WebServices and Grid Computing

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WebServices and Grid Computing

• Ein Vortrag von Frank Schlesinger
• (Frank_at_Schlesinger.com)
• zum Seminar Advanced Topics in Networking, WS
  03/04, Prof. Dr. Schiller

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Überblick

• Grid Computing
• Einleitung und Definition
• Beispiele
• Web Services
• Einleitung und Standards
• WebServices and Grid Computing
• Spezifikation und Code

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1. Grid Computing
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1.1 Einleitung

• Erste erfolgreiche Experimente vor 10 Jahren -
  Rick Stevens (Argonne), Tom DeFanti (UI).
• Großes Interesse von U.S. reg. Organisationen
  (DARPA, DOE, )
• Unterstützung aus der Wirtschaft (IBM, SUN, )

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1.2 Definition

• Netzwerk Technologie zum Zwecke des
• flexiblem,
• sicherem,
• koordiniertem,
• resource sharing

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1.2 Definition

• zwischen dynamischen Gruppen von
• Einzelnen oder
• Institutionen.

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1.3 Aufgabe

• GC soll Grid Probleme (GP) lösen.
• GPs sind Probleme bei denen die Zusammenschaltung
  von vielen Resourcen aus verschiedenen Netzen zur
  Lösung sinnvoll ist.

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1.4 Ein Beispiel

• 3 Firmen
• A baut Flugzeuge.
• B testet Flugzeugmodelle im Windkanal.
• C verkauft CPU Leistung.
• Die 3 Firmen residieren an verschiedenen Orten
  der Welt.

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1.4 Ein Beispiel
Baut Flugzeuge
A
Testet Modelle
B
Verkauft CPU Leistung
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1.4 Ein Beispiel

• Die Firmen benutzen GC, damit

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1.4 Ein Beispiel
B auf Modelldaten von A zugreifen kann
A
B
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1.4 Ein Beispiel
B während des Messvorgangs CPU Leistung von C
benutzen kann
A
B
C
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1.4 Ein Beispiel
A die Ergebnisse in Echtzeit erhällt.
A
B
C
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1.5 Weitere Beispiele

• Tausende Physiker werten CERN Experiment aus.
• Ein Softwarehersteller schaltet Rechner für
  nightly build zusammen.
• Online Meta-Bibiliothek

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1.6 Abgrenzung

• GC überschneidet sich mit herkömmlichen Netzwerk
  Technologien.
• Z.B. VPN, Peer-To-Peer, LDAP,
• GC vereinigt in sich Vorteile vieler special
  purpose Technologien.
• GC geht noch weiter.

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1.6 Abgrenzung

• recource sharing mit GC überschreitet Grenzen
  von Platformen, Firmen, Domains,
• resource kann fast alles sein.
• Z.B. Dateien, CPU-Power, Benutzerinformationen

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1.7 Virtuelle Organisation

• Teilnehmer im GC bilden eine Virtuelle
  Organisation (VO).
• VOs können on-demand enstehen und enden - sie
  sind dynamisch.
• Teilnehmer können in mehreren VOs partizipieren.

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1.7 Virtuelle Organisation
A
VO
B
19
1.7 Virtuelle Organisation
A
VO 1
VO 2
B
C
?
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1.8 Architektur

• GC ist software.
• Globus Toolkit (Globus Alliance www.globus.org)
• SUN, IBM,
• Architektur ist ein Protokoll-Stack.

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1.9 Fabric Ebene

• Unterste Ebene im Stack
• Proprietärer Code für physikalische Resourcen
• Von außen Zugriff via Interface
• Resourcen implementieren Enquiry und Resource
  Mana-gement Operationen.

Fabric
Link
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1.9 Fabric Ebene

• Eine phys. Resource, die diese Op. implementiert
  ist eine
• Grid Resource (GR)
• Verschiedene Arten von GRs existieren

Fabric
Link
23
1.10 Connectivity Ebene

• Greift auf GR über Interface zu und behandelt
• Kommunikation und
• Authetifizierung mit GR.

Connectivity
Fabric
Link
24
1.11 Resource Ebene

• Stellt Interfaces, APIs und SDKs bereit zum
  Zugriff auf GR via Connectivity Ebene.

