بهبود فروشگاه

 فنآوری گرید، بستری جدید برای کتابخانه رقمی وآموزش از راه دور

1 محمدرضا رزازی

 Razzazi@ce.aut.ac.ir

2 سی ده هاجر کشفی

hkashfi@ce.aut.ac.ir

چکیده: امروزه مسائل مربوط به اشتراک منابع اطلاعات خصوصا در مراکز علمی سرتاسر جهان توجه محققان را به خود جلب کرده است. دو سته از مهم تـرین مطـرح تـرین سیـستمهـا اطـلاعرسـانی کـه تحقیقـات گسترد ای در زمینه آنها در حال انجام است سیستمها آموزش الکترونیکی کتابخان های رقمـی مـیباشـند. یکی از مهمترین اهداف سیستمها اطلاعرسانی در دسترس قرار دادن اطلاعات برای انواع کاربران میباشـد. تا کنون کتابخان های رقمی سیستمها آموزش از راه دور زیادی تولید گردید اند که معماریها آنها عموما به صورت خادم/مخدوم نظیر به نظیر یا اخیرا بـر مبنـای فنـاوری وب سـرویس مـیباشـد. امـا تمـامی ایـن معماریها دارای محدودیتهایی در زمینه قابلیـت گـسترش، در دسـترس بـودن توزیـع قـدرت محاسـباتی  ذخیرهسازی میباشند.راهکاری که در این مقاله ارائه شده است بر آن بوده است که با ارائه گرید به عنوان بـستر سیستمها آموزش از راه دور کتابخانه رقمی همچنین مجتمـع سـاختن سـرویس هـا کتابخانـه رقمـی آموزش از راه دور، تا حد زیادی از محدودیتها فوق بکاهد.

با بهرهگیری از ایده اشتراک منابع زیربنای گرید در تولید گسترش کتابخان های رقمی سیستمها آموزش الکترونیکی، بستر مناسبی برای تبادل اطلاعات در سطح جهانی ایجاد میشود که نسبت به سیستمها موجـود قادر به پاسخگویی به نیازهای بیشتری از کاربران بوده قابلیت پشتیبانی از حجم عظیمی از اطلاعـات تعـداد زیادی از کاربران را دارد. علاوه بر ارائه سرویسها مرسوم کتابخانه رقمی با اشتراک منابع، در واقع این اجـازه به کاربران در سطوح مختلف آموزشی علمی داده میشود که اطلاعات دانست های خود را با دیگر افـراد بـه    اشتراک گذاشته به طور مستقیم با یکدیگر به تبادل اطلاعات بپردازند .در این مقاله بـه بررسـی یـک معمـاری پیشنهادی برای سیستمها آموزش الکترونیکی کتابخانه رقمی بر روی گرید پرداختـه مـیشـود کـه از ایـده اشتراک منابع برای ارئه بهتر سرویسها بهره رده است.علاوه بر آن با بهرهگیری از فناوریها وب سرویس عاملها هوشمند در پیادهسازی معماری در جهت بهبود ویژگیها مطلوب یک معماری موفـق از جملـه بـاز بودن، قابلیت توسعه، قابیلت گسترش، در دسترس بودن اطلاعات غیره تلاش صورت گرفته است.

 واژه های کلیدی: گری کتابخانه رقمی آموزش از راه دور اشتراک منابع وب سرویس.

مقدمه

امروزه مسائل مربوط به اشتراک منابع اطلاعات خصوصا در مراکز علمی سرتاسر جهان توجـه محققـان را بـه خود جلب کرده است. یکی از مهمترین اهداف سیستمها اطلاعرسانی در دسترس قرار دادن اطلاعـات بـرای انواع کاربران میباشد. دو دسته از مهم ترین مطرح ترین سیستمها اطلاعرسانی که تحقیقات گسترد ای در زمینه آنها در حال انجام است سیستمها آموزش الکترونیکی کتابخان های رقمی میباشند. در معمـاریهـا کتابخانه رقمی آموزش از راه دور چالشها بسیاری در پیش روی توسـعه دهنـدگان سیـستم وجـود دارد . از جمله این چالشها میتوان به در دسـترس بـودن حجـم عظیمـی از اطلاعـات، توزیـع یکپارچـه کلاسـترهای ذخیرهسازی مدیریت بهره وری موثر از منابع توزیع شده محاسباتی ذخیره سازی موجود، انتقال امن پایـدار داده ها گسترشپذیری کل یستم، توسعهپذیر بودن معماری، اکتشاف نظارت خودکـار بـر روی فـراداده هـا غیره، اشاره کرد.محققان میکوشند تا با منطبقکردن این سیستمها با فناوریها نوین چه در حوزه ارتباطات چه در زمینه سیستمها توزیع شده به نحوی چالشها ذکر شده را مورد توجه قرار دهند با رشد روز افزون اینترنت افزایش علاقمندی کاربران در استفاده از سـرویس هـا گونـاگون آن، ایجـاد یـک سیستم اطلاعرسانی علمی منسجم کارا در سطح کشور لازم به نظر میرسد. ایده اشتراک منابع که بـا عنـوان فناوری گرید امروزه بسیار مورد توجه واقع شده است راه جدیدی را برای گسترش سیستمها اطلاعرسانی بـا حجم اطلاعات بالا تعداد کاربران زیاد، در پیش رو میگذارد. علاوه بـر آن سـرویسهـا کتابخانـه رقمـی آموزش از راه دور میتوانند برای پشتیبانی از سیستمها آموزش از راه دور به عنوان بخشی از سـرویس هـا پای ای این سیستمها مورد استفاده قرار بگیرند.

فناوری گرید راهکار مناسبی است که توسط آن منابع ذخیرهسازی محاسباتی توزیع شده از نظر جغرافیایی، بـا یکپارچگی امنیت در قابل قبول، مورد استفاده قرار میگیرند. طراحی معماری مورد نظر با این دیـدگاه صـورت گرفته است که تا حد امکان شفافیت استفاده از زیربنای گرید در سیستمها آموزش از راه دور کتابخانه رقمی رعایت گردد.به این ترتیب که کاربر کتابخانه رقمی سیستم آموزش از راه دور هنگـام بازیـابی دسترسـی بـه اطلاعات هیچگونه اطلاعی از اشتراک منابع در سطح گرید پیدا نمی کند.

