اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديداستخدام المعادلات التفاضلية لنمذجة أداء التسامح مع الأعطال في التطبيقات المتوازية
Using differential equations for modeling performance of fault tolerance in parallel applications
1633
3 30
0
(
0
)
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
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.
In this paper we present a study on the time cost added to the grid computing as a result of the use of a coordinated checkpoint / recovery fault tolerance protocol, we aim to find a mathematical model which determined the suitable time to save the checkpoints for application, to achieve a minimum finish time of parallel application in grid computing with faults and fault tolerance protocols, we have find this model by serial modeling to the goal errors, execution environment and the chosen fault tolerance protocol all that by Kolmogorov differential equations.
مراجعة الذكاء الصنعي:
ملخص البحث
تتعرض معظم البيئات التفرعية الواسعة عالية الأداء لأنواع مختلفة من الأعطال التي تؤدي إلى انخفاض في جودة الوظيفة المطلوبة منها أو قد تصل أحياناً إلى توقفها عن العمل. لذلك تم تزويد هذه البيئات بآليات للتسامح مع الأعطال لتجاوز هذه الأعطال وتحقيق استمرارية عملها. في هذا البحث، نقدم دراسة حول الكلفة الزمنية المضافة إلى بيئة الحوسبة الشبكية نتيجة استخدام آلية تخزين/استرجاع متناسقة للتسامح مع الأعطال في هذه البيئة. نهدف من خلال هذه الدراسة إلى إيجاد نموذج رياضي يحدد الوقت الأنسب لحفظ نقاط التخزين للتطبيق بهدف تحقيق أقل زمن لانتهاء تنفيذ التطبيق المتوازي. تم ذلك عن طريق نمذجة تسلسلية باستخدام المعادلات التفاضلية لكل من الأعطال المدروسة وبيئة التنفيذ وأخيراً آلية التسامح مع الأعطال المختارة. تم استخدام نموذج ماركوف لتمثيل شكل العطل المدروس ومعادلات Kolmogorov التقدمية للتعبير عن احتمال تغيّر حالة المكون بين التوقف والعمل خلال الزمن. توصلنا من خلال هذه الدراسة إلى نموذج رياضي يحدد لنا زمن انتهاء تنفيذ التطبيق المتوازي بدون ومع آلية للتسامح مع الأعطال وذلك بمعرفة معاملات البيئة من حيث وثوقية الأجهزة والكلفة المتعلقة بتخزين نقطة الاستعادة وأيضاً معلومات متعلقة بخوارزمية جدولة نقاط الاستعادة. تم الاستنتاج بأن التقليل من كمية العمل المتوازي المطلوب إنجازه عند تقسيمه إلى أجزاء صغيرة بقدر الإمكان سيؤدي إلى انخفاض في زمن انتهاء تنفيذ التطبيق.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: على الرغم من أن البحث قدم نموذجاً رياضياً شاملاً ومفصلاً لتحليل الكلفة الزمنية المضافة نتيجة استخدام آلية للتسامح مع الأعطال، إلا أن هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى تأثير أنواع أخرى من الأعطال غير الأعطال المادية الدائمة مثل الأعطال المؤقتة أو الأعطال البرمجية، والتي قد تكون لها تأثيرات مختلفة على الأداء. ثانياً، النموذج الرياضي المستخدم يفترض أن معدلات الفشل والإصلاح ثابتة، وهو افتراض قد لا يكون دقيقاً في جميع الحالات العملية. ثالثاً، لم يتم تقديم محاكاة عملية للبيئة للتحقق من صحة النتائج النظرية، وهو ما يمكن أن يعزز من موثوقية الاستنتاجات. وأخيراً، يمكن أن يكون هناك اهتمام أكبر بتقديم حلول عملية لتقليل الكلفة الزمنية المضافة بدلاً من التركيز فقط على النمذجة الرياضية.
أسئلة حول البحث
-
ما هو الهدف الرئيسي من البحث؟
الهدف الرئيسي من البحث هو إيجاد نموذج رياضي يحدد الوقت الأنسب لحفظ نقاط التخزين للتطبيق بهدف تحقيق أقل زمن لانتهاء تنفيذ التطبيق المتوازي في بيئة الحوسبة الشبكية مع وجود أعطال وآليات للتسامح معها.
-
ما هي الأدوات الرياضية المستخدمة في البحث؟
تم استخدام نموذج ماركوف لتمثيل شكل العطل المدروس ومعادلات Kolmogorov التقدمية للتعبير عن احتمال تغيّر حالة المكون بين التوقف والعمل خلال الزمن.