Resource
Transport
Connectivity
Internet
Fabric
Link
25
1.12 Colective Ebene

• Behandelt Aufgaben des globalen Zustands des Grid
• sowie Gruppen von Resourcen.

Collective
Resource
Transport
Connectivity
Internet
Fabric
Link
26
1.13 Application Ebene

• Hier liegen die Anwendungen die auf dem Grid
  laufen.

Application
Application
Collective
Resource
Transport
Connectivity
Internet
Fabric
Link
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2. WebServices
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2.1 Einleitung

• Bekannte Technologien (HTTP, XML) werden hier
  zusammengefasst.
• Neue Standards kommen dazu (W3C www.w3.org)

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2.2 Definition

• Eine Anwendung, auf die über WebService
  Protokolle zugegriffen werden kann heißt
  WebService.

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2.3 Beispiele

• Webseiten
• CGI Skripte via Web
• RPC via SOAP

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2.4 Standards

• WebServices werden weiterentwickelt.
• Abstraktion von konkreter Aufgabe.
• Mehr Flexibilität

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2.4 Web Service Description Language

• WSDL ist auch XML basiert.
• WSDL beschreibt WebServices als Endpunkte.
• Auf einem Endpunkt werden Operationen definiert,
  die die eingehenden Daten bearbeiten.

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2.4.1 WSDL Beispiel

• Der Kopf

lt?xml version"1.0"?gtltdefinitions
name"StockQuote"targetNamespace"http//example.c
om/stockquote.wsdl" xmlnstns"http//exa
mple.com/stockquote.wsdl"
xmlnsxsd1"http//example.com/stockquote.xsd"
xmlnssoap"http//schemas.xmlsoap.org/wsdl/
soap/" xmlns"http//schemas.xmlsoap.org/
wsdl/"gt
34
2.4.1 WSDL Beispiel

• Typdefinitionen

lttypesgt ltelement name"TradePriceRequest"gt
ltcomplexTypegt ltallgt ltelement
name"tickerSymbol type"string"/gt lt/allgt lt/comp
lexTypegt lt/elementgt
35
2.4.1 WSDL Beispiel

• Typdefinitionen

ltelement name"TradePrice"gt
ltcomplexTypegt ltallgt ltelement name"price"
type"float"/gt lt/allgt lt/complexTypegt lt/elementgt
lt/typesgt
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2.4.1 WSDL Beispiel

• Messagedefinitionen

ltmessage name"GetLastTradePriceInput"gt
ltpart name"body" element"xsd1TradePriceReq
uest"/gt lt/messagegt ltmessage
name"GetLastTradePriceOutput"gt ltpart
name"body" element"xsd1TradePrice"/gt lt/messagegt

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2.4.1 WSDL Beispiel

• Portdefinitionen

ltportType name"StockQuotePortType"gt
ltoperation name"GetLastTradePrice"gt
ltinput message"tnsGetLastTradePriceInput"/gt
ltoutput message"tnsGetLastTradePriceOu
tput"/gt lt/operationgt lt/portTypegt
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2.4.1 WSDL Beispiel

• Bindings

ltbindinggt ltsoapbindinggt ltoperation
name"GetLastTradePrice"gt
ltsoapoperation soapAction"http//example.com/G
etLastTradePrice"/gt ltinputgtltsoapbody
use"literal"/gtlt/inputgt
ltoutputgtltsoapbody use"literal"/gt
lt/outputgt lt/operationgt lt/bindinggt
39
2.4.1 WSDL Beispiel

• Services

ltservice name"StockQuoteService"gt
ltdocumentationgtMy first service lt/documentationgt
ltport name"StockQuotePort" binding"tnsStockQ
uoteBinding"gt ltsoapaddress
location"http//example.com/stockquote"/gt lt/portgt
lt/servicegt lt/definitionsgt
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2.5 weitere WebService Protokolle

• WS-Inspection Sprache zur Beschreibung
  vorhandener WebServices
• WS-Notification Reagiert auf das Zutreffen
  bestimmter Bedingungen

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3. WebServices and GridComputing
42
3.1 Motivation

• WebServices bieten viele Vorteile
• Offene Standards
• Etabliert und verbreitet
• Vetrauenswürdig

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3.1 Open Grid Standard Infrastructure

• Standard vom Global Grid Forum (GGF
  www.ggf.org)
• Definiert GridServices (GS) als spezielle
  WebServices
• Beschreibung der GS erfolgt in WSDL. WSDL wird um
  spez. Grid Möglichkeiten erweitert gWSDL
• WSDL wird um neue portTypes erweitert.

