Aktive und passive WS-Schnittstelle ins Grid

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1 Aktive und passive WS-Schnittstelle ins Grid Ergebnisse des Projekts ProGRID (Grid-Technologie für die kooperative Produktentwicklung am Beispiel der Simulation und des Produktdatenmanagements) Bernd Römer, Fraunhofer SCAI, Köln Dirk Langenberg, Fraunhofer IPK, Berlin Göttingen, Workshop Numerische Simulationen

2 Übersicht Hintergrund von ProGRID Architektur von ProGRID ProGate Passive WS-Schnittstelle ins Grid Gatekeeper Aktive WS-Schnittstelle ins Grid

3 Motivation des Einsatzes von Grid Computing in der Produktentwicklung Präziseres Vorhersagen von Produktverhalten im gesamten Produktentwicklungsprozess Holistische Simulationen des digitalen Modells vor der Herstellung von physischen Prototypen Häufigeres Simulieren zur Optimierung der Modelle bezüglich der Anforderungen Nicht nur Simulationen der wahrscheinlichen Kombinationen, sondern auch trickreiche und worst case scenarios Validierung des gesamten Produktionsprozesses (Digitale Fabrik Paradigm) 3

4 Data management problems in grid environments OEM CAE Model preprocessing data Grid-FTP PDM File System Databases IT s Simulation environment (CAE GRID Applications) D-Grid resources Provider Other database Supplier PDM HTTPS IT s Main problems of data management for calculations in grids: Every data server implements its own authentication method Collecting input data from several data servers is complex and error-prone For calculations data transfers between enterprise infrastructure and grid have to be initiated manually Firewalls separate enterprise infrastructure from the grid Input and result data are stored on public servers 4

5 Adressierte Probleme in ProGRID - Für die Durchführung von Absicherungsberechnungen im Grid ist ein durchgehendes Datenmanagement notwendig, das auch die Bereitstellung der Daten vornimmt - Nachvollziehbarkeit von virtuellen Absicherungen sind nicht gegeben, z.b. Ausgangsdaten der Berechnung sind nicht mehr nachzuvollziehen Parameter des Absicherungsprozesses sind nicht mehr verfügbar - Anbindung an Informationsquellen der externen Zulieferer und Dienstleister - Viele manuelle Eingriffe zur Synchronisation der Daten und hohe Fehleranfälligkeit - Anforderungen an die Datensicherheit und Konformität mit Firewalls - Allgemeine Webservice Schnittstelle zum Simulieren im Grid Datenbereitstellung Starten von Jobs Monitoring und Controlling von Jobs

6 ProGRID Aufbau - Gesamtkonzept Projektpartner Simulationsdaten z.b. PDM-System des Lieferanten PDM-System (Produktdatenmanagement-System) SDM (Simulation Data Server) Gatekeeper Datenaufbereitung und Bereitstellung Interne Datenquellen z.b. Dateisystem Anwender CAE Tools preprocessing job preparation postprocessing z.b. Service- Provider Firewall ProGate GRID Infrastruktur Remote Visualisierung Remote Vis Client 1 D-Grid Infrastruktur GRID () Server Client 2 Solving-/Optimierungstools Client n im GRID (VisPER-RS/PERMAS, Toska, Optimus)

7 Übersicht Hintergrund von ProGRID Architektur von ProGRID ProGate Passive WS-Schnittstelle ins Grid Gatekeeper Aktive WS-Schnittstelle ins Grid

8 Übersicht Ziele & Angebot an die D-GRID Projekte Architektur: Kontext & Überblick Workflow Fragen

9 Ziele & Angebot an die D-GRID Projekte Webservice Schnittstelle zu verschiedenen Grid n (GT4/D-GRID) Verstecken der Komplexität des Grids Kapselung Sicherheitsinfrastrukturen des D-Grids» Delegations-Dienst statt GSI Komfortables Datenmanagement (GridFTP)» Webservice statt GridFTP Implementierbarkeit spez. Compute - & Optimierungs -Services Dynamische Workflows vor dem Grid Nutzung mehrerer (z.b. auch lokaler) n über einen Dienst

10 Firewall Architektur: Kontext & Überblick (2) CAE-Tools SDM ProGate WS* WSS D-Grid WSRF GSI Internes Gateway ProGate ProGate (intern)

11 Firewall Architektur: Kontext & Überblick (2) ProGate WS* WSS D-Grid WSRF GSI ProGate

12 Workflow (Überblick) Delegation des Zertifikates Transfer der globalen Daten Erzeugung eines Jobs Transfer der Eingabe-Daten Ausführung, Monitoring und Kontrolle des Jobs Transfer der Resultate Servlet Container (Apache tomcat) (Fork) Data- Delegation- Job- Batch- System GridFTP GridWay (MetaScheduler)

