خانه / مقالات / شبکه و امنیت / مروری بر رایانش ابری سیار Mobile Cloud Computing

مروری بر رایانش ابری سیار Mobile Cloud Computing

مروری بر
رایانش ابری سیار
Mobile Cloud Computing
چکیده :
افزایش محبوبیت برنامه های کاربردی موبایل و رشد روزافزون درخواست کاربران باعث شده است تا محدودیت منابع موجود در این گونه سیستمها بیش از پیش نمود پیدا نماید. همکاری بین دستگاه های سیار و رایانش ابری بخشی از این مشکلات را برطرف نموده است. رایانش ابری ارائه دهنده یک فرصت جدید برای توسعه برنامه های کاربردی سیار می باشد و به دستگاه های سیار این امکان را می دهد تا یک لایه بسیار نازکی را برای برنامه های کاربردی کاربر حفظ کنند و سربار محاسبات و پردازش را به سمت محیط مجازی شیفت دهند. رایانش ابری سیار یکی از اصلی ترین زمینه های فن آوری سیار در آینده می باشد؛ چراکه این موضوع هم مزایای پردازش سیار و هم رایانش ابری را دارد که منجر به ارائه سرویس های بهینه برای کاربران می شود. این گزارش، مروری بر این سیستم نوظهور و چالش های مربوط به آن دارد.

مقدمه :
با ظهور تکنولوژی محاسبات ابری یا رایانش ابری ( Cloud Computing ) در سالهای ۲۰۰۶ و ۲۰۰۷ یک سبک جدید از دسترسی به منابع و انجام محاسبات به صورت پویا، مقیاس پذیر و مجازی بر روی اینترنت ارائه شده است. محاسبات ابری در دنیای امروز امکان ارائه سیستم عامل های توزیع شده بر روی اینترنت، برنامه های کاربردی مختلف و فضای ذخیره سازی را فراهم نموده، که این امر صرفه جویی درهزینه، دردسترس بودن بالای منابع ومقیاس پذیری آسان آن ها را موجب شده است.

شکل ۱ : اجزای محاسبات ابری
ماشین هاي هوشمند نظیر گوشی هاي تلفن همراه، تبلت ها و رایانه هاي قابل حمل به عنوان یکی از بخش هاي ضروري زندگی امروزه شناخته شده و مناسب ترین راه جهت ایجاد ارتباط بدون محدودیت زمانی و مکانی می باشد؛ محدودیت های موجود در این نوع دستگاه ها نظیر طول عمرباتری، حافظه محدود و پهناي باند کم، چالش هایی در ارتباط با استفاده از این تکنولوژی، و مانعی بر سر راه کیفیت سرویس کاربران می باشد که با ظهور مفهوم جدید رایانش ابری به عنوان یک تکنولوژی با پتانسیل بالا فصل جدیدی در ارائه خدمات این نوع دستگاه ها گشوده شد. استفاده از رایانش ابری سیار یک پارادایم جدید برای برنامه های کاربردی تلفن همراه است که به موجب آن بسیاری پردازش ها و ذخیره سازی داده ها به صورت متمرکز در ابر واقع می شود. با رشد فزاینده برنامه های کاربردی موبایل و حمایت رایانش ابري از سرویس هاي متنوع براي کاربران این دستگاه ها، رایانش ابري سیار به عنوان تجمیع تکنولوژي موبایل با محاسبات ابری معرفی گردید و انواع جدیدی از برنامه ها و سرویس ها را برای کاربران به ارمغان آورد که به کمک آن می توان سرویس های مناسبتری را بدون تاخیر( Delay )، با امنیت بالا (Privacy ) و اطمینان دسترسی مناسب( Service Reliability ) ارائه کرد. این تکنولوژی ( Mobile Cloud Computing ) مدت کوتاهی پس از ظهور محاسبات ابری مطرح گردید و به عنوان یک تجارت مفید و سودمند هم مورد توجه دنیای علم و هم دنیای صنعت و شرکت ها و موسسات قرار گرفت بطوریکه پیش بینی می شود تا سال ۲۰۱۷ بازار این سرویس تا حدود ۶۸ میلیارد دلار رشد خواهد داشت [۶].
در رایانش ابری سیار ذخیره سازی و پردازش داده ها در خارج از خود دستگاه انجام می شود و نتیجه آن در اختیار کاربران قرار می گیرد. درشکل ۲ معماری وساختار عمومی که می توان برایMCC درنظر گرفت نمایش داده شده است:

