموعه ای جهانی از داده‌هایی که گسترش از طریق اینترنت به صورت منابع (مانند اطلاعات سخت‌افزاری، سیستم عامل‌های مختلف، خدمات و غیره) را تشکیل می‌دهد و واحدهای فردی درون محیط‌های مجازی را هم توسط ارائه دهندگان زیرساخت‌ها، ارائه دهندگان خدمات و مصرف کننده شکل می‌دهد و سپس به صورت معنایی توسط کاربران مختلف قابل دسترسی خواهد بود ” را ارائه داد. (CLUSE ۲۰۱۲)، بنگلور، تا سال ۲۰۱۲.
فصل دو
مروری بر ادبیات تحقیق
۲-۱ مقدمه :
رایانش ابری^[۳۶] مدل رایانشی بر پایه اینترنت است که الگویی تازه برای عرضه، مصرف و تحویل سرویس‌های فناوری اطلاعات (شامل نرم‌افزار، اطلاعات ومنابع اشتراکی رایانشی) با به کارگیری اینترنت ارائه می‌کند. رایانش ابری راهکارهایی برای ارائه خدمات فناوری اطلاعات به شیوه‌های مشابه با صنایع همگانی (آب،برق،تلفن و …) پیشنهاد می‌کند. این بدین معنی است که دسترسی به منابع فناوری اطلاعات در زمان تقاضا و بر اساس میزان تقاضای کاربر به گونه‌ای انعطاف پذیر و مقیاس پذیر از راه اینترنت به کاربر تحویل داده می‌شود. واژه (ابر)واژه‌ای است استعاری که به اینترنت اشاره می‌کند و در نمودارهای شبکه‌های رایانه‌ای نیز از شکل ابر برای نشان دادن شبکه اینترنت استفاده می‌شود. دلیل تشبیه اینترنت به ابر در این است که اینترنت همچون ابری جزئیات فنی‌اش را از دید کاربران پنهان می‌سازد و لایه‌ای از انتزاع را بین این جزئیات فنی و کاربران به وجود می‌آورد. آنچه یک ارائه دهنده رایانش ابری ارائه می‌کند برنامه‌های کاربردی تجاری برخط است که از طریق مرورگر وب یا نرم‌افزارهای دیگر به کاربران ارائه می‌شود. نرم‌افزارهای کاربردی و اطلاعات روی سرورها ذخیره می‌گردند و براساس تقاضا در اختیار کاربران قرار می‌گیرد. جزئیات از دید کاربر مخفی می‌مانند و کاربران نیازی به تخصص یا کنترل در مورد فناوری زیرساخت ابری که از آن استفاده می‌کنند ندارند.
رایانش ابری را گروهی تغییر الگو واره ای می‌دانند که دنباله روی تغییری است که دراوایل دهه ۱۹۸۰ از مدل رایانه بزرگ به مدل کارخواه-کارساز صورت گرفت.
تعریف رایانش ابری
موسسه ملی فناوری و استانداردها (NIST) رایانش ابری را اینگونه تعریف می‌کند :
رایانش ابری مدلی است برای داشتن دسترسی فراگیر، آسان و بنا به سفارشِ 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 (رها) گردند.
