استخدام المعادلات التفاضلية لنمذجة أداء التسامح مع الأعطال في التطبيقات المتوازية

نقدم في هذا البحث دراسة حول الكلفة الزمنية المضافة إلى بيئة الحوسبة الشبكية نتيجة استخدام آلية تخزين / استرجاع متناسقة للتسامح مع الأعطال في هذه البيئة، لنصل من خلال هذه الدراسة إلى نموذج رياضي يحدد لنا الوقت الأنسب لحفظ نقاط التخزين للتطبيق بهدف تحقيق أقل زمن لانتهاء تنفيذ التطبيق المتوازي، و كان ذلك عن طريق نمذجة تسلسلية باستخدام المعادلات التفاضلية لكل من الأعطال المدروسة و بيئة التنفيذ و أخيرا آلية التسامح مع الأعطال المختارة.

بروتوكول سماحية عطل جديد في الشبكات التطبيقية متعددة البث

تميّزت الشبكات التطبيقية متعددة البث بسهولة انتشارها، فهي لا تتطلب أي تغيير في طبقة الشبكة، حيث يتم إرسال البيانات في هذه الشبكة عبر شجرة التغطية المبنية باستخدام الاتصال أحادي البث بين العقد النهائية، و الذين هم مضيفون أحرار يمكنهم الانضمام و المغادرة متى أرادوا ذلك، أو حتى المغادرة دون إعلام أية عقدة بذلك. يسبب ذلك انفصال العقد الأبناء لعقدة مغادرة عن الشجرة، و طلب إعادة الانضمام، بمعنى آخر ستنفصل هذه العقد عن شجرة التغطية و لا يمكنها الحصول على البيانات حتى تنضم من جديد. مما يتسبب بحدوث الفوضى ضمن الشجرة المبنية، و ضياع العديد من رزم البيانات و التي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على المستخدم. أحد التحديات الرئيسة في بناء بروتوكول شبكة تطبيقية متعدد البث ذو كفاءة و فعالية هو توفير آلية لمواجهة الخروج المفاجئ لعقدة ما من شجرة التغطية دون التأثير الكبير على أداء الشجرة المبنية. و هو ماسنعتمده في هذا البحث من خلال اقتراح بروتوكول جديد لحل المشاكل المذكورة سابقاً.

تحقيق كاشف الأعطال الهرمي باستخدام النموذج المشترك النبضي و التفاعلي

في هذا البحث سنقدم تطبيق لكاشف الأعطال ذو بنية هرمية حيث يعتمد التطبيق على تقسيم بيئة العمل العامة المكونة من مجموعة من العمليات إلى مجموعات فرعية و اختيار قائد للمجموعات يدعى بالعملية الرئيسية (المركزية) التي تقوم بتوزيع العمليات على المجموعات الفرعية و اختيار قائد لكل مجموعة فرعية و من ثم تطبيق كاشف الأعطال عند القادة الفرعيين و استخلاص النتائج و ارسالها إلى العملية الرئيسية.

تحقيق كاشف الأعطال باستخدام النموذج المشترك النبضي و التفاعلي

كاشف الأعطال يلعب دورا مركزياَ في هندسة النظم الموزعة , إضافة إلى ذلك فإن العديد من التطبيقات لديها قيود زمنية معينة و تحتاج كواشف الأعطال التي تؤمن ضمانات زمنية معينة . كاشف الاعطال هو متنبئ يوفر معلومات عن فشل العمليات ,لتستفيد من هذه المعلومات خوارزميات التسامح مع الاخطاء . في هذا المقال سنقدم تطبيق لبناء كاشف الأعطال , هذا التطبيق يستخدم نموذج مشترك مكون من النموذج النبضي و النموذج التفاعلي. حيث تم بناء كاشف الأعطال بالنموذج النبضي و من ثم تمت إضافة نموذج تفاعلي ليصبح كاشف الأعطال بالنموذج المشترك حيث نستخدم النموذج النبضي لتقصير زمن الكشف في كاشف الأعطال , و عندما لا يتم استقبال النبضة من قبل العملية الكشافة ضمن الزمن المتوقع , هنا نستخدم النموذج التفاعلي ليقوم بعملية تحقق إضافية من حالة العملية المراقبة .

