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UnifiedSessionsManager - Virtualisierung und Cloud-Computing

4. Workshop „Grid- und Cloud-Technologie für den Entwurf technischer Systeme“ 21./22. September 2011, Dresden, http://asim.eas.iis.fraunhofer.de/grid4ts

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UnifiedSessionsManager
Virtualisierung und Cloud-Computing
Vortrag zum 4.Workshop
Grid- und Cloudtechnologie f¨ur den Entwurf technischer Systeme
Dresden - Frauenhofer IIS
Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz
Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz
2011.09.22
acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 1 / 21
Agenda
Designziele des UnifiedSessionsManager
Nutzung des ’Netzes’ als pers¨onliche Arbeitsumgebung
Anwendungsgebiete und Anforderungen
Bedarfsorientierte Resourcen
Technische Anwendungskonzepte
Darstellung und Bedienung
Inventarisierung und Automatisierung
Laufzeitverteilung
Aktueller Status und weitere Entwicklung
acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 2 / 21
Agenda
Designziele des UnifiedSessionsManager
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Das Netz als pers¨onlichen Arbeitsumgebung
Die Anforderungen zur individuelle Nutzung der Netzresourcen als
pers¨onlichen Arbeitsplatz sind:
Die Bereitstellung einer nahtlosen Schnittstelle zur Integration von
heterogenen IT-Landschaften die aus den unterschiedlichsten virtuellen
und physikalischen Systemen zusammengesetzt sind.
Definition von Anwendungsarchitekturen und
Modularisierungskonzepten f¨ur platformunabh¨angige Dienste.
Einf¨uhrung des Begriffs von virtualisierten Software-Komponenten als
vollst¨andige Kapselung von Anwendungen in virtuellen Maschinen.
acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 3 / 21
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UnifiedSessionsManager - Virtualisierung und Cloud-Computing

  • 1. UnifiedSessionsManager Virtualisierung und Cloud-Computing Vortrag zum 4.Workshop Grid- und Cloudtechnologie f¨ur den Entwurf technischer Systeme Dresden - Frauenhofer IIS Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz 2011.09.22 acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 1 / 21
  • 2. Agenda Designziele des UnifiedSessionsManager Nutzung des ’Netzes’ als pers¨onliche Arbeitsumgebung Anwendungsgebiete und Anforderungen Bedarfsorientierte Resourcen Technische Anwendungskonzepte Darstellung und Bedienung Inventarisierung und Automatisierung Laufzeitverteilung Aktueller Status und weitere Entwicklung acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 2 / 21
  • 3. Agenda Designziele des UnifiedSessionsManager Nutzung des ’Netzes’ als pers¨onliche Arbeitsumgebung Anwendungsgebiete und Anforderungen Bedarfsorientierte Resourcen Technische Anwendungskonzepte Darstellung und Bedienung Inventarisierung und Automatisierung Laufzeitverteilung Aktueller Status und weitere Entwicklung acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 2 / 21
  • 4. Agenda Designziele des UnifiedSessionsManager Nutzung des ’Netzes’ als pers¨onliche Arbeitsumgebung Anwendungsgebiete und Anforderungen Bedarfsorientierte Resourcen Technische Anwendungskonzepte Darstellung und Bedienung Inventarisierung und Automatisierung Laufzeitverteilung Aktueller Status und weitere Entwicklung acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 2 / 21
  • 5. Das Netz als pers¨onlichen Arbeitsumgebung Die Anforderungen zur individuelle Nutzung der Netzresourcen als pers¨onlichen Arbeitsplatz sind: Die Bereitstellung einer nahtlosen Schnittstelle zur Integration von heterogenen IT-Landschaften die aus den unterschiedlichsten virtuellen und physikalischen Systemen zusammengesetzt sind. Definition von Anwendungsarchitekturen und Modularisierungskonzepten f¨ur platformunabh¨angige Dienste. Einf¨uhrung des Begriffs von virtualisierten Software-Komponenten als vollst¨andige Kapselung von Anwendungen in virtuellen Maschinen. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 3 / 21
