مقالات ترجمه شده دانشگاهی ایران

تفکیک محاسبه و ذخیره سازی اطلاعات با مجازی سازی فضای ذخیره سازی

تفکیک محاسبه و ذخیره سازی اطلاعات با مجازی سازی فضای ذخیره سازی

تفکیک محاسبه و ذخیره سازی اطلاعات با مجازی سازی فضای ذخیره سازی – ایران ترجمه – Irantarjomeh

 

مقالات ترجمه شده آماده گروه کامپیوتر
مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه ۲۰ الی ۱۰۰% رایگان مقالات ترجمه شده

۱- قابلیت مطالعه رایگان ۲۰ الی ۱۰۰ درصدی مقالات ۲- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر ۳ فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی -- تذکر: برای استفاده گسترده تر کاربران گرامی از مقالات آماده ترجمه شده، قیمت خرید این مقالات بسیار کمتر از قیمت سفارش ترجمه می باشد.  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر -- مقالات آماده سفارش داده شده عرفا در زمان اندک یا حداکثر ظرف مدت چند ساعت به ایمیل شما ارسال خواهند شد. در صورت نیاز فوری از طریق اس ام اس اطلاع دهید.

قیمت

قیمت این مقاله: ۳۸۰۰۰ تومان (ایران ترجمه - irantarjomeh)

توضیح

بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.

مقالات ترجمه شده کامپیوتر - ایران ترجمه - irantarjomeh

www.irantarjomeh.com

تفکیک محاسبه و ذخیره سازی اطلاعات با مجازی سازی فضای ذخیره سازی

شماره      
۱۶۶
کد مقاله
COM166
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
فرآیند تفکیک محاسبه و ذخیره سازی اطلاعات با استفاده از مجازی سازی فضای ذخیره سازی
نام انگلیسی
Separating computation and storage with storage virtualization
تعداد صفحه به فارسی
۷۱
تعداد صفحه به انگلیسی
۱۰
کلمات کلیدی به فارسی
رایانش شفاف, مدیریت و امنیت رایانه شخصی, ذخیره سازی مجازی, دیسک مجازی
کلمات کلیدی به انگلیسی
Transparent computing, PC management and security, Virtual storage, Virtual disk
مرجع به فارسی
محاسبات کامپیوتری
لابراتوار محاسبات فراگیر، وزارت آموزش، لابراتوار ملی علوم و فناوری اطلاعات، دپارتمان علوم کامپیوتر و فناوری، دانشگاه تسینگوا، چین
الزویر
مرجع به انگلیسی
Computer Communications; Key Laboratory of Pervasive Computing, Ministry of Education, Tsinghua National Laboratory for Information Science and Technology, Department of Computer Science and Technology, Tsinghua University, Beijing-People’s Republic of China; Elsevier
سال
۲۰۱۱
کشور
چین

تفکیک محاسبه و ذخیره سازی اطلاعات با مجازی سازی فضای ذخیره سازی

 

