Дипломная работа студента 545 группы Чуновкина Фёдора Дмитриевича

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Математико-механический факультет
Кафедра системного программирования
РАЗРАБОТКА СРЕДЫ ДЛЯ ОБЛАЧНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ
Дипломная работа студента 545 группы
Чуновкина Фёдора Дмитриевича

Научный руководитель		………………	Бондарев А.В.
		/ подпись /
Рецензент		………………	к.ф.-м.н., доцент Иванов А.Н.
		/ подпись /
“Допустить к защите”		………………	д.ф.-м.н., проф. Терехов А.Н.
заведующий кафедрой		/ подпись /

Санкт-Петербург
2012
SAINT PETERSBURG STATE UNIVERSITY Mathematics & Mechanics Faculty
Software Engineering Chair
CLOUD COMPUTING INFRASTRUCTURE DEVELOPMENT
by
Fedor, Chunovkin
Graduate paper
Supervisor ……………… A. V. Bondarev
Reviewer ……………… Ass. Prof. A. N. Ivanov
“Approved by” ……………… Professor A. N. Terekhov
Head of Department
Saint Petersburg
2012
Оглавление

1.Mavjud echimlarni ko'rib chiqish 6
1.1.Yopiq tijorat "yirik bulutlar" 7
1.2.Tarqatilayotgan hisoblash uchun platformalar 8
2. Arxitektura 10

1. Kirish
Zamonaviy dunyoda, odamlar hamma joyda hisoblash qurilmalari bilan o'ralgan. Hisoblash texnologiyasini rivojlantirishning barcha davrida uning kuchi muntazam oshirib boradi. Murning qonuniga ko'ra [50], tranzistorlar soni va, natijada, hisoblash qurilmalarining kuchi vaqt o'tishi bilan chidamli darajada o'sib boradi. Va hatto, bu noqulay o'sishga qaramasdan, hozirgi paytda yagona kompyuterlarning mavjudligi etarli emasligi uchun vazifalar mavjud va hali ham bor. Misol uchun, multimediali ma'lumotlarni oqimlarni qayta ishlash eng qiyin va ayni vaqtda keng tarqalgan va talab qilinadigan vazifalardandir. Bunday hisob-kitobda o'ta zararli vazifalarni samarali hal qilish uchun kompyuterlar turli xil kompyuter tarmoqlari yoki klasterlarga birlashtirilgan. Katta taqsimlangan hisoblash klasterlari odatda "bulutli tizimlar" va ulardagi bajarilgan hisob-kitoblar - "bulutli hisoblash" deb nomlanadi. Talabga muvofiq zarur hisoblash resurslarini oladigan foydalanuvchi uchun katta hisoblash salohiyati va qulayligi, qo'llaniladigan vositalarning amalga oshirilishi va infratuzilmasining texnologik xususiyatlarini tushunishdan va uning foydalanganlari uchun to'lovni talab qilishdan kelib chiqadi, bunday tarqalgan platformalarning mashhurligini oshirishga olib keldi. Bularning barchasi axborot texnologiyalari sohasining faol rivojlanishiga sabab bo'ldi.

• 
  Boshqa tomondan, juda ko'p miqdorda maishiy hisoblash resurslari doimo ishlamayapti: ta'lim muassasalarida, idoralarda, Internet-kafe va boshqa joylarda. Bundan murakkab muammolarni birgalikda hal qilish yoki turli internet xizmatlarini taqdim qilish uchun "bulut" da bunday bo'sh resurslarni birlashtirishning oddiy, tezkor va qulay usullaridan foydalanish foydali bo'ladi.
  
• 
  Hozirgi vaqtda hisob-kitoblarni parallel hisoblash sohasida aniq echimlar taklif etadigan ko'plab mahsulotlar va texnologiyalar mavjud. Ular orasida quyidagi echimlarni sinflari mavjud:
  
• 
  • Yopiq tijorat "yirik bulutlar"
  
• 
  • tarqatilgan hisoblash uchun platformalar
  
• 
  • Tarqatilgan veb-xizmatlarni yaratish uchun maxsus vositalar mavjud echimlar odatda an'anaviy xizmatga asoslangan modelni yoki partiyalarni qayta ishlash qobiliyatlarini ta'minlaydi. Shu bilan birga, "bulut" ga yuborilgan vazifa odatda cheklangan uzunlikdagi ba'zi so'rovlar shaklida tavsiflanadi va hisob-kitoblarning bevosita boshlanishidan oldin to'liq ma'lum bo'lishi kerak, uning qarori bilan bog'liq. Bu jiddiy shu kabi tizimlarda hal qilish uchun mavjud vazifalar doirasini cheklaydi. Mavjud umumiy maqsadlardagi "bulutlar" da hal etilmaydigan muammolarning yorqin misollari, masalan, "jonli" multimediya oqimlarini qayta ishlash: transkodlash, video filtrlarni joylashtirish, video oqimida naqsh aniqlash algoritmlarini qo'llash va boshqalar.
  
