Sviluppo di Componenti Grid per la Condivisione di Strumenti di Aquisizione Dati

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1 Universita degli Studi di Napoli Parthenope Facolta di Scienze e Tecnologie Corso di Laurea in Informatica P Sviluppo di Componenti Grid per la Condivisione di Strumenti di Aquisizione Dati Candidato Relatore Prof. Raffaele Montella Matr. LI/534 Seduta di laurea del 18/02/2009 a.a 2007/2008

2 Sommario 1 Grid/Cloud Computing 2 Abstract Instrument Framework 3 Instrument Service 4 Astronomical Virtual Laboratory 5 Conclusione

3 Grid Computing: Evoluzione Il Grid Computing è una tipologia di calcolo distribuito ad un più elevato livello evolutivo. 1 Prima Generazione Accesso e condivisione a risorse di calcolo distribuite. Storage dei dati. 2 Seconda Generazione Virtual Organization 3 Terza Generazione : Cloud Computing Risorse di calcolo astratte e altamente scalabili Tecnologie di virtualizzazione Grid o Cloud? Compromesso... Grid componente di basso livello su cui sono costruite applicazioni cloud...

8 Grid Computing: Evoluzione Il Grid Computing è una tipologia di calcolo distribuito ad un più elevato livello evolutivo. 1 Prima Generazione Accesso e condivisione a risorse di calcolo distribuite. Storage dei dati. 2 Seconda Generazione Virtual Organization 3 Terza Generazione : Cloud Computing Risorse di calcolo astratte e altamente scalabili Tecnologie di virtualizzazione Grid o Cloud? Compromesso... RICORSIVO Grid componente di basso livello su cui sono costruite applicazioni cloud... su cui possono essere costruite applicazioni grid!

9 Instruments and Grid Perchè integrare strumenti nella Grid? Economicamente vantaggioso; Throughput dell intero sistema massimizzato; Condivisione degli strumenti tra VO; Sicurezza.

10 CIMA & Instrument Element Grid & Instruments: non molto è stato effettivamente realizzato. CIMA: Accesso remoto; Operazioni distribuite; Instrument Element: Tecnologia P2P Carenze. Nessun meccanismo uniforme per interagire con gli strumenti. Nessun semplice meccanismo per unire i dati provenienti da diversi sensori....

13 CIMA & Instrument Element: Compare CIMA Instrument Element Licenza closed source BSD OGSA YES YES Pubblicazione su Index Service NO YES Integrazione con resource broker NO NO Storage NO NO Reservation NO NO Plug-in YES YES Runtime configuration NO NO Cloudable NO YES Deploy on Cloud NO YES Riusabilità codice NO NO Supporto allo sviluppatore NO NO

14 Abstract Instrument Framework Abstract Instrument Framework: Cosa è? Framework JAVA per la virtualizzazione di strumenti di acquisizione; Approccio Cloud Computing; Interfaccia comune per tutti gli strumenti.

15 Abstract Instrument Framework Design Espansione di funzionalità mediante plug-in technologies; Componente intermedio hardware/grid Application software; Strumenti: Collezioni di sensors e handlers.

18 Abstract Instrument Framework Implementation 1/2 Classe Instruments; Run-time configuration; Metodi nativi: getdata startstreaming

19 Abstract Instrument Framework Implementation 2/2 Sensor: supporto acquisizione dati; Formato Output: NetCDF Handler: comandi allo strumento.

20 Caso studio - Plug-In Telescopio 1/2 Sviluppo classi: Telescope; DataSensor; PointTelescopeHandler. Implementazione metodi ereditati; Integrazione Plug-In in IS.