فرآیند تفکیک محاسبه و ذخیره سازی اطلاعات با استفاده از مجازی سازی فضای ذخیره سازی
 چکیده
پیشرفت های اخیر در سخت افزار، نرم افزار و شبکه سبب شده است تا فرایند مدیریت و مسایل مربوط به امنیت آن در ارتباط با کاربرد رایانه های شخصی (PC) کاملاً چالش برانگیز گردد. به واسطه پیوند محکم بین سخت افزار و نرم افزار، هر کدام از صدها یا هزاران کامپیوتر شخصی متصل به محیط شبکه را می بایست به صورت مجزا مدیریت نمود. این امر خود منجر به تحمیل هزینه کل مالکیت (TCO) بالایی می گردد. بر این مبنا،  ما این بحث را ارائه نموده که یک فضای ذخیره سازی متمرکز نرم افزاری و داده ای، در عین آن که سبب تسهیل رایانش توزیعی در کلاینت ها می شود، یعنی ایجاد نوعی رایانش شفاف، به صورت بالقوه قابلیت مخاطب قرار دادن این چالش ها را نیز خواهد داشت و بعلاوه می تواند با کاهش زمان حفظ و نگهداری پیچیدگی های مرتبط را تعدیل و نسبت به ارتقای مولفه های نرم افزاری، دسترس پذیری سیستمی و همچنین امنیت سیستمی اقدام نماید.
این مقاله ارائه دهنده نوعی رویکرد نوین  تحت عنوان  StoreVirt  (ذخیره سازی مجازی)   می باشد تا از این طریق قابلیت تعامل مناسب با رایانش شفاف و مولفه های آن بوجود آمده و در نهایت بتوان نسبت به تفکیک یا جدا سازی فرآیندهای محاسباتی و همچنین ذخیره سازی از داخل یک ماشین فیزیکی به ماشین های مختلف با استفاده از مکانیزم مجازی سازی فضای ذخیره سازی داده ها اقدام نمود. با توجه به فرایند مجازی سازی، کلیه سیستم های عامل (OSes)، سیستم های کاربردی و داده های کلاینت ها بصورت متمرکز بر روی سرورها قرار گرفته و بر حسب تقاضا زمان بندی شده تا قابلیت اجرا بر روی کلاینت های مختلف در یک روش خاص تحت عنوان “جریان بلوکی” را داشته باشند. بنابراین، به واسطه ذخیره سازی متمرکز OSes و سیستم های کاربردی، فرایندهایی نظیر نصب، حفظ و نگهداری و مدیریت همگی به صورت متمرکز قابل ارائه بوده که سبب خواهند شد تا از این به بعد کلاینت ها از بار یا وزن سبکی برخوردار گردند. بعلاوه، به واسطه انجام فرایندهای مختلف نظیر اتصال یا سرهم بندی مولفه های مختلف و همچنین انجام فرایندهای ارتقا به صورت به موقع و به هنگام، امنیت سیستمی را نیز می توان ارتقا داد. آزمایشات انجام شده و همچنین بررسی های موجود در جهان واقعی مشخص کننده آن هستند که چنین رویکردی به عنوان یک رویه کارآمد و امکان پذیر برای کاربردهای حقیقی به شمار می آید.
کلمات کلیدی: رایانش شفاف، مدیریت و امنیت رایانه شخصی (PC)، ذخیره سازی مجازی، دیسک مجازی
۱- مقدمه
با پدیدار شدن و پیشرفت کامپیوترهای دسک تاپ / شخصی شاهد ارتقای زیاد ویژگی هایی نظیر خلاقیت و انعطاف پذیری کاربران نهایی از طریق ارائه مجموعه غنی تری از سیستم های کاربردی با توجه به نصب و اجرای محلی آن ها می باشیم. هم اکنون، این سیستم ها به صورت گسترده ای در محیط های شبکه شرکتی (نوعاً LAN) پیاده شده اند، محیط هایی نظیر دانشگاه ها، شرکت ها و سازمان های دولتی را می توان در این زمینه مد نظر قرار داد. با این وجود، موفقیت زیاد رایانه های شخصی (PC) توزیعی سبب بروز چالش های زیادی برای مسایل مدیریتی و امنیت سیستمی شده است.
در این راستا به یک سناریوی نوعی کاربرد رایانه های شخصی در کلاس های آموزشی توجه داشته باشید که در آن دهها کامپیوتر از طریق شبکه محلی به یکدیگر متصل می باشند. با توجه به ضروریات دوره های مختلف دانشگاهی، دانشجویان می بایست از سیستم های عامل مختلف نظیر لینوکس، ویندوز و سولاریس، و همچنین برنامه کاربردی متنوع نظیر نرم افزار آفیس (همانند ماکروسافت آفیس، یا اوپن آفیس) و همچنین ویرایش گرهای تصویری / صوتی / ویدیویی (نظیر ادوبی فوتوشاپ، ادوبی پریمیر، ۳dMAX) و ابزارهای توسعه برنامه (همانند ماکروسافت سی شارپ یا GCC) استفاده نمایند. بنابراین، جهت ارضای این ضروریات متنوع، انواع مختلف سیستم های عامل و برنامه های کاربردی را می بایست در یک رایانه شخصی نصب نمود. دیگر سیستم های رایانه مبنا در سازمان های دولتی یا شرکت ها نیز مشابه با سناریوی فوق می باشند که در شکل ۱ نشان داده شده اند (۱).
