Una cella OpenAFS su un portatile utilizzando l'emulatore opensource Qemu

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1 Linux Day 2004, 27/11/2004 Facoltà di Ingegneria Tor Vergata Una cella OpenAFS su un portatile utilizzando l'emulatore opensource Qemu G. Bracco ENEA INFO [Servizio Centralizzato Informatica e Reti] Contenuto ENEA-GRID e il ruolo di AFS in ENEA AFS/OpenAFS Qemu La cella simulata: qemua

2 ENEA Ente Nazionale per le Nuove tecnologie, l'energia e l'ambiente 12 centri di ricerca Servizio Centralizzato Informatica e Reti (INFO) 6 Centri di Calcolo Centro di Brindisi Casaccia, Frascati, Bologna,Trisaia, Portici, Brindisi Risorse multipiattaforma per calcolo seriale/parallelo e per il postprocessing grafico. Altre risorse informatiche in ENEA: dipartimenti & ricercatori

3 ENEA GRID ENEA-GRID ha iniziato a operare nel 1998 ed è attualmente una infrastruttura i cui scopi sono: offrire un sistema di produzione, orientato ai servizi integrare gran parte delle risorse di calcolo del Servizio Centralizzato INFO ENEA, distribuite su rete geografica. fornire un ambiente di calcolo unificato ed un metodo di accesso omogeneo a tutti i ricercatori ENEA, indipendentemente dalla loro sede geografica. favorire l'integrazione delle risorse di calcolo dipartimentali & individuali e dare supporto agli apparati sperimentali

4 Servizi per la ricerca in ENEA Sistemi paralleli multipiattaforma: AIX, Linux (Alpha,x86), IRIX, [Unicos (Cray)] Risorse grafica avvanzata SGI + 3D immersive facilities Risorse Software: Servizi di ENEA GRID Codici commerciali: Fluent, Gambit, Abacus, Catia, Ansys Codici di ricerca: mcpn/x, eranos, fluka, Ambienti di elaborazione: IDL, Matlab, Mathematica, SAS Applicazioni Windows

5 OS AIX Risorse di calcolo in ENEA GRID #cpu Gflops Frascati(128), Bologna(8), Portici(18) Linux x86 32/ Frascati(28), Casaccia(14), Portici(4), Trisaia(4), Brindisi(4) Linux Alpha Casaccia IRIX Frascati(8), Casaccia(4), Portici(1), Trisaia(8), Brindisi(1), Bologna(5) Solaris 8 10 Trisaia(4), Casaccia(2), Bologna(2) Windows Frascati(6), Portici(4),Trisaia(4), Brindisi(4) Unicos[Cray] Casaccia (SV1/1A)

6 Connessione di rete ENEA Le risorse di calcolo ENEA sono distribuite geograficamente e sono connesse dal GARR, la rete della ricerca italiana. ENEA-GARR 9 PoP, 4-32 Mbps Brindisi Bologna Casaccia Frascati Portici Trisaia Palermo Pisa Roma Sede

7 Architettura di ENEA GRID Si basa su componenti maturi che garantiscono affidabilità e supporto: File system distribuito: AFS -> OpenAFS Gestore delle risorse: LSF Multicluster Interfaccia utente unificata: Java & Citrix Technologies Sistema di monitor: Patrol Server di licenze Integrazione con le risorse dipartimentali & individuali File system distribuito: AFS per i codici e i dati Condivisione delle licenze

8 AFS: cella enea.it AFS (Andrew File System), sviluppato alla Carnegie-Mellow University, commercializzato da Transarc & IBM, Open Source dal 2001, Una architettura Client/Server matura [scalabile, multipiattaforma]. Ottimizzato per operare su area geografica: server / replicazione nativa di dati/codici, client / cache locale trasparente all'utente. Autentificazione Kerberos, gestione nativa delle autorizzazioni. AMBIENTE UTENTE UNIFORME La HOME directory dell'utente è la stessa su tutti i sistemi Unix/Linux ed è accessibile anche al mondo Windows. DISTRIBUZIONE UNIFORME DEL SOFTWARE Strumenti per la gestione di un ambiente multipiattaforma su WAN.

9 AFS: l'architettura Sistema ricco di funzionalità -> complesso: l'elemento base: cella con 3 componenti logici Server di Metadati: dbserver [user space] Server di Dati: fileserver [user space] Clienti Cache locale sopra al file system nativo, in linux ext2/ext3 [kernel] i 3 componenti possono coesistere sullo stesso sistema hardware Tutorial di AFS su Linux&C di quest'anno [A. Maslennikov, CASPUR]

10 AFS: l'architettura - DBSERVER Server di Metadati: 4 processi fondamentali: vlserver: localizzazione dei dati kaserver: authentificazione [kerberos 4] ptserver: autorizzazione buserver: backup La cella AFS tipica ha 3 dbserver ridondanza ottimizzazione su WAN In ogni istante uno dei 3 dbserver è il sync site cioè il sito sul quale vengono operate le variazioni ai database di metadati. Il sync site viene eletto dinamicamente.

