EGRID MIDDLEWARE OVERVIEW. Angelo Leto Abdus Salam I.C.T.P. 08/10/2004

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1 EGRID MIDDLEWARE OVERVIEW Angelo Leto Abdus Salam I.C.T.P. 08/10/2004

2 Introduzione al concetto di GRID Sulla base dell implementazione GLOBUS-EDG-EGRID

3 What is the GRID?

4 What is the GRID? Carl Kesselman and Ian Foster in The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure 1st ed. wrote:

5 What is the GRID? Carl Kesselman and Ian Foster in The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure 1st ed. wrote: A computational grid is a hardware and software infrastructure that provides dependable, consistent, pervasive, and inexpensive access to high-end computational capabilities

6 La definizione precedente è indirizzata alla soluzione di uno specifico problema:

7 La definizione precedente è indirizzata alla soluzione di uno specifico problema: coordinated resource sharing and problem solving in dynamic, multi-institutional virtual organizations a A VO is a collection of users sharing similar needs and requirements in their access to processing data and distribuited resources and pursuing similar goals. a The Anatomy of the Grid: Enabling Scalable Virtual Organizations in Intl J. Supercomputer Applications, 2001.

8 La crescente domanda di risorse computazionali e di storage, legate all evoluzione delle esigenze di utilizzo dei calcolatori, ha portato ad una rivalutazione delle tecnologie in uso in funzione dei costi/benefici derivanti dal loro utilizzo.

9 La crescente domanda di risorse computazionali e di storage, legate all evoluzione delle esigenze di utilizzo dei calcolatori, ha portato ad una rivalutazione delle tecnologie in uso in funzione dei costi/benefici derivanti dal loro utilizzo. Cosa si intende con evoluzione delle esigenze di utilizzo dei calcolatori

10 La crescente domanda di risorse computazionali e di storage, legate all evoluzione delle esigenze di utilizzo dei calcolatori, ha portato ad una rivalutazione delle tecnologie in uso in funzione dei costi/benefici derivanti dal loro utilizzo. Cosa si intende con evoluzione delle esigenze di utilizzo dei calcolatori Aumento delle quantità di dati da storare sistemi di raccolta dati (ad es. macchinari per la registrazione delle transizioni di borsa) strumentazioni scientifiche di rilevamento (ad es. acceleratori di particelle)

11 Crescenti necessità di calcolo simulazioni di modelli sempre più complessi ricerche statistiche su grandi quantità di dati

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14 Grid: è una tecnologia emergente che ha lo scopo di fornire un interfaccia uniforme ad un insieme geograficamente distribuito di risorse computazionali non necessariamente omogenee che risiedono sotto differenti domini amministrativi con rapporto vantaggioso costo/qualità di servizio.

15 Qualità di Servizio Il concetto di qualità di servizio ha in GRID un espressione piuttosto elastica, dato che dipende dalla qualità e dalla quantità delle risorse costituenti la GRID e alle quali si ha accesso e dal modo con cui vengono assegnate (qualità delle procedure decisionali). Si possono avere:

16 Qualità di Servizio Il concetto di qualità di servizio ha in GRID un espressione piuttosto elastica, dato che dipende dalla qualità e dalla quantità delle risorse costituenti la GRID e alle quali si ha accesso e dal modo con cui vengono assegnate (qualità delle procedure decisionali). Si possono avere: qualità di servizio ben definita: stipulando con i possessori (anche solo di una parte) dei nodi di griglia un Service Level Agrement consono alle proprie esigenze.

17 Qualità di Servizio Il concetto di qualità di servizio ha in GRID un espressione piuttosto elastica, dato che dipende dalla qualità e dalla quantità delle risorse costituenti la GRID e alle quali si ha accesso e dal modo con cui vengono assegnate (qualità delle procedure decisionali). Si possono avere: qualità di servizio ben definita: stipulando con i possessori (anche solo di una parte) dei nodi di griglia un Service Level Agrement consono alle proprie esigenze. servizio best effort : offerto in base alle capacità della GRID. Si noti però che se la disponibilità di risorse è molto grande, la parola best effort suona decisamente meno ostile.