شکل ۲ : معماری و ساختار رایانش ابری سیار
MCC یک تکنولوژی بکارگرفته شده در موبایل می باشد که از مزایای تکنولوژی ابری نیز بهره مند است و سرویسهای بهینه را درتجارت ( M-Commerce ) آموزش ( M-Learning ) و مراقبت سلامتی افراد (M-Health Care) ارائه می کند و در سایر رشته ها نیز بهره برداری از آن رو به افزایش است.
از آنجائیکه این تکنولوژی زیرمجموعه ای از محاسبات ابری است و مشخصات آن را به ارث می برد برای آشنایی بیشتر، ابتدا ساختار و مفاهیم محاسبات ابری را بیان نموده و سپس مطالبی در خصوص تکنولوژی رایانش ابری سیار ارائه می گردد و در مورد برخی مسایل موجود در این زمینه صحبت می شود.
محاسبات ابری Cloud Computing :
دو بخش اصلی در تعریف این مفهوم باید درنظر گرفته شود: مراکز داده و سروری که سرویس ارائه می دهند ( Datacenter ) که به آنها ابر ( Cloud ) گفته می شود و برنامه های کاربردی ( Application ) که سرویس را دریافت می کنند.
به مجموع سخت افزار و نرم افزار سیستم ( Hardware & System Software ) و برنامه کاربردی که سرویس لازم را تحت شبکه اینترنت تحویل می دهد محاسبات ابری ( Cloud Computing ) گفته می شود.
در این حالت بجای اینکه یک نرم افزار بر روی چندین کامپیوتر نصب و راه اندازی شود، تنها یکبار بارگذاری واجرا صورت می گیرد و افراد با استفاده از سرویس های آنلاین از آن بهره مند می شوند؛ بطور نمونه می توان بهAmazon Web Service و Google App Engineو Microsoft Azure اشاره کرد.
یک نقطه خوب برای شروع تعریف و بیان رایانش ابری تعریفی است که انستیتوی ملی استانداردها و فناوری‌ها NIST (National Institute of Standard & Technology ) در سپتامبر ۲۰۱۱ ارائه نموده است [۱] که در سه بعد به معرفی مشخصات و مدلهای رایانش ابری می پردازد :
رایانش ابری مدلی است برای داشتن دسترسی فراگیر، آسان و بنا به ‌سفارشِ شبکه به مجموعه‌ای از منابع رایانشی پیکربندی ‌پذیر (مثل: شبکه‌ها، سرورها، فضای ذخیره‌سازی، برنامه‌های کاربردی و سرویس‌ها) که بتواند با کمترین کار و زحمت یا نیاز به دخالت فراهم‌کننده ، سرویس موردنظر را به سرعت فراهم نموده یا آزاد (رها) سازد.

