Seminar Aspekte Verteilter Systeme Middlewares im Grid-Computing Wintersemester 2006/2007 Teil 2 Data Management

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1 Seminar Aspekte Verteilter Systeme Middlewares im Grid-Computing Wintersemester 2006/2007 Teil 2 Data Management Filipp Andjelo

2 Übersicht Einführung glite Testbed des RRZN Data Management Struktur Grundlegende Techniken Dateinamen Kataloge Sicherheit Data Storage Data Transfer dcache Benutzerschnittstelle Wichtigste Shell Befehle glite I/O API Filipp Andjelo Folie 2

3 glite Testbed des RRZN Quelle: C.Grimm Seminar Aspekte verteilter Systeme Filipp Andjelo Folie 3

4 Einführung Data Management Besteht aus mehreren Diensten Ziele: Interoperabilität, Portabilität, Modularität und Skalierbarkeit Web Services und Services orientierte Architektur Web Service Description Language Datenspeicherung in Dateien Allgemein einfach zu verstehen und zu verarbeiten Die zu verarbeitenden Daten sind meist schon in dieser Form Basiert auf vorherigen Projekten, die bekanntesten: EU DataGrid AliEn Filipp Andjelo Folie 4

5 Data Management im glite Verwaltung Kataloge für die Dateinamen, Adressen und weitere Informationen Data Transfer Data Storage Data Management Data Storage Data Transfer Catalog Services Filipp Andjelo Folie 5

6 Übersicht Einführung gllite Testbed des RRZN Data Management Struktur Grundlegende Techniken Dateinamen Kataloge Sicherheit Data Storage Data Transfer dcache Benutzerschnittstelle Wichtigste Shell Befehle glite I/O API Filipp Andjelo Folie 6

7 Dateinamen Dateinamen im Grid Logical File Name (LFN) Von Menschen Lesbare Namen Einmalig aber änderbar vom Benutzer Global Unique Identifier (GUID) Logischer Identifikator basierend auf UUID Jede Datei erhält vom System einen einmaligen GUID Darf nicht geändert werden Vergleichbar mit inode im Unix Dateisystem Site URL (SURL) / Physical File Name (PFN) Beschreibt die Physikalische Instanz einer Datei replica (verwaltete Kopie) Wird vom Storage Element Interface akzeptiert Zu Unterscheiden von Storage URL (StURL) Transport URL (TURL) URL zur Verwendung beim Übertragen der Daten über ein Übertragungsprotokoll Filipp Andjelo Folie 7

8 Dateinamen (2) Beispiel: LFN: /tmp/myfile1 GUID: 0049e580-0c36-155f-a1c0-824b0719beef SURL: srm://dcache1.gridlab.uni-hannover.de:8443/srm/managerv1? SFN=/pnfs/gridlab.uni-hannover.de/data/tmp/myfile1 Weiter Möglichkeiten Verzeichnisse Symbolische Links Filipp Andjelo Folie 8

9 Dateinamen Beziehungen Symbolische Links SURL Symbolische Links SURL... LFN GUID... Symbolische Links SURL Filipp Andjelo Folie 9

10 Kataloge Kataloge im Grid: File Catalog Ermöglicht Operationen im logischen Namensraum, wie das Erstellen bzw. Löschen eines Verzeichnisses, Umbenennen einer Datei oder Erstellen einer symbolischen Links Zur Verwaltung auf LFN Ebene Metadata Catalog Daten über Daten, das heißt zum Setzen oder Auslesen von zusätzlichen Daten mit LFN Replica Catalog Stellt die Funktionen bereit, die für die Verwaltung der Kopien (engl. replicas) der Dateien über deren GUID nötig sind. Z.B. das Auflisten, Hinzufügen oder Löschen Zur Abbildung von GUIDs auf SURLs Combined Catalog Stellt alle Operationen bereit die auf mindestens zwei anderer Kataloge gleichzeitig zugreifen müssen. Z.B. das Erstellen einer neuen Datei Vorteile dieser Aufteilung: Eigene Komposition des gemeinsamen Interfaces Zum Beispiel: Fireman Catalog (File and Replica MANager) Filipp Andjelo Folie 10

11 Kataloge (2) Combined Catalog Metadata Catalog File Catalog Replica Catalog Symlink LFN GUID SURL Symlink SURL ACL GUID SURL SURL Quelle: EGEE glite User's Guide Filipp Andjelo Folie 11

12 Sicherheit Sicherheit Ressourcen Besitzer sind Sites oder Virtual Organizations (VO) Jeder Benutzer wird nach X.509 Authentifiziert Datenzugriffe werden durch die Access Control Lists (ACLs) geregelt ACLs werden durch glite-i/o und glite Kataloge verwaltet Ablauf einer Authentifikation Benutzer bekommt eine X.509 Berechtigung mit einem einmaligen DN Benutzer bekommt ein von mindestens einem VOMS bestätigtes Proxy Zertifikat Zugriff auf die Daten ist dann nur mit diesem Zertifikat möglich Replica Catalog stellt die Operationen für die ACLs bereit. Zwei Implementierungen sind möglich POSIX ähnliche ACL (wie beim Unix System) NTFS ähnliche ACL (wie beim MS Windows System) Filipp Andjelo Folie 12

