27.06.2007 Mischa Frank, Patrick Siehndel Seminar Aspekte Verteilter Systeme Sommersemester 2007 Webservices im Grid Computing 27.06.2007 Mischa Frank, Patrick Siehndel Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 1

Übersicht Motivation OGSA Service Kategorien OGSA-DAI OGSI gWSDL portTypes Kritik WSRF EndpointReference Implied Resource Pattern WSRF Spezifikationen Ausblick Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 2

Motivation Technologie zur Standardisierung der Schnittstellen einzelner Gridkomponenten  Everything is a service Warum offene Standards? Interoperabilität zwischen Systemen wird gewährleistet Verhindert Einschränkungen durch bestimmte Hersteller oder Produkte Fördert Innovationen und Konkurrenz bei der Entwicklung von (Grid)Komponenten Plattformunabhängigkeit durch Standard APIs Das Internet und Netzwerke als Vorbild WebServices Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 3

WebService im Grid WebService: Ein Stück Software, dass über klar definierte Schnittstellen eine Funktion zur Verfügung stellt. Für das Grid ist mehr nötig, z.B. Resource Management Monitoring Lifecycle Management Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 4

Grundkonzept von Grid Services Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 5

OGSA OGSA bildet einen Standard für Grid Anwendungen und eine allgemeine Definition für Grid Services. Es wird der generelle Aufbau, die Organisation, sowie die Interaktion von Grid Service Komponenten bestimmt. Basis von OGSA sind Web Services, sie bieten einen Standard um beliebige unabhängige Systeme zu verbinden. Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 6

OGSA Service Kategorien Es werden durch OGSA 7 Service Kategorien definiert, diese müssen bei der Konzeptionierung von Grid Services beachtet werden. Infrastructure Services Resource Management Services Data Services Information Services Self Management Services Security Services Execution Services Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 7

Infrastructure Services Grundlage für die Infrastruktur auf der OGSA basiert Basis sind meist Web Services und deren Regeln sowie Implementierungen Namenskonventionen Status Informationen OGSA Profiles Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 8

Execution Management Services Beschreibt das ausführen von Jobs, sowie das finden von passenden Ressourcen und Lifetime Management Definition von: Job Management Selection Services Execution Planning Services Candidate Set Generator Reservation Service Interaktion mit anderen OGSA Services Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 9

Data Services Beschreibung der Services die sich mit Management, Update und Zugriff auf Daten beschäftigen. Jeder Daten Ressource werden Services zugeordnet, welche Interfaces anbieten, um auf die Daten zuzugreifen. Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 10

Resource Management Services Es gibt drei Management Typen die sich auf Ressourcen beziehen Management von physikalischen and logischen Ressourcen Management der OGSA Grid Infrastruktur Management der OGSA Grid Ressourcen Eigenschaften die jeder Resource Management Service haben muss werden festgelegt Skalierbarkeit Interoperabilität Sicherheitsaspekte Verlässlichkeit  Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 11

Security Services Zielsetzung ist die Unterstützung verschiedener schon vorhandener Standards. Die Einsatzbereiche variieren sehr stark, daher müssen OGSA Security Komponenten die vorhandenen Konzepte in der Art integrieren, dass verschiedene Systeme sicher miteinander agieren können. Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 12

Self-Management Services Durch Self-Management Services sollen die Kosten und die Komplexität der IT-Infrastruktur gesenkt werden. Nicht jeder Service besitzt Eigenschaften eines Self-Managements. Das System als ganzes soll diese Eigenschaft haben. Soll später signifikanter Teil von OGSA sein befindet sich aber noch in einer vorläufigen Phase. Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 13

Information Services Behandelt den Austausch von Informationen und deren Bereitstellung Grundlegenden Funktionen sind Discovery Message Delivery Logging Monitoring Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 14

OGSA-DAI Open Grid Services Architecture - Data Access and Integration Middelware die den Zugriff auf verschiedene Datenquellen via Web Service ermöglicht Alle nötigen Operationen auf Daten werden per Web Service ermöglicht Durchsuchen Updaten Verändern Abrufen Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 15