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3.1 Open Grid Standard Infrastructure

• OGSI beschreibt, welche Interfaces GS
  implementieren müssen.
• Entwicklungen aus der OGSI können auch für
  allgeimene WebServices relevant sein
  (serviceData).
• Exemplarisch betrachten wir nun serviceData

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3.2 serviceData - Beispiel
ltgwsdlportType name"exampleSDUse"gt
ltsdserviceData name"sd1" typexsdString m
utabilitystatic/gt ltsdserviceData name"sd2
typetnsSomeComplexType/gt ltsdstaticServiceD
ataValuesgt lttnssdlgtinitValuelt/tnssd1gt lt/sdst
aticServiceDataValuesgt lt/gwsdlportTypegt
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3.3 GS serviceData

• GS müssen bestimmte serviceData Typen
  bereitstellen

ltsdserviceData nameserviceDataName
typexsdQName minOccurs0
maxOccursunbounded mutabilitymutable
nillablefalse/gt ... ltsdserviceData
namegridServiceHandle typeogsiHandleType
minOccurs0 maxOccursunbounded mutabilitye
xtendable/gt
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3.4 mehr OGSI

• Wie serviceData müssen GS eine ganze Reihe
  Interfaces implementieren.
• Z.B. Grid Service Handle, Grid Service Resolver
• Oder Fault Informations
• Alles wiederum in WSDL formuliert

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Noch Fragen?
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3.5 Referenzen

• 1 Foster, Kesselman, Tuecke The Anatomy of
  the Grid. Intl. J . Supercomputer Applications,
  2001, http//www.globus.org/research/papers/anatom
  y.pdf
• 2 Tuecke, Czajkowski, Foster, Frey, Graham,
  Kesselman, Maquire, Sandholm, Snelling,
  Vanderbilt Open Grid Service Infrastructure
  (OGSI) 1.0. The Global Grid Forum, 2003,
  http//www.ggf.org/ogsi-wg
• 3 Foster, Kesselman, Nick, Tuecke The
  Physiology of the Grid - An Open Grid Services
  Architecture for Distributed Systems Integration
  . 2002, The Globus Alliance, http//www.globus.or
  g/research/papers/ogsa.pdf

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3.5 Referenzen

• 4 Web Service Description Language (WSDL)
  1.1. World Wide Web Consortium, 2001,
  http//www.w3.org/tr/wsdl
• 5 SOAP Version 1.2 Part 1 Messaging
  Framework. World Wide Web Consortium, 2003,
  http//www.w3.org/tr/soap

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2.3 Simple Open Acces Protokoll

• SOAP ist rel. neues Protokoll zur Verpackung von
  Daten wie auch HTML.
• SOAP ist Teilmenge von XML
• SOAP modelliert Objekte.

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2.3.1 SOAP Beispiel

• Der Container

ltenvEnvelope xmlnsenv"http//www.w3.org/2003/05
/soap-envelope"gt ... lt/envEnvelopegt
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2.3.1 SOAP Beispiel

• Der Header

ltenvHeadergt ltnalertcontrol xmlnsn"http//
example.org/alertcontrol"gt ltnprioritygt1lt/nprio
ritygt ltnexpiresgt 2001-06-22T140000-050
0 lt/nexpiresgt lt/nalertcontrolgt lt/envHeadergt
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2.3.1 SOAP Beispiel

• Der Body

ltenvBodygt ltmalert xmlnsm"http//example.org/a
lert"gt ltmmsggt Pick up Mary at school at
2pm lt/mmsggt lt/malertgt lt/envBodygt