| Περίληψη: | Η τεχνολογία υπολογιστικού πλέγματος (grid computing) αποτελεί μία τεχνολογία η οποία επιτρέπει τον διαμοιρασμό υπολογιστικών, αποθηκευτικών και άλλου τύπου πόρων οι οποίοι είναι γεωγραφικά κατανεμημένοι σε διαφορετικές τοποθεσίες και διαχειριστικά ανήκουν σε διαφορετικούς οργανισμούς. Σήμερα έχουν δημιουργηθεί τόσο στην Ευρώπη, όσο και στην Αμερική ερευνητικές υποδομές υπολογιστικού πλέγματος γνωστές και με την ονομασία δίκτυα πλέγματος, οι οποίες παρέχουν διάφορες υπηρεσίες πλέγματος, αλλά και υπηρεσίες υπολογιστικού νέφους. Ενδεικτικά να αναφέρουμε την υποδομή EGI η οποία λειτουργεί στην Ευρώπη και την υποδομή Open Science Grid, η οποία λειτουργεί στις Η.Π.Α. Καθώς, τα IP/οπτικά δίκτυα αποτελούν εκείνη την τεχνολογία η οποία κατά κύριο λόγο χρησιμοποιείται για την διασύνδεση των πόρων ενός δικτύου πλέγματος σε μία ενιαία αλλά κατανεμημένη υπολογιστική υποδομή και την παροχή τηλεπικοινωνιακών πόρων υψηλής χωρητικότητας, η αποδοτική λειτουργία και ο σχεδιασμός τους κρίνεται μείζονος σημασίας για την αποδοτική λειτουργία όχι μόνο των δικτύων πλέγματος, αλλά και των σύγχρονων τηλεπικοινωνιακών δικτύων κορμού που υλοποιούν σήμερα οι πάροχοι υπηρεσιών διαδικτύου. Σε αυτό το πλαίσιο, δύο είναι οι περιοχές με τις οποίες ενασχολείται η παρούσα διδακτορική διατριβή, τα δίκτυα πλέγματος και τα πολύ-επίπεδα IP/οπτικά δίκτυα.
Αρχικά επικεντρωνόμαστε στα δίκτυα πλέγματος και πραγματοποιούμε μία στατιστική ανάλυση και μοντελοποίηση των εργασιών που υποβάλλονται στο δίκτυο πλέγματος EGEE, το οποίο πλέον λειτουργεί με την ονομασία EGI, κάτω από την εποπτεία του οργανισμού EGI.eu. Σκοπός μας είναι να μελετήσουμε τα χρονικά διαστήματα που μία εργασία παραμένει στις διάφορες καταστάσεις του κύκλου ζωής της από την στιγμή που υποβάλλετε σε ένα δίκτυο πλέγματος, μέχρι και την ολοκλήρωση της εκτέλεσής της, και να προτείνουμε μοντέλα για την μοντελοποίηση της διαδικασίας άφιξης εργασιών και των καθυστερήσεων που εμφανίζονται στα διάφορα στάδια της επεξεργασίας των εργασιών, παράμετροι οι οποίοι θεωρούμε ότι είναι κρίσιμοι για την πλήρη κατανόηση της τεχνολογίας πλέγματος και την αξιολόγηση των αλγορίθμων χρονοδρομολόγησης που χρησιμοποιούνται τόσο σε επίπεδο δικτύου πλέγματος όσο και σε επίπεδο κόμβου πλέγματος.
