Seminar Aspekte Verteilter Systeme Sommersemester 2007 Webservices im Grid Computing

Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 1Regionales Rechenzentrum für Niedersachsen

Seminar Aspekte Verteilter SystemeSommersemester 2007

Webservices im Grid Computing

27.06.2007Mischa Frank, Patrick Siehndel


Übersicht

Motivation OGSA

Service Kategorien OGSA-DAI

OGSI gWSDL portTypes Kritik

WSRF EndpointReference Implied Resource Pattern WSRF Spezifikationen

Ausblick


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


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


Grundkonzept von Grid Services


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.


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


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


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


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.


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


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.


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.


Information Services

Behandelt den Austausch von Informationen und deren Bereitstellung

Grundlegenden Funktionen sind Discovery Message Delivery Logging Monitoring


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


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


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


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


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


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


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“.


OGSI Stateful and potentially transient Services


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.


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


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.


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


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)


Annäherung von Grid und Web

WSRF


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


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


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>


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>


EPR in der SOAP-Message

WSRF Primer v1.2

http://docs.oasis-open.org/wsrf/wsrf-primer-1.2-primer-cd-02.pdf


WSRF Standards

WS-Resource specification WS-ResourceProperties WS-ResourceLifetime WS-ServiceGroup WS-BaseFaults

WS-Notification WS-BaseNotification WS-Topics WS-BrokerNotification


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


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


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


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


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


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


WSRF

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


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


Konvergenz

“The definition of WSRF means that Grid and Web communities

can move forward on a common base.” [Ian Foster 1/2004]


Fragen?

Fragen?


Ende

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Nächste Woche:

Einführung in das CoG Kit


Quellen I

WSRF Primer v1.2http://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 Perspectiveshttp://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 Framenworkhttp://www.globus.org/wsrf/

Bundesministerium für Bildung und Forschunghttp://www.e-science-forum.de/de/107.php


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/

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