OGSI In OGSA wird nur ein Überblick und eine allgemeine Definition für Web Services gegeben. Mit OGSI wird eine detaillierte formale und technische Spezifikation vorgestellt. Grid Services werden durch OGSI als Stateful Web Services definiert. OGSI definiert: Interfaces Verhaltensweisen WSDL/XML Schemata Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 16

gWSDL WSDL ist eine XML Spezifikation zur Beschreibung von Netzwerkdiensten zum Austausch von Nachrichten. Metasprache mit deren Hilfe die angebotenen Funktionen, Daten, Datentypen und Austauschprotokolle eines Web Service beschrieben werden können gWSDL erweitert WSDL um einen zusätzlichen Datentyp, den Port Type Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 17

Port Type Port Types bilden die Basis von Grid Services. Jeder Service muss den GridService PortType implementieren Definiert Kommunikationsmöglichkeiten und Art der Daten welche zugänglich sind Interface über welches auf den Grid Service zugegriffen wird Alle Services, die zum Ablauf eines Grid Service beitragen, besitzen einen oder mehrere PortTypes die ihren Anforderungen entsprechen Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 18

Grid Service Port Type Grundtyp jedes PortTypes, entspricht Objekt-Klasse in Java Es werden grundlegende Funktionen bereitgestellt Find Service Data Request Termination After / Before Destroy Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 19

OGSI Erweiterungen Durch OGSI werden folgende Erweiterungen an Web Services vorgenommen Stateful and potentially transient Services Lificycle Management Service Data Notifications Service Groups GSH & GSR Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 20

OGSI Stateful and potentially transient Services Web Services sind normalerweise persistent, dies ist aber nicht erwünscht. Erweiterung ermöglicht mehrere Instanzen des Web Services durch Factory Methoden. Stateless Web Services ermöglichen keine komplexen Ketten Operationen, da Ergebnisse weitergegeben werden müssen. Statefull Grid Services können sich Werte während verschiedener Aufrufe „merken“. Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 21

OGSI Stateful and potentially transient Services Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 22

OGSI Lifecycle Management Durch die Einführung von Factory Methoden und verschiedenen Instanzen von Web Services wird ein Lifecycle Management benötigt. Die Lifecycle Management Methoden werden durch Grid Services bereitgestellt. OGSI stellt nur Basisfunktionen zur Verfügung, welche durch GT3 erweitert werden. Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 23

OGSI Service Data Service Data ist eine Erweiterung die es Nutzern gestattet alle Informationen eines GridService zu sehen. Parameter eines Services können verändert werden. Diese Daten sind direkt über das Interface des Grid Service zugänglich. Es gibt im Wesentlichen zwei Kategorien von Service Daten: Status Information Service Metadaten Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 24

OGSI Service Groups Service Groups bieten die Möglichkeit bestimmte Services in Gruppen zusammenzufassen. Eine Service Group ist ein Service der verschiedene Services enthält. Diese Services können nun durch einen zentralen Punkt, eben diese Service Group, erreicht werden. Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 25

OGSI GSH & GSR GSH und GSR beschreiben die grundlegenden Zugriffsstrategien im Grid. Grid Service Handle Logische Adresse eines GridServices <ogsi:handle>http://service.de/CounterService</ogsi:handle> Grid Service Reference Physikalische Adresse eines GridServices temporär gültig enthält alle notwendigen Informationen, um auf die Instanz eines Services zugreifen zu können Handle Resolver löst GSH in GSR auf Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 26

Kritik an OGSI OGSI nur von der Grid-Community voll akzeptiert, nicht von der Web-Community. Das Global Grid Forum hoffte auf die Annäherung von OGSI und Web Services, dies passierte jedoch nicht. Gründe: Zu große und nicht sauber getrennte Spezifikationen in OGSI Lassen sich nicht wie „normale“ Web Services behandeln OGSI ist zu objektorientiert (Web Services sind das nicht) Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 27

Annäherung von Grid und Web  WSRF Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 28

WSRF WebService Resource Framework Entwickelt von der Globus Alliance, IBM und Anderen Erste Veröffentlichung 20. Januar 2004 April 2006: WSRF v1.2 OASIS Standard Definitionen von WebService Funktionalitäten unabhängig vom Grid Implementation von OGSA Weiterentwicklung von OGSI Im Globus Toolkit 4 wurde OGSI durch WSRF ersetzt Stateless Web Services, dafür stateful Resources Nutzung von WSDL anstelle von gWSDL Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 29