مشخصات رایانش ابری
 رایانش ابری دارای پنج مشخصه زیر است :
• سرویس بر پایه درخواست ( On-demand self-service ): بدون دخالت انسان منابع مورد نیاز شامل حافظه، پردازشگر و… در زمان درخواست کاربر اختصاص داده یا آزاد می شود و هزینه بر اساس نوع و حجم درخواست و عملکرد کاربر محاسبه می شود ( Pay as you go ).
• ارائه سرویس درهمه جا (Broad network access ): با توجه به ارائه سرویس تحت شبکه اینترنت؛ در هرجا که دسترسی به اینترنت فراهم باشد، با هر نوع سیستم ودستگاهی امکان استفاده از این سرویس ها فراهم می باشد.
• دارای منابع فراوان و نامحدود ( Resource pooling ): فرض بر این است که در اینگونه سیستم ها منابع سخت افزاری و نرم افزاری فراوانی وجود دارد که نیاز کاربران متعدد را برآورده می سازد.
• قابلیت ارتجاعی خودکار و سریع ( Rapid elasticity ): با توجه به عملکرد و نوع سرویس درخواستی، خیلی سریع منابع اختصاص داده شده به کاربر حذف یا اضافه می شود.( Scale Out ,Scale In )
• قابلیت اندازه گیری سرویس ( Measured service ): سرویس ارائه شده هم در نزد کاربر و هم سمت ابر قابل اندازه گیری و مونیتورینگ می باشد تا در حالت بهینه تنظیم شود.
Cloud Computing is measured, on-demand, elastic computing using pooled resources, usually on the Internet
مدل های سرویس دهی
 محاسبات ابری طبق سه مدل سرویس دهی می نماید :
• نرم افزار به عنوان سرویس ( Software as a Service ): در این حالت فقط یک برنامه کاربردی در اختیار کاربر قرار می گیرد تا از آن استفاده کند. مثال : Google Docs
هزینه بسیار کم (اکثرا رایگان)، استفاده و توسعه آسان از مزایای این مدل سرویس می باشد.
• بستر به عنوان سرویس ( Platform as a Service ): در این حالت یک محیط قابل توسعه در اختیار کاربر قرار می گیرد تا با استفاده از ابزارهای موجود و محدود آن بتواند به اهداف موردنظر خودش دست یابد.
مثال : Microsoft Azure
در اینجا کاربر خیلی سریع می تواند برنامه سازی و پیاده سازی سرویس مورد نظر را انجام دهد اما با محدودیت هایی درخصوص ابزار و امکانات روبرو می شود.
• زیرساخت به عنوان سرویس ( Infrastructure as a Service ): در این حالت منابع مورد نظر در اختیار کاربر قرار می گیرد تا با ایجاد یک ماشین مجازی از منابع استفاده نماید و کاربر قدرت کنترل سیستم عامل و منابع (مانند پردازنده ها و پیکربندی سرورها و حافظه ها) را دارا می باشد.
مثال : Amazon Web Services (AWS)

شکل ۳ : مدل های سرویس محاسبات ابری
مراحل پیاده سازی
 رایانش ابری چهار مرحله پیاده سازی و استقرار دارد :
• ابر عمومی (Public Cloud): سرویس ها را برای عموم کاربران اعم ازسازمانها و اشخاص حقیقی ارائه می کند.
• ابر اختصاصی ( Private Cloud ): فقط برای کاربران سازمان یا شرکت خاصی ارائه سرویس می نماید.
• ابر گروهی ( Community Cloud ): چند شرکت یا گروه می تواند از آن استفاده کنند و منابع را به اشتراک بگذارند.
• ابر ترکیبی ( Hybrid Cloud ): ترکیبی از ابر عمومی و خصوصی می باشد.