13 Workflow (Delegation & Authentifizierung) Delegation des Zertifikates Transfer der globalen Daten Erzeugung eines Jobs Transfer der Eingabe-Daten Ausführung, Monitoring und Kontrolle des Jobs Transfer der Resultate Servlet Container (Apache tomcat) (Fork) Batch- System GridFTP Data- Delegation- Job- GridWay (MetaScheduler)

14 Workflow (Datentransfer) Delegation des Zertifikates Transfer der globalen Daten Erzeugung eines Jobs Transfer der Eingabe-Daten Ausführung, Monitoring und Kontrolle des Jobs Transfer der Resultate Servlet Container (Apache tomcat) (Fork) Data- Delegation- Job- Batch- System GridFTP GridWay (MetaScheduler)

15 Workflow (Datentransfer externe GridFTP-Server) GridFTP Delegation des Zertifikates Transfer der globalen Daten Erzeugung eines Jobs Transfer der Eingabe-Daten Ausführung, Monitoring und Kontrolle des Jobs Transfer der Resultate Servlet Container (Apache tomcat) (Fork) Data- Delegation- Job- Batch- System GridFTP GridWay (MetaScheduler)

16 Workflow (Job-Erzeugung) Delegation des Zertifikates Transfer der globalen Daten Erzeugung eines Jobs Transfer der Eingabe-Daten Ausführung, Monitoring und Kontrolle des Jobs Transfer der Resultate Servlet Container (Apache tomcat) (Fork) Data- Delegation- Job- Batch- System GridFTP GridWay (MetaScheduler)

17 Workflow (Datentransfer) Delegation des Zertifikates Transfer der globalen Daten Erzeugung eines Jobs Transfer der Eingabe-Daten Ausführung, Monitoring und Kontrolle des Jobs Transfer der Resultate Servlet Container (Apache tomcat) (Fork) Data- Delegation- Job- Batch- System GridFTP GridWay (MetaScheduler)

18 Workflow (Jobsubmit Batchjobs ) Delegation des Zertifikates Transfer der globalen Daten Erzeugung eines Jobs Transfer der Eingabe-Daten Ausführung, Monitoring und Kontrolle des Jobs Transfer der Resultate Servlet Container (Apache tomcat) (Fork) Data- Delegation- Job- Batch- System GridFTP GridWay (MetaScheduler)

19 Workflow (JobSubmit Optimierung via Batch-System) Delegation des Zertifikates Transfer der globalen Daten Erzeugung eines Jobs Transfer der Eingabe-Daten Ausführung, Monitoring und Kontrolle des Jobs Transfer der Resultate Servlet Container (Apache tomcat) (Fork) Data- Delegation- Job- Batch- System GridFTP GridWay (MetaScheduler)

20 Workflow (JobSubmit Optimierung via ) Delegation des Zertifikates Transfer der globalen Daten Erzeugung eines Jobs Transfer der Eingabe-Daten Ausführung, Monitoring und Kontrolle des Jobs Transfer der Resultate Servlet Container (Apache tomcat) (Fork) Data- Delegation- Job- Batch- System GridFTP GridWay (MetaScheduler)

21 Workflow (JobSubmit Optimierung via GridWay) Delegation des Zertifikates Transfer der globalen Daten Erzeugung eines Jobs Transfer der Eingabe-Daten Ausführung, Monitoring und Kontrolle des Jobs Transfer der Resultate Servlet Container (Apache tomcat) (Fork) Data- Delegation- Job- Batch- System GridFTP GridWay (MetaScheduler)

22 Workflow (JobSubmit Optimierung via ProGate) Delegation des Zertifikates Transfer der globalen Daten Erzeugung eines Jobs Transfer der Eingabe-Daten Ausführung, Monitoring und Kontrolle des Jobs Transfer der Resultate Servlet Container (Apache tomcat) (Fork) Data- Delegation- Job- Batch- System GridFTP GridWay (MetaScheduler)

23 Workflow (Resultat-Transfer) Delegation des Zertifikates Transfer der globalen Daten Erzeugung eines Jobs Transfer der Eingabe-Daten Ausführung, Monitoring und Kontrolle des Jobs Transfer der Resultate Servlet Container (Apache tomcat) (Fork) Data- Delegation- Job- Batch- System GridFTP GridWay (MetaScheduler)

24 Übersicht Hintergrund von ProGRID Architektur von ProGRID ProGate Passive WS-Schnittstelle ins Grid Gatekeeper Aktive WS-Schnittstelle ins Grid

25 Aktive Schnittstelle zwischen SDM und ProGate: Gatekeeper PDM-System (Produktdatenmanagemet- System) z.b. TeamCenter Dateisystem http-server PDM-System z.b. PDM-System des Lieferanten (PLM Services Schnittstelle) https-server z.b. HTTPS-Server des Lieferanten SDM (Simulation Data Server) JSDL + Verweise auf Daten Gatekeeper Datenbereitstellung Internes Gateway Check-out Check-in CAE Tools (Arbeitsplatz des Berechners) preprocessing job preparation postprocessing Firefox VisPER Toska Optimus JSDL ProGate