با بهرهگیری از ایده شتراک منابع زیربنای گرید در تولید گسترش کتابخان های رقمی سیستمها آموزش الکترونیکی بستر مناسبی برای تبادل اطلاعات در سطح جهانی ایجاد میشود که نسبت به سیستمهـا موجـود قادر به پاسخگویی به نیازهای بیشتری از کاربران بوده قابلیت پشتیبانی از حجم عظیمی از اطلاعـات تعـداد زیادی از کاربران را دارد. علاوه بر ارائه سرویسها مرسوم کتابخانه رقمی آموزش الکترونیکـی، بـا اشـتراک منابع در واقع این اجازه به کاربران در سطوح مختلف آموزشی علمی داده میشود که اطلاعات دانـست هـای خود را با دیگر افراد به اشتراک گذاشت به طور مستقیم با یکدیگر به تبادل اطلاعات بپردازند .در این مقاله پس از بررسی ویژگیها سیستمها اطلاعرسانی موجود مروری بر مفهوم گرید اشتراک منابع، معمـاری بـرای کتابخانه رقمی آموزش الکترونیکی بر روی زیربنای گرید مطرح میگردد.در بخش کتابخانه رقمی سیستم آموزش الکترونیکی مورد بررسی قرار میگیرد.بخش شامل معرفی مفهوم گریـد اشـتراک منـابع مـیباشـد. بخش لزوم ارائه معماری جدید شرح داده شده است. بخش شـامل شـرحی از معمـاری پیـشنهادی تـو پولوژی لای های مختلف آنها میباشد.در آخر نیز نتیجه گیری مطرح گردیده است.

کتابخانه رقمی و سیستم آموزش الکترونیکی

کتابخانـــه رقمـــی مجموعـــه یکپارچـــ ای از ســـرویسهـــا بـــرای جمـــعآوری فهرســـت بنـــدی ذخیرهسازی ،جستجو،حفاظت بازیابی اطلاعات میباشد که دسترسی آسانی را بـه حجـم عظیمـی از داده هـا فراهم میسازد "2002|Pandey ."اشیاء رقم محتویات مرکزی کتابخانـه رقمـی مـیباشـند.در واقـع هـر نـوع اطلاعاتی که در کتابخانه رقمی ذخیره گردیده سازماندهی میشود را میتوان شـی رقمـی نامیـد. عـلاوه بـر محتویات اصلی کتابخانه رقمی که همان اشیاء رقمی هستند، کتابخانه رقمی شامل یکـسری اطلاعـات اضـافی بــرای شــرح ایــن اشــیاء در زمینــ هــای گونــاگون مــیباشــد کــه بــه آنهــا فــرا داده گفتــه مــیشــود. "2001|Fox."کتابخان های رقمی جدید بسیار بزرگ میباشند.بنابراین برای کاهش هزینه معمـولا سـاخت آنهـا بدین صورت است که تعدادی منابع اطلاعاتی سرویسی نامتجانس از سازمان ها گوناگون به یکدیگر پیوسته کتابخانه را تشکیل میدهند"1999|Marchionini|Sonner."این سازمانها تحت یکـسری سیاسـتهـا بـرای دسترسی کاربرد اشیاء به کتابخانه رقمی میپیوندند. سازمانها دیگر نیز میتوانند با ایجاد محتویات جدید  پیادهسازی سرویسها جدید پیشرفته که از سرویسها محتویات ارائه شده توسـط دیگـر اعـضاء اسـتفاده مینمایند، در این کتابخانه رقمی مشارکت نمایند.در این زیربنا، سازمانهـا کوچـک ماننـد مراکـز آموزشـی سازمانها تحقیقاتی محلی غیره میتوانند تنها با استفاده از محتویات ارائه شده با دیگر سـازمان هـا در ایـن سیستم شرکت نمایند لزوما سرویس یا محتویات جدیدی را ارائه ننمایند .برای پیادهسازی چنین کتابخانه رقمی  بستری مورد نیاز میباشد که نیازمندیهایی همچون توزیع شدگی، برهمکنش، قابلیـت توسـعه گـسترش، در دسترس بودن امنیت غیره را برای اشتراک منابع برآورده سازد.در حقیقت چالش اصلی تسهیل سـازماندهـی این منابع است بدون اینکه کنترل محلی منابع در حوز های مدیریتی مختلفی که به آن تعلق دارند به مخـاطره افتد.علاوه بر آن میانافزار برای دسترسی یک شکل به این منابع مورد نیاز میباشد. سیستم آموزش الکترونیکی سیستمی است که محیط آموزشـی را فـراهم مـیسـازد که بـه کمـک آن آمـوزش دهندگان آموزش گیرندگان بدون اینکه لزوما از نظر فیزیکی در یک مکان قرار داشته باشند میتواننـد در امـر آموزش شرکت کنند. امروزه در سیستمها آموزش الکترونیکی در رشت های گوناگون ایجـاد تـسهیلاتی بـرای انجام انوع شبیهسازیها یا پردازش تصاویر که از حجم محاسبات بالایی برخوردارند ضروری مـیباشـد.انجـام این شبیهسازیها محاسبات بر روی سیستمها موجود، کارایی پایینی دارد. در صورتی که با توزیعکردن ایـن محاسبات میتوان به کارایی بالاتری دست یافت همچنین هزینه تهیه سرورها خاص ایـن منظـو را نیـز از میان برداشت. علاوه بر آن اید های آموزش گروهی تشکیل گرو های تحققاتی توزیع شـده نیـز مـورد توجـه واقع شده است. چه در آموزشها الکترونیکی چه آموزشها سنتی این نتیجه به دست آمده که در صـورت برگزاری دور های آموزشی به صورت آموزشها گروهی بازدهی بسیار بـالاتری در امـر یـادگیری بـه دسـت خواهد آمد. بنابراین لازم است که در معماریها جدید سیستمها آموزش الکترونیکی این مساله نیـز مـدنظر قرار گیرد.علاوه بر آن از آنجا که لازم است آموزش گیرندگان به انواع منابع اطلاعاتی مرتبط بـا زمینـه درسـی خود دسترسی داشته باشن مجتمعکردن سیستمها آموزش الکترونیکی کتابخان های رقمی به عنـوان منـابع قابل دسترسی اطلاعات، ضروری میباشد.در این حالت مسائل سطح پایین تری همچون ذخیرهسازی اطلاعـات فراداد های مربوط به آنها سازماندهی جستجوی اطلاعات به سرویسها کتابخانه رقمی سـپرد شـده میتوان توجه بیشتری را به سرویسها خاص آموزشی نشان داد.