عموماً مصرف کننده‌های رایانش ابری مالک زیر ساخت فیزیکی ابر نیستند، بلکه برای اجتناب از هزینه سرمایه‌ای آن را از عرضه کنندگان شخص ثالث اجاره می‌کنند. آن‌ها منابع را در قالب سرویس مصرف می‌کنند و تنها بهای منابعی که به کار می‌برند را می‌پردازند. بسیاری از سرویس‌های رایانش ابری ارائه شده، با به کار گیری مدل رایانش همگانی امکان مصرف این سرویس‌ها را به گونه‌ای مشابه با صنایع همگانی(مانند برق) فراهم می‌سازند. این در حالی است که سایر گونه‌های عرضه کنندگان بر مبنای اشتراک سرویس‌های خود را عرضه می‌کنند. به اشتراک گذاردن قدرت رایانشی «مصرف شدنی و ناملموس» میان چند مستأجر می‌تواند باعث بهبود نرخ بهره وری شود؛ زیرا با این شیوه دیگر کارساز(سرور)ها بدون دلیل بیکار نمی‌مانند (که سبب می‌شود هزینه‌ها به میزان قابل توجهی کاهش یابند در عین حال که سرعت تولید و توسعه برنامه‌های کاربردی افزایش می‌یابد). یک اثر جانبی این شیوه این است که رایانه‌ها به میزان بیشتری مورد استفاده قرار می‌گیرند زیرا مشتریان رایانش ابری نیازی به محاسبه و تعیین حداکثری برای بار حداکثر (Peak Load) خود ندارند.
مقایسه با مدل‌های دیگر رایانش
رایانش ابری اگرچه برخی از ویژگیهایش را از مدل‌های رایانشی دیگر به ارث می‌برد؛ اما خود متفاوت از آن‌هاست. برخی از این مدل‌ها عبارت‌اند از:
۱. رایانش شبکه‌ای: شکلی از رایانش توزیع شده و رایانش موازی که در آن یک رایانه مجازی بزرگ از رایانه‌هایی تشکیل شده است که با جفتگری ضعیف به هم شبکه شده‌اند و با هماهنگی با یکدیگر کار می‌کنند تا وظایف سنگین را به انجام برسانند .
۲. رایانش خودمختار: سامانه‌های رایانه‌ای با قابلیت خود-مدیریت.
۳. مدل کارخواه - کارساز: رایانش کارخواه - کارساز به صورت گسترده به هر برنامه کاربردی توزیع یافته ای گفته می‌شود که بین ارائه دهنده سرویس (کارساز) و درخواست کننده سرویس (کارخواه ) تمایز قائل می‌شود.
۴. رایانه بزرگ: رایانه‌های قدرتمند توسط سازمان‌های بزرگ برای کاربردهای بحرانی بکار برده می‌شوند.این کاربردها نوعاً شامل پردازش حجم زیاد داده می‌باشد. به طور نمونه می‌توان از سرشماری، آمار مصرف کننده و صنعت،برنامه‌ریزی منابع سازمانی(ERP) و پردازش تراکنش‌های مالی نام برد.
۵. رایانش همگانی: عبارت است از بسته بندی منابع رایانشی مانند منابع محاسباتی و دخیره سازی، در قالب سرویس‌های قابل اندازه گیری، به گونه‌ای مشابه با صنایع همگانی (آب،برق،تلفن و …)
۶. نظیر به نظیر : گونه‌ای از معماری توزیع شده بدون هماهنگی مرکزی است که در آن شرکت کنندگان می‌توانند در آن واحد عرضه کننده و نیز مصرف کننده منابع باشند. (بر خلاف مدل کارخواه-کارساز سنتی)
۲-۲ تاریخچه
پیدایش مفاهیم اساسی رایانش ابری به دهه ۱۹۶۰ بازمی گردد. زمانی که جان مک کارتی اظهار داشت که ” رایانش ممکن است روزی به عنوان یکی از صنایع همگانی سازماندهی شود.” تقریباً تمام ویژگیهای امروز رایانش ابری (تدارک الاستیک، ارائه به صورت یک صنعت همگانی، برخط بودن و توهم دسترسی به عرضه نامحدود) به همراه مقایسه با صنعت برق و شکل‌های مصرف عمومی وخصوصی و دولتی وانجمنی را پارک هیل داگلاس در کتابی که با عنوان «مشکل صنعت همگانی رایانه» در سال ۱۹۶۶ مورد بررسی قرار داد. واژه ابر در واقع بر گرفته از صنعت تلفن است به این گونه که کمپانی‌های ارتباطات راه دور که تا دهه ۱۹۹۰ تنها خطوط نقطه به نقطه اختصاصی ارائه می‌کردند، شروع به ارائه شبکه‌های خصوصی مجازی با کیفیتی مشابه و قیمت‌های کمتر نمودند. نماد ابر برای نمایش نقطه مرزی بین بخش‌هایی که در حیطه مسئولیت کاربرند و آن‌هایی که در حیطه مسئولیت عرضه کننده بکار گرفته می‌شد. رایانش ابری مفهوم ابر را به گونه‌ای گسترش می‌دهد که سرورها را نیز علاوه برزیر ساخت‌های شبکه در بر گیرد.