21 Caso studio - Plug-In Telescopio 2/2

22 Abstract Instrument: Vantaggi Grid Developer: operazioni di ridefinizione; Metodi Nativi: Acquisizione dati; Streaming; Supporto a qualsiasi strumento; Utilizzo indipendente da Grid;

23 Pseudo-codice getdata GET-DATA () 1 ncfile <- new NetCDFFile( ) 2 ncfile.addattribute(datestamp) 3 ncfile.adattribute(name) 4 ncfile.addattribute(description) 5 for i <- 1 to n 6 do sensor[i].oncreatenc(ncfile) 7 ncfile.create() 8 for i <- 1 to n 9 do sensor[i].ongetdata(ncfile) 10 return ncfile

24 Instrument Service Design IS : accesso, controllo e condivisione degli strumenti; AIF: componente low-level di GT4 Instrument Service; Pubblicazione su Index Service degli strumenti disponibili; Recupero risorsa tramite Resource Broker.

25 Instrument Service: Caratteristiche GT4 based; Specifiche di sviluppo OGSA & WSRF; Multipiattaforma; Stabilità; Sicuro: Grid Security Infrastructure; Interfaccia comune a tutti gli strumenti.

26 Integrazione Plug-In in IS 1/2 Archivio JAR, importazione in IS; Creazione riferimento allo strumento; INSTRUMENT-SERVICE-RESOURCE() 1 instruments <- new INSTRUMENTS() 2 instrument <- new VANTAGE-PRO2-INSTRUMENT() 3 instruments.add(instrument) 4 instrument <- new TELESCOPE () 5 instruments.add (instrument) 6 instrument <- new FLI-CAMERA() 7 instruments.add(instrument) Creazione resource associato allo strumento; CREATE (instrumentname) 1 resource <- CREATE-RESOURCE() 2 instrument <- resourcehome.get(instrumentname) 3 resource.set-instrument (instrument) 4 return resource.get-reference()

27 Integrazione Plug-In in IS 2/2 Implementazione corpo del metodo. GET-DATA ( ) 1 resourcecontext <- GET-RESOURCE-CONTEXT( ) 2 thisresource <- resourcecontext. GET-RESOURCE() 3 instrument <- thisresource.get-instrument( ) 4 data <- instrument.get-data() 5 return data Contributi innovativi Riusabilità del codice, nessuna modifica al codice sorgente.

28 Integrazione Plug-In in IS 2/2 Implementazione corpo del metodo. GET-DATA ( ) 1 resourcecontext <- GET-RESOURCE-CONTEXT( ) 2 thisresource <- resourcecontext. GET-RESOURCE() 3 instrument <- thisresource.get-instrument( ) 4 data <- instrument.get-data() 5 return data Contributi innovativi Riusabilità del codice, nessuna modifica al codice sorgente.

29 Tabella comparativa CIMA Instrument Element Instrument Service Licenza closed source BSD APL OGSA YES YES YES Pubblicazione su Index Service NO YES YES Integrazione con resource broker NO NO YES Storage NO NO YES Reservation NO NO YES Plug-in YES YES YES Runtime configuration NO NO YES Cloudable NO YES YES Deploy on Cloud NO YES YES Riusabilità codice NO NO YES Supporto allo sviluppatore NO NO YES

30 Astronomical Virtual Laboratory Software per applicazioni astronomiche. Strumenti supportati: Telescopio 400mmf8/RC; Camera CCD Finger Lakes Instrument; Stazione meteo Davis Vantage Pro.

31 AVL Design AVL Gestione di strumenti geograficamente distribuiti

32 AVL GUI

33 AVL caso d uso Verifica delle condizioni atmosferiche; Inserimento delle coordinate dell oggetto celeste che si vuole osservare; Acquisizione dell immagine dalla camera;

36 Conclusioni e Sviluppi Futuri Soluzione innovativa per la virtualizzazione; Soluzione Innovativa per l esposizione su Grid; Sviluppo di un Laboratorio Virtuale Astronomico; Nuovi scenari nelle collaborazioni tra enti diversi; Realizzazione laboratori virtuali per ogni ambito di sviluppo; Generazione semi-automatica del codice sorgente. Le componenti Grid realizzate sono disponibili al seguente indirizzo:

43 Riconoscimento Notevole! L Instrument Service sviluppato presso il Dipartimento di Scienze Applicate è candidato ad entrare nell Incubator del progetto Globus ( come possibile API del toolkit per la gestione degli strumenti.