18 Qualità di Servizio EGRID Nel caso di EGRID la qualità di servizio è un ibrido tra i due casi precedentemente elencati, nel senso che una parte di risorse sono riservate esclusivamente agli utenti EGRID, quindi:

19 Qualità di Servizio EGRID Nel caso di EGRID la qualità di servizio è un ibrido tra i due casi precedentemente elencati, nel senso che una parte di risorse sono riservate esclusivamente agli utenti EGRID, quindi: qualora il resto delle risorse della GRID siano occupate si garantisce una ben determinata funzionalità

20 Qualità di Servizio EGRID Nel caso di EGRID la qualità di servizio è un ibrido tra i due casi precedentemente elencati, nel senso che una parte di risorse sono riservate esclusivamente agli utenti EGRID, quindi: qualora il resto delle risorse della GRID siano occupate si garantisce una ben determinata funzionalità altrimenti il servizio best effort renderà disponibili un numero molto più elevato di risorse (CPU)

21 GRID: GLOBUS, a layered architecture

22 FABRIC: Risorse computazionali Risorse di storage Risorse di rete Software di controllo e reperimento delle informazioni sul sistema SO sistemi di code File system distribuiti gestione della sicurezza, strumenti di amministrazione

23 CONNECTIVITY: Protocolli di comunicazione, Autenticazione e sicurezza GSI: Grid Security Infrastructure

24 CONNECTIVITY: Protocolli di comunicazione, Autenticazione e sicurezza GSI: Grid Security Infrastructure RESOURCE: Accesso alle risorse al livello FABRIC accesso ai dati: GridFTP accesso alle informazioni sulla struttura, sullo stato e sulle performance del sistema: Grid Resource Information Protocol attualmente basato su LDAP e organizzato in GRIS (Grid Resource Information Service) e GIIS (Grid Index Information Servers). accesso e controllo delle risorse computazionali: Grid Resource Access and Management (GRAM)

25 COLLECTIVE: Discovery delle risorse: sistemi che permettono di scorrere le risorse disponibili da parte di una VO, al fine di scegliere quella dalle caratteristiche più adeguate. Brokering delle risorse: sistemi che provvedono l allocazione automatica di sottoinsiemi delle risorse della GRID richieste dall utente per uno specifico scopo. Replicazione dei dati: sistemi che consentono la replica dei dati e la loro gestione al fine di garantire una minore latenza di accesso ai dati, minore costo e maggiore affidabilità.

26 Autorizzazione a livello delle VO: controllo dell accesso che astrae da quello presente sulle sigole risorse e facenti parte del layer FABRIC. Tali servizi si basano su una forte interazione con gli strumenti classificati al livello Connectivity APPLICATION: Programmi di interazione con i precedenti layer: software client side per il job management, data management, security and authorization management, APIs & SDKs (ad es: condor libraries force chekpointables jobs)

27 Implementazione: GLOBUS - EDG Middleware CONNECTIVITY: Grid Security Infrastructure: basata sullo standard di certificazione a chiave asimmetrica x509

28 implementa il single sign on : l utente in possesso di un certificato valido (riconosciuto all interno della GRID) non deve immettere una password ogni volta che il suo raggio di azione si estende a risorse diverse in momenti diversi. Le credenziali dell utente che circolano sulla GRID sono estratte da un oggetto chiamato proxy, che viene generato una sola volta all interno di un lasso di tempo (tipicamente 24 ore). Esiste un meccanismo chiamato myproxy che costituisce un repository sicuro per le credenziali utente nel caso sussista la necessità di elevata persistenza temporale del proxy (ad es. jobs lunghi).

29 consente di identificare l utente o risorsa in tutta la GRID: ogni certificato viene mappato su utente, o in alternativa su un pool account cioè su un utente diverso (di un preciso range di utenti) per ogni accesso. Segue un esempio di grid-mapfile. subject1 username1 subject2.vo1

30 consente di abilitare l utente all accesso ad uno specifico sottoinsieme di risorse, attraverso la gestione della mappatura certificato-utente su ogni risorsa. È possibile volendo centralizzare (o estendere a più nodi GRID) tale meccanismo di gestione tramite tool automatici (edg-makegridmap).

31 RESOURCE: GridFTP: estensione del protocollo FTP integrazione con GSI possibilità di avere trasferire dati tra due storage diversi da quello su cui si lancia il comando Trasferimento parziale di files: possibilità di richiedere solo una trance del file da trasferire Trasferimenti paralleli su più canali: possibilità di partizionare un trasferimento in diverse unità di files. il trasferimento avviene quindi astraendo dai filesystem presenti a livello FABRIC, anche se l utente a questo stadio è costretto a specificare la locazione del/dei file/s che intende trasferire.