سایت آمازون با مدرن سازی مرکز داده خود نقش مهمی در گسترش رایانش ابری ایفا کرد. بعد از حباب دات -کام آن‌ها دریافتند که با تغییر مرکز داده‌های خود که ماننداغلب شبکه‌های رایانه‌ای در بیشتر اوقات تنها از ۱۰٪ ظرفیت آن استفاده می‌شدو مابقی ظرفیت برای دوره‌های کوتاه اوج مصرف در نظر گرفته شده بود - به معماری ابر می‌توانند بازده داخلی خود را بهبود بخشند. آمازون از سال ۲۰۰۶ امکان دسترسی به سامانه خود از طریق وب سرویس‌های آمازون را بر پایه رایانش همگانی ارائه کرد. در سال ۲۰۰۷، گوگل و آی بی ام به همراه چند دانشگاه پروژه‌ای تحقیقاتی در مقیاسی بزرگ را در زمینه رایانش ابری آغاز نمودند.
در اواسط سال ۲۰۰۸ شرکت گارتنر متوجه وجود موقعیتی در رایانش ابری شد که برای «شکل دهی ارتباط بین مصرف کنندگان خدمات فناوری اطلاعات، بین آن‌هایی که این سرویس‌ها را مصرف می‌کنند و آن‌ها که این سرویس‌ها را می‌فروشند» بوجود می‌آید.
اقتصاد رایانش ابری
کاربران رایانش ابری می‌توانند از هزینه سرمایه‌ای لازم برای خرید سخت‌افزار و نرم‌افزار و خدمات دوری کنند، زیرا آن‌ها تنها برای آنچه که استفاده می‌کنند به عرضه کنندگان پرداخت می‌کنند و هزینه اولیه‌ای برای خرید تجهیزات به آن‌ها تحمیل نمی‌شود. سایر مزایای اقتصادی این شیوه اشتراک زمانی در ارائه منابع رایانشی عبارت‌اند از: موانع ورود به بازار کمتر، هزینه و زیر ساخت اشتراکی، سربار مدیریتی کمتر و دسترسی سریع به طیف وسیعی از برنامه‌های کاربردی.
عموماً کاربران می‌توانند در هر زمانی قراردادشان را پایان دهند (و به این وسیله از ریسک و عدم قطعیت در نرخ بازگشت سرمایه بکاهند) و غالباً سرویس‌ها زیر پوشش یک قرارداد سطح سرویس با جریمه‌های مالی قرار می‌گیرند.
بنا به گفته نیکلاس کار ، اهمیت راهبردی (استراتژیک) فناوری اطلاعات با استاندارد شدن و ارزان تر شدن آن کاهش می‌یابد. او استدلال می‌کند که تغییرالگوواره رایانش ابری شبیه به جایگزینی ژنراتورهای مولد برق با شبکه‌های توزیع برق است که در اوایل قرن بیست رخ داد. اگر چه کمپانی‌ها ممکن است بتوانند هزینه‌های پیش پرداختی سرمایه‌ای را حذف کنند اما در مورد هزینه‌های عملیاتی کاهش چندانی صورت نمی‌گیرد و ممکن است در عمل هزینه‌های عملیاتی افزایش یابند. در مواردی که هزینه‌های سرمایه‌ای نسبتاً کوچک باشند یا سازمان انعطاف پذیری بیشتری در مورد هزینه‌های سرمایه‌ای نسبت به هزینه‌های عملیاتی داشته باشد، از دیدگاه مالی رایانش ابری انتخاب مناسبی نخواهد بود. سایر عواملی که بر میزان کاهش هزینه بالقوه استفاده از رایانش ابری تأثیر می‌گذارند عبارت‌اند ازمیزان بازدهی مرکز داده‌های کمپانی در مقایسه با فروشندگان رایانش ابری، هزینه‌های عملیاتی فعلی کمپانی، میزان پذیرش و استفاده از رایانش ابری و نوع کاربردی که باید در ابر میزبانی شود.