در چنین موردی، با وجود آن که کاربران نهایی قابلیت استفاده از ویژگی های مختلف محاسباتی و منابع ذخیره سازی اطلاعات کامپیوترهای کلاینت توزیعی جهت حاصل آوردن انعطاف پذیری و بهره وری ارتقا یافته را خواهند داشت، عمدتاً دو دسته از چالش ها شامل چالش های مدیریتی و امنیتی وجود دارند. با توجه به مولفه مدیریت، حداقل دو چالش ذیل را می توان مطرح نمود:
  • ثبات نرم افزاری: از آن جایی که هر کدام از رایانه های شخصی دارای یک دیسک محلی جهت ذخیره سازی اطلاعات می باشند همگی نرم افزارها و داده های مورد نیاز، همراه با وظایفی نظیر نصب، الحاق نرم افزارهای بروز رسانی شده، و ارتقای آن ها را می بایست در هر ماشین کلاینت انجام داد تا آن که دارای یک سیستم صحیح، با ثبات و بروز رسانی شده در کل یک محیط مشخص در این عرصه باشیم. ابزارهای مدیریت اتوماتیک نظیر Marimba قابلیت کمک به ما در خصوص کاهش تاثیرات دستی از طریق ارائه مولفه های جدید بروز رسانی شده را خواهند داشت. با این وجود، در صورتی که کلاینت ها قابلیت پاسخ دادن به این ابزارها به واسطه مشکلات سخت افزاری، نرم افزاری و یا خطاهای کاربران را نداشته باشند و یا در صورت حمله ویروس های مخرب، این ابزارها قابلیت مخاطب قرار دادن ثبات اصلی سیستمی و مشکلات مربوط به آن را نخواهند داشت.
  • سیستم های عامل ناهمگن و پشتیبانی از برنامه های کاربردی: همان گونه که در سناریوی فوق بحث شد، انواع مختلف گونه های سیستم های عامل و برنامه های کاربردی می بایست با توجه به نوعی همزیستی در کنار یکدیگر قرار گرفته تا قابلیت پشتیبانی از ضروریات آموزشی یا پشتیبانی از سیستم های کاربردی و دیگر ضروریات جدید به وجود آید. این گوناگونی نرم افزاری متعاقباً سبب افزایش پیچیدگی مدیریت خواهد شد. مدیران می بایست از دانش دقیقی در ارتباط با نگارش های صحیح نرم افزاری به منظور بروز رسانی هر کدام از آن ها برخوردار باشند. بنابراین ابزارهای پیچیده ای جهت انجام اتوماتیک این موارد در محیط های ناهمگن مورد نیاز خواهند بود.
  • رده بندی بعدی چالش ها در خصوص مسایل امنیتی می باشد:
    • خطرات بدافزاری: اولین ریسک امنیتی مرتبط با خطرات بدافزاری نظیر ویروس ها، کرم ها، جاسوس افزارها و دیگر بدافزارها که اقدام به هدف قرار دادن توابع و عملکردهای عادی ماشین های شخصی می نمایند در این زمینه مد نظر خواهد بود. به هنگامی که یک کلاینت مرتبط در خطر قرار گرفت یا تحت صدمه دیدگی می باشد، نرم افزار نصب شده یا داده های موجود ممکن است از بین رفته یا خراب شوند، که در این راستا نیازمند ایجاد یک سیستم بک آپ گیری یا سیستم تهیه نسخه پشتیبان و همچنین خدمات بازیابی اطلاعات از این سیستم می باشد.
    • محافظت از داده ها: مسئله امنیتی دوم در ارتباط با محافظت از داده ها است. با توجه به آن که داده ها در یک سناریوی نوعی توزیع می شوند، بنابراین بک آپ داده های توزیعی، زمان بر بوده و به واسطه مشکلات یکسان همانند حفظ ثبات نرم افزاری این کار چندان کارآمد و پایا نمی باشد. ریسک جدی تر مرتبط با امنیت داده ها نشت اطلاعات و دزدی داده ها می باشد، که علی الخصوص یک خطر جدی برای سازمان های دولتی یا سازمان های نظامی تلقی خواهد شد. در صورتی که داده های مهم در داخل دیسک های محلی ذخیره شده باشند به صورت بالقوه در معرض دسترس افراد دیگر یا مهاجمینی خواهند بود که به ماشین های کلاینت دسترسی دارند.
    به واسطه این مشکلات و چالش ها در مدیریت کامپیوتر شخصی و امنیت آن، پول ها و نیروی انسانی بسیاری در ارتباط با برخورد با این مسایل هزینه شده است. همانگونه که در یک سناریو نوعی ارزیابی شده است، مجموع هزینه مالکیت سالیانه (TCO) یک کامپیوتر شخصی در حدود پنج برابر هزینه خرید آن کامپیوتر به شمار می آید [۱].
