استقرار برنامه های کاربردی مبتنی بر مولفه در محیط های توزیع شده

استقرار برنامه های کاربردی مبتنی بر مولفه در محیط های توزیع شده

اسلاید 1: استقرار برنامه های کاربردی مبتنی بر مولفه در محیط های توزیع شده سمینار پروژه کارشناسی ارشداستاد راهنما : آقای دکتر حبیبیاستاد مشاور : آقای دکتر موقر ارائه دهنده : سعید بشیری

اسلاید 2: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر2رئوس مطالبمقدمهابزارهای استقرار نرم افزار در صنعتمتدهای استقرار نرم افزار در تحقیقات آکادمیکرهیافت مبتنی بر گراف برای برنامه ریزی استقرارگام های بعدی و زمانبندی مراجع

اسلاید 3: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر3مقدمهامروزه برنامه های کاربردی پيچيده ای وجود دارند که دارای تعداد زيادی مولفه های نرم افزاری ناهمگن هستند. این برنامه ها معمولا در محیط های توزیع شده استقرار می یابند.استقرار برنامه های مبتنی بر مولفه در محیط های توزیع شده به سادگی استقرار برنامه های منفرد بر روی یک کامپیوتر نمی باشد.

اسلاید 4: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر4مقدمهتعریف یک مولفه نرم افزاریمولفه ها کپسول هایی از برنامه ها می باشند. یک کپسول عملکرد برنامه را مجرد می سازد و با ارائه یک رابط به سرویس های برنامه پیا ده سازی را پنهان نموده وامکان ترکیب و هماهنگی مولفه ها را فراهم می سازد.(Jose M. Troya and Antonio Vallecillo)یک مولفه، یک قسمت قابل جایگزین و مجزا از برنامه می باشد که یک عملکرد مشخص و مجزا را انجام می دهد.همچنین یک مولفه، یک واحد ترکیب می باشد که وابستگی های آن به دیگر مولفه ها به صورت از پیش تعریف شده ، وجود داشته باشد.(Sherif Yacoub)

اسلاید 5: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر5مقدمه(ادامه)موارد مشترک در تمامی تعاریف مولفه نرم افزاری:مولفه یک واحد پیاده سازی نرم افزار می باشد که می تواند در برنامهای مختلف مورد اتفاده مجدد قرار گیرد.مولفه دارای یک یا چند رابط از پیش تعریف شده می باشد.جزئیات داخلی مولفه نرم افزاری پنهان می باشند.یک مولفه دارای عملکرد مشخص می باشد.

اسلاید 6: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر6مقدمه(ادامه)فرایند استقرار نرم افزار،یک توالی از فعالیت ها می باشد که یک برنامه توسعه داده شده را در محیط هدف قرار می دهد و آن را آماده استفاده می گرداند.به دست آوردن (Acquiring) برنامه ریزی (Planning) نصب Installation) (پیکره بندی (Configuration)اجرا (Execution)

اسلاید 7: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر7ابزارهای استقرار نرم افزاردر صنعتابزارهای استقرار نرم افزاردر صنعت به سه دسته اصلی تقسیم می شوند:نصب کننده های منفرد (stand-alone installers) ابزارهای استقرارمبتنی بر وب (Web-based deployment tools)ابزارهای مدیریت سیستم (Systems management tools)

اسلاید 8: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر8ابزارهای استقرار نرم افزاردر صنعت(ادامه)نصب کننده های منفردفعالیت اصلی نصب کننده های منفرد ،نصب وحذف سیستم های نرم افزاری منفرد از روی یک کامپیوتر می باشد. ابزارها دارای محدودیت هایی نیز هستند از جمله برای نرم افزارهای توزیع شده غیرقابل استفاده می باشند و دیگر اینکه خود کاربر باید بروز رسانی ان را به عهده بگیرد.

