Softwarearchitektur : Grid - und Cloudcomputing

HTW Softwarearchitektur: Grid- undCloudcomputing GIS PraktischeInformatik Master 1. Semester an der HTW des Saarlandes Kim Meiser, Victor Mitskanets Softwarearchitektur Grid- undCloudcomputing Betreutdurch Prof. Dr. ReinerGüttler HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

„EinPlatzauf der Wolke: Was Cloud Computing genau ist, ist noch nicht ganz klar. Dass es sich allerdings um die Computer-Technik der Zukunft handelt, scheint sicher (…) Längst liefern sich Google, Amazon, Adobe und Microsoft einen Kampf um die Vorherrschaft im Geschäft mit den zentralisierten Diensten.“ „Pioneer will Millionen Fernsehgeräte mit P2P-Grid vernetzen“ „CERN startet das Peta-Grid (…) ein Netzwerk aus 140 Rechenzentren“ Quelle: heise.de Newsticker HTW Softwarearchitektur: Grid- undCloudcomputing HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Agenda • WasistGrid- undCloudcomputing • Anwendungsbereiche • Grid-Strukturen • Anbieter • Beispiel: VerwendungeinesWebgrids • Fazit HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Was ist Grid- und Cloudcomputing: Einleitung • Vor etwa 30 Jahren: Beginnende Vernetzung von Computern mit dem Ziel, Informationen zu teilen • Der Durchbruch des Internets kam erst Jahre später • Etablierung von Standards, Protokolle, Sicherheit braucht Zeit • Aufbau Infrastruktur, Änderung Geschäftsprozesse langwierig • Nutzen des Internets ist erst seit wenigen Jahren für den Anwender sichtbar und erlebbar HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Was ist Grid- und Cloudcomputing: Einleitung • Nächste Stufe der Vernetzung: Neben Bereitstellung von Daten auch Bereitstellung von Rechenkapazität • Vorhandene Rechenleistung „mieten“ • Zugriff einfach, standardisiert und sicher • Jeder kann diese Rechenleistung verwenden, wenn nötig HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Was ist Grid- und Cloudcomputing: Einleitung • Idee: Zusammenschluss der Rechenleistung zu einem „Supercomputer“, einem Grid • Vergleichbar mit Strom-Grid und Steckdose • Wie beim Stromnetz kann jeder einspeisen:Rechenzentren(Kraftwerke), Privatleute (Solar-Anlage) • Große, meist ungenutzte Kapazitäten weltweit(Computer, Handys, Spielkonsolen, Embedded Systems…) • Ziel: Vorhandene Ressourcen zugänglich machen HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Was ist Grid- und Cloudcomputing: Einleitung • Beispiel: In jedem Handy, Computer, Fernseher, Playstation, Aufzug, Kühlschrank, … steckt eine zur Zeit ungenutzte CPU • Bereitstellung der ungenutzten Ressourcen für andere • Nutzung fremder Ressourcen bei Bedarf • Effizientere Auslastung • Geringere, nutzungsorientierte Kosten • Unterschiedliche Ressourcen, also auch Speicherplatz usw. HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Was ist Grid- und Cloudcomputing: Die 5 Ideen • Resource Sharing: Beinahe „endlose“ Kapazitäten • Secure access: Wer wann auf welche Ressourcen zugreifen darf, muss klar geregelt sein • Resourceuse: Das Grid „verteilt“ die Aufgabe möglichst automatisch, um effiziente (schnelle) Lösungen zu liefern • Death of Distance: Entfernung sollte keinen Unterschied machen • Open Standards: Interoperabilität zwischen verschiedenen Grids HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Was ist Grid- und Cloudcomputing: Buzzword-Bingo • Farm • Gleichartige, vernetzte Hosts, die zu einem logischen System verbunden sind. • Cluster • Vernetzte Computer, zur Steigerung von Verfügbarkeit, Load-Balancing oder High-Performance. Bei gleichartiger Ausstattung wird auch der Begriff Farm verwendet. • Grid • „Virtueller Supercomputer“, der aus einem Cluster lose gekoppelter Computer erzeugt wird. Lose bedeutet, während des Betriebes dynamisch hinzufügen und entfernen. • Cloud • Die Idee oder das Konzept, Ressourcen auf einer „pay-per-use“-Basis aus einer „Wolke“ zu beziehen. In unterschiedlichen Quellen wird Grid- und Cloudcomputing synonym verwendet. Quellen: Foster, Kesselmann. GridCafé. Wikipedia. IBM. Amazon. HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Anwendungsbereiche HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Anwendungsbereiche • Rechenintensive Aufgaben • Mathematische Berechnungen, Simulationen (Medizin, Geologie, Klimawandel, Astronomie, …) • Speicherintensive Aufgaben • Messdaten, Datenbanken, Web-Kopien (Suchmaschinen) • Hochleistungs-Grids • Forschungszentren, Simulation, Wetter HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Grid-Strukturen: EinGridzumSelberbasteln • Software/Middleware für Aufbau und Verwaltung von Grids • OGSA (Open Grid Service Architecture) • UNICORE (Uniform Interface to Computing Resources) • GridGain(Entwicklungs- und Runtime-Umgebung für Java) • Globus Toolkit(Implementierung von OGSA) • Sun Open CloudPlatform HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Grid-Strukturen: Betriebssystem-Ebene • Windows Azure Service Platform • Ubuntu „Karmic Koala“ mit EC2-Unterstützung • Linux-DistributionXtreemOS • uvm. HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Grid-Strukturen: Volunteer-Computing • BOINC - Berkley Open Infrastructure for Network Computing HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Grid-Strukturen: Hochleistungs-Grids • Zusammenschaltung von Hochleistungsrechnern • D-Grid: Deutschland-Grid • Worldwide LHC Computing Grid (WLCG) vernetzt 140 Rechenzentren in 33 Ländern HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

