تحديات السحابة: الاتصال
- 8 دقائق
حتى مع أنظمة الذاكرة المشتركة الموزعة، مثل DSM، يتم تمرير الرسائل داخلياً بين الأجهزة، وإن كان بطريقة واضحة تماماً للمستخدمين. وبالتالي، يتلخص التنسيق في تمرير الرسائل. ويمكننا أن نجادل عندئذٍ، بأن الطريقة الوحيدة التي يمكن للأنظمة الموزعة التواصل بها هي عن طريق تمرير الرسائل. في الواقع، تبنى كولوريس وزملاؤه هذا التعريف فقط للأنظمة الموزعة.1 تعتمد الأنظمة الموزعة، مثل السحابة، بشكل كبير على الشبكة الأساسية لتسليم الرسائل بسرعة كافية إلى كيانات الوجهة لثلاثة أسباب رئيسية: الأداء والتكلفة وجودة الخدمة (QoS). وعلى وجه التحديد، نجد أن تسليم الرسائل السريع يقلل من أوقات التنفيذ، ويقلل من التكاليف (لأن تطبيقات السحابة يمكن تثبيتها في وقت أسرع)، ويرفع جودة الخدمة، وخاصة بالنسبة لتطبيقات الصوت والفيديو. وهذا الشرط يجعل مسألة الاتصال موضوعاً أساسياً في تطوير برامج السحابة. في الواقع، قد يجادل البعض بأن الاتصال يكمن في قلب السحابة ويشكل أحد ازدحاماتها الرئيسية.
يمكن للبرامج الموزعة تطبيق تقنيتين لمعالجة ازدحامات الاتصالات السحابية.
التوصيل الشبكي
إن توزيع/تقسيم العمل عبر الأجهزة يحاول جمع الكيانات ذات التواصل العالي معاً. ويمكن لهذه الاستراتيجية تخفيف الضغط على شبكة السحابة وبالتالي تحسين الأداء. غير أن تحقيق هذا الهدف ليس بالسهولة التي قد يبدو عليها. على سبيل المثال، تسعى استراتيجية قطع الحافة القياسية إلى تقسيم رؤوس الرسم البياني إلى p من الأقسام متساوية القيمة على p من المعالجات بحيث يتم تصغير القيمة الإجمالية للحواف التي تمر بين الأقسام.
ونحن نُدرك، من خلال فحص هذه الاستراتيجية بعناية، وجود قصور خطير يؤثر بشكل مباشر على الاتصالات. وكما تم التوضيح مسبقاً في الشكل 10، الحد الأدنى من القطع الذي نتج عن قياس قطع الحافة يتغاضى عن حقيقة أن بعض الحواف قد تمثل تدفق نفس المعلومات. على وجه الخصوص، $v_{2}$ في $P_{1}$ في الشكل يرسل نفس الرسالة مرتين إلى $P_{2}$ (على وجه التحديد إلى $v_{4}$ و$v_{5}$ في $P_{2}$)، في حين يكتفي بتوصيل الرسالة مرة واحدة فقط لأن $v_{4}$ و$v_{5}$ سوف توجد على نفس الجهاز. وبالمثل، $v_{4}$ و$v_{7}$ يمكنهما توصيل الرسائل إلى $P_{1}$ مرة واحدة فقط، لكنهما يفعلا ذلك مرتين.
وبالتالي فإن قياس قطع الحافة القياسي يزيد حجم الاتصالات ويؤدّي بالتالي إلى نسبة استخدام شبكة زائدة. ونتيجة لذلك، يمكن أن يكون النطاق الترددي للتوصيل البيني مُجهداً وأن يتدهور الأداء. وحتى إذا تم تصغير إجمالي حجم الاتصالات (أو عدد الرسائل) بشكل أكثر فعالية، يمكن أن يؤدي عدم موازنة التحميل إلى حدوث ازدحام. وعلى وجه الخصوص، قد يحدث أنه على الرغم من تصغير حجم الاتصالات، تتلقى بعض الأجهزة أقسام أكبر (مع رؤوس أكثر) من الآخرين. والنهج المثالي، ولكن الصعب، هو تقليل النفقات العامة للاتصالات مع التحايل على انحراف الحساب بين الأجهزة. وهذه الاستراتيجية الأخيرة تسعى جاهدة لتقسيم العمل بفعالية عبر الأجهزة بحيث يتم التوصيل الشبكي للكيانات ذات التواصل العالي.