فناوری گرید

مفهوم گرید در اولین بار در سال 1980 مطرح گردید گریدها میانافزارهایی هستند که سیستمها ذخیرهسـازی بسترهای اجرایی که تحت نظارت چندین حوزه مدیریتی مستقل هستند را به هم متـصل مـیسـازند بنـابراین گریدها به عنوان مکانیزمها برهم کنش برای تبدیل منابع راه دور مستقل به سیستم ها جهانی قابل دسترس به کار میروند.گرید را به نقل از "2002|Kesselman|Foster "میتوان اشتراک منابع بـه طـور قابـل انعطـاف، هماهنگ امن در محیطهایی با پویایی بالا دانست. تاکنون برای میانافزارهای گرید معماریها گوناگونی مطرح گردیده است که سرویسها پروتکلها مـورد نیاز برای اشتراک منابع را در اختیار برنامه نویسان قرار میدهند. از این میان معماری مطرح شده توسط Foster Kesselman که در"2002|Kesselman|Foster "مطرح گردید است با استقبال بیشتری روبـرو بـوده اسـت . این معماری لای ای بوده همانند پشته پروتکلها اینترنت پروتکلها سرویسها گریـد را در چنـد لایـه  دسته بندی مینماید. همانطور که در شکل قابل مشاهده است متناظر با لای های پروتکل اینترنت لایه هـایی نیز در معماری گرید وجود دارد.

گرید را در واقع میتوان نسل جدید اینترنت به شمار آورد. گریدها مـدرن امـروزه بـر روی مـسائلی همچـون قابلیت گسترش انطباقپذیری متمرکز میباشند بنابراین خود را منطبق بـر فنـاوریهـ اسـتانداردهای وب همچون XML وب سرویسها میسازند. با توسعه گرید مفاهیم جدیدی همچـون گریـد داده گریـدهـا محاسباتی بوجود آمدند. تمرکز گریدها محاسباتی بر روی توزیع محاسبات بین کامپیوترهای موجـود در گریـد میباشد. در حالیکه گریدها داده بیشتر بر روی توزیـ شـدگی منـابع ذخیـرهسـازی بـرای حجـم عظیمـی از به سیستمها توزیع شـد ای اتـلاق مـیشـود کـه داده هـا منـابع 10 اطلاعات متمرکز شد اند. واژه گرید داده محاسباتی را به هم متصل میکنند. در گذشته تاکید مفهوم گرید بیشتر بـر دیـدگاه محاسـباتی بـوده اسـت امـا امروزه محققان بر آن هستند تا با اضافه کردن قابلیت پشتیبانی از مدیریت منابع ذخیـرهسـازی بـرای مجموعـه داد های عظیم توزیع شده، این مفهوم را تکمیل بخشند. گریدهـا داده یـک زیربنـای مـدیریت داده بـر روی محیطها گرید ساخته دسترسی به میلیونها شی رقمی را پشتیبانی میکننـد. یکـی از توانـاییهـا اصـلی می باشد.

وب سرویس

پایه اساس سرویسها گرید وب سرویسها مـیباشـند. وب سـرویسهـا را نبایـد بـا وب سـایتهـا اشـتباه گرفت.اطلاعات موجود در یک وب سایت برای افراد در نظر گرفته شده است . در حالی که اطلاعات فراهم شده وسط وب سرویسها همیشه توسط یک نرمافزار مورد دسترسی واقع شده هرگز مسقیما در اختیار افـراد قـرار نمی گیرد. علاوه بر آن وب سرویسها عمدتا متکی بر فناوریها وب "مانند HTTP "میباشند ارتبـاطی بـا مرورگرهای وب HTML ندارند. وب سرویسها مستقل از محـیط زبـان –بـ علـت اسـتفاده از اسـتاندارد  XML میباشند. این به این معنی است که به طور مثال، برنامه کارفرما را میتوان با زبانی مثـل ++c بـر روی سیستم عامل ویندوز پیادهسازی کرد در حالیکه وب سرویس به زبان جاوا نوشته شده تحت لینوکس اجرا میگردد.

اکثر وب سرویسها از HTTP برای انتقال پیام"مانند درخواست وپاسخ سرویس" استفاده مینمایند. ایـن نکتـه مزیت عمده وب سرویسها در هنگام سـاخت برنامـ هـای کـاربردی درمقیـاس اینترنـت مـیباشـد. زیـرا کـه پروکسیها اینترنت دیوارهای آتش به خاطر ترافیک HTTP آشفته نمی گردنـد "علیـرغم CORBA کـه معمولا با دیوارهای آتش دچار مشکل میگردد". هرچند یک ویژگی مهم وب سرویسها کـه آنهـا را متمـایز از مـیباشـند 12 دیگر تکنولوژیها میکند آن است که وب سرویسها متمایل به سیـستمهـایی بـا پیونـد ضـعیف درحالیکه فناوریها دیگر مانند CORBA EJB متمایل به سیستمها پیوند قوی کـه در آنهـا کارفرمـا سرور به یکدیگر وابستگی زیادی دارند میباشند. در سرویسهای وب ممکن است کارفرما هـیچ اطـلاع قبلـی از وب سرویس نداشته باشد تا زمانی که واقعا آن را فراخوانی نماید .فراخوانی یک سرویس " به طور کلی هر نـوع از سـرویسهـا توزیـع شـده ماننـد شـیء CORBA"شـامل انتقـال پیـامهـایی مـابین کارفرمـا سـرور SOAP مشخص میکند که فرمت درخواستهای ارسالی باید به چه شکل بوده سرور به چه فرمتی 13 میباشد. باید به درخواستها پاسخ گوید.

