اقرأ في هذا المقال
- أساسيات نظام الشبكة الهجين وعقدة الشبكة في الاتصالات
- مبدأ عمل نظام الشبكة الهجين وعقدة الشبكة في الاتصالات
- تطور عمل نظام الشبكة الهجين وعقدة الشبكة في الاتصالات
يتم توفير نظام شبكة هجين وطريقة اتصال وعقدة شبكة في الاتصالات، بحيث يشتمل نظام الشبكة الهجين على بنية نظام شبكة مدمجة لشبكة من نقطة إلى نقطة وشبكة بث، ويتم تزويد الشبكة من نقطة إلى نقطة بمجموعة من القنوات من نقطة إلى نقطة، ويمكن لكل عقدة شبكة إرسال رسالة إلى عقدة شبكة مقابلة أو تلقي الرسالة من عقدة الشبكة المقابلة عبر القناة من نقطة إلى نقطة، كما يتم تزويد شبكة البث بمجموعة من قنوات البث.
أساسيات نظام الشبكة الهجين وعقدة الشبكة في الاتصالات
لا يمكن أن يكون لكل قناة بث سوى مرسل واحد على الأكثر في نفس الوقت ولكن يمكن أن يكون لها عدد كبير من أجهزة الاستقبال، كما يمتلك جزء على الأقل من عُقد الشبكة القدرة على إرسال الرسائل ليتم بثها، ولدى جزء على الأقل من عُقد الشبكة القدرة على استقبال رسائل البث ويتم تكوين بعض عقد الشبكة على الأقل لتحديد شبكة البث أو النقطة أي شبكة إلى نقطة على الأقل وفقًا لمهام الاتصال التي سيتم تنفيذها في حد ذاتها لإكمال مهام الاتصال المراد تنفيذها.
كما تتمتع كل عقدة شبكة بالقدرة على إرسال واستقبال رسالة البث ويتمتع نظام الشبكة الهجين الخاص بمرونة عالية وأداء اتصال عالي، بحيث تتطلب العديد من مجالات الكمبيوتر التي تعتمد بشكل كبير على الاتصال تحسين أداء الاتصال، وعلى سبيل المثال الحساب المتوازي ومراكز البيانات وأنظمة الملفات الموزعة.
إنّ الحساب الموازي هو مجال كمبيوتر متطور والحساب الموازي يشير إلى تنفيذ نفس المهمة على مجموعة من المعالجات أي المهمة متحللة ومعدلة بشكل خاص للحصول على نتيجة بسرعة أكبر، كما يعتمد الحساب الموازي على إمكانية تقسيم عملية حل مشكلة بشكل عام إلى مجموعة من المهام الأصغر، ويمكن تنفيذ هذه المهام الأصغر في وقت واحد عن طريق التنسيق.
كمبيوتر مواز ينفذ خوارزمية موازية، بحيث تتحلل الخوارزمية المتوازية إلى العديد من الأجزاء الصغيرة من المهام، ويتم تنفيذ هذه الأجزاء الصغيرة من المهام على العديد من أجهزة المعالجة المختلفة ويتم تلخيصها معاً في النهاية للحصول على نتيجة معالجة البيانات،كما تسمى أجهزة المعالجة العديدة لتنفيذ الأجزاء الصغيرة من البرنامج المتوازي “عقد الحوسبة”، ويتكون الكمبيوتر المتوازي من عقد الحوسبة وعقد المعالجة الأخرى وعلى سبيل المثال عقد الإدخال أو الإخراج وعقد الخدمة.
من أجل تنفيذ البرنامج المتوازي، غالباً ما تحتاج عقد الكمبيوتر المتوازي إلى إجراء الكثير من اتصالات البيانات، وعادةً ما يكون الوضع الشائع للعقد لإجراء اتصال البيانات هو تمرير الرسائل وكأحد المكونات الرئيسية للبرنامج الموازي يؤثر الاتصال على أداء البرنامج الموازي إلى حد كبير.
مبدأ عمل نظام الشبكة الهجين وعقدة الشبكة في الاتصالات
حالياً تعد واجهة تمرير الرسائل (MPI) معياراً واقعياً لاتصالات العقد الحاسوبية التي تنفذ البرنامج المتوازي على الكمبيوتر المتوازي، و(MPI) هي مكتبة اتصالات متوازية موجودة وهي عبارة عن وحدة نمطية لتعليمات برنامج الكمبيوتر التي تنفذ اتصالات البيانات على الكمبيوتر المتوازي، وتم إصدار (MPI) بواسطة منتدى (MPI)، وهو عبارة عن مجموعة مفتوحة ولديها العديد من ممثلي المنظمات الذين يحددون معيار (MPI) ويحافظون عليه.