نموذج تخزين / استرجاع لتطبيقات الحوسبة الشبكية بالاعتماد على سرقة العمل

يندرج البحث في مجال التسامح مع الأعطال في البيئات التفرعية الواسعة مثل الحوسبة الشبكية (grid) و عناقيد الحواسيب (cluster) بهدف إيجاد أفضل الطرق للتعامل مع الأخطاء المتعقلة بتعطل أحد الأجهزة الموجودة في البيئة أو الناتجة عن انقطاع شبكة الاتصال و ذلك لضمان استمرارية عمل التطبيقات المتوازية المنفذة ضمن هذه البيئة في ظل وجود الأعطال. قمنا في البحث بدراسة لنموذج البيئة التفرعية المعتمد و التطبيقات المتوازية المنفذة ضمنه، ثم قدمنا آلية تخزين / استرجاع تمكننا من ضمان استمرارية التطبيق في حال ظهور أي عطل باستخدام التمثيل المجرد لحالة التطبيق على المعالجات و المتمثل بمخطط تدفق البيانات (macro dataflow) للتطبيقات التي تستخدم خوارزمية سرقة العمل ( work stealing ) لتوزيع المهام بين المعالجات و تُنفذ في بيئات تفرعية واسعة غير متجانسة و ديناميكية، و ذلك بكلفة بسيطة مضافة لكلفة التنفيذ المتوازي نتيجة حفظ جزء من العمل خلال التنفيذ الطبيعي (fault-free execution) فضلاً عن ذلك تم تقديم نموذج رياضي لحساب التعقيد الزمني (الكلفة) لهذه الآلية المقترحة .

تطـــويـر الـتطــبيـقـات المــوزّعــة المــوثـوقـة و القــابــلـة للتـجــزئــة بـاســتـخـدام JGROUP/ARM

يتطلّب الاعتماد المتزايد على الأنظمة الشبكية في النشاطات اليومية تزويدها لخدمات متوفّرة و موثوقة. تزوّد Jgroup خدمة متوفّرة من خلال إنشائها نسخ (Replicas) متعددة من الخدمة نفسها و توزيعها على أجهزة متعددة, بينما تحقّق الموثوقية من خلال سماحها لنسخ الخدمة بالحفاظ على الحالة المشتركة فيما بينها و تنسيق نشاطاتها باستخدام تقنية استدعاء الطريقة البعيدة (Remote Method Invocation). خلافاً لـJgroup, تستخدم JavaGroups تقنية تمرير الرسائل (Message Passing) لتحقيق التنسيق بين النسخ. تقارن هذه المقالة بين أداءي استدعاء طريقة المجموعة في Jgroup بنوعيه الوحيد (anycast) و المتعدّد (multicast) و استدعاء الطريقة في JavaGroups بنوعيه طريقة الحصول على أول إجابة (GET_FIRST) و طريقة الحصول على جميع الإجابات (GET_ALL). تحسّن هذه المقالة أيضاً من أداء منصّة العمل ARM (Autonomous Replication Management) المدمجة مع (Jgroup (Jgroup/ARM لزيادة دعمها مع التسامح مع الخطأ؛ من خلال إيجاد حل أفضل لمعالجة مشكلة تعطّل كامل أعضاء نسخ الخدمة في تعاقب سريع. تتميز الآلية الجديدة بقيام نسخة واحدة فقط (النسخة القائدة) بإرسال حدث التجديد بدلاً من قيام كل نسخ الخدمة بإرسال هذا الحدث؛ مع محافظتها على الزمن اللازم لاكتشاف حالة التعطّل من قبل مدير النسخ (Replication Manager). تُظهر نتائج المقارنة بين Jgroup و JavaGroups تفوّق الثانية عند وجود نسخة خدمة واحدة, بينما يتفوّق أداء الاستدعاء في Jgroup على JavaGroups مع تزايد عدد نسخ الخدمة. تظهر النتائج أيضاً تزايد ملحوظ في زمن الاستدعاء في JavaGroups مع تزايد حجم المصفوفة الممررة إلى الطريقة المستدعاة. الأمر الذي يجعل JavaGroups غير مناسبة للتطبيقات التي تتطلب نقلاً لحجوم كبيرة من البيانات و عدداً كبيراً من المخدمات, بينما تعتبر Jgroup مناسبة لذلك. تبين نتائج تقييم أداء الحل المقترح بأنّه يخفّض عدد أحداث التجديد المرسلة مقارنةً مع حل ميلينغ تصل في حدّها الأعظمي إلى 37.5%, و تستغرق Jgroup/ARM الفترة الزمنية نفسها التي يتطلّبها الحل السابق لاكتشاف تعطّل المجموعة بكاملها.