Neuerung OGSA basiert direkt auf Web Services und nicht auf extra veränderten WSRF ist ein Teil von Web Services und nicht aufgesetzt auf bestehende Standards wie OGSI Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 30

WSRF – WS-Adressing - EPRs EndpointReference(EPR) WS-Adressierung in XML Liefert den Ort des Web Services (wie port in WSDL) Enthält URI Unabhängig vom Transportprotokoll Dynamisch zu erstellen Ersetzt GridService Handle und GridService Reference aus OGSI <wsa:EndpointReference> <wsa:Address>http://www.example.com/WSSimpleShoppingService</wsa:Address> </wsa:EndpointReference> Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 31

WSRF - Implied Resource Pattern Beschreibt die Art wie WS-Adressierung benutzt wird, um stateful Resources mit der Ausführung eines Web Services zu verbinden Identifizierung spezifischer Ressourcen über EPR Child-Element in EPR (ReferenceParameter) Dadurch implizite Übermittlung der Ressourcen-ID durch EPR Aufruf Keine explizite Beschreibung der Ressourcen-ID in WSDL mehr nötig Web Service selbst ist stateless <wsa:EndpointReference> <wsa:Address> http://www.example.com/SimpleShoppingService </wsa:Address> <wsa:ReferenceParameters> <rpimpl:CartId>S1</rpimpl:CartId> </wsa:ReferenceParameters> </wsa:EndpointReference> Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 32

EPR in der SOAP-Message WSRF Primer v1.2 http://docs.oasis-open.org/wsrf/wsrf-primer-1.2-primer-cd-02.pdf Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 33

WSRF Standards WS-Resource specification WS-ResourceProperties WS-ResourceLifetime WS-ServiceGroup WS-BaseFaults WS-Notification WS-BaseNotification WS-Topics WS-BrokerNotification Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 34

WS-Resource specification Beschreibt die Beziehung zwischen Web Services und Ressourcen Definiert: Resource: Identifizierbar Hat ein Set von Eigenschaften, ausdrückbar in XML WS-Resource: Komposition aus einer Resource und einem WebService über den auf die Ressource zugegriffen werden kann Wird referenziert über eine EPR Muss über Mitteilungen, definiert nach den WS-ResourceProperties, Zugriff auf die Eigenschaften der Ressource bereitstellen Kann die WS-ResourceLifetime Spezifikation unterstützen Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 35

WS-ResourceProperties (WSRF-RP) ResourcePropertiesDefinition ist referenziert in WSDL des Web Services Enthält Informationen über die Eigenschaften einer Ressource Definiert den Zugriff auf die Eigenschaften einer Ressource Definiert Möglichkeit des Updates der Eigenschaften über Nachrichten Definiert Möglichkeit der Benachrichtigung wenn die Eigenschaften einer Ressource sich ändern Sicherheitsaspekte: Nachrichtenaustausch: Kommunikation nach WS-Security sichern In OGSI ehemals Service data definition GridService portType Service Data Access Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 36

WS-ResourceLifetime WS-Resourcen besitzen Lebenszeiten Definiert Schnittstelle zur Überwachung und Steuerung der Lebenszeit keepAlive Destroy Automatische Freigabe nicht mehr verwendeter Ressourcen WS-ResourceProperties um auf Informationen bezüglich der Lebenszeit zuzugreifen Benachrichtigung an Interessierte bei Zerstörung der WS-Resource (WS-BaseNotification) Sicherheitsaspekte: Vorschläge bezüglich der Sicherheit, jedoch Aufgabe der WS-Security und GridSecurity In OGSI ehemals GridService portType Lifetime Management Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 37

WS-ServiceGroup Möglichkeit zur Gruppierung von WS-Resourcen Verwaltung wiederum durch einen Webservice die ServiceGroup Jedes Mitglied (WS-Resource) ist ein ServiceGroupEntry in der ServiceGroup Spezifikationen und Eigenschaften werden durch WS-ResourceProperties ausgedrückt Eine WS-Resource kann in mehreren Gruppen Mitglied sein Eine WS-Resource kann mehrmals in derselben Gruppe Mitglied sein Möglichkeit der Benachrichtigung von Interessierten bei Veränderung der ServiceGroup (WS-BaseNotification) Sicherheitsaspekte: Vorschläge bezüglich der Sicherheit, jedoch Aufgabe der WS-Security und GridSecurity In OGSI ehemals Service Group portTypes Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 38