شکل ۴ : مدل های پیاده سازی محاسبات ابری
مزایای رایانش ابری :
۱- هزینه‌های سخت افزاری کم تر: شما برای اجرای برنامه‌های کاربردی مبتنی بر وب، نیازی به استفاده از یک کامپیوتر قدرتمند و گران قیمت ندارید. از آنجائیکه برنامه‌های کاربردی بر روی ابر اجرا می‌شوند، نه بر روی یک دستگاه؛ شما نیازی به توان پردازشی زیاد یا فضای دیسک سخت زیاد ندارید. وقتی شما یک برنامه کاربردی تحت وب را اجرا می‌کنید، کامپیوتر شما می‌تواند ارزان تر، با یک دیسک سخت کوچک تر، با حافظه کم تر و دارای پردازنده کارآمدتر باشد. در واقع، شما در این سناریو حتی نیازی به یک درایو CD یا DVD هم ندارید زیرا هیچ نوع برنامه نرم‌افزاری بار نمی‌شود و هیچ سندی نیاز به ذخیره شدن بر روی کامپیوتر ندارد.
۲- کارایی توسعه یافته: با وجود برنامه‌های کم تری که منابع کامپیوترشما (خصوصا حافظه) را به خود اختصاص می‌دهند، شما شاهد کارآیی بهتر دستگاه خود هستید. به عبارت دیگر کامپیوترهای یک سیستم رایانش ابری، سریع تر بوت و راه اندازی می‌شوند زیرا آن‌ها دارای فرآیندها و برنامه‌های کم تری هستند که به حافظه بار ‌شود.
۳- ارتقای نرم‌افزاری سریع و دائم: یکی دیگر از مزایای مربوط به نرم‌افزار در رایانش ابری این است که شما دیگر نیازی به بروز رسانی نرم‌افزارها و یا اجبار به استفاده از نرم‌افزارهای قدیمی، به دلیل هزینه زیاد ارتقای آن‌ها ندارید. وقتی برنامه‌های کاربردی، مبتنی بر وب باشند، ارتقاها به صورت اتوماتیک رخ می‌دهد و شما که مجدد به ابر، وارد شوید به نرم‌افزار اعمال می‌شوند. وقتی شما به یک برنامه کاربردی مبتنی بر وب دسترسی پیدا می‌کنید، بدون نیاز به پرداخت هزینه برای دانلود یا ارتقای نرم‌افزار، از آخرین نسخه آن بهره مند می‌شوید.
۴- سازگاری بیشتر فرمت اسناد: نیازی نیست که شما نگران مسئله سازگاری اسنادی که بر روی کامپیوتر خود ایجاد می‌کنید با سایر سیستم‌عامل‌ها یا سایر برنامه‌های کاربردی دیگران باشید. وقتی همه کاربران اسناد و برنامه‌های کاربردی خود را بر روی ابر به اشتراک می‌گذارند، هیچ گونه ناسازگاری بین فرمت‌ها به وجود نخواهد آمد. در دنیایی که فایل ها و اسناد Office 2010 نمی‌تواند بر روی کامپیوتری که Office 2003 را اجرا می‌کند باز شود، این یک نقطه قوت است چرا که تمام اسنادی که با استفاده از برنامه‌های کاربردی مبتنی بر وب ایجاد می‌شود می‌تواند توسط سایر کاربرانی که به آن برنامه کاربردی دسترسی دارند خوانده شود.
۵- ظرفیت نامحدود ذخیره سازی: رایانش ابری فضایی نامحدود برای ذخیره سازی در اختیار شما قرار می‌دهد. دیسک سخت چند گیگابایتی فعلی دستگاه شما در مقایسه با صدها پتابایت (یک میلیون گیگابایت) که از طریق ابر در دسترس شما قرار می‌گیرد اصلا قابل مقایسه نمی باشد و شما هر چیزی را که نیاز به ذخیره کردن آن داشته باشید می‌توانید ذخیره کنید.
۶- دسترسی جهانی به اسناد: آیا تا به حال کارهای مهم خود را از محیط کار به منزل برده اید ؟ و یا تاکنون به همراه بردن یک یا چند فایل مهم را فراموش کرده اید؟ این موضوع در رایانش ابری رخ نمی‌دهد زیرا شما اسناد و فایل‌های مهم خود را همراهتان حمل نمی‌کنید. در عوض، این اسناد و فایل‌ها بر روی ابر هستند و شما می‌توانید از هرجایی که یک کامپیوتر و اتصال اینترنتی وجود داشته باشد به آن دسترسی پیدا کنید. شما در هر کجا که باشید به سرعت می‌توانید به اسناد خود دسترسی پیدا کنید و به همین دلیل، نیازی به همراه داشتن آن‌ها نخواهید داشت.
۷- قابلیت اطمینان بیشتر: برخلاف دستگاه های شما، که در آن حافظه یا دستگاه می‌تواند کرش کند و تمام داده‌های ارزشمند شما از بین برود، کامپیوتری که بر روی ابر کرش کند نمی‌تواند بر داده‌های شما تاثیر بگذارد؛ تمام داده‌ها هنوز همان جا و بر روی ابر وجود دارند و کماکان در دسترس شما هستند. در دنیایی که تنها تعداد اندکی از کاربران به طور مرتب و منظم از داده‌های مهم و حساس خود نسخه پشتیبان تهیه می‌کنند، رایانش ابری حرف آخر در زمینه محافظت از داده‌ها به شمار می‌رود.

