WebServices and Grid Computing Ein Vortrag von Frank Schlesinger (Frank@Schlesinger.com) zum Seminar “Advanced Topics in Networking”, WS 03/04, Prof. Dr. Schiller

Überblick Grid Computing Web Services WebServices and Grid Computing Einleitung und Definition Beispiele Web Services Einleitung und Standards WebServices and Grid Computing Spezifikation und Code

1. Grid Computing

1.1 Einleitung Erste erfolgreiche Experimente vor 10 Jahren - Rick Stevens (Argonne), Tom DeFanti (UI). Großes Interesse von U.S. reg. Organisationen (DARPA, DOE, …) Unterstützung aus der Wirtschaft (IBM, SUN, …)

1.2 Definition Netzwerk Technologie zum Zwecke des flexiblem, sicherem, koordiniertem, “resource sharing”

1.2 Definition zwischen dynamischen Gruppen von Einzelnen oder Institutionen.

1.3 Aufgabe GC soll “Grid Probleme (GP)” lösen. GPs sind Probleme bei denen die Zusammenschaltung von vielen Resourcen aus verschiedenen Netzen zur Lösung sinnvoll ist.

1.4 Ein Beispiel 3 Firmen: A baut Flugzeuge. B testet Flugzeugmodelle im Windkanal. C verkauft CPU Leistung. Die 3 Firmen residieren an verschiedenen Orten der Welt.

1.4 Ein Beispiel A C B Baut Flugzeuge Testet Modelle Verkauft CPU Leistung

1.4 Ein Beispiel Die Firmen benutzen GC, damit:

1.4 Ein Beispiel B auf Modelldaten von A zugreifen kann A B

1.4 Ein Beispiel B während des Messvorgangs CPU Leistung von C benutzen kann A B C

1.4 Ein Beispiel A die Ergebnisse in Echtzeit erhällt. A B C

1.5 Weitere Beispiele Tausende Physiker werten CERN Experiment aus. Ein Softwarehersteller schaltet Rechner für “nightly build” zusammen. Online Meta-Bibiliothek

1.6 Abgrenzung GC überschneidet sich mit herkömmlichen Netzwerk Technologien. Z.B.: VPN, Peer-To-Peer, LDAP, … GC vereinigt in sich Vorteile vieler “special purpose” Technologien. GC geht noch weiter.

1.6 Abgrenzung “recource sharing” mit GC überschreitet Grenzen von Platformen, Firmen, Domains, … “resource” kann fast alles sein. Z.B.: Dateien, CPU-Power, Benutzerinformationen

1.7 Virtuelle Organisation Teilnehmer im GC bilden eine Virtuelle Organisation (VO). VOs können on-demand enstehen und enden - sie sind dynamisch. Teilnehmer können in mehreren VOs partizipieren.

1.7 Virtuelle Organisation VO C B

1.7 Virtuelle Organisation VO 1 VO 2 B C ?

1.8 Architektur GC ist software. Globus Toolkit (Globus Alliance [www.globus.org]) SUN, IBM, … Architektur ist ein Protokoll-Stack.

1.9 Fabric Ebene Unterste Ebene im Stack Proprietärer Code für physikalische Resourcen Von außen Zugriff via Interface Resourcen implementieren Enquiry und Resource Mana-gement Operationen. Fabric Link

1.9 Fabric Ebene Eine phys. Resource, die diese Op. implementiert ist eine: Grid Resource (GR) Verschiedene Arten von GRs existieren: Fabric Link

1.10 Connectivity Ebene Greift auf GR über Interface zu und behandelt Kommunikation und Authetifizierung mit GR. Internet Transport Connectivity Fabric Link

1.11 Resource Ebene Stellt Interfaces, APIs und SDKs bereit zum Zugriff auf GR via Connectivity Ebene. Resource Transport Connectivity Internet Fabric Link

1.12 Colective Ebene Behandelt Aufgaben des globalen Zustands des Grid sowie Gruppen von Resourcen. Collective Resource Transport Connectivity Internet Fabric Link

1.13 Application Ebene Hier liegen die Anwendungen die auf dem Grid laufen. Application Application Collective Resource Transport Connectivity Internet Fabric Link

2. WebServices

2.1 Einleitung Bekannte Technologien (HTTP, XML) werden hier zusammengefasst. Neue Standards kommen dazu (W3C [www.w3.org])

2.2 Definition Eine Anwendung, auf die über WebService Protokolle zugegriffen werden kann heißt WebService.

2.3 Beispiele Webseiten CGI Skripte via Web RPC via SOAP …

2.4 Standards WebServices werden weiterentwickelt. Abstraktion von konkreter Aufgabe. Mehr Flexibilität

2.4 Web Service Description Language WSDL ist auch XML basiert. WSDL beschreibt WebServices als Endpunkte. Auf einem Endpunkt werden Operationen definiert, die die eingehenden Daten bearbeiten.