26 Gatekeeper Gatekeeper als aktive Schnittstelle zwischen SDM und Grid (ProGate) - Verwaltung und Abarbeitung der angelegten Berechnungen - Zusammentragen der Berechnungsdaten aus unterschiedlichen Quellen - Aufbereitung der Daten (z.b. Verschlüsselung) - Bereitstellung der Inputdaten für das ProGate - Datenaustausch mittels Mechanismen, die konform zu Sicherheitspolitiken im industriellen Einsatz sind - Automatisches Check-in von Berechnungsergebnissen ins SDM (Auswahl von Ergebnissen ist möglich) - Einfache Schnittstelle zur Anbindung weiterer Datenquellen - Mögliche Nutzung der von D-Grid vorgegebenen X.509 User-/Proxy-Zertifikate zur Authentifizierung an Datenquellen - Weiche, um Berechnungen lokal (hausintern) durchzuführen

27 Definition der Ergebnisdaten mit Wildcards - Problem: /D-Grid Infrastruktur erwartet in der Job-Beschreibung bereits die Definition von ALLEN Output-Files. Bei Optimierungen ist die Anzahl der Durchläufe und der damit erzeugten Ergebnisse anfangs nicht bekannt. - Lösung mit Gatekeeper: Definition von Ergebnisdateien mittels Wildcard * Einbettung des Jobs in Scripte, die vor und nach der eigentlichen Berechnung laufen Scripte erstellen ZIP-Datei mit gewünschten Ergebnisdateien Transfer der ZIP-Datei bis zum Gatekeeper

28 Manuelle Auswahl vor dem Einchecken von Ergebnissen - Problem In einigen Fällen ist die Auswahl von relevanten Ergebnisdateien gewünscht, die ins SDM eingecheckt werden sollen Im Ergebnis-ZIP-File können viele Dateien enthalten sein, die später nicht relevant sind - Lösung mit Gatekeeper Gatekeeper wurde um Webservice erweitert, über den verfügbare Ergebnisdateien abgefragt und ausgewählt werden können Einzelergebnisse können aus dem ZIP-File extrahiert werden

29 Verschlüsselung der übertragenden Daten - Problem: Verschlüsselung der Input- und Ergebnisdaten beim Transfer über das Internet - Lösung mit Gatekeeper Einbettung des Jobs in Scripte, die vor und nach der eigentlichen Berechnung laufen Verschlüsselung von allen Input-Dateien auf dem Gatekeeper-Server Verschlüsselung von allen Ergebnisdaten auf dem Rechenknoten Dechiffrierung an den Endpunkten (Rechenknoten bzw. Gatekeeper) Schlüsselaustausch z.b.: - Separat, d.h. Schlüssel werden auf den Endpunkten installiert - In der JSDL (wird nicht über Grid-FTP transferiert) - DRM-like

30 Verschlüsselung der Daten außerhalb des Firmennetzes Projektpartner Simulationsdaten z.b. PDM-System des Lieferanten Firewall PDM-System (Produktdatenmanagement-System) SDM (Simulation Data Server) Gatekeeper Interne Datenquellen z.b. Dateisystem Anwender CAE Tools preprocessing job preparation postprocessing z.b. Service- Provider ProGate GRID Infrastruktur Client 1 D-Grid Infrastruktur GRID () Server Client 2 Datenaufbereitung und Verschlüs- Bereitstellung selung Solving-/Optimierungstools Entschlüsselung Toska, Client n im GRID (VisPER-RS/PERMAS, Optimus)

31 Einheitliche Authentifizierung über D-Grid-Zertifikate - Problem: Gatekeeper muss sich von verschiedenen Quellen Daten holen Jede Datenquelle nutzt andere Authentifizierungsmechanismen - Lösung Gatekeeper-Connectors sollen mit X.509-Proxy-Zertifikaten umgehen können - Herausforderungen D-Grid Proxy-Zertifikate sind X.509 konform, aber außerhalb der Grid-Welt kaum genutzt und implementiert

32 ProGRID Grid-Technologie für die kooperative Produktentwicklung am Beispiel der Simulation und des Produktdatenmanagements Gefördert durch: Koordination: Projektdauer: Juni November 2009 Assoziierte Partner: DaimlerChrysler AG Behr GmbH & Co. KG 32

33 Fragen?

34 Vielen Dank!

35 (Backup)

36 Zertifikatdelegation GateKeeper Delegation Session send request generate keypair sign send public key send signed key store credentials

37 Deployment GridWay ProGate GridFTP DGI

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