Entwicklung und Evaluation eines Raytracing-Dienstes für das Venice Service Grid

1. Entwicklung und Evaluation einesRaytracing-Dienstes für dasVenice Service Grid - Projektarbeit - November 2009 Alexander ArimondUniversity of Kaiserslautern, Germany Email: a_arimon@informatik.uni-kl.de

2. Überblick • Motivation • Grundlagen • Grid Computing • Venice Service Grid • Globus Toolkit 4 • Raytracing • POV-Ray-Dienst • Evaluation • Zusammenfassung und Ausblick

3. Motivation • Das Rendern von 3D-Szenen mit Raytracing ist unter Umständen ein sehr aufwändiger Prozess • Eventuell Laufzeiten von mehreren Tagen Dieses Bild wurde mit POV-Ray in 4.5 Tagen auf einem Athlon 5600+ gerendert. http://hof.povray.org/pebbles.html

4. Motivation • Eine Lösung bietet Grid Computing • Parallelisierung des Renderns • Verwendung mehrerer CPUs • Beschleunigung des Gesamtprozesses • Ziele dieser Projektarbeit: • Entwicklung eines Raytracing-Dienstes für das Venice Service Grid • Einbeziehung von Grid-Computing • Evaluation des Dienstes hinsichtlich Performanz

5. Grid Computing • Frühere Definition von Ian Foster und Carl Kesselman:Ein Grid ist eine Hardware- und Software-Infrastruktur, die einen zuverlässigen, konsistenten, von überall erreichbaren und preiswerten Zugriff auf die Kapazitäten von Hochleistungsrechnern ermöglicht. (The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure, 1998) • Hier: Nutzung externer Kapazitäten zur Beschleunigung des Renderns

6. Venice Service Grid • Von der AG ICSY entwickelt • Leichtgewichtiges Framework zur Bereitstellung Webservice- basierter Dienste • Ziel: einfaches Erstellen, Entwickeln, Integrieren und Benutzen von Diensten ermöglichen • Einige Dienste: • E-Mail • SMS • Notification Service • Timekeeper

7. Globus Toolkit 4 • Middleware zur Schaffung von Grid-Systemen • Beschäftigung mit Kernpunkten verteilter Systeme: • Sicherheit • Zugang, Verwaltung und Finden von Ressourcen • Verteilung von Daten • GT4 basiert teilweise auf Web Services Technologie • Wichtige Komponenten: • GridFTP (Datentransfer)‏ • Grid Resource Allocation Management (Auftragserteilung) • Grid Security Infrastructure (Authentifizierung)‏

8. Raytracing • Algorithmus zur Bildsynthese von 3D-Szenen • Beruht auf der Rückverfolgung von Lichtstrahlen vom Augpunkt aus hin zur Lichtquelle • Je nach Komplexität der Szene sehr aufwändig • Kann pixelweise parallelisiert werden • Hier wird der Raytracer POV-Ray zum Rendern verwendet http://de.wikipedia.org/wiki/Raytracing

9. POV-Ray-Dienst (Überblick)‏ GT4 Service POV-Ray Service rsl .pov Render in Grid Grid Client GRAM E-Mail/SMS Notification Get result

10. POV-Ray-Dienst (1)‏ Venice Grid POV-Ray Service SOAP GRAM GT4 Service GridFTP SOAP Globus Toolkit 4 SOAP X.509 Proxy Client

11. POV-Ray-Dienst (2)‏ • Client legt fest: • Eingabebeschreibung • Konfigurationsdatei • Sonstige benötigte Dateien (includes)‏ • Höhe und Breite des Bildes • Kontaktinformationen: E-Mail und SMS • Und für das Rendern im Grid: • Anzahl der Prozesse • Kontaktinformationen für Grid-Knoten • Proxy-Zertifikat SOAP Client

12. POV-Ray-Dienst (3)‏ • Operationen POV-Ray-Dienst: • render • renderInGrid • getStatus • getResult • deleteJob Venice POV-Ray Service Notification GT4 Service SOAP • Operationen GT4-Dienst: • copyFileToGrid • copyFileFromGrid • deleteFileInGrid • submitJob • getStatus

13. POV-Ray-Dienst (4)‏ • Über GridFTP findet der Dateitransfer statt • GRAM nimmt Aufträge entgegen • Authentifizierung über Proxy-Zertifikate Grid SOAP GRAM GridFTP Globus Toolkit 4 X.509 Proxy

14. Evaluation

15. Zusammenfassung und Ausblick • POV-Ray-Dienst als vertikaler Dienst ermöglicht das Rendern von 3D-Szenen • GT4-Dienst als horizontaler Dienst ermöglicht den Zugriff auf externe Grid-Ressourcen • Der Vorgang des Renderns kann durch externe Grid-Ressourcen beschleunigt werden • Erweiterungen: • Animationen ermöglichen (POV-Ray-Dienst)‏ • Monitoring and Diagnostics Services (GT4-Dienst)‏ • Authentifizierung mit MyProxy (GT4-Dienst)‏

16. Vielen Dank für die Aufmerksamkeit • Fragen?