Using Elastic Cloud Computing for Soft Real-Time Online Service Provisioning

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1 Using Elastic Cloud Computing for Soft Real-Time Online Service Provisioning Dominik Meiländer, Alexander Ploß, Prof. Sergei Gorlatch Arbeitsgruppe Parallele und Verteilte Systeme Projektseminar SS 2010

2 Short illustration Game Service Operator Provides Game to Players Automatically deploy & start Manually deploy & start Communication That s what we have want Resources of Game Service Operator Resources within Cloud available on demand

3 Projektaufgabe (1/2) Im Team ein lauffähiges und kommentiertes Softwaresystem entwerfen, implementieren, evaluieren und öffentlich präsentieren Konkret: (Weiter-) Entwicklung eines Run-Time Resource Management Systems für RTF-basierte interaktive Echtzeitanwendungen Verwendung dieses Systems zum Betrieb verteilter interaktiver Anwendungen (Online-Spiele, Kollaborative Anwendungen, Interaktive Simulationen) Herausforderungen und Lernziele: Praktische Arbeit mit aktuellen Techniken und Mechanismen verteilter Systeme: Web-Service Interfaces, Soft Real-Time Anforderungen, Netzwerkcharakteristiken, Performance Abschätzungen, Virtuelle Maschinen Verstehen und Benutzen der RTF Middleware und dessen Management Interface Evaluation des entwickelten Software Systems auf kommerziellen Plattformen

4 Projektaufgabe (2/2) Zu erfüllende Systemeigenschaften: Bestimmen und Modellieren von aussagekräftigen Monitoring Metriken Resource Management anhand dieser Metriken zur Laufzeit Modellieren und Sammlung von Kenngrößen für Performance Überwachung und Vorhersage/Guidelines Generisch einsetzbar, d.h. Anwendungsunabhängig IaaS Anbieter unabhängig (im wesentlichen) Optionale Systemeigenschaften: Übersichtliche Aufbereitung / Auswertung von gesammelten Kenngrößen Besonders interessant: Probleme und Lösungsstrategien Overhead von IaaS (Start-Up, Netzwerk, VM penalties, Responsiveness implications)

5 Projekt: Zwischenpräsentation Vorstellung des Projekts Bericht über die Organisation und Koordination im Projekt Technischer Zwischenbericht: Komponenten, Algorithmen, Umsetzung, Prototyp (evtl. Demo) Inhaltlich, technisch soweit nötig und möglich (Konzept, Überblick) In Form eines Vortrags (30-45 Min.) Ende der 1. Phase ( 31. Mai)

6 Projekt: Abschlusspräsentation Technischer Bericht: Komponenten, Algorithmen, Umsetzung Ende der 2. Phase ( 23. Juli) schriftliche Ausarbeitung (Umfang etwa Seiten pro Teilnehmer) wichtige Bestandteile: Design / Konzept des realisierten Systems und einzelner Komponenten Auswertung des Systems: Funktionalitäts- und Performance Tests Soll eure Leistung im Projekt widerspiegeln Vortrag (60 Min.) inklusive (live) Präsentation des fertigen Systems, Messungen noch kein genauer Termin optimal: Ende der Vorlesungszeit spätestens: Ende des Semesters

7 Projekt: Wöchentliche Treffen Bei den wöchentlichen Treffen gibt jede Gruppe einen (kurzen) Zwischenbericht ab: Im Allgemeinen knapp, evtl. auf ein bis zwei Folien Was wurde bearbeitet (abgeschlossen oder Fortschritt, evtl. Probleme)? Was steht als Nächstes an? Demonstrationen! Hinweis: Hier erstelltes Material kann für spätere Berichte (Ausarbeitung) verwendet werden trunk des SVN sollte nach Möglichkeit immer lauffähig sein und den aktuellen Stand widerspiegeln Meilensteine sollten als tag im SVN gekennzeichnet werden, bzw. als Binary im share hinterlegt werden

8 Projekt: Bewertungskriterien Schriftliche Ausarbeitung (individuelle Beiträge Seiten) Vorträge im Wesentlichen die Berichte, aber auch Einführungsvorträge Code (inkl. Dokumentation) Engagement und Mitarbeit im Projekt z.b. aktive Teilnahme an den wöchentlichen Treffen

9 Projekt: Umgebung Projektraum: Raum 802b Bietet Möglichkeit sich dort zum gemeinsamen Arbeiten zu treffen 24/7 zur freien Verfügung, gern selbst ausstatten (Kaffee!) Mehrere Rechner (planet, Ubuntu) vorhanden Netzwerk-Labor: Raum 707 Private Cloud System bestehend aus 5 Rechnern Eigene Laptops können über Switch verbunden werden Zugriff von außen möglich Administrative Zugriffsrechte, z.b. um Parameter im Netzwerk zu beeinflussen Subversion Server: Code, aber auch Dokumente, Folien, etc. Branches und Release Tags verwenden ( Literatur) trac: Wiki (+ SVN Anbindung) zur Projektplanung, Koordination Weitere Wünsche?