الشكل 14: التعيين الفعال لأقسام الرسم البياني إلى أجهزة مجموعة أجهزة الكمبيوتر. يؤدي تعيين P1 إلى الحامل الآخر بينما يبقى P2 وP3 على الحامل نفسه إلى زيادة نسبة استخدام الشبكة واحتمال انخفاض الأداء.
تعيين الأقسام الفعال
لكي تكون أكثر فعالية، يجب أن تكون استراتيجية تعيين الأقسام - سواء كانت أقسام الرسم أو البيانات - إلى الأجهزة على دراية تامة بتخطيط الشبكة الأساسية. ويتطلب هذا الهدف عادةً تحديد عدد المفاتيح التي ستضغط عليها الرسالة قبل الوصول إلى وجهتها. كمثال محدد، يوضح الشكل 14 نفس الرسم البياني الموضح في الشكل 10 (في وحدة سابقة) ومجموعة أجهزة كمبيوتر مبسطة مع شبكة على نمط شجرة وستة أجهزة. تتكون شبكة نظام المجموعة من حاملي مفاتيح تبديل (RS)، يربط كل منهما ثلاثة أجهزة، ومفتاح تبديل أساسي (CS) يربط حاملي المفاتيح. لاحظ أن عرض النطاق الترددي بين أي جهازين يعتمد على موقعهما النسبيين في تخطيط الشبكة. على سبيل المثال، تشترك الأجهزة الموجودة على الحامل نفسه في اتصال بنطاق ترددي أعلى مقارنة بالأجهزة الموجودة خارج الحامل. وبالتالي، فإنها تدفع لتقليل نسبة استخدام الشبكة عبر الرفوف. إذا تم تعيين $P_{1}$، و$P_{2}$، و$P_${3} إلى $M_{1}$، و$M_{2}$، و$M_{3}$، على التوالي، سيظهر أقل زمن انتقال بالشبكة عند اتصال $P_{1}$، و$P_{2}$، و$P_{3}$ مقارنة بما إذا تم تعيينها عبر الحاملين. أكثر تحديداً، لكي يتصل $P_{1}$ مع $P_{2}$ على الحامل نفسه، يستلزم الأمر وثب واحد فقط لتوجيه رسالة من $P_{1}$ إلى $P_{2}$. وفي المقابل، لكي يتصل $P_{1}$ مع $P_{2}$ على حوامل مختلفة، يستلزم الأمر وثبان لكل رسالة. ويتضح أن عدد أقل من الوثبات يقلل زمن الانتقال بالشبكة ويحسن الأداء العام. لسوء الحظ، هذا الهدف ليس من السهل تحقيقه على السحب كما قد يبدو لسبب رئيسي واحد: خاصة على أنظمة السحابة العامة، تظل تخطيطات الشبكة مخفية. ومع ذلك، يمكن تعلم تخطيط الشبكة (وإن لم يكن بشكل فعال) باستخدام مقياس مثل Netperf لقياس عرض النطاق الترددي لدفق بروتوكول تحكم الإرسال (TCP) نقطة إلى نقطة بين كل أزواج عقد نظام المجموعة. ويمكّن هذا الأسلوب من تقدير المكان النسبي للعقد والوصول إلى استنتاج معقول فيما يتعلق بتخطيط الحامل في شبكة نظام المجموعة.
المراجع
- ز. كولوريس، جيه. دوليمور، تي. كندبيرغ، وجي. بلير (أيار2011). الأنظمة الموزعة: التصميم والمفاهيم إديسون-ويسلي
- Netperf
- إم. حمود، م. س. رحمان، وم. ف. صقر (2012). تقليل جدولة المهام في مركز الثقل لتقليل الخريطة سحابة
اختبر معلوماتك
الملاحظات
هل كانت هذه الصفحة مفيدة؟
لا
هل تحتاج إلى مساعدة مع هذا الموضوع؟
هل تريد محاولة استخدام Ask Learn لتوضيح هذا الموضوع أو إرشادك خلاله؟