شکل ۵ : ابعاد مختلف محاسبات ابری در یک نگاه
تنها عیب این سیستم از نگاه کاربران و سازمانها، نفوذپذیری و عدم امنیت می باشد و همواره این نگرانی وجود دارد که شرکت های ارائه دهنده این سرویس ها در صورت بروز برخی مسائل و مناقشات سیاسی و نظامی مانع دسترسی به سیستم ها و اطلاعات شوند و یا از آنها استفاده غیرمجاز نمایند.

رایانش ابری سیار Mobile Cloud Computing
رایانش ابری سیار به کاربران این امکان را می دهد که در هر زمان و هر مکان که لازم است با اینترنت در ارتباط باشند و نیازهای خود را مرتفع نمایند. این موضوع باعث شده است تا رشد فزاینده ای در استفاده از این تکنولوژی را شاهد باشیم و عموم مردم به استفاده از آن روی بیاورند.
با توجه به محدودیت مکانی ابرهای سرویس دهنده، در اکثر موارد فاصله بین کاربران و آنها زیاد می باشد و این موضوع باعث افت کیفیت سرویس درجهت افزایش تاخیر، هزینه و مصرف انرژی می شود. برای رفع این مساله و بهبود عملکرد سیستم می توان از ابرهای محلی (Local Cloud) بهره برد؛ بدین صورت که پایانه های سیار ابتدا به یک سرور محلی متصل شده و داده ها را ارسال می کنند و سپس آن دستگاه از طریق اینترنت به ابرهای سرویس دهنده متصل و عملیات مربوطه را انجام می دهد و نتیجه بالعکس منتقل به سرور محلی و سپس پایانه می شود. در شکل ۶ این معماری دو لایه ای نمایش داده شده است:

شکل ۶ : معماری دو لایه ای رایانش ابری سیار
یکی از مهمترین گلوگاه های این سیستم برای اطمینان از کیفیت سرویس گام آخر یعنی ارتباط دستگاه های سیار با شبکه می باشد که از طریق شبکه های ۳G یا اکسس پوینت برقرار می گردد. همانطور که می دانید شبکه های ۳G در همه جا قابل دسترسی و استفاده است اما دارای تاخیر نسبتاً زیاد و سرعت انتقال کم می باشد که انتقال اطلاعات از طریق آن منجر به مصرف انرژی زیاد و افزایش هزینه در سمت کاربر است. در مقابل ارتباط از نوع WiFi تاخیر کم و سرعت بالایی دارد که باعث صرفه جویی در انرژی و هزینه می شود؛ اما با افزایش تعداد کاربران، تاخیر و گم شدن بسته ها (Packet lost) افزایش می یابد که باعث می شود بازدهی و راندمان سیستم کاهش پیدا کند.
بهینه نمودن پارامترهای فوق بصورت جمعی امکان ندارد و باید یک حد میانه ای را برای کاربردهای مختلف در نظر گرفت. در [۵] الگوریتم ابتکاری CRAM (Cloud Resource Allocation for Mobile Application) پیشنهاد شده تا راه حلی برای بهینه نمودن پارامترها بیان نماید. با توجه به این الگوریتم و شبیه سازی های انجام شده در صورتیکه تعداد کاربران زیاد باشد نزدیک به ۸۴٪ بهینگی حاصل می شود و همچنین این نتایج بدست آمده است :
بکارگیری معماری دو لایه ای نسبت به استفاده مستقیم از ابر باعث صرفه جویی ۳۲ درصدی در مصرف انرژی شده است. این الگو کاهش ۴۰ درصدی هزینه های کاربران را (با فرض تاخیر و مصرف انرژی ثابت) در بر خواهد داشت.
روش دیگری که دربهینه سازی این سیستم ها پیاده می شود ارجاع محاسبات(Computing Offloading) از پایانه های سیار به سمت ابر می باشد. الگوریتم های مشابهی جهت استفاده از این روش در برنامه های موبایل طراحی و اجرا شده اند که در هر یک نقطه جداسازی اجرای برنامه و ارجاع بخش محاسباتی آن به ابر ( Offloading ) متفاوت می باشد. با توجه به حساسیت اجرا و نوع اطلاعات قابل انتقال تکنیک های مختلف ایجاد شده است. در برخی موارد حتی وضعیت پردازنده و حافظه نیز برای سرور مربوطه ارسال می شود تا با مجازی سازی اجرای کل برنامه به عهده ابر قرار گرفته و تنها نتیجه را برای نمایش در پایانه سیار ارسال نماید؛ بطور مثال می توان از CloneCloud نام برد.
نکته قابل تامل این است که با توجه به این موضوع که اجاره و استفاده از سرویس های ابر نیز هزینه بر است، آیا برای تمام کاربردها می توان این تکنیک ها را بکار گرفت یا در برخی موارد، صرفه با اجرای کامل برنامه در خود دستگاه موبایل می باشد؟!