AnbieterfürWebgridsbzw. SaaS • Amazon • EC2 (ElasticComputeCloud) • SimpleDB • S3 (Simple Storage Service) • Cloud Front • SQS (Simple Queue Services) • Google AppEngine • Global Player wie IBM, Sun, etc. mit eigenen Angeboten • Kleinere, Spezialisierte Anbieter (Dr. GoGrid u.a.) HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Beispiel: VerwendungeinesWebgrids • Umgebung für Webanwendungen • Ersetzt klassischen Webserver undDatenbank bei Webanwendungen • Läuft auf Googles Infrastruktur • Skalierung der Ressourcen und load-balancing übernimmt App Engine Software • Google APIs alsRessourcenverfügbar Google App Engine HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Beispiel: VerwendungeinesWebgrids Beispielanwendung Gästebuch • Übersichtliches Beispiel • Benutzt die Datenbank • Beliebig viele Benutzer gleichzeitig möglich • Wegen Benutzeroberfläche geeignet zur Vorführung HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Beispiel: VerwendungeinesWebgrids • Anwendung während Entwicklung lokal ausführbar • Automatischer Rollout per Script möglich • Einfacher Rollback, falls im Betrieb Fehler auftreten Test und Rollout HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Beispiel: VerwendungeinesWebgrids • Erläuterung Programmaufbau • Deployment-Prozess • Testlauf Vorführung HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Google AppEngineGrid: Pro/Contra • Vorteile • Sehr einfache Projekt Veröffentlichung • Genug CPU und RAM • kostenlos • Nachteile • zur Zeit nur mit Python • Die Projekte müssen öffentlichen sein. • Begrenzt auf 5 Mio. Seitenzugriffe pro Monat in der kostenlosen Version. • max. 10 Applikationen pro Google-Account möglich HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Fazit • Grid- undCloudcomputing ist die nächste Innovation im Netz • Potentiale sind unvorstellbar groß • Nach und nach wird auch der Anwender die Vorteile erleben • Innovationen brauchen Zeit • Stabile, leistungsstarke Netze erforderlich • Architekturkonzepte müssen gefunden werden • Abrechnung, Sicherheit und Integrität der Daten ist noch nicht gewährleistet HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

Ihre Fragen bitte! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. HTWdS, Softwarearchitektur: Grid- und Cloudcomputing

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