۲- سابقه و تحقیقات مرتبط
۲ـ۱٫ مفهوم رایانش شفاف
به منظور مخاطب قرار دادن چالش های رو به رو شده به وسیله کامپیوترهای شخصی امروزه، همانگونه که در بالا ذکر شد، ما یک الگوی رایانشی جدید تحت عنوان رایانش شفاف را ارائه نموده ایم [۸، ۹]. هدف این الگو مشخص سازی مؤلفه های مطرح شده بر مبنای رایانش فراگیر و نافذ می باشد [۱۰، ۱۱]، که در آن کاربران قابلیت درخواست هر نوع از خدمات محاسباتی از طریق هر نوع از ابزار در دسترس و در هر زمان و مکان، بدون دل نگرانی در خصوص مسایلی نظیر نصب خدمات، حفظ و نگهداری، مدیریت و امنیت آنها را خواهند داشت.
علی الخصوص، در مقابل الگوی PC، که در آن محاسبه و ذخیره سازی به صورت جفتی در داخل باس در یک ماشین فیزیکی واحد، همانگونه که در شکل ۱ (۱) نشان داده شده است انجام می گردد، در رایانش شفاف، فرایندهای محاسباتی و ذخیره سازی در دو ماشین مختلف از طریق شبکه بیرونی، همانگونه که در شکل ۱ (۲) نشان داده شده است، انجام می گردد. بنابراین، در رایانش شفاف، کاربران صرفاً می بایست بر روی وظایف محاسباتی مورد نظر خود با استفاده از ابزارهایی که به صورت سهل الوصول در دسترس می باشند تمرکز نمایند، و در عین حال قابلیت واگذاری دیگر جزئیات مدیریتی و ویژگی های فنی خاص ماشین و مؤلفه های غیرمرتبط را صرفاً به مدیران سیستمی یا کارکنان حرفه ای واگذار نمایند. در رایانش شفاف، کلیه ابزارهای نرم افزاری، شامل سیستم های عامل، میان افزارها، برنامه های کاربردی، وضعیت ها و داده ها همگی در سرورهای تخصیص یافته (سرورهای شفاف) قرار گرفته، و در عین حال قابلیت دریافت آنها بر حسب تقاضا از سوی ابزارهای ترمینال (کلاینت های شفاف) و اجرای آنها بر روی منابع محلی کلاینت ها وجود خواهد داشت. در چنین فضای ذخیره سازی متمرکز یا خدمات ارائه شده با توجه به مود محاسباتی توزیعی، الگوی رایانش شفاف، نه تنها قابلیت متمرکزسازی وظایفی نظیر حفظ و نگهداری، مدیریت و امنیت را به عهده دارد، بلکه قابلیت تسطیح و بهره گیری از منابعی که کمتر استفاده شده اند یا منابع ارزانتر انواع مختلف دیگر ابزاره های کلاینت را نیز خواهد داشت.
۲ـ۲٫ تحقیقات مرتبط
تحقیقات گسترده ای در ارتباط با بستر رایانشی توزیعی و فراگیر انجام شده است. تحقیق ما عمدتاً مرتبط با سیستم هایی نظیر کامپیوترهای شبکه، کلاینت های نازک یا تین کلاینت ها، سیستم های فایل شبکه و سیستم های مبتنی بر ماشین مجازی می باشد.
در انتهای قرن گذشته، جهت تعامل با چالش مدیریتی کامپیوترهای شخصی، کامپیوترهای شبکه، نظیر Java Station به وسیله Sun [۱۲]، جهت جایگزینی کامپیوترهای شخصی پیشنهاد شده اند. چنین راه حل هایی از برنامه های کاربردی WWW & Java پشتیبانی می نمایند، اما قابلیت استفاده از سیستم های عامل شایع یا دیگر برنامه های کاربردی نظیر ماکروسافت آفیس را نخواهند داشت. بنابراین کاربرد آنها در بازار بسیار محدود است.
۳- مکانیزم و روش StoreVirt
به منظور درک رایانش شفاف توصیف شده فوق، ما یک مکانیزم StoreVirt را پیشنهاد می نماییم. فناوری اصلی فعال کننده برای StoreVirt مجازی سازی حافظه می باشد که عملکرد اصلی آن ارائه یک دیسک مجازی (Vdisks) برای ماشین کلاینت، به جای دیسک فیزیکی یا دیسک سخت است، که محتویات حقیقی آن در سرور از راه دور قرار گرفته و ذخیره شده است. از طریق مجازی سازی فضای ذخیره سازی، سیستم عامل و برنامه های کاربردی، همراه با وضعیت و داده های ذخیره شده در دیسک های محلی از این به بعد در سرور مرکزی مورد پردازش قرار گرفته و یا از طریق آن بازخوانی شده و متعاقباً بر روی کلاینت های StoreVirt از طریق شبکه اجرا می شوند، و از این طریق ویژگی مجزاسازی رایانش و فضای ذخیره سازی حاصل می گردد. با توجه به مجازی سازی فضای ذخیره، باس سیستم به صورت طبیعی به عنوان یک شبکه در نظر گرفته می شود. هدف این مقاله ارائه و اعتبارسنجی مکانیزم StoreVirt می باشد.
