Rechen- und Kommunikationszentrum (RZ) Seminararbeit Theorie und Umsetzung einer Cloud-Computing-Lösung mit Eucalyptus zur Durchführung von Computer-Simulationen Vortrag von Christian Andrich 1. Betreuer: Prof. Dr. Hans Joachim Pflug 2. Betreuer: Christian Terboven Vortragstermin:

RZ: Christian AndrichFolie  1. Einführung  1.1. Definition von Cloud-Computing  2. Eucalyptus als Cloud-Computing-Infrastruktur  2.1. Aufbau und Komponenten einer Eucalyptus-Cloud  3. Das Paderborn/Aachen-Cloud-Computing-Projekt  3.1. Motivation zur Umsetzung des Projekts  3.2. Umsetzung der Infrastruktur  3.3. Umsetzung der Software-Komponenten  3.4. Demonstration der Benutzeransicht  4. Zusammenfassung und Ausblick Inhaltsverzeichnis

RZ: Christian AndrichFolie  1. Einführung  1.1. Definition von Cloud-Computing  2. Eucalyptus als Cloud-Computing-Infrastruktur  2.1. Aufbau und Komponenten einer Eucalyptus-Cloud  3. Das Paderborn/Aachen-Cloud-Computing-Projekt  3.1. Motivation zur Umsetzung des Projekts  3.2. Umsetzung der Infrastruktur  3.3. Umsetzung der Software-Komponenten  3.4. Demonstration der Benutzeransicht  4. Zusammenfassung und Ausblick Inhaltsverzeichnis

RZ: Christian AndrichFolie Auftragnehmer Auftraggeber Definition von Cloud-Computing ? Auftrag Resultat Arbeit Speicherplatz Rechenleistung menschliche Arbeit as a Service

RZ: Christian AndrichFolie  Storage as a Service  Speicherplatz irgendwo bereitgestellt  Amazon Simple Storage Service (Amazon S3)  Canonical Ubuntu One  Software as a Service  Anwendung irgendwo installiert  Google Docs  Platform as a Service  Laufzeitumgebung irgendwo bereitgestellt  Google App Engine  Infrastructure as a Service  individueller Rechner oder Cluster irgendwo bereitgestellt  Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2)  Eucalyptus Definition von Cloud-Computing

RZ: Christian AndrichFolie  1. Einführung  1.1. Definition von Cloud-Computing  2. Eucalyptus als Cloud-Computing-Infrastruktur  2.1. Aufbau und Komponenten einer Eucalyptus-Cloud  3. Das Paderborn/Aachen-Cloud-Computing-Projekt  3.1. Motivation zur Umsetzung des Projekts  3.2. Umsetzung der Infrastruktur  3.3. Umsetzung der Software-Komponenten  3.4. Demonstration der Benutzeransicht  4. Zusammenfassung und Ausblick Inhaltsverzeichnis

RZ: Christian AndrichFolie  Eucalyptus: Infrastructure as a Service Abbild einer virtuellen Maschine Eucalyptus- Infrastruktur Aufbau und Komponenten einer Eucalyptus-Cloud Netzwerkverbindung zu laufendem Abbild

RZ: Christian AndrichFolie  Grundsätzlicher Aufbau einer Eucalyptus-Cloud Aufbau und Komponenten einer Eucalyptus-Cloud -Speicherverwaltungssystem -speichert Daten in Buckets -Ressourcenverwaltungssystem -nimmt Benutzerbefehle entgegen -dynamisch angeforderter Speicherplatz -bleibt bestehen wenn Nodes sich beenden -hier laufen die virtuellen Maschinen -Rechner mit Hypervisor (Abbildung 1) -verwaltet Nodes und Netzwerk