کاربردهای رایانش ابری سیار :
تجارت سیار : تجارت سیار یک مدل از اشتغال در بعضی رشته ها است که در فعالیت هایی مثل ارسال پیام و فایل های اطلاعاتی، تراکنش های مالی، خرید و … کاربرد دارد. در این نوع کاربرد با محدودیت پهنای باند، پیکربندی پیچیده دستگاه ها و امنیت روبرو می شویم که با استفاده از MCC این چالش ها به حداقل می رسند [۹].
آموزش سیار : این کاربرد بر اساس آموزش الکترونیکی و سیار بودن سیستم طراحی شده است. برنامه ها و سیستم های طراحی شده در روش قدیمی محدودیت های زیادی مثل سرعت شبکه ارتباطی و حافظه ذخیره سازی اطلاعات وجود داشت که با بکارگیری آموزش ابری سیار مرتفع گردید. حافظه های ذخیره سازی بسیار بالا و پردازشگرهای فوق سریع و سایر امکانات رایانش ابری باعث بالا رفتن بهره وری در آموزش از طریق این سیستم می شود [۱۰].
مراقبت سلامت سیار : پیشنهاد استفاده از MCC در کاربردهای پزشکی محدودیت روشهای درمانی سنتی را به حداقل رسانید؛ خطاهای دارویی، حافظه های محدود ذخیره سازی داده ها و امنیت از جمله آنهاست. روش مراقبت سلامت سیار باعث می شود کاربران خیلی ساده و آسان به منابعی مثل پرونده و سوابق بیمار دسترسی داشته باشند. همچنین این سیستم به مراکز درمانی و بیمارستانها پیشنهاد می دهد بجای ذخیره اطلاعات بیماران در سرورهای محلی آنها را بر روی سیستمهای ابری نگهداری نمایند.
بانکداری سیار : بانکداری سیار یا پیامکی برای برخی فعالیتهای بانکی و پرداخت ها از طریق گوشی تلفن همراه و تبلت قابل اجرا می باشد. البته امروزه اکثر این امور از طریق اینترنت انجام می شود اما امکان اجرای آنها از طریق نرم افزار های خاص نیز وجود دارد.
بازی و سرگرمی سیار : این روش برای بازیهایی که دارای محاسبات سنگین هستند کاربرد دارد که عملیات حجیم را از طریق موتورها و منابع ابری انجام می دهد و فقط نمایش آن از طریق صفحات دستگاههای سیار انجام می شود که باعث کاهش مصرف انرژی و باتری می شود.