۳ـ۱٫ فرضیه ها و محیط ها
ما چهار فرضیه ذیل در ارتباط با روش StoreVirt را ارائه می نماییم. در ابتدا، مدل StoreVirt بر مبنای ویژگی های فضایی ـ زمانی و بر حسب کامپیوتر مبتنی بر ـ Neumann (کلاینت شفاف) عمل می نماید و از فضای دوردست کامپیوتر دیگر (سرور شفاف) برای ذخیره سازی دستورالعمل ها و داده ها بهره می جوید. کلاینت شفاف دارای پردازنده و حافظه به منظور تکمیل محاسبات مورد نیاز به صورت محلی می باشد. با این وجود، ما در نظر می گیریم که این کلاینت دارای توان محاسباتی کافی و حافظه فرار کافی جهت انجام محاسبات مورد نیاز می باشد و سرور نیز به عنوان یک کامپیوتر مبتنی بر معماری Neumann سنتی به شمار می آید.
۳ـ۲٫ مدل StoreVirt
نمای مدل StoreVirt در شکل ۲ نشان داده شده است. همانگونه که قبلاً ذکر شد در سیستم رایانش شفاف، دو نقش مرتبط با ماشین ها مدنظر می باشد. نقش اول در حقیقت کلاینت شفاف است که به عنوان کلاینتی به شمار می آید که دارای پردازنده، حافظه و دیگر ابزارهای مرتبط داخلی می باشد اما دارای یک حافظه ذخیره سازی بزرگ دستورالعمل ها یا داده ها، نظیر دیسک سخت نمی باشد. مورد دوم سرور شفاف می باشد، که به عنوان یک رایانه اصلی یا سرور تلقی شده که در آن کلیه نیازهای مورد نظر همانند سیستم عامل و برنامه های کاربردی کلاینت های شفاف وجود دارد، و عملکرد اصلی آن مدیریت اطلاعات ذخیره شده و برنامه های داخل سرور با توجه به درخواست کلاینت ها می باشد. بر این مبنا، می توان دو بخش مدل StoreVirt را نیز در نظر گرفت، یعنی بخش کلاینت و بخش سرور StoreVirt، که به ترتیب بر روی طرف کلاینت و طرف سرور شفاف عمل می نمایند.
۳ـ۳٫ دیسک مجازی و روش دسترسی
ایده اصلی StoreVirt مرتبط با مفهوم دیسک های مجازی می باشد. از نقطه نظر یک کاربر یا یک برنامه کاربردی، هیچ گونه تفاوتی در دسترسی اطلاعات از دیسک مجازی یا دیسک های سخت محلی وجود ندارد. با این وجود، دیسک مجازی در حقیقت یک ابزار دیسک منطقی مجازی در کلاینت های شفاف به شمار می آید. محتویات حقیقی چنین دیسکی در حقیقت بر روی سرورهای شفاف قرار داشته و برای اجرا بر حسب تقاضا به کلاینت ها بازخوانی می شود. جهت استفاده از دیسک های مجازی که محتویات آنها بر روی سرور شفاف قرار دارند، دو مجموعه پروتکل دسترسی در مدل StoreVirt مورد نیاز است. اولین مجموعه پروتکل ها در خصوص چگونگی دسترسی محتویات Vdisk قبل از آغاز سیستم عامل کلاینت می باشد، که تحت عنوان MRBP (پروتکل بوت از راه دور چند سیستم عامله) خوانده می شود مجموعه دوم در خصوص چگونگی دسترسی به دیسک مجازی و به هنگامی می باشد که سیستم عامل کلاینت پس از راه اندازی اجرا شده است، که تحت عنوان NSAP (پروتکل دسترسی خدمات شبکه) خوانده می شود.
۳ـ۴٫ نگاشت انعطاف پذیر از مجازی به فیزیکی
همانگونه که در بخش قبل ذکر شد، در ابتدا نیاز به نگاشت یک دیسک مجازی محلی در کلاینت شفاف به هارد دیسک فیزیکی (از طریق تصویر دیسک مجازی) در سرور شفاف قبل از آنکه دیسک مجازی قابلیت دسترسی به وسیله کاربران را داشته باشد مدنظر خواهد بود. در SotreVirt، دو سطح مختلف از نقشه برداری یا نگاشت در ارتباط با ایجاد این نوع از ارتباطات وابسته وجود دارد. اولین سطح نگاشت دیسک مجازی کاربران به تصویر دیسک مجازی مجاز بر روی سرور شفاف می باشد. سطح دوم نگاشت بلوک های منطقی دیسک مجازی به بلوک های فیزیکی دیسک های سخت سرورهای شفاف است.
ارتباط متناظر بین Vdisk کاربران و تصویر Vdisk را می توان به عنوان یک نگاشت ریاضیاتی در نظر گرفت: f:VD ® VDI، که در آن VD به معنای جامعیت Vdisks و VDI نیز به عنوان جامعیت ایمیج ها یا تصاویر Vdisks محسوب می شود. تحت کنترل StoreVirt، با وجود آنکه حرف درایو Vdisks مورد دسترسی به وسیله کاربران مختلف کلاینت های شفاف یکسان می باشد، پس از تبدیل به وسیله StoreVirt، می توان آن را به ایمیج های Vdisk یکسان یا مختلف مستقر بر روی سرور شفاف نگاشت نمود.