۲-۳ ساختار مدل معماری
شکل ۲-۱ ساختار معماری
معماری نمونه رایانش ابری
معماری سامانه‌های نرم‌افزاری دست اندر کار در ارائه رایانش ابری عموماً شامل اجزایی است که با یکدیگر از طریق رابط برنامه‌نویسی نرم‌افزار و معمولاً وب‌سرویس ارتباط برقرار می‌کنند. این طراحی شباهتی با فلسفه یونیکس دارد که در آن چند برنامه مختلف که هر یک کاری را به خوبی انجام می‌دهند، با یکدیگر از طریق واسط‌های جهانی کار می‌کنند. پیچیدگی کنترل می‌شود و سامانه‌های حاصل مدیریت پذیرتر از همتاهای یکپارچه خود هستند.
لایه‌ها
شکل ۲-۲ نمایی از لایه‌ها
پشته رایانش ابری
کاربر
کاربر رایانش ابری متشکل از سخت‌افزار و نرم‌افزاری است که برای تحویل برنامه‌های کاربردی از ابر استفاده می‌کند و یا آنکه به طورویژه تنها برای تحویل سرویس‌های ابر طراحی شده است که در هر دوی موارد بدون وجود ابر بی استفاده باشد. مثال: رایانه‌ها، تلفن‌ها و سایر دستگاه‌ها، سیستم‌عامل‌ها و مرورگرهای وب.
برنامه‌های کاربردی
سرویس‌های برنامه کاربردی ابری یا (نرم‌افزار به عنوان سرویس) (SaaS)، نرم‌افزار را به صورت سرویس روی اینترنت تحویل می‌دهند و بدین وسیله نیاز به نصب نرم‌افزار روی رایانه‌های مشتریان را ازبین می‌برند و نگهداری و پشتیبانی را ساده تر می‌سازد. ویژگیهای اصلی این سرویس‌ها عبارت‌اند از:

• • دسترسی و مدیریت نرم‌افزار تجاری از طریق شبکه

• • فعالیت‌هایی که از سوی مراکزی اداره می‌شوند و نه در مکان هریک از مشتریان و در نتیجه مشتریان می‌توانند از راه دور و از طریق وب به برنامه‌ها دسترسی داشته باشند.

• • مدل تحویل نرم‌افزار به مدل یک-به-چند (یک نسخه در حال اجرا از برنامه - مدل چند مستأجری) نزدیک تر است تا مدل یک-به-یک.

• • به روز رسانی و ارتقای نرم‌افزار به صورت مرکزی اداره می‌شود و نیاز به بارگیری (دانلود) وصله‌ها یا ارتقا دهنده‌ها را برطرف می‌سازد.

بستر
سرویس‌های بستر ابری یا «بستر به عنوان سرویس»(PaaS) بستر رایانشی ویا پشته راهکار -که اغلب روی زیرساخت ابری اجرا شده و برنامه کاربردی ابری را تغذیه می‌کند- را به صورت سرویس ارائه می‌دهد. سرویس بستر ابری استقرار برنامه‌های کاربردی را بدون هزینه و پیچیدگی خرید و مدیریت لایه‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزاری زیرین آسان می‌سازد.