اسلاید 9: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر9ابزارهای استقرار نرم افزاردر صنعت(ادامه)نصب کننده های منفردنمونه هایی از نصب کننده های منفردLinux RPMRedhat Package ManagerInstallShield InstallAnywhere شرکت نرم افزاری Zero G

اسلاید 10: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر10ابزارهای استقرار نرم افزاردر صنعت(ادامه)ابزارهای استقرارمبتنی بر وبدراین ابزارها نیازی به نصب و به روزرسانی نرم افزار بر روی هرمیزبان به صورت جداگانه نمی باشد ودر عوض نرم افزار بر روی یک خدمتگزار وب استقرار می یابد.یکی از مهمترین محدودیت های این ابزارها این می باشد که تنها برای نرم افزارهای منفرد قابل استفاده می باشد و برای استقرار نرم افزارهای توزیع شده غیر قابل استفاده می باشد.

اسلاید 11: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر11ابزارهای استقرار نرم افزاردر صنعت(ادامه)ابزارهای استقرارمبتنی بر وبنمونه هایی از ابزارهای استقرارمبتنی بر وبJava Web StartMicrosoft Windows UpdateMicrosoft ClickOnce

اسلاید 12: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر12ابزارهای استقرار نرم افزاردر صنعت(ادامه)ابزارهای مدیریت سیستمدر این ابزارهاَ Administrator،از یک مکان متمرکز عملیات هایی را انجام میدهد که به صورت اتوماتیک در تمامی سیستم ها در شبکه اعمال می شود. Administrator از روی کامپیوتر خود قادر به استقرار، پیکره بندی ،مدیریت و نگهداری تعداد زیادی از سیستمهای سخت افزاری و نرم افزاری می باشد.

اسلاید 13: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر13ابزارهای استقرار نرم افزاردر صنعت(ادامه)ابزارهای مدیریت سیستممحدودیت های این ابزارهامعمولا سیستمهایی سنگین و پیچیده هستندنیاز به شبکه مطمئن دارندنیاز به کنترل کامل Administratorدارند.نمونه هایی از ابزارهای مدیریت سیستمMicrosoft Systems Management ServerIBM Tivoli Management EnvironmentAltiris Deployment Solution

اسلاید 14: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر14رهیافتهای استقرار نرم افزاردرتحقیقاتایجاد چارچوب های استقراراستفاده از عاملهای سیار در استقرار نرم افزاراستقرار بر محور کیفیت سرویساستقرار در شبکه های محاسباتی

اسلاید 15: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر15رهیافتهای استقرار نرم افزاردرتحقیقات(ادامه)چارچوب های استقرار (Deployment Frameworks)در این رهیافتها محققین سعی می کنند که یک توالی از فعالیتهاactivities) ) را برای فرایند استقرار نرم افزار بوجود آورند. هدف ایجاد یک چارچوب عمومی برای انجام فرایند استقرار نرم افزاز می باشد.

اسلاید 16: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر16رهیافتهای استقرار نرم افزاردرتحقیقات(ادامه)نمونه هایی ازچارچوبهای استقرار Software Dockدر دانشگاه ColoradoOMG D&C Specificationتوسط Object Management GroupORYAمختصر Open enviRonment to deploY Applicationsتوسط Lestideau و Belkhatir در سال 2003

اسلاید 17: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر17رهیافتهای استقرار نرم افزاردرتحقیقات(ادامه)استفاده از عاملهای سیار در استقرار نرم افزارعاملهای سیار به دلایل زیر درفرایند استقرارمفیدندامکان عمل در قالب های ناهمگندر نتیجه انجام فرایند استقرار در شبکه های ناهمگنامکان یکپارچگی با اینترنتدر نتیجه یکپارگی فرایند استقرار با اینترنتامکان نظاره کردن روال نصب جلوگیری از عملیات غیر قانونی و در نتیجه امنیت بیشتر

اسلاید 18: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر18رهیافتهای استقرار نرم افزاردرتحقیقات(ادامه)نمونه پروژه هایی که در فرایند استقرار آنها از عامل های سیار استفاده شده استپروژه تحقیقاتی University of Colorado Software Dockسیستم TACOMAتوسط and N.Sudmann Johnson D.در سال 2002