  • 6. Das Netz als pers¨onlichen Arbeitsumgebung Die Anforderungen zur individuelle Nutzung der Netzresourcen als pers¨onlichen Arbeitsplatz sind: Die Bereitstellung einer nahtlosen Schnittstelle zur Integration von heterogenen IT-Landschaften die aus den unterschiedlichsten virtuellen und physikalischen Systemen zusammengesetzt sind. Definition von Anwendungsarchitekturen und Modularisierungskonzepten f¨ur platformunabh¨angige Dienste. Einf¨uhrung des Begriffs von virtualisierten Software-Komponenten als vollst¨andige Kapselung von Anwendungen in virtuellen Maschinen. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 3 / 21
  • 7. Das Netz als pers¨onlichen Arbeitsumgebung Die Anforderungen zur individuelle Nutzung der Netzresourcen als pers¨onlichen Arbeitsplatz sind: Die Bereitstellung einer nahtlosen Schnittstelle zur Integration von heterogenen IT-Landschaften die aus den unterschiedlichsten virtuellen und physikalischen Systemen zusammengesetzt sind. Definition von Anwendungsarchitekturen und Modularisierungskonzepten f¨ur platformunabh¨angige Dienste. Einf¨uhrung des Begriffs von virtualisierten Software-Komponenten als vollst¨andige Kapselung von Anwendungen in virtuellen Maschinen. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 3 / 21
  • 8. Das Netz als pers¨onlichen Arbeitsumgebung Die Anforderungen zur individuelle Nutzung der Netzresourcen als pers¨onlichen Arbeitsplatz sind: Die Bereitstellung einer nahtlosen Schnittstelle zur Integration von heterogenen IT-Landschaften die aus den unterschiedlichsten virtuellen und physikalischen Systemen zusammengesetzt sind. Definition von Anwendungsarchitekturen und Modularisierungskonzepten f¨ur platformunabh¨angige Dienste. Einf¨uhrung des Begriffs von virtualisierten Software-Komponenten als vollst¨andige Kapselung von Anwendungen in virtuellen Maschinen. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 3 / 21
  • 9. Das Netz als pers¨onlichen Arbeitsumgebung ’Das Netz ist der Computer’ - Sun Micro Systems Inc. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 4 / 21
  • 10. Das Netz als pers¨onlichen Arbeitsumgebung ’Das Netz ist der Computer’ - Sun Micro Systems Inc. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 4 / 21
  • 11. Anwendungsgebiete und Anforderungen Die urspr¨ungliche Anforderung zur Entwicklung des UnifiedSessionsManager resultiert aus der Infrastrukturentwicklung und der hierf¨ur erforderlichen... ...Handhabung von umfangreichen Test- und Entwicklungsumgebungen f¨ur Kommunikationssysteme und heterogene IT-Landschaften. ...hersteller- und systemunabh¨angigen Automatisierung von heterogenen zusammengesetzten Systemen. ...einfachen Versionierung und Archivierung zusammengesetzter Client-Server-Systeme und zugeh¨origer Entwicklungsumgebungen. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 5 / 21
  • 12. Anwendungsgebiete und Anforderungen Die urspr¨ungliche Anforderung zur Entwicklung des UnifiedSessionsManager resultiert aus der Infrastrukturentwicklung und der hierf¨ur erforderlichen... ...Handhabung von umfangreichen Test- und Entwicklungsumgebungen f¨ur Kommunikationssysteme und heterogene IT-Landschaften. ...hersteller- und systemunabh¨angigen Automatisierung von heterogenen zusammengesetzten Systemen. ...einfachen Versionierung und Archivierung zusammengesetzter Client-Server-Systeme und zugeh¨origer Entwicklungsumgebungen. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 5 / 21