WS-BaseFaults Standardisierung von Fehlermeldungen Einheitliches XML-Schema Dadurch effizienteres Fehlermanagement Fehler leichter zu erkennen Fehlermeldungen leichter zu verstehen In OGSI ehemals Base fault Type Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 39

WS-Notifications Standardisierung der Interaktion von Web Services Event-driven Notification-based NotificationProducer kann ein Set von Nachrichten produzieren NotificationConsumer können sich eintragen und angeben welche Nachrichten sie erhalten wollen Einschränkung der Nachrichten durch Boolsche Filter nach Thema  WS-Topics NotificationProducer kann selbst Nachrichten produzieren  WS-BaseNotification von Anderen produzierte Nachrichten reproduzieren  WS-BrokeredNotification In OGSI ehemals Notification portTypes Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 40

Non WSRF Web Service | WSRF Web Service WSRF Primer v1.2 http://docs.oasis-open.org/wsrf/wsrf-primer-1.2-primer-cd-02.pdf Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 41

Verbesserungen der Kritikpunkte Zu große und nicht sauber getrennte Spezifikationen in OGSI WSRF Spezifikation in fünf klar getrennten Dokumenten Lassen sich nicht wie „normale“ WebServices behandeln Nutzung von Standard XML und XML-Schema Reines WSDL für die Interfacebeschreibung OGSI ist zu objektorientiert (WebServices sind das nicht) WSRF trennt klar zwischen dem Service und den zustandsbehafteten Ressourcen auf denen der Service arbeitet Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 42

Konvergenz “The definition of WSRF means that Grid and Web communities can move forward on a common base.” [Ian Foster 1/2004] Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 43

Fragen? Fragen? Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 44

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ende Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Nächste Woche: Einführung in das CoG Kit Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 45

Quellen I WSRF Primer v1.2 http://docs.oasis-open.org/wsrf/wsrf-primer-1.2-primer-cd-02.pdf WS-Adressing http://www.w3.org/TR/2006/WD-ws-addr-wsdl-20060216/ Ian Foster, WS-Resource Framework: Globus Alliance Perspectives http://www.globus.org/wsrf/foster_wsrf.ppt Lindner, Schier, Seminararbeit WSRF http://homepage.uibk.ac.at/~csad3536/grid/seminar2004/wsrf_final.doc OASIS Web Services Resource Framework (WSRF) TC http://www.oasis-open.org/committees/tc_home.php?wg_abbrev=wsrf OASIS Web Services Notification (WSN) TC http://www.oasis-open.org/committees/tc_home.php?wg_abbrev=wsn Globus: WSRF – The WS-Resource Framenwork http://www.globus.org/wsrf/ Bundesministerium für Bildung und Forschung http://www.e-science-forum.de/de/107.php Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 46

Quellen II The Open Grid Service Architecture http://forge.gridforum.org/projects/ogsa-wg Urs Wedershoven Seminar Grid Computing SS2004 http://www.is.informatik.uni-duisburg.de/courses/grid_ss04/wedershofen-a.pdf The OGSA-DAI Project http://www.ogsadai.org.uk/ Ian Foster, Carl Kesselmann, Jeffrey M. Nick, Steven Tuecke The Physiology of the Grid http://www.globus.org/alliance/publications/papers/ogsa.pdf Ian Forster, H. Kishimoto, A. Savva The Open Grid Service Architecture, Version 1.5 http://forge.gridforum.org/sf/docman/do/downloadDocument/projects.ogsa-wg/docman.root.published_documents.ogsa_1_5/doc13553/11 Standardisierungen in der Grid Community http://www.uni-koblenz.de/FB4/Institutes/IFI/AGStaab/Teaching/WS0405/seminar_semGrid/docs/I.2-GridStandards_Praesentation.pdf Borja Sotomayor The Globus Toolkit 3 Programmer's Tutorial http://gdp.globus.org/gt3-tutorial/ Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 47