سرویس گرید

همانطور که قبلا اشاره شد، وب سرویسها فناوری انتخابی برای برنامه هایی با مقیاس اینترنـ مـیباشـند کـه کارفرما سرور در آنها دارای پیوند ضعیف هستند. به علت همین ویژگی برای نسل جدید برنام های مبتنـی بـر گرید، ایده وب سروریس انتخاب مناسبی به نظر میرسد. هرچند وب سـرویسهـا دارای محـدودیتهـایی نیـز میباشند.در حقیقت وب سرویسها ساده برای سـاختن یـک برنامـه گریـد زیـاد مفیـد نمـی باشـند . بنـابراین سرویسها گرید که در واقع همان وب سرویس بهبود یافته میباشند به این منظور ایجاد گردیدند. وب سرویسها stateless transient-non میباشند.منظور از stateless آن اسـت کـه وب سـروریسهـا قادر به یاد آوری عملیاتها انجام شده فراخوانی قبل برای یک صدا زننده خاص نمی باشـند. از انجـا کـه فراخوانیها در گرید عموما به صورت دنبال ای از عملیاتها میباشند انجـام عملیـاتهـا بعـدی بـه نتیجـه عملیات انجام شده در فراخوانی قبل وابسته میباشد لازم است که به نوعی ایـن اطلاعـات در سـرویس ذخیـره گردند. حتی اگر بتوان به طریقی این مـشکل را حـل نمـود مـشکل transient-non بـودن همچنـان بـاقی میماند.بدین معنی که بعد از انجام یک عملیات توسط کارفرما، همه اطلاعات باقی مانده در وب سرویس بـرای تمامی دیگر کارفرماها قابل دسترسی میباشد ممکن است که در حین انجـام عملیا کارفرمـای دیگـری بـه  قادر به حـل 14 مخدوش کردن داد های موجود در وب سرور بپردازد. سرویسها گرید با ارائه راهکار "کارخانه" هر دو مشکل ذکر شده گردید اند. به جـای داشـتن یـک سـرویس stateless بـزرگ مـشترک بـین تمـامی کارفرماها در حقیقت از یک کارخانه مرکزی سرویس استفاد میگـردد کـه مـسؤول ایجـاد دسـت ای از نمونـه سرویس مربوطه میباشد. هنگام فراخونی سرویس، کارفرما با نمونه در ارتباط قرار میگیرد نه خـود کارخانـه.

لازم به ذکر است که لزوما به ازاء هر کارفرما یک نمونه ایجاد نمـی شـود ممکـن اسـت نمونـ ای بـین چنـد کارفرما مشترک بوده یا برعکس یک کارفرما در ارتباط با چند نمونه سرویس باشد. URIها آدرسدهی میشوند از آنجا که سرویسها گریـد در حقیقـت نـوعی وب 15 وب سرویسها از طریق سرویس هستند آنها نیز توسط URIها قابل دسترسی آدرسدهی میباشند. هرچند URI مربوط به سـرویس GSH مینامند. هر GSH باید منحصر به فرد باشد. مشکل مربوط به GSH آن است کـه آنهـا تنهـا 16 گرید را مشخص میکنند که سرویس گرید در کجا قرار دارد نحوه برقراری ارتباط با آن سرویس را نشان نمی دهند. GSR "نیاز میباشد. به طور تئوریک GSR میتواند شکلها مختلفـی 17 بدین منظور به مرجع سرویس گرید" به خود بگیرد اما از انجا که عموما از SOAP برای برقراری ارتباط با یـک سـرویس گریـد اسـتفاده مـیشـود، GSR یک فایل WSDL میباشد"همانطور که قبلا اشاره شد WSDL وب سرویس را شـرح مـیدهداینکـه این سرویس چه متدهایی دارد ...".

استفاده از عاملها در گرید

نرم افزار را میتوان به این صورت تعریف کرد"2002|Wijngaards|Overeinder :"18 یک عامل "موجودیتی است که میتواند به صورت خودکار پیوسته در یک محیط ویژه کـار کنـد . قابلیـت انجـام فعالیتهـا بصورت انعطافپذیر هوشمند را دارد. میتواند خودش را با محیط تطبیق دهـد از محـیط تجربـه گیـرد. بـا عاملهای دیگر تعامل دارد با آنها همکاری یا رقابت میکند. ممکن است متحرک باشد. یعنی از یک مکان به مکان دیگر حرکت کند." با توجه به خصوصیات نام برده شده عاملهـا از قابلیتهـای زیـادی بـرای برنامـه نویـسی کاربردهـای مختلـف برخوردارند. از جمله این قابلیتها میتوان به کاربرد عاملها در سیستمها گرید اشاره کرد. فنـاوریهـا گریـد عاملها هوشمند هر دو مفاهیم مکانیزمهایی را برای سیستمها توزیع شده باز البته از دیدگا های مختلف ایجاد مینمایند. گرید بیشتر بر روی مفهوم زیربنا ابزارها برنام های کاربردی برای اشتراک منابع تمرکز دارد، به نحوی که این اشتراک منبع به صورت امن قابل اطمینان در بین سازمانها مجازی توزیـع شـده پویـا  مـستقلی مـیباشـد کـه 19 برقرار گردد. در مقابل تمرکز عاملها هوشمند بر روی ایجاد حل کنند های مـساله پویا به فعالیت خود ادامه دهند.همگرایی بین این 20 بتوانند به صورت قابل انعطافی در محیطها غیر قطعی مانند گریـد محتـاج 21 دو فناوری در اینجا نمایان میشود که سیستمها مبتنی بر عامل به یک زیربنای محکم میباشند گرید نیز نیازمند رفتارهای مستقل قابل انعطاف میباشد تا سرویسها خود را هرچـه بهتـر ارائـه  ."Foster| Jennings|2004"نماید

مفهوم گرید مورد توجه قرار داده شود از آنجـا کـه هـیچ کنتـرل 22 از طرف دیگر اگر از دیدگاه هوش مصنوعی مرکزی در گرید مشاهده نمیشود یا در صورت وجود میزان آن بسیار اندک میباشد میتوان این سیستمهـا را دانست. زیرا که بخشها مختلف گریـد MAS رفتارهـای مـشابه دارنـد 23 معادل "سیستمها چند عاملی " که یکی از مسائل کلیدی در عاملها میباشد در اجزاء گرید بـه 24" کنترل توزیع شده". علاوه بر آن“ استقلال“ طور محسوسی مشاهده میگردد. از دیگر ویژگی عاملها که مرتبط با اجزاء گریـد مـیباشـد مـیتـوان قابلیـت را برشمرد. بنابراین انتخاب عاملهـا بـه عنـوان مهمتـرین سـطح 26 هدفگرا 25 گسترش هوشمندی انعکاسی اجزاء گرید روشن میگردد.علاوه بر این با توجه به خصوصیات عاملها که از بین آنها میتوان به خودکار 27 انتزاع بودن، اجتماعی بودن، پیش کنشی، واکنشی، قابلیت انطباق هوشمندی اشاره کرد، عاملها برای تشکیل اجـزای یک سیستم مبتنی بر گرید قطعات مناسبی به نظر میرسند.