32 Grid Resource Information Protocol Raccoglie e classifica le informazioni sulla GRID in base ad uno specifico schema di basi di dati dice: quali risorse sono disponibili e la loro qualità, quale è lo stato della GRID. Tali informazioni sono funzionali sia all utente che ad eventuali sistemi di brokering delle risorse È costituito da una struttura gerarchica formata da GRIS ai livelli più bassi e da GIIS, più si va verso in alto verso i GIIS nella consultazione delle informazioni, più ampia è la visione delle risorse della GRID è basato su LDAP

33 Grid Resource Access and Management: si occupa essenzialmente dell esecuzione remota di programmi nascondendo all utente l eterogeneità delle risorse della GRID. L interazione con il GRAM avviene attraverso il liguaggio Resource Specification Language (RSL). Si noti che a questo livello ancora non è trasparente all utente la topologia della GRID; infatti a questo stadio se questi volesse sottomettere un job sarebbe costretto a consultare manualmente il sistema informativo e quindi specificare la risorsa prescelta.

34 COLLECTIVE: Questo layer vedrà la creazione dell astrazione relativa alla topologia delle risorse sia di calcolo che di storage attraverso i componenti: Replica Manager EDG Workload Management System

35 Replica Manager Definizioni: Logical File Name (LFN): alias definito dall utente che identifica un determinato file. Ad un LFN deve corrispondere almeno un istanza fisica di tale file: Phisical File Name (PFN) o Storage Uniform Resource Locator (SURL): localizzazione (in termini di nome storage, path sul filesistem del file) di una istanza di un file identificato da un LFN.

36 Necessità di mantenere una corrispondenza tra LFN e PFN: cenni sull implementazione Ogni file su uno storage è identificato da un identificativo unico Grid Unique IDentifier (GUID) generato dal Replica Management System. Scopo: avere un sistema che permetta di accedere ad un file solo in virtù del suo nome logico. Replica Metadata Catalog: Tabella mapping LFN to GUID, associa diversi nomi logici allo stesso file Replica Location Service: Tabella mapping GUID to PFN, completa l associazione tra nome logico e istanze fisiche.

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38 EDG Workload Management System (WMS) Consente la sottomissione di un job senza il vincolo che l utente debba sapere la localizzazione delle risorse in GRID, inoltre: scopo del WMS è quello di schedulare la computazione sulla risorsa migliore sulla base di criteri di ottimizzazione delle risorse

39 È possibile specificare con la sottomissione del job dei parametri sulla base dei quali agirà il WMS per esaudire le richieste dell utente. Tali informazioni vanno specificate in Job Description Language. È possibile essre più o meno restrittivi nella descrizione del job ad esempio JDL permette di specificare parametri qualitativi o quantitativi sulle risorse, oltre che il software ausiliare necessario al funzionamento del job sottomesso. Il processo decisionale del WMS viene effettuato sulla base di una fase di MatchMaking, cioè una fase in cui vengono valutate le richieste dell utente e la disponibilità delle risorse mostrate dal sistema informativo

40 Composizione del puzzle EDG distribuisce tutti gli elementi sopra descritti raggruppati per unità di funzionamento, cioè: Il sistema informativo comune alla griglia è chiamato: BDII L unità di storage: Storage Element (SE) Il WMS: Resource Broker (RB) I sistemi di code, dispatching dei jobs: Computing Element Replica Data Management (RLS, RMC): Replica Manager unità di calcolo: worker nodes (WN)

41 Interfacce utente e strumenti di interazione con la GRID: User Interface

42 Site e Supernodo Il site è l unità operativa di GRID ed è costituita da CE, SE, WNs Per supernodo si intende la coesistenza di SE+CE+WNs su una stessa macchina.

43 The Anatomy of the Grid, Enabling Scalable Virtual Organizations auth. Ian Foster, Carl Kesselman, Steven Tuecke The GRID: Blueprint for a New Computing Infrastructure 1st and 2nd ed, Elsevier Egrid project - Grid tutorial, Trieste The INFNGrid Project Team

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