11 AFS: l'architettura LO SPAZIO DEI NOMI il dato è identificato da un PATH globale nome_della_cella/path_nella_cella /afs/enea.it/frascati/erg/bracco/ Le celle: cern.ch, infn.it, caspur.it,... La localizzazione delle celle: indirizzi IP dbserver -> DNS o file CellServDB All'interno della cella le informazioni sulla localizzazione dei dati gestite dal dbserver.

12 AFS: l'architettura FILESERVER Virtualizzazione dello spazio sul file server: il volume AFS I dati sono gestiti in modo indipendente dalla struttura hardware dei dispositivi di storage. I volumi vengono montati nel file system: /afs/... /afs/enea.it/frascati/erg/bracco/bin/... La gestione dei volumi è trasparente per l'utente: trasferimento tra fileserver diversi replica in diverse locazioni geografiche backup aggiunta di spazio disco, aggiunta di altri file server -> Scalabilità di AFS

13 AFS: l'architettura IL CLIENT l'accesso al file system AFS avviene con un modulo del kernel Cache locale sopra al file system nativo, in linux ext2/ext3 L'aggiornamento dei dati sul fileserver avviene al momento della chiusura del file. Il fileserver avverte se un file nella cache viene modificato. Gestione granulare delle autentificazioni: pagsh Gestione delle ACL a livello di directory Gestione ambiente nei i386_linux24, i386_linux26, rs_aix51, sgi_65,...

14 AFS: una cella di prova Difficoltà nella diffusione dell'utilizzo di AFS: sistema complesso che non puo' essere implementato progressivamente: l'intera infrastruttura di cella deve essere funzionante per poter eseguire una sperimentazione a causa della complessità la curva di apprendimento è ripida per gli amministratori Soluzione: cella di sperimentazione e prove Utilizzando un emulatore la cella può essere creata su di una sola macchina. L'emulatore utilizzato: qemu La macchina di prova: portatile ASUS M2400N, Centrino 1.6 Ghz, 512 MB RAM, SUSE 9.1, kernel

15 Emulatore qemu (1) qemu è un emulatore di processore di buone prestazioni in licenza GPL. -> freshmeat.net/project/qemu Homepage: fabrice.bellard.free.fr/qemu -> Documentazione Installazione semplice: file qemu tar.gz cd / ; tar -xzvf qemu tar.gz Si crea un file di dimensione sufficienti che diventa il disco del sistema emulato. dd of=disco.img bs=1m seek=800 count=0 Supporta il boot dal cdrom locale dell'host: qemu -hda disco.img -cdrom /dev/cdrecorder -boot d -m 64 In questa prova è stato installato RedHat 8.0 in configurazione minima senza attivare X11.

16 Emulatore qemu (2) La rete: qemu crea una interfaccia simulata tun/tap : tun0, tun1,... Per gestire la comunicazione tra più di un sistema: bridging rpm bridge-utils e supporto nel kernel di 802.1d Ethernet Bridging In questo caso caso 3 sistemi RH80 con IP ,12,13 comunicano tra loro attraverso tun0, tun1, tun2 sull'host brctl addbr br0 ifconfig br netmask brctl addif br0 tun0 brctl addif br0 tun1 brctl addif br0 tun2 la macchina host ha indirizzo

17 AFS su qemu (1) Installazione AFS sui tre sistemi: rh80-1, rh80-2, rh80-3 Rpm da specifici per RH80 openafs rh8.0.1.i386.rpm openafs-client rh8.0.1.i386.rpm openafs-kernel rh8.0.1.i386.rpm openafs-kpasswd rh8.0.1.i386.rpm openafs-server rh8.0.1.i386.rpm Il trasferimento sulle macchine emulate: via sftp Installazione della cella documentazione da preparati degli scripts di installazione.

18 Accorgimenti particolari: L'orologio: AFS su qemu (2) AFS richiede la sincronia degli orologi tra le macchine coinvolte ma in emulazione qemu l'orologio della macchina emulata perde sincronia in modo instabile (dipende dal carico). Quindi sull'host in crontab viene fatto girare ogni minuto uno script che tramite rsh sincronizza i 3 sistemi emultati con l'host tramite rdate il DNS /usr/bin/rsh rdate -s i nomi dei server AFS devono essere risolti da DNS e quindi è stato installato bind con una cache locale sia sui sistemi emulati che sull'host.

19 AFS su qemu : la cella qemua 3 macchine: rh80-1, rh80-2, rh80-3 ogni macchina ha il ruolo di dbserver, fileserver e client l'host è a sua volta un client. Struttura della cella: /afs/qemua/ common project group software <-- volume cell.software replicato sui tre file server user/ adorni gimondi motta...

20 Conclusione L'emulazione completa delle funzionalità di una cella OpenAFS attraverso l'utilizzo dell'emulatore qemu permette di creare su Linux un ambiente di prova per sperimentazioni, addestramento e la messa a punto di procedure di amministrazione di OpenAFS. Sviluppi possibili: - utilizzo di distribuzioni piu'compatte/ moderne di RH (minima installazione) - sperimentazione kerberos 5 - arricchimento della topologia di rete: non tutti i componenti sulla stessa sottorete - inserimento di client di altre piattaforme con qemu: Windows, BSD o con altri emulatori: PearPC -> MacOSX -???

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