لزوم ارئه معماری جدید برای سیستم های اطلاعرسانی

با ظهور فناوریها جدید امکان رقمیکردن محتویات کتابخانـه هـا محتویـات آموزشـی گونـاگون ارائـه سرویسها چندرسا ای مبتنی بر وب چه در سیستمها آموزش از راه دور چه در کتابخان های رقمی، ایـن سیستمها دچار تحول عظیمی گردید اند. علاوه بر آن سرویسهایی که این سیستمهـا از طریـق اینترنـت ارائـه میدهند، چه از نظر ساختاری چه از نظر کیفیت حجم داده، به طور مداوم دچار غییر مـیگردنـد. تـا چنـدی پیش سرویسها این سیستمها از طریق تنها یک سرور مرکزی ارائه میگردید میزان داد های ذخیرهسـازی شده در مخزنها تنها به چندین مگا بایت میرسید. امروزه این شـرایط دچـار تغییـرات زیـادی گردیـده اسـت محققان بر آن هستند که با توزیع هرچه بیشت سرویسها محتویات سیستمها اطلاعرسانی علاوه بر آنکـه از هزین های ناشی از راهاندازی سرورها گران قیمت میکاهند، کارایی، کیفیت اثـر بخـشی کتابخانـه هـا در  خدمترسانی به کاربران را نیز افزایش دهند. علاوه بر آنکه این امر از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است، ایـن امکان برای موسسات افراد مختلف بوجـود مـیآیـد کـه بـه عنـوان فـراهم کننـده سـرویس یـا محتویـات سیستمها اطلاعرسانی در راهاندازی یک سیستم کتابخانه رقمی آمـوزش از راه دور عظـیم توزیـع شـده، مشارکت داشته باشند. امروزه کاربران کتابخان های رقمی تنها به مرور جستجوی فهرست اشـیاء موجـود در کتابخانـه رقمـی تمایـل ندارند، بلکه مایلند که این اشیاء را به صورت برخط مطالعه نموده یا آنها را بر روی وسیل های مختلف از جمله کامپیوترهای کیفی خود، دانلود نمایند. این در حالیست که اشیاء رقمی در شکلها فرمتها گوناگون از قبی فایل متنی، تصاویر ثابت جریانها رسان ای وجود دارند. درکتابخانه رقمی تمـامی ایـن اشـیاء بایـد بـر روی ابزارهایی که دارای ظرفیت عظیم میباشند ذخیرهسازی گردند. در نتیجه نرمافزارهای لازم جهت بهرهبرداری از منابع ذخیرهسازی در کتابخانه رقمی، دچار پیچیدگی ده توسعه نگهداشت آنها مشکل میگردد. در سیـستم  ذخیرهسازی یک کتابخانه رقمی، به طور دائم داده ها از بخشی از فضای ذخیرهسـازی بـه بخـش دیگـر منتقـل میشوند. نسخ های جدید اشیاء رقمی ایجاد شده در سیستم کپی میگردند، ورژنها قدیم حذف یـا بـه روز رسانی میشوند، فهرست فراداده نیز لازم است که به طور مداوم به روزرسانی گردد. در سیستمها آموزش از راه دور نیز روزانه حجم محتویات آموزشـی افـزایش مـیکنـد عـلاوه بـر آن، دائمـا سرویسها جدیدی مطابق با فناوریها نوین برای خـدمت رسـانی بـه کـاربران اینگونـه سیـستم هـا ارائـه میگردد. همچنین کاربران این سیستمها علاوه بر شرکت در دور های آموزشی لازم است که به صورت بر خط به منابع علمی مرتبط با دوره درسی خود دسترسی آسان داشته باشند. استفاده از کتابخان های رقمی جهـت بـالا بردن کیفیت آموزشی امری ضروری است. زیرا در آموزش از راه دور، آموزش گیرنـده بـیش از پـیش بـه منـابع علمی جهت تکمیل فرایند یادگیری خود نیاز دارد. بنابراین لازم است که زیربنای مورد نظر سیستمها آموزش از راه دور علاوه بر قابل توسعه قابل گسترش بودن، امکان تعامل با سرویس ها کتابخانه رقمی را نیـز بـرای این سیستمها فراهم سازد.

در کشور ما با توجه به نیاز مبرم محققان، اساتید، دانشجویان دانشآمـوزان بـه دسترسـی بـه منـابع علمـی تحقیقاتی، خصوصا به دلیل کمبود منابع فیزیکی به روز در زمین های علمی گوناگون، ساخت راهانـدازی یـک بستر اطلاعاتی سازمان یافته جهت ارائه استفاده از منابع علمی ضرور میباشد. تا کنون در کـشور تحقیقـات زیادی در زمینه ایجاد کتابخان های رقمی آموزش از راه دور صورت گرفته است که در نتیجهء این تـلاش هـا امروزه اکثر دانشگاه ها مراکز تحقیقاتی معتبر دارای کتابخان های رقمـی بـوده در برخـی نیـز سیـستم هـا آموزش از راه دور راهاندازی گردیده است. هرچند فناوریها مورد اسـتفاده در اکثـر ایـن سیـستم هـا قـادر بـه پاسخگویی به نیازهای جهان علمی امروز نمی باشند. با توجه به حجم روزافزون اطلاعات نیاز شـدید افـراد موسسات در تبادل اطلاعات شراکت در انجام پروژه ها تحقیقات علمی در زمین های گوناگون، بایـد تـدبیری اندیشیده شود که افراد، موسسات مراکز علمی مختلف، به نوعی قادر به برقـراری ارتبـاط بـا یکـدیگر بـوده علاوه بر اشتراک اطلاعات خود در زمین های گوناگون، ارائه سرویسها آموزشی کتابخان ای مانند جـستجو،  انتشار نمایش، در زمینه انجام تحقیقات پروژ های مشترک نیز امکان تبادل به اشتراکگذاری اطلاعات بر روی چنین بستری را داشته باشند. جهان امروز در تمامی جهات به سمت توزیع شدگی پیش میرود. در دنیای کامپیوتر نیز در تمامی شاخه هـا ایـن نتیجه به دست آمده است که در صورت همکاری بین گروهی از موسسات افر اد مراکز علمی، چـه در زمینـه  فراهمسازی اطلاعات چه در ارائه سرویسها به کاربران، میتوان کارایی سیستمها فعلـی را تـا حـد زیـادی افزایش داد رضایتمندی کاربران را بالا برد.