-
ما هي الاستنتاجات الرئيسية التي توصل إليها البحث؟
توصل البحث إلى أن التقليل من كمية العمل المتوازي المطلوب إنجازه عند تقسيمه إلى أجزاء صغيرة بقدر الإمكان سيؤدي إلى انخفاض في زمن انتهاء تنفيذ التطبيق، وأنه لا يمكن الاستغناء عن إضافة آلية للتسامح مع الأعطال لضمان انتهاء تنفيذ التطبيق عند حدوث عطل ما.
-
ما هي النقاط التي يمكن تحسينها في البحث؟
يمكن تحسين البحث من خلال التطرق إلى تأثير أنواع أخرى من الأعطال غير الأعطال المادية الدائمة، وتقديم محاكاة عملية للبيئة للتحقق من صحة النتائج النظرية، وتقديم حلول عملية لتقليل الكلفة الزمنية المضافة بدلاً من التركيز فقط على النمذجة الرياضية.
المراجع المستخدمة
AHMED W., HASAN O., and TAHAR S., 2016-Formal Dependability Modeling and Analysis: A Survey. CICM: International Conference on Intelligent Computer Mathematics, PP: 132-147, doi: 10.1007/978-3-319- 42547-4-10
BUNTINA D., COTI C., HERAULT T., LEMARINIER P., PILARD L., REZMERITA A., RODRIGUEZ E., and CAPPELLO F., 2008-Blocking vs. non-blocking coordinated checkpointing for large scale fault tolerant MPI Protocols. in Future Generation Computer Systems, V. 24, Issue 1, PP: 73–84
DABROWSKI C., 2009-Reliability in grid computing systems. in journal Concurrency and Computation: Practice & Experience – A Special Issue from the Open Grid Forum, V. 21, Issue 8, PP: 927-959
قيم البحث
اقرأ أيضاً
نقدم في هذا البحث نموذج رياضي مستمر للحصول على الحل الأمثل للمشكلة الناتجة
عن إضافة آلية للتسامح مع الأعطال في بيئات التنفيذ التفرعية و الموزعة عالية الآداء
و هي مشكلة التسوية بين الكلفة المضافة من آلية التسامح مع الأعطال و تأثير الأعطال
على بيئة
التنفيذ و بالتالي على زمن انتهاء تنفيذ التطبيق المتوازي. طريقة التسامح مع
الأعطال المدروسة هي آلية تخزين/استرجاع متزامن و الدراسة المقترحة تعتمد على
نمذجة عشوائية مستمرة لمختمف قيود الأداء للتطبيق المتوازي المنفذ على بنية تفرعية
موزعة.
سنقدم في هذا البحث طريقتين احتماليتين للتحقق من صحة تنفيذ التطبيقات المتوازية
على بنى تفرعية بفرض عدم وجود عقد موثوقة (Oracle) نعتمد عليها في التحقق،
بالإضافة إلى تقديم نموذج الكلفة للآليتين و المقارنة بينهما.
سنهتم في هذا البحث بالتطبيقات المتوا
زية الممثلة بمخطط تدفق البيانات المبني
ديناميكياً خلال التنفيذ و المنفذة في بيئة تفرعية واسعة غير متجانسة و ديناميكية، تعتمد
مبدأ سرقة العمل لتوزيع المهام بين المعالجات.
قدمنا في هذا العمل حلولا برمجية لمجموعة من المعادلات التفاضلية الجزئية غير الخطية هي معادلة الحمل غير الخطية وغير المتجانسة، وصف معادلات KdV من المرتبة الثالثة وصف معادلات Burgers.
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 ه
ي 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.
سنقدم في هذا البحث استراتيجية ذاتية التكيف تمكننا من كتابة خوارزمية متوازية تتكيف
مع عدد الموارد المتوفرة على البيئة التفرعية المخصصة لتنفيذ البرنامج المتوازي. إن
التطبيقات المتوازية المدروسة و المعنية بالبحث هي تطبيقات ممثلة بمخطط تدفق البيانات
ا
لمبني ديناميكياً خلال التنفيذ. تقوم الطريقة المقترحة هنا على المزاوجة بين خوارزمية
تسلسلية و أخرى متوازية معتمدين على مبدأ سرقة العمل في جدولة المهام. و نقدم دراسة
لتعقيد هذه الخوارزمية المتكيفة و تحليل لأدائها على معالج و مقارنته مع خوارزمية
تفرعية تقليدية.
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