اسلاید 19: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر19رهیافتهای استقرار نرم افزاردرتحقیقات(ادامه)استقرار بر محور کیفیت سرویس (QoS-Aware Deployment)در این رهیافت وضعیت پارامترهای کیفیت سرویس در فرایند استقرار مورد توجه قرار می گیرد.هدف انتخاب پیکره بندی استقراری می باشد که پارامتر کیفیت سرویس مورد نظر را بهینه نماید.از جمله پارامترهای کیفیت سرویس می توان به قابلیت اطمینان، امنیت ، هزینه ، توازن بار، دردسترس بودن و... اشاره کرد.

اسلاید 20: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر20رهیافتهای استقرار نرم افزاردرتحقیقات(ادامه)نمونه پروژه هایی که فرایند استقرار آنها بر محور کیفیت سرویس می باشدمحیط DeSi ،معرفی شده توسط ,etcRakicM. درسال 2004تاکید بر روی پارامتر دردسترس بودنپروژه دیگر در سال2002 توسط Nahrstedtو Wichadakulتاکید بر استقرار بر محور کیفیت سرویس در محیط فراگیر

اسلاید 21: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر21رهیافتهای استقرار نرم افزاردرتحقیقات(ادامه)استقرار در شبکه های محاسباتیدر این رهیافتها به علت تعداد زیاد میزبانان و همچنین ناهمگنی شبکه ،فاز استقرار باید در حد امکان بصورت اتوماتیک باشد.در این فرایند اتوماتیک باید محدودیت های برنامه و کاربر ارضاء شوند.از جمله این پروژه ها ، چارچوبی است که برای استقرار مولفه های CORBA،در شبکه های محاسباتی توسط Lacour و Priol در سال 2004 ارائه شده است.

اسلاید 22: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر22رهیافت مبتنی بر گراف برای برنامه ریزی استقرارهدف ما :توسعه الگوریتم های مورد نیاز برای استقراربرنامه های کاربردی مبتنی بر مولفه در محیط های توزیع شده می باشد به طوریکه :برخی از پارامترهای کیفیت سرویس ماکزیمم شوند.یک فرایند استقرار بر محور کیفیت سرویس می باشد.محدودیت های تعریف شده توسط کاربر ارضاء شوند.رهیافت وابسته به تکنولوژی های توسعه مبتنی بر مولفه نباشد.

اسلاید 23: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر23رهیافت مبتنی بر گراف برای برنامه ریزی استقرار(ادامه)تمرکز در این پروژه بر فاز برنامه ریزی می باشد. فرایند استقرار نرم افزاربه دست آوردن (Acquiring) برنامه ریزی (Planning) نصب Installation) (پیکره بندی (Configuration)اجرا (Execution)

اسلاید 24: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر24رهیافت مبتنی بر گراف برای برنامه ریزی استقرار(ادامه)فاز برنامه ریزی (Planning)در این فاز با توجه به مشخصات برنامه مبتنی بر مولفه، مشخصات محیط هدف، و محدودیت های کاربر مشخص می شود که کدام مولفه در کدام میزبان اجرا خواهد شد.به برنامه ای که این فاز را انجام می دهد، برنامه ریز گفته می شود.(Planner)نتایج در طرح استقرار (Deployment Plan)

اسلاید 25: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر25رهیافت مبتنی بر گراف برای برنامه ریزی استقرار(ادامه)ورودی های برنامه ریزمشخصات برنامه ای که باید استقرار یابد.مشخصات محیطی که برنامه باید در آن استقرار یابد (محیط هدف). مشخصات محدودیت های تعریف شده توسط کاربر و نیازمندیها.