چالش ها در رایانش ابری سیار:
هدف اصلی رایانش ابری سیار ارائه یک روش مطمئن و سریع برای کاربران جهت دسترسی به اطلاعات موجود در ابر از طریق دستگاه های سیار می باشد. چالش اصلی این سیستم از مشخصات دستگاه های سیار و شبکه های بیسیم و نقص های ذاتی آنها ناشی می شود. محدودیت های دستگاه های سیار،کیفیت ارتباطات بیسیم، انواع برنامه های کاربردی و پشتیبانی از رایانش ابری همه فاکتور های مهمی هستند که طراحی، برنامه نویسی و استقرار برنامه های کاربردی بر روی دستگاه های سیار و توزیع شده را نسبت به دستگاه های ابری ثابت پیچیده تر می سازد و بر استفاده از رایانش ابری سیار تاثیر گذار است.
الف) محدودیت های پایانه های سیار : اولین موضوع قابل بحث در اینجا منابع محدود دستگاه های سیار است. اگرچه گوشی های هوشمند در جنبه های متفاوتی مانند قابلیت پردازنده و حافظه اصلی، ذخیره سازی، سایز صفحه نمایش، ارتباط بی سیم، فن آوری های لمسی و سیستم های عامل بهبود یافته اند ولی هنوز محدودیت های جدی مانند قابلیت محاسبات و منبع انرژی را برای استقرار برنامه های کاربردی پیچیده دارا می باشند. بطور معمول گوشی های هوشمند نیاز دارند تا به خاطر تماس برقرار کردن، فرستادن پیام ها، مرور وب و اینترنت، دسترسی های اجتماعی و دیگر برنامه های کاربردی هر روز شارژ شوند. این که چگونه بطور مؤثر نیروی باتری ذخیره و یا مجدد شارژ شود بحث مهمی است که امروزه ما با آن سر و کار داریم. ظرفیت پردازش، ذخیره سازی، زمان استفاده از باتری باید با توسعه پردازش سیار بهبود یابد. با این حال، چنین مشکلاتی هنوز از چالش های مهم در رایانش ابری سیار می باشد.
ب) کیفیت ارتباط : برخلاف شبکه سیمی که از اتصال های فیزیکی استفاده می کند تا از همزمانی پهنای باند اطمینان حاصل شود، نرخ انتقال داده در محیط رایانش ابری سیار دائماً تغییر می کند و بعضاً اتصال به خاطر وجود روزنه‌ها در پوشش محیط ادامه پیدا نمی کند. علاوه بر این، مرکز داده در شرکت های بزرگ در اینترنت به طور طبیعی بسیار دور از کاربران نهایی می باشد، برخی دلایل دیگر مانند تغییر پویای گذردهی، متحرک بودن کاربران، و حتی وضعیت آب و هوا منجر به تغییراتی در پوشش پهنای باند و شبکه خواهد شد که باعث می شود تأخیر تحویل در شبکه سیار بیشتر از شبکه های سیمی شود.
با تجمیع تکنولوژی رایانش ابری و سیستم های سیار که منجر به ظهور Mobile Cloud Computing گردید بهبود هایی در زمینه این چالش ها حاصل شده است که در ادامه به بیان آنها می پردازیم.
بهبود حاصل از رایانش ابری سیار
 افزایش طول عمر باتری :
مصرف انرژی و طول عمر باتری یکی از اصلی ترین نگرانی ها برای دستگاه های سیار می باشد. تا قبل از این تکنولوژی راهکارهای مختلفی مثل بهبود عملکرد پردازنده و مدیریت هوشمندانه حافظه انجام شد تا مصرف انرژی کاهش یابد با این حال این راه حل ها نیازمند تغییرات در ساختار دستگاه های سیار می باشند، یا نیازمند سخت افزار جدیدی هستند که موجب افزایش هزینه می شود و ممکن نیست تا برای همه دستگاه های سیار عملی باشد.
در سیستم MCC با توجه به ارجاع محاسبات سنگین و پیچیده از دستگاه های با منابع محدود ( مانندگوشی تلفن ) به سرورهای ابر که اصطلاحاً Computation Offloading گفته می شود، میزان پردازش و عملکرد در دستگاه ها کم شده و مصرف انرژی کاهش قابل توجهی پیدا میکند [۳].
