Grid-Computing RRZN-Kolloquium WS 2003/ Stephan Olbrich

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1 Grid-Computing RRZN-Kolloquium WS 2003/ Stephan Olbrich

2 Überblick 1. Motivation 2. Charakteristika 3. Anwendungen 4. Anforderungen 5. Services 6. Grid und Visualisierung 7. Quellenangabe Stephan Olbrich Folie 2

3 Computing Grid Motivation Analogie-Betrachtung Power-Grid Rechenleistung aus der Steckdose Herausforderungen More computation Moore s Law: CPU performance doubles every 18 months. More online data Yearly capacity increase of hard disks is higher than performance increase of CPUs. More network access Gilder s Law: Network bandwidth grows at least 3 times faster than CPU performance. More users Metcalfe s Law: Usefulness of a network equals the square of the number of users. Stephan Olbrich Folie 3

4 Grid-Anwendungen Category Characteristics Example Distributed supercomputing Very large problems, lots of CPU, memory, etc. Large scale simulation jobs High troughput On demand Data intensive Collaborative Harnessing otherwise idle resources to increase aggregate throughput Remote resources integrated with local computation Synthesis of new information from large data sources Support communication or collaborative work Parameter studies Medical instrumentation Data assimilation, particle physics analysis, sky survey Collaborative work, data exploration, education Stephan Olbrich Folie 4

5 Scientific Applications Examples EU DataGrid Bio-informatics Data mining on genomic databases (exponential growth) Indexing of medical databases (TB/hospital/year) Earth observation About 100 GB per day (ERS 1/2) 500 GB for the ENVISAT mission Particle physics Simulate and reconstruct complex physics phenomena millions of times LHC experiments will generate 6-8 PB per year Stephan Olbrich Folie 5

6 Grid-Charakteristika Large Potential available resources, distance between them Distributed Substantial latencies Dynamic Resources may change Heterogeneous Different forms and properties of nodes Across boundaries of organisations Different access policies Stephan Olbrich Folie 6

7 Anforderungen Vision Resource sharing & coordinated problem solving in dynamic, multi-institutional virtual organizations (Ian Foster) Anforderungen im Kontext e-science Virtualisierung Daten-, Informations- und Rechendienste Kooperative Nutzung Überregionale virtuelle Organisationen Management verschiedener Resourcen und Anforderungen Hardware, software, and network resources Incl. specific devices, such as visualization / VR Timing, data, and cost requirements Stephan Olbrich Folie 7

8 Grid-Services Horizontaler Ansatz Open Grid Service Architecture (OGSA) Standard interfaces for Dynamic service creation Lifetime management Registration and discovery Authorization Notification Possible base: Web Services SOAP Simple Object Access Protocol WSDL Web Services Description Language UDDI Universal Description, Discovery and Integration OGSA Services in Globus Toolkit 3 (Generic Middleware, API, SDK) GRAM Grid Resource Allocation Management MDS-2 Monitoring and Discovery Service GSI Grid Security Infrastructure (authorization, authentification, ) GridFTP Grid File Transfer Protocol Service Provider LDAP Lightweight Directory Access Protocol bind WSDL SOAP Service Requestor Service Directory UDDI Stephan Olbrich Folie 8

9 UNICORE Beispiel für vertikalen Ansatz UNIform Interface to COmputing REsources Seamless HPC portal: client/server concept, security issues (Java). Available sites Task graph Available machines Stephan Olbrich Folie 9

10 Grid und Visualisierung Gekoppelte Anwendungen Problem Solving Environments (PSE) Simulation und Visualisierung Beispiel: Computational Engineering Sciences Nutzungsszenarien Synchrone, asynchrone Betrachtung Exploration / Computational Steering Grid-bezogene Arbeitsfelder Erweiterung der Interfaces (vgl. UNICORE), z. B. für Co-Visualization, vgl. VisPortal. Gegenseitige Ergänzung spezifischer Middleware, z. B. DSVR-Konzept (RRZN) / OGSA-Architektur (GGF). Einbeziehung sehr unterschiedlicher Ressourcen, z. B. auch Virtual-Reality-Systeme, Grafik-Cluster, etc. Stephan Olbrich Folie 10

11 Quellen Vorträge Papers Bücher WWW Laure, E.: The EU DataGrid. German Grid Day, Heidelberg, Reinefeld, A.: Research Topics in Grid Computing, Bonn, Reinefeld, A.: Closing Remarks. German Grid Day, Heidelberg, Schwiegelshohn, U.: Research Aspects in Grid Resource Management and Scheduling. German Grid Day, Heidelberg, Foster, I., Kesselman, C., Nick, J. M., Tuecke, S.: The Physiology of the Grid. Global Grid Forum, Foster, I., Kesselman, C., Tuecke, S.: The Anatomy of the Grid. International Journal of High Performance Computing Applications, Berman, F., Fox, G. C., Hey, A. J. G.: Grid Computing Making the Global Infrastructure a Reality. Wiley, ggrid.kip.uni-heidelberg.de Stephan Olbrich Folie 11

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