تاکنون در زمینه گسترش فناوری اطلاعات در کشور قدمها موثری برداشته شده اسـت. از جملـه ایـن مـوارد میتوان به تجهیز مدارس به سایتها کامپیوتری ارتباط آنها با شبکه جهانی اینترنت اشاره کـرد . امـروزه در سراسر کشور در اکثر افراد تمایل به استفاده از کامپیوتر اینترنت به عنوان یک ابزار اطـلاعرسـانی روز بـه روز افزایش پیدا میکند. با توجه به این نکات، جهت تامین نیازهـای علمـی تحقیقـاتی ایـن افـراد سـوق دادن گرو های مختلف به استفاده صحیح هدفمند از شبکه جهانی اینترنت، آمـاده سـازی بـستری بـه منظـور ارائـه سرویسها آموزشی کتابخان ای ضروری میباشد. در طراحی این بستر توجه به این نکته هـا ضـروری اسـت که راهاندازی آن باید تا حد امکان آسان کم هزینه باشد . معماری این بستر باید به گون ای طراحی گردد که به افراد در گرو های گوناگون اجازه دهد، اطلاعات داده هایی که خود تولید یا گردآوری کـرد انـد را، در اختیـار دیگر علاقمندان قرار دهند. افرادی که دارای زمینه علاقمندیها یکسان هستند"به طور مثال داشـنجویان یـا اساتیدی که بر روی یک زمینه تحقیقاتی مشترک کار میکنند" باید قادر باشند چه به صورت کوتاه مدت چـه به طور بلند مدت، در قالب یک ارگان مجازی به یکدیگر پیوسته منابع اطلاعات را برای یکدیگر به اشتراک بگذارند. شرکتها مختلف نیز باید این امکان را داشته باشند که سرویسها مختلف آموزشـی کتابخانـ ای را بر مبنای فناوریها یا نیازمندیها جدید، ایجاد کرده در اختیار دیگر افراد قرار دهند تا در مواقع مناسـب با توجه به معیارهای خاص از بین این سرویسها سرویس مناسب انتخاب شـده بـرای خـدمت رسـانی بـه کاربران مورد استفاده قرار گیرد.

معماری لای های مطرح شده بر روی گرید

با توجه به مسائلی که ذکر شد، در آیند ای نزدیک سالانه میلیونها کاربر از طریق اینترنت به سیستم کتابخانـه رقمی یا آموزش از راه دور دسترسی پیدا کرده از سرویس ها فراهم شده توسط آنهـا، اسـتفاده مـینماینـد. بنابراین علاوه بر آنکه سرویس ذخیرهسازی این سیستمها باید قادر به پشتیبانی از حجـم عظیمـی از اطلاعـات باشد طراحی این سیستمها باید به نحوی صورت گرفته باشد که در آینده به خوبی قابل گسترش توسعه باشد . افزایش پیدا کند. 28 ظرفیت ذخیرهسازی این سیستمها باید تا حد پتا بایت  با توجه به نیازها شکافهای مطرح شده در بخش قبل همچنین خواصی که برای گرید بر شمرده شـد، ایـن نتیجه به دست میآید که گرید بستر مناسبی برای پیادهسازی معماری سیـستمهـا اطـلاعرسـانی مـیباشـد.. خصوصا این که در مراکز آموزشی دانشگاه ها موسسات تحقیقاتی عموما بستر سختافزار مـورد نیـاز بـرای توسعه چنین بستری موجود میباشد در اکثر موارد نیز بسیاری از ایـن منـابع سـخت افـزار موجـود در حـال استفاده نبوده بیکار هستند. بنابراین به یک سیستم نرمافزار نیاز است که به طور موثر از این منـابع موجـود، برای رسیدن به اهداف ذکر شده بهره برداری نماید. در این جا به میانافزارهایی نیاز است که مسائل مـدیریتی، امنیتی کنترلی را به خوبی پشتیبانی نمایند. همانطور که مشاهده میشود ویژگیها ذکر شده کاملا منطبق بر خصوصیات گرید است. در ین مقاله به شرح بررسی معماری پرداخته میشود که برای سیستمها اطلاعرسانی بر روی زیربنای گرید مطرح گردیده است در نوع خود نمونه جدیدی به شمار میآید. در این معماری هدف بهـرهگیـری از زیربنـای گرید برای اشتراک منابع استفاده از فناوریها وب سرویس عامل همچنین مجتمعکـردن سـرویسهـا کتابخانه رقمی آموزش الکترونیکی برای بهبود امر آموزش میباشد.

هدف این است که کاربران سیستم از جزئیات عملیاتهایی همچون ذخیرهسازی داده فـرا داده دسترسـی بـه فهرســتهــا انتقــال فایــل غیــره دور نگــه داشــته شــوند. بــدین منظــور بــا الگــو گــرفتن از "2002|Kesselman|Foster "یک معماری لای ای ارائه شده است که در آن مکانیزمها پای ای در لایـ هـای پایینتر فراهم میشوند.در این معماری سرویسهای اطلاعرسانی با کمک سرویسهای گرید که در لایـه هـای زیرین واقع شد اند پیادهسازی میشوند. علاوه بر آن راحی معماری به گون ای است که به سادگی قال توسعه میباشد. سرویسها جدید را میتوان به راحتی به معماری اضافه کرد بی آنکه بر عملکرد فعلـی آن خدشـ ای وارد گردد. در سطوح بالای معماری با استفاده از وب سرویسها مخـزنهـایی از سـرویسهـا مختلـف بـرای سیستم آموزش از را دور ارائه شده است. نمایی مفهومی از معماری مورد نظر در شکل قابل مشاهده است.