۳ـ۵٫ جداسازی نرم افزار و داده ها
همانگونه که در بخش ۳ـ۴ تشریح شد، دو سطح نگاشت از دیسک های مجازی بر روی کلاینت StoreVirt به ابزارهای فیزیکی بر روی سرور StoreVirt وجود دارد. اولین سطح مکانیزم نگاشت از Vdisk به ایمیج های Vdisk می باشد که فراهم آورنده یک رویکرد انعطاف پذیر برای به اشتراک گذاری نرم افزار و داده ها از طریق نگاشت Vdisk کاربران مختلف به یک ایمیج Vdisk مشابه می باشد که حاوی نرم افزارها و داده های به اشتراک گذاشته شده است. سطح دوم این فرایند از بلوک های منطقی ایمیج های Vdisk به بلوک های فیزیکی دیسک های سخت واقعی می باشد که همچنین فراهم آورنده یک مکانیزم مدیریت منابع قابل انعطاف ایمیج های Vdisk می باشد که از ویژگی های پیشرفته ای برای خواندن و نوشتن نیز برخوردار است، به طور مثال، این سیستم فراهم آورنده عملیات خواندن و نوشتن همزمان از و به دیسک های سخت مختلف از طریق نگاشت محدوده های مختلف بلوک های مجازی یک Vdisk به دیسک های سخت فیزیکی مختلف می باشد. ما مزیت اولین سطح نگاشت را از طریق جداسازی نرم افزار و داده ها به شرح ذیل در نظر می گیریم.
۳ـ۶٫ به  اشتراک گذاری نرم افزار، تفکیک و بازیابی
به منظور به اشتراک گذاری نرم افزار، StoreVirt اقدام به ارائه یک “تصویر طلایی” از یک سیستم تمیز نموده است که حاوی سیستم عامل مورد نیاز و مجموعه متعارفی از برنامه های کاربردی می باشد. این “تصویر طلایی” مصون از ویروس های کامپیوتری بوده و قابلیت به اشتراک گذاری آن به وسیله کلیه کلاینت های شفاف وجود دارد. با این حال، برخی از برنامه های کاربردی می بایست قابلیت نوشتن به داخل دینکتوری هایی را داشته باشند تا بتوانند به صورت مناسب عمل نمایند، همانند ایجاد فایل های موقت. جهت پشتیبانی از این نوع از نرم افزارها، StoreVirt یک رویکرد COW را ارائه نموده است که از طریق بهره گیری از یک دیسک مجازی COW خاص کاربر (یعنی دیسک مجازی سایه) قابلیت بهره گیری از “تصویر طلایی” برای هر کاربر کلاینت مهیا می گردد.
۳ـ۷٫ پشته شبکه مجازی
همانگونه که در بخش ۳ـ۲ توصیف شد، در مدل StoreVirt، شبیه ساز Vdisk نیازمند ارسال درخواست های خواندن / نوشتن به سرور StoreVirt از راه دور برای انجام رویه های متعاقب می باشد. بنابراین، کلاینت StoreVirt نیازمند به اشتراک گذاری شبکه فیزیکی اصلی با اجزای سیستم عامل متعارف یا برنامه های کاربردی می باشد. به منظور ایجاد این امر، ما یک فناوری پشته شبکه مجازی جهت به اشتراک گذاری بین StoreVirt و پشته TCP/IP معمولی در یک سیستم عامل (OS) کلاینت را بکار گرفته ایم، موردی که در شکل ۵ نشان داده شده است.
۳ـ۸٫ مدیریت حافظه نهان و بافر
به واسطه گسترش عملیات I/O محلی به عملیات I/O شبکه ای، مسیر دسترسی I/O Vdisk شامل سیر از کلاینت شفاف، از طریق شبکه، و متعاقباً سرور شفاف می باشد، بنابراین، عملکرد دسترسی Vdisk تحت تأثیر شرایط شبکه و سرور شفاف خواهد بود. به منظور کاهش وابستگی به شبکه و کاهش تعداد درخواست ها از عملیات I/O Vdisk که به سرور شفاف ارسال می گردد و بنابراین کاهش زمان پاسخ متناظر، مدیر حافظه نهان اقدام به بافر نمودن بخشی از داده های پاسخ می نماید. به طور مشابه، به منظور کاهش متعاقب عملیات به ایمیج های Vdisk، یک حافظه نهان مرتبط با ایمیج Vdisk را می توان در سرور شفاف ایجاد نمود تا قابلیت بافر وضعیت ایمیج Vdisk و داده های مرتبط وجود داشته باشد.
۴- تجارب مربوط به پیاده سازی و اجرا