13 Data Storage Storage Element (SE) Grid Dienst das für das Speichern/Laden der Dateien auf/von den Speichermedien jeder Art (Festplatten, Bänder, DVDs, Massenspeicher Systeme usw.) Aussehen eines Betriebssystems bezüglich einer Anwendung AFS o.ä. Dateisystem sind für glite nicht angemessen Storage Element stellt bereit: Storage Resource Management (SRM) Interface Standardisiertes Interface für die Verwaltung von untergeordnete Ressourcen Zur Abbildung von SURL auf TURL Speicherplatz für die Dateien inkl. Verwaltung Auch Mechanismen wie Quota, Speicherplatz Reservierung usw. Greift auf SRM zurück POSIX ähnliches Interface für die Zugriffe auf Dateien (File I/O) File Transfer Service (FTS) SE greift auf Kataloge zurück wenn es um die Auflösung von GUIDs und LFNs oder um die Autorisierung geht Filipp Andjelo Folie 13

14 Data Storage Die SE Interfaces verwenden mehrere untergeordnete Speicherelemente und Protokolle, bitten aber dem Client ein einheitliches Interface. Die lokalen Einzelheiten werden damit einfach abgeschirmt SRM File I/O dcap chirp rfio aio xio dcache NeST Castor SRB Disk Quelle: EGEE glite User's guide Filipp Andjelo Folie 14

15 Ablauf einer Anfrage Filipp Andjelo Folie 15

16 Data Transfer File Transfer Services (FTS) Data Scheduler (DS) Top-Level Dienst Ein oder mehrere zentrale Dienste Verfolgt alle Datenbewegungen und Katalog Aktivitäten zwischen den Sites Noch im Entwicklungsstadium File Placement Service (FPS) Ein FPS pro Site/VO Versorgt Replica Catalog mit aktuellen Daten Ein Benutzer kann auf die Transfer Dienste über den Client des FPS zugreifen Transfer Agent Scannt FPS nach registrierten Datenbewegungen für die die darüberstehende SE verantwortlich ist File Transfer Library (FTL) Verwaltung des Übertragungsprotokolls auf der untersten Ebene Überwacht alle Datenbewegungen Ist befugt jeden Transfer abzubrechen Filipp Andjelo Folie 16

17 Data Transfer (2) Worker Node, UI Data Scheduler Locate Replicas Kataloge Client App Transfer Request Forward Transfer Request FPS Register and Locate Replicas Register Transfer Request Trigger Transfer SE1 Quelle: EGEE, Salvatore Scifo INFN Catania Transfer Queue Get transfer job Apply Policies Transfer Agent Trigger Transfer SE2 Filipp Andjelo Folie 17

18 dcache dcache/srm wird entwickelt von Deutsches Elektronen-Synchrotron, Hamburg Fermi National Accelerator Lab, bei Chicago University of California, San Diego INFN, Bari GridPP, Rutherford Appleton Lab, UK CERN dcache/srm Vorteile Schnellere und flüssigere Datenzugriffe Hohe Sicherheit bei Ausfällen Alleinstehend oder im Grid verwendbar, da inkl. SRM Interface Beherrscht sehr viele Zugriffsprotokolle Filipp Andjelo Folie 18

19 dcache (2) dcahce/srm Funktionsweise Aufteilung in Namensraum und physikalische Position File Replica Manager N Kopien der Daten auf N Knoten verteilt Dreistufige Datenzugriffe Datenzugriff über dcap + POSIX C-Implementation open, read, write, seek usw. dcache Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3 Knoten 4 Knoten 5 Knoten 6 Filipp Andjelo Folie 19

20 Zusammenfassung Data Transfer Data Scheduler Transfer Agent File Transfer Suchen, Abbilden, Autorisieren File Placement File Transfer Queue Transfer steuern und beobachten Kataloge Data Storage File Replica Metadata Catalog Persistant Store Suchen, Abbilden, Autorisieren File I/O SRM FTS Grid I/OServer Storage Element Filipp Andjelo Folie 20

21 Übersicht Einführung gllite Testbed des RRZN Data Management Struktur Grundlegende Techniken Dateinamen Kataloge Sicherheit Data Storage Data Transfer dcache Benutzerschnittstelle Wichtigste Shell Befehle glite I/O API Filipp Andjelo Folie 21

22 Benutzerschnittstelle Wichtigste Eigenschaften Unix Shell ähnliche Umgebung Anpassung der Shell durch Wrapper ist möglich Dateizugriffe über glite I/O API: read, write, seek usw. Wichtigste Shell Befehle Katalog Manipulation glite-catalog-{chmod, create, ls, mkdir, rm, rmdir, symlink} Upload / Download glite-{put, get} Trnasfer glite-transfer-{submit, get} Beispiele glite-catalog-ls /tmp Glite-put mylocalfile lfn:///tmp/myfile1 Filipp Andjelo Folie 22

23 glite I/O API Bei Verwendung beachten Linken der Bilbiothek: libglite_data_io_client.so glite_posix_* Notation ist POSIX ähnlich glite_* Notation ist nicht POSIX ähnlich Vergleich der Funktionen (Auszug): POSIX glite POSIX Glite Beschreibung fopen glite_posix_open glite_open Datei öffnen glite_posix_creat glite_creat Datei anlegen fread glite_posix_read glite_read Datei lesen fwrite glite_posix_write glite_write Datei schreiben fseek glite_posix_lseek glite_lseek Lese-/Schreibpointer setzen fclose glite_posix_close glite_close Datei schließen Weitere Informationen zur API sind unter folgender Adressen zu finden: https://edms.cern.ch/file/570771/1.1/egee-tech v1.1.pdf Filipp Andjelo Folie 23

24 Praktisches Beispiel UI Job WN Output Daten Input Daten Output Daten Input Daten SE Filipp Andjelo Folie 24

25 glite Testbed des RRZN Quelle: C.Grimm Seminar Aspekte verteilter Systeme Filipp Andjelo Folie 25

26 FIN Vielen Dank! Filipp Andjelo Folie 26

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