طراحی معماری مورد نظر با این دیدگاه صورت گرفته است که تا حد امکان شفافیت استفاده از زیربنای گرید در سیستمها آموزش از راه دور کتابخانه رقمی رعای گردد. به این ترتیب که کاربر کتابخانه رقمـی سیـستم آموزش از راه دور هنگام بازیابی دسترسی به اطلاعات هیچگونه اطلاعی از اشتراک منابع در سطح گرید پیـدا  نمی کند. سرویسها کتابخانه رقمی میتوانند برای پشتیبانی از سیستمهـا آمـوزش از راه دور بـه عنـوان بخشی از سرویسها پای ای این سیستمها مورد استفاده قرار بگیرند. در این معماری میتوان با توزیع محاسبات داده بین منابع موجود در گرید هزینه تهیه سرورها قدرتمند چـه در کتابخانه رقمی چه سیستمها آموزش الکترونیکی از بین رفته است. عملیاتهـا جـستجو،ذخیرهسـازی هیه کپیها پشتیبان در کتابخان های رقمی همچنین شبیهسازیهـا انجـام آمـوزشهـا گروهـی ارائـه سرویسها جدید آموزشی بهـرهگیـری از سـرویسهـا منـابع کتابخانـه رقمـی در سیـستمهـا آمـوزش الکترونیکی با استفاده از زیر بنای گرید تسهیل بخشیده میشود. علاوه بر آن از طریق میانافـزار گریـد شـرایط بهتری برای انجام کارهای گروهی بین حوز های گوناگون بوجود میآید. معماری مورد نظر، گام موثری در بالا بردن کارایی کیفیت سرویس ها آموزش از راه دور همچـین خـدمت رســانی بــه کــاربران کتابخانــه رقمــی برداشــته اســت. ایــن معمــاری بــر مبنــای اســتانداردهایی Dublin ای فراداد استاندارد همچین HTTP|FTP|XML|WebService|WSDL| Grid Serviceهمچون core نا گردیده است، که قابلیت کاربرد توسعه معماری در آینده همچنین مجتمع سازی آن با معماریهـا موجود را تضمین مینمایند. از طرف دیگر با بکار گیری فناوری عاملها هوشمند در پیادهسازی سـرویسهـا این معماری پاسخگوی نیازهای خاص در حوزه کتابخانه رقمی خصوصا آموزش از راه میباشد.

معماری پیشنهادی

برای پیاده سازی سرویسها مجموع ای از عاملهای هوشمند در نظر گرفته شد اند. این عامـلهـا بـه صـورت سلسله مراتبی سازماندهی شد اند. در بالاترین سطح هر عامل نمایانگر یک میزبان متصل به گرید است که یـا به عنوان مصرف کننده یا تولید کننده/مصرف کننده اطلاعات به سیستم پیوسته است. این عامل باید قادر بـه شناسایی اشیاء رقمی اشتراکی کاربر، استخراج فراداده ارسال آن به عاملهای سطوح بالاتر باشد. علاوه بر آن با ایجاد ارتباط با دیگر عاملهای سیستم در سطوح مختلف، باید قادر به بازیابی اطلاعات دلخواه کاربر باشد . در صورت استفاده از عاملهای هوشمند با توانایی استنتاج بالا، میتوان عملیات استخراج فراداده را خودکار کرده یا حتی عملیاتهایی مانن جستجو را تا حد زیادی هوشمند کرده بهبود بخشید. در لایه ها پایینی نیز تعدادی از عاملها برای ارائه دادن سرویسهای گرید مورد استفاده قرار مـیگیرنـد. یـک پایگـاه داده شـامل اطلاعـات شامل یک پایگاه داده نشان دهنده ماشـینهـای موجـود در 29 کاربران کلمات رمز میباشد. سرویس اطلاعات گرید همچنین تسهیلات به اشتراک گذاشته شده توسط هر کـدام مـی باشـد. از ایـن اطلاعـات بـرای انجـام سرویسهای سطح بالاتر استفاده میشود. به طور مثال برای انجام عمل جستجو میتوان عملیات جستجو را بـا الگوریتمهای جستجوی توزیع شده انجام داد بار کاری را بین چند ماشین موجود تقسیم کرد. در سرویسهـای آموزش الکترونیکی مثلا زمانی که به شبیهسازیهای پیچیده نیاز میباشد نیز میتوان ایـن عملیـاتهـا را بـین  ماشینهای موجود در گرید توزیع کرد. در بالاترین لایـه معمـاری مجموعـ ای از وب سـرویسهـا بـرای ارائـه سرویسها آموزش از راه دور در نظر گرفته شد اند. فراهمکنندگان سرویس، قادر خواهند بود که با عضویت در سیستم " در حقیقت با عضویت در گرید" سرویسها خـود را بـه مخـازن سـرویس اضـافه کننـد . توپولـوژی معماری "نحوه استقرار عاملها" سلسله مراتبی بوده در سطوح مختلف قابل گسترش است تا قادر به پـشتیبانی از نیازهای آتی سیستم باشد. این ساختار را میتوان در شکل مشاهده کرد.