برای مثال استفاده از MAUI (Memory Arithmetic Unit & Interface ) جهت انتقال مولفه های بازی به سرور های ابر می تواند تا ۲۷ درصد مصرف انرژی بازی های کامپیوتری را بهینه نماید[۲] .
 بهبود فضای ذخیره سازی و قدرت پردازش :
فضای ذخیره سازی نیز همچنین یک محدودیت برای دستگاه های سیار بشمار می رود. رایانش ابری سیار، توسعه یافته است تا دستگاه های سیار را قادر کند از طریق شبکه های بیسیم داده های عظیمی را در ابر ذخیره یا به آن دسترسی داشته باشند. با این سرویس ها، کاربران می توانند مقدار قابل توجهی از انرژی و فضای ذخیره سازی را بر روی دستگاه های سیارشان ذخیره کنند زیرا اطلاعات بر روی ابرها فرستاده و پردازش می شود.
با توجه به اینکه اکثر برنامه هایی که افراد بصورت Mobile Application بکار می برند در جهت استفاده از شبکه های اجتماعی و سایت های خبری می باشد، در تحقیقی که در [۷] انجام شده است بیان گردیده که با استفاده از روش بهینه سازی لیاپانوف در مصرف انرژی حدود ۲۰ تا ۳۵ درصد صرفه جویی می شود زیرا این برنامه ها نیاز به ارتباط صد درصد و آنلاین با سرور نداشته و امکان بارگزاری اطلاعات در زمان هایی که ارتباط شبکه کیفیت بالاتری دارد انجام می شود.
 بهبود قابلیت اطمینان :
ذخیره داده یا اجرای برنامه های کاربردی در ابرها راه مؤثری برای بهبود قابلیت اطمینان می باشد چراکه داده و برنامه های کاربردی بر روی چندین کامپیوتر ذخیره شده اند و نسخه پشتیبان از آنها موجود است. این موضوع باعث جلوگیری از حذف داده های دستگاه های سیار می شود.
با توجه به مطالب عنوان شده در خصوص راه حل های مختلف و نظر به [۶] می توان جدولی را جهت مقایسه آنها درنظر گرفت :
جدول برخی راه حل های محاسبات ابری سیار
سیستم اهداف تکنولوژی کاربردی نوع اتصال بیسیم
MAUI ذخیره سازی و کاهش مصرف انرژی و کاهش زمان اجرا ماشین مجازی Wi-Fi & 3G
CloneCloud ذخیره سازی و کاهش مصرف انرژی و کاهش زمان اجرا ماشین مجازی Wi-Fi & 3G
Clone2Clone ذخیره سازی و کاهش مصرف انرژی و کاهش زمان اجرا ماشین مجازی Wi-Fi & 3G
MAPCloud بهینگی و توسعه پذیری، کاهش مصرف انرژي و زمان اجرا معماری سرویس گرا Wi-Fi & 3G
MobiCloud افزایش امنیت و کاهش مصرف انرژی ماشین مجازی Wi-Fi & 3G
Cloudlets کاهش زمان اجرا ماشین مجازی Wi-Fi
ThinkAir ذخیره سازی و کاهش مصرف انرژی و کاهش زمان اجرا ماشین مجازی Wi-Fi & 3G
VOLARE ذخیره سازی و کاهش مصرف انرژی وکاربرد موثر پهنای باند معماری سرویس گرا ۳G
نتیجه گیری:
ظهور محاسبات ابری و توسعه آن به حوزه پایانه های سیار و رشد سریع کاربردهای مختلف آن، باعث غنی شدن برنامه ها و نرم افزارهای این دستگاه ها شده است تا با کمک سرویس SaaS سرورهای ابری، بتواند محدودیت منابع این پایانه ها را بهبود بخشد. همچنین این تکنولوژی باعث بروز چرخه های اقتصادی آسانتری در حوزه های گوناگون و نیز باعث حذف برخی واسطه های غیر ضروری نرم افزار در سطح جهانی شده است. اگرچه کاربرد این تکنولوژی روز بروز درحال افزایش است و سودمندی فراوانی دارد؛ اما معضلاتی با آن همراه است که حل این مشکلات به پیاده سازی بهتر و توسعه سریعتر آن کمک می کند.

دیدگاهتان را ثبت کنید

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شدعلامتدارها لازمند *

*

x

شاید بپسندید

امنیت سایبری – مدل سازی ریسک و تهدیدات ( چگونگی > چه کسانی ! )

امنیت سایبری – مدل سازی ریسک و تهدیدات ( چگونگی > چه ...