تتضمن وظيفة الاتصال للبرنامج الموازي بشكل أساسي وظيفة اتصال من نقطة إلى نقطة ووظيفة اتصال جماعي، ويمكن لوظيفة الاتصال من نقطة إلى نقطة تنفيذ تبادل البيانات بشكل كامل بين عمليتين متوازيتين، بما في ذلك حظر الاتصال (MPI_Send) و(MPI_Recv) والاتصال غير المحظور (MPI_Isend) و(MPI_Irecv) وما شابه ذلك.
كما يمكن لوظيفة الاتصال الجماعي أن تدرك تبادل البيانات لمجموعة من العمليات، المصطلح “وظيفة الاتصال من نقطة إلى نقطة” ومصطلح “عملية من نقطة إلى نقطة” قابلة للتبديل، و”وظيفة الاتصال الجماعي” قابلة للتبادل مع مصطلح “عملية جماعية” ويشار إليها أيضاً باسم “العمل الجماعي” و “الاتصال الجماعي”.
إنّ توسيع قدرة الحوسبة المتوازية للكمبيوتر المتوازي غالباً ما يكون محدوداً بأداء اتصال البيانات، ومع توسيع المقياس تزداد نسبة وقت الاتصال في إجمالي وقت التنفيذ، والذي ينتج بشكل أساسي عن وقت الاتصال لوظيفة الاتصال الجماعي، كما يشغل وقت الحساب (39.2%) فقط في عمليات (2048) ولتحسين توسيع التطبيق يجب تحسين أداء الاتصال للنظام ولا سيما أداء الاتصال الجماعي.
- “MPI” هي اختصار لـ “Message Passing Interface”.
تطور عمل نظام الشبكة الهجين وعقدة الشبكة في الاتصالات
يتم توفير نظام شبكة هجين بما في ذلك بنية نظام شبكة مدمجة لشبكة من نقطة إلى نقطة وشبكة بث، حيث يتم توفير الشبكة من نقطة إلى نقطة بمجموعة من قنوات من نقطة إلى نقطة ويمكن لكل عقدة شبكة إرسال رسالة إلى عقدة شبكة مقابلة، أو تلقي الرسالة من عقدة الشبكة المقابلة من خلال القناة من نقطة إلى نقطة، وحيث يتم تزويد شبكة البث بمجموعة من قنوات البث.
كما يمكن أن يكون لكل قناة بث مرسل واحد على الأكثر في نفس الوقت، ولكن يمكن أن يكون لها عدد كبير من أجهزة الاستقبال، ويمتلك جزء على الأقل من عُقد الشبكة القدرة على إرسال الرسائل ليتم بثها عبر قنوات البث ولدى جزء على الأقل من عُقد الشبكة القدرة على استقبال رسائل البث، حيث يتم تكوين بعض عقد الشبكة على الأقل للاختيار بين البث القنوات والقنوات من نقطة إلى نقطة على الأقل وفقاً لمهام الاتصال، والتي سيتم تنفيذها في حد ذاتها وإكمال مهام الاتصال التي سيتم تنفيذها من خلال القنوات المحددة.
من خلال اعتماد نظام الشبكة الهجين يمكن لمعمارية الشبكة المقدمة في وقت واحد مع الشبكة من نقطة إلى نقطة، وشبكة البث تحديد الشبكة من نقطة إلى نقطة أو شبكة البث لإكمال الاتصال وفقاً للاتصال الذي يجب تنفيذه لتنفيذ المهمة المحددة، وبالتالي مقارنة بهندسة الشبكة التقليدية البسيطة من نقطة إلى نقطة ويمكن تحقيق المرونة وتقليل أوقات الاتصال، وتقليل وقت الاتصال الضروري وضغط النقطة يتم تحرير موارد شبكة الاتصال من نقطة إلى نقطة وتحسين قابلية توسيع التطبيق.
وللتكوين الذاتي يمكن مزامنة القنوات المادية مع بعضها البعض ويمكن استخدام إحدى القنوات لنقل معرف العقدة، ويمكن للعقد الاستفادة من مزامنة الرسائل المستلمة للتوصل إلى استنتاجات محلية كالتجميع أو الاقتران، أمّا للتكوين القسري خارجياً ليست هناك حاجة لمزامنة البث على القناتين الماديتين مع بعضهما البعض.
بدلاً من ذلك يمكن أن تعمل إحدى القنوات كقناة أوامر تستخدم بشكل أساسي لتغيير وضع العقد وعلى سبيل المثال من وضع التشغيل العادي إلى وضع تكوين الشبكة، وبمجرد وضع العقد في وضع التكوين يمكن إرسال معلومات التكوين، مثل تعيينات المجموعة أو الرموز باستخدام أي من القناتين الماديتين أو كليهما ويمكن أيضاً استخدام قناة الأمر لتبديل العقد خارج وضع التكوين.