RZ: Christian AndrichFolie  1. Einführung  1.1. Definition von Cloud-Computing  2. Eucalyptus als Cloud-Computing-Infrastruktur  2.1. Aufbau und Komponenten einer Eucalyptus-Cloud  3. Das Paderborn/Aachen-Cloud-Computing-Projekt  3.1. Motivation zur Umsetzung des Projekts  3.2. Umsetzung der Infrastruktur  3.3. Umsetzung der Software-Komponenten  3.4. Demonstration der Benutzeransicht  4. Zusammenfassung und Ausblick Inhaltsverzeichnis

RZ: Christian AndrichFolie  Paderborn  Paderborn Center for Parallel Computing (PC²)  Aachen  Rechen- und Kommunikationszentrum der RWTH Aachen  Software as a Service  mehrere Anwendungen  alle Anwendungen laufen an beiden Standorten Motivation zur Umsetzung des Projekts

RZ: Christian AndrichFolie  Paderborn hatte Interesse an Cloud-Computing  große Aufmerksamkeit => Hype oder nützlich?  mehr Ressourcen: Vergleich mit Grid-Computing Motivation zur Umsetzung des Projekts

RZ: Christian AndrichFolie  Grid-Computing  Cluster: viele Rechner werden per Netzwerk verbunden  Grid-Computing: viele Cluster werden per Netzwerk verbunden  alle Rechner sollten gleich eingerichtet  erhöhter Speicherbedarf  eingeschränkte Optimierungsmöglichkeiten Motivation zur Umsetzung des Projekts

RZ: Christian AndrichFolie  Software der Paderborner: Gaussian  Simulationssoftware für chemische Vorgänge  viele Chemiker in Paderborn => testwillige Nutzerschaft  Software der Aachener: GraS-Model  Grasland-Sukzessions-Modell zur Vegetationssimulation  für Biologen: schnellerer Fortschritt der Forschungen  für uns: Erfahrungen mit HPC-fremden Nutzern Motivation zur Umsetzung des Projekts

RZ: Christian AndrichFolie  1. Einführung  1.1. Definition von Cloud-Computing  2. Eucalyptus als Cloud-Computing-Infrastruktur  2.1. Aufbau und Komponenten einer Eucalyptus-Cloud  3. Das Paderborn/Aachen-Cloud-Computing-Projekt  3.1. Motivation zur Umsetzung des Projekts  3.2. Umsetzung der Infrastruktur  3.3. Umsetzung der Software-Komponenten  3.4. Demonstration der Benutzeransicht  4. Zusammenfassung und Ausblick Inhaltsverzeichnis

RZ: Christian AndrichFolie (Abbildung 1)  Rückblick auf Aufbau von Eucalyptus Umsetzung der Infrastruktur Paderborn Aachen

RZ: Christian AndrichFolie  alle Komponenten im Überblick Umsetzung der Infrastruktur (Abbildung 2)

RZ: Christian AndrichFolie  Ablaufdiagramm eines Rechenauftrags Umsetzung der Infrastruktur (Abbildung 3)

RZ: Christian AndrichFolie  1. Einführung  1.1. Definition von Cloud-Computing  2. Eucalyptus als Cloud-Computing-Infrastruktur  2.1. Aufbau und Komponenten einer Eucalyptus-Cloud  3. Das Paderborn/Aachen-Cloud-Computing-Projekt  3.1. Motivation zur Umsetzung des Projekts  3.2. Umsetzung der Infrastruktur  3.3. Umsetzung der Software-Komponenten  3.4. Demonstration der Benutzeransicht  4. Zusammenfassung und Ausblick Inhaltsverzeichnis

RZ: Christian AndrichFolie  XMLRPC  Extensible Markup Language Remote Procedure Call  Aufrufen von Prozeduren system-, plattform- und sprachenübergreifend  Server/Client-basiert  Client ruft Prozedur auf  Server führt Prozedur aus  Methodenaufruf als XML-Nachricht  Methodenrückgabe als XML-Nachricht  Nachrichtenaustausch mit dem Hypertext Transfer Protocol (HTTP) Umsetzung der Software-Komponenten