ما نسبت به پیاده سازی یک پروتوتایپ StoreVirt اقدام نمودیم که از هر دوی سیستم های عامل ویندوز XP/۲۰۰۰ و سیستم عامل لینوکس ردفلگ دسک تاپ ۰/۶ (Linux kernel 2.6) پشتیبانی می کند [۲۴]. رویه اجرای MRBP ما بر مبنای پروتکل PXE اینتل [۲۵] برای ارسال درخواست های بوت می باشد. راهکار اجرایی NSAP بر مبنای UDP است [۲۶]. به واسطه آنکه درایوهای ابزاره وابسته به پلدفرم می باشند، ما نسبت به پیاده سازی شبیه سازهای Vdisk مختلف که برای سیستم عامل های ویندوز و لینوکس به ترتیب بهینه سازی شده اند اقدام نمودیم. این شبیه ساز Vdisk به عنوان یک ابزار پورت SCSI در سطح بلوک اعمال گردید. مدیر حافظه پنهان با یک درایور Vdisk به صورت یکپارچه ارائه شده اند. ما نسبت به پیاده سازی ماژول Vstack پس از فیلتر نمودن درایو سطح میانه اقدام نمودیم که قابلیت پیوند درایو مینی پورت شبکه را خواهد داشت.
راهکارهای اجرایی به زبان C++ می باشند. از آنجایی که سیستم عامل ویندوز XP/۲۰۰۰ به عنوان یک میکروکرنل اصلاح شده به شمار می آید، ما نسبت به تصحیح فایل های رجیستری متناظر ویندوز برای سیستم عامل به منظور بارگذاری این درایوهای اضافه اقدام نمودیم. بنابراین هیچ گونه نیازی جهت تغییر یا کامپایل مجدد کرنل وجود نخواهد داشت. با این وجود، از آنجایی که سیستم عامل لینوکس به عنوان یک کرنل یکنواخت به شمار می آید، ما اقدام به کامپایل درایورهای Vdisk و Vstack در این کرنل به وسیله تصحیح کد منبع کرنل مرتبط قبل از انجام فرایند مجدد کامپایل نمودیم.
فناوری StoreVirt به چندین محصول صنعتی متعلق به شرکت های دیگر انتقال یافت. این سیستم ها بر مبنای StoreVirt در دانشگاه ها، شرکت ها و دیگر سازمان ها برای مصارف روزمره پیاده سازی شدند.
۵- ارزیابی تجربی
در این بخش، ما نسبت به ارزیابی StoreVirt تحت ویندوز XP با چندین مورد آزمایشی اقدام می نماییم. بر این مبنا ما اقدام به ارزیابی عملکرد مجازی سازی حافظه ذخیره سازی در دیسک و سطوح سیستم فایل نموده و آن را با دیگر رویکردهای معروف مقایسه کردیم.
۵ـ۱٫ آزمایش تجربی
در این آزمایشات، ما از پیکربندی های مشابه سخت افزاری همانند موارد ذکر شده فوق استفاده نمودیم اما در عین حال سرور ما که متشکل از یک ماشین Dell PowerEdge 1900 قدرتمندتر است. این سیستم دارای یک پردازنده اینتل چهار هسته ای زئون ۶/۱ گیگاهرتز، ۴ گیگابایت رم DDR2-666 مگاهرتز، یک دیسک سخت SATA با قابلیت ۱۵۰۰۰ دور در دقیقه و با ظرفیت ۱۶۰ گیگابایت ساخت شرکت هیتاچی، و ۱ گیگابیت در ثانیه کارت شبکه می باشد. ما همچنین نسبت به مقایسه عملکرد StoreVirt با یک کامپیوتر شخصی معمولی اقدام نمودیم که دارای پیکربندی سخت افزاری مشابهی است، اما  از یک دیسک سخت محلی اضافه (دیسک سخت سیگیت ۸۰ گیگابایتی ۷۲۰۰ rpm SATA) برخوردار می باشد، و همچنین دارای یک ماشین مجازی است که قابلیت شبیه سازی رویکردهای مبتنی بر ماشین مجازی (VM) را خواهد داشت که با استفاده از یک حافظه ۵۱۲ مگابایتی و یک دیسک سخت ۸ گیگابایتی SCSI، با استفاده از ایستگاه کاری مجازی ـ افزار (۵/۶) با میزبانی ویندوز XP حرفه ای (SP3) و همچنین با ویژگی فایل NTFS V3.1 بر روی سخت افزار متعارف یک رایانه شخصی (اما در عین حال با توجه به ۱ گیگابایت حافظه فیزیکی، که البته نیمی از آن برای سیستم عامل میزبان بکار گرفته شده است) مدنظر قرار گرفته است. سیستم عامل سرور نیز ویندوز ۲۰۰۳ انترپرایز (SP2) می باشد که با استفاده از یک فایل سیستم NTFS v3.1 اجرا می گردد. کلیه کلاینت های StoreVirt، رایانه شخصی عادی، و ماشین مجازی از ویندوز XP حرفه ای (SP3) با فایل سیستم NTFS v3.1 استفاده می نمایند.
۵ـ۲٫ عملکرد دسترسی دیسک مجازی
ما در ابتدا اقدام به ارزیابی عملکرد دسترسی به دیسک مجازی بر حسب عملکرد کلی آن در یک ویژگی مشخص شده بر مبنای کلاینت شفاف نمودیم. این آزمایش با استفاده از ابزار Iometer [۲۷] اعمال شد تا قابلیت ارسال درخواست های دسترسی تصادفی به دیسک با توجه به اندازه های مختلف بر حسب ماشین های گوناگون و با توجه به آنکه حافظه نهان آن غیرفعال شده است وجود داشته باشد.