10 Projekt: Koordination (Teil-) Aufgaben werden von uns vorgegeben ( trac) Bearbeitung und Verteilung organisiert ihr selbst Dazu gehört: Absprache / Nutzung der Kommunikationswege (Mailingliste, trac) Coding Conventions einhalten SVN Policy einhalten Verantwortlich sind grundsätzlich alle Vorgegebene Aufgaben sollten helfen Verantwortlichkeit abzugeben Kommt bei Fragen und Problemen (rechtzeitig!) zu uns Fragen soweit?

11 Projekt: Aufgabenbereiche (Teams) 2 Aufgabenbereiche (Überlappungen möglich): 1. Runtime-Monitoring und Load-Balancing: Überwachen & Steuern der laufenden Anwendung Evaluation der Steuerungslogik anhand verschiedener Experimenten 2. Service Scalability Behavior Prediction: Messungen auf physischem und virtuellem Setup Entwicklung von Modellen zum Verhalten verschiedener Parameter beim Einsatz verschiedener Skalierbarkeitsmechanismen Evaluation der entwickelten Modelle durch weitere Messungen (evtl. mit anderer Anwendung) Grundlage für beide Teams: Verständnis der Skalierbarkeitsmechanismen von RTF Analyse und Auswahl sinnvoller Metriken und Messpunkte Jeder Teilnehmer wird für eigenen Teilbereich verantwortlich sein!

12 Einführungsreferate: Ziele Die Vorträge behandeln Themen die eine wesentliche Rolle im Projekt spielen werden Der Vortragende soll Experte auf einem Gebiet werden Vorgegebene Literatur: nur eine erste Auswahl eigene Recherche Ziel des Vortrags: Den anderen Teilnehmern einen Einblick in ein Thema verschaffen Vorauswahl des Inhalts aus Quellen treffen (in Absprache mit uns!) Möglichst eine praxisbezogene Darstellung: Demo, Pseudo-Code

13 Einführungsreferate: Themen Cloud Computing, Infrastructure-as-a-Service (IaaS) Einführung Cloud Computing und IaaS Wo liegt der Nutzen von IaaS für Online Spiele? Architektur von Eucalyptus Private Cloud System und Amazon EC2 Fachwissen aneignen, z.b. bzgl. dem Starten von virtuellen Maschinen Hardware Virtualisierung, Virtuelle Maschinen Konzept von Hardware Virtualisierung und Virtuellen Maschinen verschiedene Ansätze anhand von KVM und Xen verdeutlichen möglicher Einfluss von Virtualisierung auf Performance von Anwendungen Fachwissen im Umgang mit KVM, z.b. bzgl. der Erstellung / Manipulation eines Image für eine Virtuelle Maschine

14 Einführungsreferate: Themen Performance Messungen systematische Durchführung von Messungen Interpretation von Ergebnissen Unterscheidung server-seitige / client-seitige Messungen Auswertungsverfahren kurze Einführung zum netlag Tool-Set Integration in RTF Metriken für Load-Balancing von ROIA / Online Games QoS Anforderungen von ROIA Einfluss schwankender Nutzerzahlen auf QoS Metriken für ROIA: Antwortzeit, Updaterate, CPU- und Netzauslastung

15 Einführungsreferate: Themen Skalierbarkeitskonzepte: Zoning und Replikation Allgemein: Berechungsmodell für ROIA / Online Spiele Problem: Skalierbarkeit der Berechnung? Ansätze zur Parallelisierung und Verteilung der Berechnung Zoning Replikation Auswirkungen, Einschränkungen und Grenzen der Konzepte für die Anwendungen Management Konzepte in RTF, HMI Interface Konzepte und Funktionsweise des Monitoring und Controlling in RTF Monitoring Mechanismen: Welche Metriken sind vorhanden? Controlling Mechanismen: Welche Load-Balancing Möglichkeiten gibt es? Wie werden Skalierbarkeitskonzepte unterstützt?

16 Einführungsreferate: Themen 1. Cloud Computing (Dominik) 2. Hardware Virtualisierung, Virtuelle Maschinen (Dominik) 3. Performance Messungen (Dominik) 4. Metriken für Load-Balancing von ROIA / Online Games (Alex) 5. Skalierbarkeitskonzepte: Zoning und Replikation (Alex) 6. Management Konzepte in RTF, HMI Interface (Alex)

17 Projekt: Los geht s! 1. Aufgabe: Registrierung für trac https://wwwmath.uni-muenster.de:16034/trac/rtf-cloud2010 Nutzerkennung bei Waldemar Gorus (Raum 712) registrieren Wichtig: unter Preferences Adresse eintragen, um Benachrichtigung über neue Tickets zu erhalten! 2. Aufgabe: Vorbereitung der Einführungsvorträge Folien vorher bei uns abgeben (spätestens 05. April) Alex: Dominik: Einführungsvorträge finden statt am Dienstag, 13. April, 14 Uhr c.t. in Raum 702

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