RZ: Christian AndrichFolie  Zusammenhang der Komponenten des Node-Client Umsetzung der Software-Komponenten (Abbildung 4)

RZ: Christian AndrichFolie  Zusammenhang der Komponenten des Website-Frontend Umsetzung der Software-Komponenten (Abbildung 5)

RZ: Christian AndrichFolie  1. Einführung  1.1. Definition von Cloud-Computing  2. Eucalyptus als Cloud-Computing-Infrastruktur  2.1. Aufbau und Komponenten einer Eucalyptus-Cloud  3. Das Paderborn/Aachen-Cloud-Computing-Projekt  3.1. Motivation zur Umsetzung des Projekts  3.2. Umsetzung der Infrastruktur  3.3. Umsetzung der Software-Komponenten  3.4. Demonstration der Benutzeransicht  4. Zusammenfassung und Ausblick Inhaltsverzeichnis

RZ: Christian AndrichFolie  Ansicht der Benutzeraufträge Demonstration der Benutzeransicht (Abbildung 6)

RZ: Christian AndrichFolie  Erstellen eines neuen Auftrags Demonstration der Benutzeransicht (Abbildung 7)

RZ: Christian AndrichFolie  1. Einführung  1.1. Definition von Cloud-Computing  2. Eucalyptus als Cloud-Computing-Infrastruktur  2.1. Aufbau und Komponenten einer Eucalyptus-Cloud  3. Das Paderborn/Aachen-Cloud-Computing-Projekt  3.1. Motivation zur Umsetzung des Projekts  3.2. Umsetzung der Infrastruktur  3.3. Umsetzung der Software-Komponenten  3.4. Demonstration der Benutzeransicht  4. Zusammenfassung und Ausblick Inhaltsverzeichnis

RZ: Christian AndrichFolie  Cloud-Computing  hat Vorteile wie Nachteile  Verbreitet sich schnell => Nachteile werden ausgebessert  Paderborn/Aachen-Projekt – Erkenntnisse:  Cloud-Computing bietet viele Möglichkeiten bei geringer Komplexität  Eucalyptus ist flexibel  Eucalyptus Open-Source-Eigenschaft führt zu Kontrolle über Vorgänge Zusammenfassung und Ausblick

RZ: Christian AndrichFolie  Paderborn/Aachen-Projekt – Resümee und Zukunft:  Umsetzung hat sich gelohnt, denn  wird in Paderborn schon genutzt  Arbeiten wurden ermöglicht  diese Seminararbeit  meine Bachelorarbeit  Arbeiten werden folgen  Doktorarbeit von Silvana Siehoff  Repräsentation der Rechenzentren gestärkt  International Supercomputing Conference 2010 in Hamburg  IEEE Cluster Conference 2010 auf Kreta Zusammenfassung und Ausblick

RZ: Christian AndrichFolie  Bestehen noch Fragen? Fragen

RZ: Christian AndrichFolie  Informationsbeschaffung:  davon unter anderem:           Quellenverzeichnis

RZ: Christian AndrichFolie  Abbildung 1:   andere Abbildungen:  Projektunterlagen des Paderborn/Aachen-Cloud-Computing-Projekts  Quellcode des Paderborn/Aachen-Cloud-Computing-Projekts  Erstellt mit Umlet 10.4  Quellenverzeichnis

RZ: Christian AndrichFolie  Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit  Script zum Vortrag   Vortragsfolien  Ende des Vortrags

RZ: Christian AndrichFolie  Hypervisor  Umgebung für virtuelle Maschinen  Steuerung und Überwachung  virtuelle Maschine „merkt“ nichts von Virtualisierung  läuft direkt auf Hardware oder im Betriebssystem  kein direkter Bestandteil  kompatibel zu Open-Source-Eucalyptus:  Xen  KVM Ergänzungen