هر کاربر با عضویت در گرید با اتصال میزبان خود به سیستم گرید این امکان را دارد که هرنوع فایل را بـرای استفاده دیگران به اشتراک بگذارد. زیربنای معماری قادر به پشتیبانی از هر نوع فایل میباشد. با بهره گـرفتن از سیستم فایلهای محلی، تنها لازم است که کاربر مکان فایل،نوع فایل دیگر اطلاعات توصیفی مورد نیاز برای دسترسی به فایل را در زمان به اشتراکگذاری مشخص نماید. واضح است که این معماری با بهره بردن از ایـده اشتراک منابع، سرویس ذخیرهسازی خود را کاملا به صورت توزیع شده پیـادهسـازی مـینمایـد. در حقیقـت بـا پیوستن کاربران به سیستم به اشتراکگذاری فایلها مخرن توزیع شده کتابخانه کـه در بـین تمـامی کـاربران توزیع شده است نیز گسترش مییابد. این میزان توزیع شدگی سرویس به راحتی ذخیرهسازی حجـم عظیمـی از های گوناگون موجـود بـوده در 30 داده ها را فراهم میسازد. به نوعی که امکان ذخیرهسازی این داده ها در شکل صورت استفاده از پروتکلهای انتقال فایل گرید، با سرعت بالا نیز قابل دسترسی میباشند.  اطلاعات مربوط به منابع ذخیرهسازی محاسباتی در پایگاه داده اطلاعات منابع ذخیرهسازی شده دائما توسط عامل مربوطه به روز رسانی میگردد.توزیع اطلاعات جهت ذخیرهسازی یا تکمیل سـرویسهـایی کـه بـه بـار محاسباتی بالایی نیاز دارند با مراجعه عامل دلال به سرویس محاسباتی گرید"که به پایگاه داده اطلاعات منـابع دسترسی دارد" یا توحه به معیارهای خاص انتخاب منابع، صورت میپذیرد. میانافزار مورد نظـر بـه خـوبی بـر ساختار پویای سیستم نظارت دارد.ورود خروج اعضاء میزبانها به خوبی کنترل شده بـر اسـاس آن پایگـاه داد های مربوطه به روز رسانی میگردند. جهت تضمین جامعیت اطلاعات امنیت، یک مکـانیزم امنیتـی پایـه برای شناسایی کنترل اجاز های دسترسی در نظر گرفته شـده اسـت کـه در سـطوح مختلـف "چـه در سـطح سرویس چه در سطح کاربران" امنیت را ضمانت میکند. هر خش تحت کنترل یک سرور میانی، از چندین نود ذخیرهسازی محاسباتی"که در حقیقت همان میزبانها کاربران میباشند" تشکیل شده است ناحیه خوانده میشود. هر نود ذخیرهسازی محاسباتی معـادل یـک نـود گرید است. هر نود ذخیرهسازی از یک یا چند سیستم فایل تشکیل شده است. اشیاء رقمی یا یادگیری به صورت فایلها منفرد در سیستم فایل ذخیره میگردند. این ساختار را میتوان در شکل مشاده کرد. شکل 4 "ساختار تجریدی سیستم

 نتیجه گیری

همانطور که شرح داده شد امروزه در سیستمها اطلاعرسانی کـه دو بخـش عمـده آن یـستمهـا آمـوزش الکترونیکی کتابخانه رقمی میباشد نیاز زیادی به اشتراک منابع اطلاعات احساس میشود. زیرا از یـک سـو سیستمها سختافزار موجود قادر به پشتیبانی از حجم بالای محاسبات ذخیره سازی نبوده از سوی دیگر ثابت شده است که ایده توزیع شدگی در زمین ای گوناگون میتواند سیستمها را به سمت کارایی بـالاتر در ازاء هزینه پایین تر سوق دهد. با بهرهگیری از گرید به عنوان یک زیربنای پایدار در توسعه کتابخانـ هـای رقمـی همچنین مجتمعسازی آموزش الکترونیکی کتابخانه رقمی میتوان سیستم یکپارچ ای را ارائه داد که قـادر بـه پشتیبانی از حجم بالای اطلاعات تعداد زیادی کاربر چه در امر آموزش چه در ارائه سرویس ها کتابخان ای میباشد. با استفاده از این زیربنا ایده اشتراک منابع ذخیرهسازی محاسـباتی اطلاعـاتی همچنـین کـاربرد عاملها هوشمند در پیادهسازی معماری، توزیع شدگی،کارایی،توسعهپـذیری قابلیـت گـسترش امنیـت ایـن معماری تضمین میشود.علاوه بر آن در توسع های معماری میتوان بـا افـزایش قابلیـت هوشـمندی عامـلهـا  سرویسها مختلف مطرح شده را هوشمند خودکار کرده از آنها بهرهگیری کرد.توزیع سرویسها "بـه طـور مثال الگوریتمها جستجوی توزیع شده" بین منابع مختلف موجود در گرید نیز از دیگر اید های قابل گـسترش میباشد.از طرف دیگر با توجه به این که معماری بر مبنای فناوری وبسرویسها بنا شده است، میتوان در هـر زمان سرویسها موجود را مورد بهره برداری قرار داده یا حتی سرویسها جدید منطبق بر نیازهـای جدیـد را، به معماری "خصوصا جهت آموزش از راه دور" به معماری اضافه کرد.

منابع

? "Foster|Kesselman|2002":Foster|I.and Kesselman|C.and Tuecke |S.The

Anatomy of the Grid.2002.www.globus.org/research/papers/physiology.pdf.

? "Foster| Jennings|2004":Foster|I.Jennings.N.Kesselman|C.and Tuecke

|S.Brain meets Brawn: why Grid and Agents Need each

other|.2004.www.globus.org/research/papers/brain.pdf.

? "Fox|2001": Fox.E.|Digital libraries:Topical

Outline|http://ei.cs.vt.edu/~dlib/social.htm.

? "Lan|2000":Lan.m|Technical Advances for the Development of Virtual

Libraries: The Digital Libraries Initiative "DLI" Projects And A New

Document Model|H.Lan|university of california Berkley

? "Lagoze|Fielding|1998":Making global Digital Libraries Work: Collection

Services|Connectivity Regions| and Collection

Views|C.Lagoze|D.Fielding|S.Payette|Department of computer science

|Cornell University|1998.

? "Overeinder|Wijngaards|2002":B.J.Overeinder|N.J.E.Wijngaards.Multi agent

support for internet scale Grid management.Department of computer

science. Faculity of sciences.Virje Universitiet Amsterdam.2002.

? "Sonner|Marchionini|1999":D.H.SonnerWald|G.Marchionini|B.M.Wildemut

h|B.J.Dempsey|C.L.Viles|H.R.Tibbo Collaboration Services in a

participatoory Digital library: An Emerging Design|Proceeding s of Third

International Conference on Conception of Library and Information science

"CoLIS"|1999.

? "Yang|Wang|2002" S.Shi|G.W.Yang|D.X.Wang. Study on Topologies of

Information Grid. Proceedings of the fifth International Conference on

Algorithms and Architectures for Parallel Processing|IEEE 2002