Στην συνέχεια στρέφουμε την προσοχή μας στα IP ευέλικτα οπτικά δίκτυα και μελετάμε το πρόβλημα της πολύ-επίπεδης λειτουργίας τους. Τα ευέλικτα οπτικά δίκτυα αποτελούν εκείνη την τεχνολογία η οποία επιλύει διάφορα προβλήματα αναποτελεσματικότητας των παραδοσιακών οπτικών δικτύων πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος, καθιστώντας το δίκτυο ποιο δυναμικό και προσαρμόσιμο στις εκάστοτε ανάγκες του δικτύου, μία απαίτηση η οποία γίνεται ολοένα και ποιο έντονη από τους παρόχους υπηρεσιών διαδικτύου. Για την επίλυση του προβλήματος της πολύ-επίπεδης λειτουργίας IP ευέλικτων οπτικών δικτύων, προτείνουμε έναν αλγόριθμο πολλαπλών παραμέτρων εξυπηρέτησης αίτησης, ο οποίος εξυπηρετεί μία προς μία τις αιτήσεις που δυναμικά καταφθάνουν στο δίκτυο, βελτιστοποιώντας παράλληλα το IP και το οπτικό επίπεδο. Από την αξιολόγηση του προτεινόμενου αλγορίθμου αναδεικνύουμε τα συγκριτικά οφέλη των ευέλικτων οπτικών δικτύων, έναντι των οπτικών δικτύων πολλαπλών ρυθμών μετάδοσης. Επιπλέον παρατηρούμε ότι υφίσταται ένα tradeoff μεταξύ της πιθανότητας απόρριψης μίας αίτησης, και της ενεργειακής κατανάλωσης του δικτύου.
Ακολούθως, μελετάμε το πρόβλημα του πολύ-επίπεδου σχεδιασμού IP ευέλικτων οπτικών δικτύων. Για τον πολύ-επίπεδο σχεδιασμό ενός IP ευέλικτου οπτικού δικτύου, προσαρμόσαμε κατάλληλα τον αλγόριθμο πολλαπλών παραμέτρων εξυπηρέτησης αίτησης που χρησιμοποιήσαμε για την εξυπηρέτηση των αιτήσεων ενός πολύ-επίπεδου δικτύου κατά την φάση της λειτουργίας του, ώστε να εξυπηρετεί μία προς μία τις αιτήσεις ενός πίνακα κίνησης με μία συγκεκριμένη σειρά, βελτιστοποιώντας παράλληλα το IP και το οπτικό επίπεδο. Αξιολογήσαμε την απόδοση του προτεινόμενου αλγορίθμου σχεδιασμού IP ευέλικτων οπτικών δικτύων και αναδείξαμε τα συγκριτικά του οφέλη, έναντι ενός αλγορίθμου ο οποίος σχεδιάζει ξεχωριστά το δίκτυο στο IP και στο οπτικό επίπεδο. Επιπλέον, αναδείξαμε τα συγκριτικά οφέλη των ευέλικτων οπτικών δικτύων, έναντι των οπτικών δικτύων πολλαπλών ρυθμών μετάδοσης, αναφορικά με το κόστος τους.
Τέλος, μελετάμε το πρόβλημα της πολύ-επίπεδης προστασίας και αποκατάστασης από αστοχίες IP ευέλικτων οπτικών δικτύων. Καθώς οι αστοχίες οπτικών συνδέσμων είναι αστοχίες οι οποίες συνήθως εμφανίζονται σε ένα οπτικό δίκτυο, επικεντρωνόμαστε σε αυτού του τύπου τις αστοχίες. Συγκεκριμένα, προτείνουμε έναν αλγόριθμο ο οποίος αναλύει κάθε μία πιθανή αστοχία οπτικού συνδέσμου για τον καθορισμό της επηρεαζόμενης κίνησης και υπολογίζει νέες διαδρομές στο οπτικό και στο IP δίκτυο (εγκαθιστώντας παράλληλα επιπρόσθετο εξοπλισμό στο δίκτυο όταν απαιτείται) οι οποίες θα χρησιμοποιηθούν σε περίπτωση εκδήλωσης της αστοχίας για την εξυπηρέτηση της επηρεαζόμενης κίνησης. Στόχος είναι το δίκτυο να είναι βιώσιμο σε περίπτωση εκδήλωσης μίας οποιασδήποτε αστοχίας οπτικού συνδέσμου, υποθέτοντας ότι κάθε φορά μία μόνο αστοχία οπτικού συνδέσμου εκδηλώνεται. Από τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν προέκυψε ότι ο προτεινόμενος αλγόριθμος, υπερισχύει έναντι άλλων λύσεων που παρέχουν προστασία-αποκατάσταση από αστοχίες μόνο στο IP επίπεδο ή μόνο στο οπτικό επίπεδο, αναφορικά με το κόστος προστασίας-αποκατάστασης του δικτύου.
|
|---|