• 
  Muayyan vazifalar uchun siz ko'pincha maxsus echimlar topa olasiz, ularning salohiyati odatda bir yoki bir nechta aniq vazifalarni hal qilish bilan qat'iy cheklanadi. Hisobga olishni talab qiladigan vazifalar yuzaga kelganda, bunday echimlar odatda hisob-kitoblarni parallel hisoblash uchun o'zlarining usullarini taqdim etadi. "Jonli" multimediya oqimlarini qayta ishlash sohasida bunday ixtisoslashgan mahsulotlarga misol sifatida, Adobe Flash Media Server [4] yoki Red5 Media Server [66] ochiq-oydin manba ko'rsatgichidan foydalanish mumkin.
  

Umumiy maqsadlardagi "bulutlar" da hal qilinishi kerak bo'lgan vazifalar bo'yicha ham, shaxsiy hisoblash nodlarini tor mutaxassislashtirishga aniq moyillik mavjud. Xususan, xizmatga yo'naltirilgan tizimlarda xizmatlar odatda alohida holatlarda namoyon bo'ladi, ularning har biri aniq aniq muammoni hal qiladi. Ushbu holatda parallellashtirish ushbu turdagi xizmatlarning ko'plab misollarini bir xil yoki boshqa turdagi xizmatlar doirasida bir-birlari bilan o'zaro aloqada bo'lish yo'li bilan amalga oshiriladi. Shu bilan birga, turli xil xizmat turlarini o'zaro faoliyatni tashkil etish, ya'ni turli vazifalarni hal qilish juda qiyin.
Shuni aytib o'tish joizki, deyarli har qanday tarqalgan "bulut" tizimini joylashtirish jarayoni oddiy emas va shuning uchun malakali xodimlarning mavjudligi talab etiladi. Ushbu talab ko'p hollarda har qanday bir mashinaga qaraganda ancha murakkab vazifalarni hal qila oladigan yagona hisoblash klasterlariga bo'sh resurslarni birlashtirishga qaratilgan asosiy dalillardir.
2009 yil yozgi maktabida Sankt-Peterburg shtati universiteti (Sankt-Peterburg shtati universiteti) Matematika va mexanika fakultetida "Cloud Observer" loyihasi tug'ildi - matematika kafedralari va PM-PU (amaliy matematika-nazorat jarayonlari) ning uchinchi kurs talabalarining birgalikdagi rivojlanishi. Dastlab loyiha video kuzatuv tizimlarini tashkil qilish va video konferensiyalarni tashkil qilish uchun tarqatilgan hisoblash muhiti yaratilgan. Loyihaning mavzusi istiqbolli va istiqbolli bo'lib, mening ikki darslik uchun mavzu bo'ldi. Ushbu tezisning bir qismi sifatida men Cloud Observer loyihasini ishlab chiqishni davom ettirmoqdaman, bu juda ham umumiy vazifani hal etish. Xizmatga yo'naltirilgan arxitektura asosida qurilgan markazlashtirilmagan taqsimlangan kompyuter tarmog'ini yaratish taklif etilmoqda. Asosiy g'oyalardan biri foydalanuvchilarning foydalanilmayotgan resurslari hisobiga kengaytirilishi mumkin bo'lgan bunday muhitni yaratish va ayni paytda u hal qilingan vazifalarning mohiyatiga zaif talablarni qo'yishdir. Loyiha bepul litsenziya asosida tarqatiladi va GoogleCode [20] da har bir ochiq havzada mavjud. Manba kodlaridan avtomatik ravishda ishlab chiqilgan loyiha uchun texnik hujjatning hajmi (Doxygen utility [22] yordamida) allaqachon uch yuzdan ortiq sahifa [18].
Hujjatlarni onlayn HTML versiyasi ham mavjud [19].

1.