وثوقية شبكات الحسّاسات اللاسلكية المستخدمة للكشف المبكّر عن الحرائق دراسة حالة : محميّة الشّوح و الأرز في محافظة اللاذقية, سورية

وجهّت العديد من الأبحاث الحديثة تركيزها على مسألة وثوقية شبكات الحسّاسات اللاسلكية المستخدمة في التّطبيقات المختلفة, و خاصّة في الكشف المبكّر عن حرائق الغابات لضمان وثوقية إنذارات التّنبيه المرسلة من قبل الحسّاسات و التّقليل من معدّل الإنذارات غير الصّحيحة. لذا حاولنا في هذا البحث تقييم وثوقية هذه الشبكات المستخدمة للكشف المبكّر عن الحرائق في محميّة الشّوح و الأرز بشكل رئيسي, من خلال تصميم شبكة حسّاسات لاسلكية هجينة تُحاكي تضاريس المحميّة و نمذجتها باستخدام برنامج المحاكاة Opnet14.5. تمت المحاكاة وفقاً لعدّة سيناريوهات من حيث سماحية عطل متزايدة للشّبكة ناتجة عن اندلاع الحريق و انتشاره بدءاً بسماحية 0%, و مقارنة نتائجها مع نتائج تطبيق المعادلات الرّياضية للوثوقية وفق حالات السّيناريوهات ذاتها. إضافةً لحساب التّوافرية النّهائية من خلال اقتراح آلية لتحسين وثوقية الشّبكة المستخدمة باستخدام الفائضية، أي إضافة العقد الحسّاسة الاحتياطية و التي تحلُّ مكان العقد التّالفة نتيجة الحريق, و قد أثبتت النّتائج زيادة الوثوقية بشكل ملحوظ. كما تمّ التّنبؤ بوثوقية الشّبكة المصمّمة بناءً على قيم وثوقية مختلفة للعقد المستخدمة باستخدام أحد أدوات الوثوقية و هو المخطّط الصّندوقي.

تأثير ملوحة NaCl في إنبات أصلي البندورة Sprit و ES-30502، و نموهما، و امتصاصهما للعناصر الغذائية في الزراعة المائية

يهدف البحث إلى دراسة تحمل أصلين من البندورة (Sprit ، و ES-30502) ينتشران في سورية، بوصفهما أصولاً لتطعيم الهجن المزروعة في البيوت المحمية، و ذلك باستخدام تراكيز متدرجة من NaCl (0 – 25- 50- 75- 100- 150 ميليمول). أظهرت نتائج الدراسة أن إنبات بذور الأصل Sprit لم تتأثر بالملوحة حتى في التركيز المرتفع من الملوحة 150 ميليمول، رغم تأخر الإنبات من 1-2 يوماً مقارنة بالشاهد، بينما انخفض معدل الإنبات بمعدل 15 % في الأصل ES-30502، و تأثرت، أيضاً، وتيرة الإنبات في مستويي الملوحة 100 و 150 ميليمول. على العكس من ذلك فقد كانت تأثيرات الملوحة أكثر سلبية في تطور البادرات من حيث نمو الريشة، و الجذير للأصل Sprit مقارنة بالأصل ES-30502 . أدت الملوحة أيضاً إلى انخفاض نمو كل من المجموعين الخضري و الجذري، و امتصاص العناصر الغذائية لكلا الصنفين، لكن شدة تأثير الملوحة كانت أقل وضوحاً في الأصل ES-30502 مقارنة بالأصل Sprit. لم يتأثر بشكل كبير امتصاص البوتاسيوم، و بقيت تراكيزه في المجموع الخضري جيدة، في حين لا تأثير يذكر للملوحة في تراكيز الـ Ca و الـ Mg . كان التأثير الأبرز في امتصاص النترات التي انخفضت بشكل عام، و تراكمت في المجموع الخضري بصورتها الحرة (58 و 45% من مجموع الآزوت الكلي الممتص عند مستوى الملوحة 150 ميليمول NaCl). ربما يكون تراكم النترات نتيجة لتباطؤ عمل أنزيم إرجاع النترات بسبب سمية شاردتي الـ Na و الـ Cl في الأنسجة النباتية، و تغيرات الضغط الأسموزي في الأنسجة الخلوية.

