Seminar Aspekte Verteilter Systeme Sommersemester 2007 Webservices im Grid Computing

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

2. 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

3. 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

4. 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

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

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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

13. 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

14. 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

15. 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

16. 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

17. 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

18. 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

19. 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

20. 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

21. 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

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

23. 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

24. 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

25. 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

26. 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

27. 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

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

29. 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

30. 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

31. 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

32. 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

33. 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

34. 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

35. 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

36. 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

37. 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

38. 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

39. 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

40. 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

41. 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 Web Services im Grid Computing | 27.06.2007 | Folie 41

42. 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

43. 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

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

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

46. 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

47. 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