اسلاید 26: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر26رهیافت مبتنی بر گراف برای برنامه ریزی استقرار(ادامه)مدل کردن ورودی های برنامه ریزاز گراف برای مدل کردن ورودی ها استفاده می شود.مزایای استفاده از گراف برای مدل کردنگراف یک بازنمایی بصری را ارائه می کند.الگوریتمهای تئوری گراف می توانند به ما در طراحی الگوریتمهای برنامه ریزی استقرار کمک نمایند.از سمبلهای تئوری گراف می توان برای بازنمایی صوری ورودی های برنامه ریزونیزاثبات درستی الگوریتمهای برنامه ریزی استقرار استفاده کرد.

اسلاید 27: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر27رهیافت مبتنی بر گراف برای برنامه ریزی استقرار(ادامه)مدل کردن مشخصات برنامه از دید برنامه ریز، برنامه متشکل ازتعدادی مولفه می باشد که توسط تعدادی کانال با خصوصیات متفاوت با یکدیگر در ارتباطند. جزییات داخلی ونحوه عملکرد درونی مولفه ها مهم نمی باشد.این مولفه ها می توانند فرایند،سرویس وب،Java beans ، مولفه های CORBA و... باشند.

اسلاید 28: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر28رهیافت مبتنی بر گراف برای برنامه ریزی استقرار(ادامه)مدل کردن مشخصات برنامهابتدا برنامه مبتنی بر مولفه، توسط Reo مدل می شود.Reo ، یک مدل هماهنگی مبتنی بر کانال می باشد که رفتارهای مشارکتی دوسویه مولفه ها را در یک سیستم مبتنی بر مولفه هماهنگ می سازد.Reo، این امکان را می دهد تا ارتباطات بین مولفه ها ،که هر کدام دارای خصوصیات متفاوت می باشند، به سادگی مدل شده و بیان شوند.

اسلاید 29: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر29رهیافت مبتنی بر گراف برای برنامه ریزی استقرار(ادامه)مثالی از یک برنامه مدل شده با ReoN1 سرویس رزرو پروازسرویس رزرو پرواز بین المللیسرویس رزرو پرواز داخلیN2

اسلاید 30: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر30رهیافت مبتنی بر گراف برای برنامه ریزی استقرار(ادامه)مدل کردن مشخصات برنامهبرنامه مدل شده با Reo را به راحتی می توان تبدیل به گراف کردگره های گراف، نمایانگرمولفه های برنامه می باشند.یالهای گراف ، نمایانگر کانالهای بین مولفه ها می باشند.هر یال، با نام نوع کانال ارتباطی بین دومولفه برچسب می خورد.گراف حاصل ، گراف برنامه (Application Graph) نامیده می شود.

اسلاید 31: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر31رهیافت مبتنی بر گراف برای برنامه ریزی استقرار(ادامه)مثالی از یک گراف برنامهس ر پN2N1س ر پ ب س ر پ د T2T4T2T1T1

اسلاید 32: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر32رهیافت مبتنی بر گراف برای برنامه ریزی استقرار(ادامه)مدل کردن مشخصات محیط هدفمحیط هدف، متشکل ازتعدادی میزبان با تواناییهای محاسباتی متفاوت می باشد که توسط یک شبکه در محیط توزیع شده به یکدیگر متصلند.محیط هدف به صورت زیر با یک گراف مدل می شودگره ها، نمایانگرمیزبانان دردسترس در محیط توزیع شده می باشند.یالها، نمایانگر انواع کانالهای مختلف می باشند که می توانند بین دو میزبان وجود داشته باشند.

اسلاید 33: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر33رهیافت مبتنی بر گراف برای برنامه ریزی استقرار(ادامه)گراف حاصل، گراف محیط هدف (Target environment graph) نامیده می شود.مثالی از یک گراف محیط هدف

اسلاید 34: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر34رهیافت مبتنی بر گراف برای برنامه ریزی استقرار(ادامه)حال می توان برنامه ریزی استقرار را چنین تعریف نمودایجاد نگاشتی بین گراف برنامه و گراف محیط هدفنگاشت باید به شکلی صورت پذیرد که پارامتر کیفیت سرویس مورد نظر ماکزیمم شود.همچنین محدودیت های تعریف شده توسط کاربر ارضاء شوند.