سماحية الأعطال في الشبكات التطبيقية متعددة البث

تبني الشبكات التطبيقية متعددة البث شجرة تغطية بث مجموعاتي بين المضيفين النهائيين. على عكس البث المجموعاتي التقليدي حيث تكون عقد الشجرة الداخلية هي موجهات مكرسة، تكون ثابتة و لا تغادر شجرة البث المجموعاتي طوعاً، فإن العقد غير الطرفية في شجرة التغطية هي عبارة عن مضيفين أحرار يمكنهم الانضمام/ المغادرة متى أرادوا ذلك، أو حتى المغادرة دون إخبار أي عقدة بذلك. لذلك، يمكن للعقدة المغادرة فجأة دون إعطاء عقدها الأبناء أو العقدة المركزية الزمن الكافي لإعادة تشكيل شجرة التغطية، لذلك فهناك حاجة لتنفيذ عملية إعادة تشكيل الشجرة بحيث يجب على كل عقدة ابن إعادة الانضمام إلى شجرة التغطية. في هذه الحالة، ستنفصل هذه العقد عن شجرة التغطية و لا يمكنها الحصول على البيانات حتى تنضم من جديد. تسبب هذه الخصائص الديناميكية عدم استقرار شجرة التغطية، و التي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على المستخدم. أحد التحديات الرئيسية في بناء بروتوكول شبكة تطبيقية متعدد البث كفوء و فعال هو توفير آلية استعادة البيانات بسرعة عندما يسبب فشل عقد الشجرة تقسيم مسارات تسليم البيانات. سنقوم في هذا البحث بتحليل أداء الحلول المقترحة لإعادة تشكيل شجرة التغطية اعتماداً على عدة بارامترات.

تفعيل مفهوم التسامح فلسفياً

عانت المجتمعات البشرية من تفاقم مظاهر التعصب والعنف واللاتسامح, مما أحدث خللاً في الأسس والمبادئ والقيم التي تحكم العلاقة بالآخر لدرجة إقصائه فكرياً وسياسياً ودينياً وإنسانيا .... فغياب التسامح أو تغيبه يؤدي إلى سيادة عقلية التحريم والتجريم. بالمقابل اكتسب مفهوم التسامح معانٍ عدة, وتجسد بصور متنوعة عبر اختلاف أشكال الوعي الإنساني, فلم يعد التسامح مقتصراً على الجانب الطائفي والديني بل امتد ليشمل الجانب السياسي الحقوقي الاجتماعي, الإثني ....... لهذه المسائل مجتمعة أنبرى الفلاسفة لإثارة الكثير من القضايا والمسائل المتعلقة بالتسامح, فكانت الفلسفة من أكثر الميادين المعرفية التي عملت على ترسيخه في العقل البشري. وبما أن الحاجة تدعو اليوم –كما في فترات عديدة من التاريخ البشري– إلى بعث الحياة في القيم الإنسانية السامية وإخصابها ونشرها، فقد يكون من المناسب التدقيق في مفهوم التسامح بربطه بالفلسفة، باعتبار أن الفلسفة هي المركز التي تمتحن فيها المفاهيم والمجال الحيوي لإغنائها ومنحها القوة، قوة التأثير في الفكر والسلوك. فالتسامح المأمول راهناً ليس فضيلة فحسب بل هو ضرورة وجودية اجتماعية وثقافية وسياسية، وذلك من أجل تحصين واقعنا أمام كل مخاطر الدوغمائية والتعصب الأعمى الذي يمكن أن يحيط بنا ويستهدف وجودنا وتطلعاتنا