2.4.1 WSDL Beispiel Der Kopf <?xml version="1.0"?><definitions name="StockQuote"targetNamespace="http://example.com/stockquote.wsdl" xmlns:tns="http://example.com/stockquote.wsdl" xmlns:xsd1="http://example.com/stockquote.xsd" xmlns:soap="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/soap/" xmlns="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/">

2.4.1 WSDL Beispiel Typdefinitionen <types> <element name="TradePriceRequest"> <complexType> <all> <element name="tickerSymbol” type="string"/> </all> </complexType> </element>

2.4.1 WSDL Beispiel Typdefinitionen <element name="TradePrice"> <complexType> <all> <element name="price" type="float"/> </all> </complexType> </element> </types>

2.4.1 WSDL Beispiel Messagedefinitionen <message name="GetLastTradePriceInput"> <part name="body" element="xsd1:TradePriceRequest"/> </message> <message name="GetLastTradePriceOutput"> <part name="body" element="xsd1:TradePrice"/> </message>

2.4.1 WSDL Beispiel Portdefinitionen <portType name="StockQuotePortType"> <operation name="GetLastTradePrice"> <input message="tns:GetLastTradePriceInput"/> <output message="tns:GetLastTradePriceOutput"/> </operation> </portType>

2.4.1 WSDL Beispiel Bindings <binding> <soap:binding> <operation name="GetLastTradePrice"> <soap:operation soapAction="http://example.com/GetLastTradePrice"/> <input><soap:body use="literal"/></input> <output><soap:body use="literal"/> </output> </operation> </binding>

2.4.1 WSDL Beispiel Services <service name="StockQuoteService"> <documentation>My first service </documentation> <port name="StockQuotePort" binding="tns:StockQuoteBinding"> <soap:address location="http://example.com/stockquote"/> </port> </service> </definitions>

2.5 weitere WebService Protokolle WS-Inspection: Sprache zur Beschreibung vorhandener WebServices WS-Notification: Reagiert auf das Zutreffen bestimmter Bedingungen …

3. WebServices and GridComputing

3.1 Motivation WebServices bieten viele Vorteile: Offene Standards Etabliert und verbreitet Vetrauenswürdig

3.1 Open Grid Standard Infrastructure Standard vom Global Grid Forum (GGF [www.ggf.org]) Definiert GridServices (GS) als spezielle WebServices Beschreibung der GS erfolgt in WSDL. WSDL wird um spez. Grid Möglichkeiten erweitert: gWSDL WSDL wird um neue portTypes erweitert.

3.1 Open Grid Standard Infrastructure OGSI beschreibt, welche Interfaces GS implementieren müssen. Entwicklungen aus der OGSI können auch für allgeimene WebServices relevant sein (serviceData). Exemplarisch betrachten wir nun serviceData:

3.2 serviceData - Beispiel <gwsdl:portType name="exampleSDUse"> * <sd:serviceData name="sd1" type=”xsd:String” mutability=”static”/> <sd:serviceData name="sd2 type=”tns:SomeComplexType”/> <sd:staticServiceDataValues> <tns:sdl>initValue</tns:sd1> </sd:staticServiceDataValues> </gwsdl:portType>

3.3 GS serviceData GS müssen bestimmte serviceData Typen bereitstellen <sd:serviceData name=”serviceDataName” type=”xsd:QName” minOccurs=”0” maxOccurs=”unbounded” mutability=”mutable” nillable=”false”/> ... <sd:serviceData name=”gridServiceHandle” type=”ogsi:HandleType” mutability=”extendable”/>

3.4 mehr OGSI Wie serviceData müssen GS eine ganze Reihe Interfaces implementieren. Z.B.: Grid Service Handle, Grid Service Resolver Oder Fault Informations Alles wiederum in WSDL formuliert

Noch Fragen?

3.5 Referenzen [1] Foster, Kesselman, Tuecke: ”The Anatomy of the Grid”. Intl. J . Supercomputer Applications, 2001, http://www.globus.org/research/papers/anatomy.pdf [2] Tuecke, Czajkowski, Foster, Frey, Graham, Kesselman, Maquire, Sandholm, Snelling, Vanderbilt: ”Open Grid Service Infrastructure (OGSI) 1.0”. The Global Grid Forum, 2003, http://www.ggf.org/ogsi-wg [3] Foster, Kesselman, Nick, Tuecke: ”The Physiology of the Grid - An Open Grid Services Architecture for Distributed Systems Integration ”. 2002, The Globus Alliance, http://www.globus.org/research/papers/ogsa.pdf

3.5 Referenzen [4] ”Web Service Description Language (WSDL) 1.1”. World Wide Web Consortium, 2001, http://www.w3.org/tr/wsdl [5] ”SOAP Version 1.2 Part 1: Messaging Framework”. World Wide Web Consortium, 2003, http://www.w3.org/tr/soap

2.3 Simple Open Acces Protokoll SOAP ist rel. neues Protokoll zur Verpackung von Daten wie auch HTML. SOAP ist Teilmenge von XML SOAP modelliert Objekte.

2.3.1 SOAP Beispiel Der Container <env:Envelope xmlns:env="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope"> ... </env:Envelope>

2.3.1 SOAP Beispiel Der Header <env:Header> <n:alertcontrol xmlns:n="http://example.org/alertcontrol"> <n:priority>1</n:priority> <n:expires> 2001-06-22T14:00:00-05:00 </n:expires> </n:alertcontrol> </env:Header>

2.3.1 SOAP Beispiel Der Body <env:Body> <m:alert xmlns:m="http://example.org/alert"> <m:msg> Pick up Mary at school at 2pm </m:msg> </m:alert> </env:Body>