اسلاید 35: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر35رهیافت مبتنی بر گراف برای برنامه ریزی استقرار(ادامه)عباس حیدرنوری و فرهاد مودت وفرهاد ارباب، این مساله را برای پارامترهای کیفیت سرویس هزینه و اطمینان حل نموده اند.حل مساله برای پارامترهزینه با استفاده از الگوریتم تقریبی مساله پوشش مجموعه مینیمم ((Minimum Set Cover حل مساله برای پارامتراطمینان با استفاده از الگوریتم تقریبی مساله برش چند راهه (Multiway cut) در تئوری گراف.

اسلاید 36: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر36گام های بعدی و زمانبندیدر گام بعدی ما می خواهیم با استفاده از رهیافت مبتنی بر گراف مساله برنامه ریزی را برای یکی دیگر از پارامترهای کیفیت سرویس از جمله کارایی،امنیت، توازن بار و... حل نماییم.تست الگوریتم ارائه شده مرحله بعدی می باشد.

اسلاید 37: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر37گام های بعدی و زمانبندی(ادامه)

اسلاید 38: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر38مراجعArbab, F. Reo: A Channel-based Coordination Model for Component Composition. Mathematical Structures in Computer Science, 14, 3 (June 2004),pp. 329-366.Heydarnoori, A. and Mavaddat, F. and Arbab, F. Deploying Loosely Coupled, Component-based Applications into Distributed Environments. Proceedings of the 13th Annual IEEE International Symposium and Workshop on Engineering of Computer Based Systems (ECBS’06)Heydarnoori, A. and Mavaddat, F. Reliable Deployment of Component-based Applications into Distributed Environments. Proceedings of the Third International Conference on Information Technology: New Generations (ITNG06)Lacour, S., Prez, C., and Priol, T. A Software Architecture for Automatic Deployment of CORBA Components Using Grid Technologies. In Proceedings of the First Francophone Conference On Software Deployment and (Re Configuration (DECOR 2004), Grenoble, France, October 2004, pp.187-192.

اسلاید 39: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر39مراجعLacour, S., Prez, C., and Priol, T. A Software Architecture for Automatic Deployment of CORBA Components Using Grid Technologies. In Proceedings of the First Francophone Conference On Software Deployment and (Re Configuration (DECOR 2004), Grenoble, France, October 2004, pp.187-192.Sudmann, N.P. and Johansen, D. Software Deployment Using Mobile Agents. In Proceedings of First International IFIP/ACM Working Conference on Component Deployment (CD 2002), Berlin, Germany, June 20-21,2002.Object Management Group, Deployment and Configuration of Component-based Distributed Applications specification, http://www.omg.org/docs/ptc/04-05-15.pdf.Carzaniga, A., Fuggetta, A., Hall, R. S., Hoek, A. V. D., Heimbigner,D., Wolf, A. L. A Characterization Framework for Software Deployment Technologies. Technical Report CU-CS-857-98, Dept. of Computer Science,University of Colorado, April 1998

اسلاید 40: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر40مراجعMikic-Rakic, M., Malek, S., Beckman, N. and Medvidovic, N. A Tailorable. Environment for Assessing the Quality of Deployment Architectures in Highly Distributed Settings. In Proceedings of the Second International Working Conference on Component Deployment (CD 2004), Edinburgh,UK, May 20-21, 2004.Wichadakul, D., and Nahrstedt, K. A Translation System for Enabling Flexible and Eficient Deplyoment of QoS-aware Applications in Ubiquitous Environments. In Proceedings of the First International IFIP/ACMWorking Conference on Component Deployment (CD 2002), Berlin, Germany, 2002.Lestideau, V. and Belkhatir, N. Providing Highly Automated and Generic Means for Software Deployment Process. In Proceedings of the 9th International Workshop on Software Process Technology (EWSPT 2003), Helsinki,Finland, September 1-2, 2003, pp. 128-142.

اسلاید 41: دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی کامپیوتر41؟