۵ـ۳٫ عملکرد سیستم فایل
در این بخش، ما نسبت به ارزیابی عملکرد کلی سیستم فایل کلاینت StoreVirt با استفاده از یک معیارسنجی اندروی اصلاح شده اقدام می کنیم [۲۸]. ما اقدام به مقایسه این عملکرد در برابر عملکرد سیستم فایل یک رایانه شخصی عادی دارای دیسک سخت، با CIFS (سیستم فایل اینترنت مشترک) نمودیم [۲۹] و به علاوه از رویکردهای مبتنی بر ویژگی های مجازی ماشین مجازی نیز بهره گرفتیم. برای CIFS، ما از رایانه شخصی مشابه و پیکربندی سخت افزاری سرور StoreVirt یکسانی استفاده کردیم. در این معیارسنجی، ما از درخت منبع آپاچی ویندوز Apache 2.0.53 استفاده نمودیم. این درخت منبع دارای ۳/۳۹ مگابایت اطلاعات قبل از انجام کامپایل و ۴۲ مگابایت اطلاعات پس از کامپایل می باشد. جدول ۱ نشان دهنده میانگین عملکرد در خلال پنج بار انجام این آزمایش می باشد. برای هر بار، ما اقدام به بوت نمودن مجدد هر دوی ماشین های کلاینت و سرور به منظور پاک کردن حافظه های نهان مختلف آنها نمودیم.
۶- مباحث
در این بخش، ما گونه های محتمل و بهینه سازی شده StoreVirt در ارتباط با ارتقای عملکرد سیستمی، استواری و امنیت آن را مورد بررسی قرار می دهیم.
استفاده از حافظه های نهان در هر دوی طرف کلاینت و سرور به طور بالقوه ای قابلیت ارتقای عملکرد را به وجود خواهد آورد. در طرف کلاینت، درایور Vdisk قابلیت کاهش تعداد ارتباطات شبکه را فراهم خواهد آورد. این وقفه به عنوان یک تنگنا برای عملکرد کنونی به شمار می آید. در طرف سرور، ما قابلیت استفاده از ویژگی محلیت درخواست های خواندن در کلاینت های مختلف با استفاده از حافظه نهان ایمیج Vdisk را خواهیم داشت و همچنین می توانیم نسبت به بهینه سازی درخواست نوشتن با استفاده از طرح های بهینه سازی نوشتاری سطح کاربردی (همانند طرح نوشتاری تنبل) استفاده نماییم. پروتکل دسترسی Vdisk را می توان متعاقباً جهت ارتقای عملکرد به روزرسانی نمود. در سطح اجرایی کنونی، درخواست های دیسک از راه دور به صورت ترتیبی ارسال می شوند. در تحقیقات آتی، ما قابلیت ارتقای وقفه دسترسی به دیسک و عملکرد کلی آن از طریق ارسال چندین درخواست دیسک از راه دور به صورت همزمان را خواهیم یافت.
۷- نتیجه گیری
ما یک الگوی رایانشی نوین تحت عنوان رایانش شفاف، را ارائه نمودیم که سعی در حل چالش هایی می نماید که با آن در سیستم های رایانشی جاری بر مبنای مکانیزم مجازی سازی حافظه ذخیره سازی از طریق جدا کردن ویژگی رایانشی و ویژگی ذخیره سازی اطلاعات در سیستم های کامپیوتری رایانه شخصی مواجه بوده ایم. به منظور درک سیستم رایانشی شفاف، ما نسبت به ایجاد StoreVirt اقدام نمودیم که قابلیت ذخیره سازی کلیه داده ها و نرم افزارها بر روی دیسک های مجازی را خواهد داشت که مترادف با ایمیج های دیسک قرار گرفته بر روی سرور مرکزی با توجه به مکانیزم مجازی سازی ذخیره اطلاعات می باشد.
ما آزمایشات و بررسی های خاصی را انجام داده تا قابلیت ارزیابی StoreVirt را داشته باشیم. ما نشان می دهیم که با توجه به یک سرور قدرتمند، StoreVirt قابلیت حاصل آوردن عملکرد قابل قیاس و حتی بهتر از فایل سیستم و دیسک ها در مقایسه با رایانه های شخصی معمولی و با توجه به دیسک های سخت محلی، سیستم فایل شبکه و رویکردهای مبتنی بر ماشین مجازی را خواهد داشت.
تحقیقات بعدی شامل بهینه سازی متعاقب عملکرد، ارتقای امنیت سیستم و پشتیبانی بیشتر انواع ابزارهای رایانشی، نظیر تلفن های هوشمند و سیستم های کاربردی دیجیتال و همچنین انواع بیشتر از شبکه ها، نظیر شبکه WiFi و ۳G می باشد.

تفکیک محاسبه و ذخیره سازی اطلاعات با مجازی سازی فضای ذخیره سازی

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
تماس با ما

اکنون آفلاین هستیم، اما امکان ارسال ایمیل وجود دارد.

به سیستم پشتیبانی سایت ایران ترجمه خوش آمدید.