  • 13. Anwendungsgebiete und Anforderungen Die urspr¨ungliche Anforderung zur Entwicklung des UnifiedSessionsManager resultiert aus der Infrastrukturentwicklung und der hierf¨ur erforderlichen... ...Handhabung von umfangreichen Test- und Entwicklungsumgebungen f¨ur Kommunikationssysteme und heterogene IT-Landschaften. ...hersteller- und systemunabh¨angigen Automatisierung von heterogenen zusammengesetzten Systemen. ...einfachen Versionierung und Archivierung zusammengesetzter Client-Server-Systeme und zugeh¨origer Entwicklungsumgebungen. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 5 / 21
  • 14. Bedarfsorientierte Resourcen Die sich ergebende Komponentenbildung von vollst¨andigen Laufzeitumgebungen f¨uhrt... ...zu ver¨anderten Software-Architekturen mit Fokus auf dynamische Laufzeit-Konfiguration. ...zum individuellen Einsatz und Archivierung einer gr¨osseren konsistenten Versionsvielfalt der Anwendungen. ...zur einfachen dynamischen Zuordnung von Rechenleistung und Anwendungen durch Infrastruktur-Dienste. Dies erfordert insbesondere auch ein erweitertes Addressierungs- und Inventarisierungskonzept. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 6 / 21
  • 15. Bedarfsorientierte Resourcen Die sich ergebende Komponentenbildung von vollst¨andigen Laufzeitumgebungen f¨uhrt... ...zu ver¨anderten Software-Architekturen mit Fokus auf dynamische Laufzeit-Konfiguration. ...zum individuellen Einsatz und Archivierung einer gr¨osseren konsistenten Versionsvielfalt der Anwendungen. ...zur einfachen dynamischen Zuordnung von Rechenleistung und Anwendungen durch Infrastruktur-Dienste. Dies erfordert insbesondere auch ein erweitertes Addressierungs- und Inventarisierungskonzept. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 6 / 21
  • 16. Bedarfsorientierte Resourcen Die sich ergebende Komponentenbildung von vollst¨andigen Laufzeitumgebungen f¨uhrt... ...zu ver¨anderten Software-Architekturen mit Fokus auf dynamische Laufzeit-Konfiguration. ...zum individuellen Einsatz und Archivierung einer gr¨osseren konsistenten Versionsvielfalt der Anwendungen. ...zur einfachen dynamischen Zuordnung von Rechenleistung und Anwendungen durch Infrastruktur-Dienste. Dies erfordert insbesondere auch ein erweitertes Addressierungs- und Inventarisierungskonzept. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 6 / 21
  • 17. Bedarfsorientierte Resourcen Die sich ergebende Komponentenbildung von vollst¨andigen Laufzeitumgebungen f¨uhrt... ...zu ver¨anderten Software-Architekturen mit Fokus auf dynamische Laufzeit-Konfiguration. ...zum individuellen Einsatz und Archivierung einer gr¨osseren konsistenten Versionsvielfalt der Anwendungen. ...zur einfachen dynamischen Zuordnung von Rechenleistung und Anwendungen durch Infrastruktur-Dienste. Dies erfordert insbesondere auch ein erweitertes Addressierungs- und Inventarisierungskonzept. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 6 / 21
  • 18. Technische Anwendungskonzepte Die Definition einer Laufzeitumgebung f¨ur den individuellen Einsatz von zusammengesetzten Systemen in privaten und ¨offentlichen Clouds erfordert eine Erweiterung der aktuellen Internet-Paradigmen um personalisierte Infrastruktur Funktionen. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 7 / 21
  • 19. Darstellung und Bedienung - Schichtenmodell F¨ur die nahtlose Integration von Systemen als virtuelle Komponenten ist eine Schichtenarchitektur definiert. Diese baut auf dem 2-Schichten-Modell einer Benutzersitzung zu physikalischen Maschinen auf. Klassisches 2-Schichtenmodell acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 8 / 21
  • 20. Darstellung und Bedienung - Schichtenmodell Das 2-Schichten-Modell wird um die Ebene der Virtualisierung erweitert. Erweitertes 3-Schichtenmodell acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 9 / 21
  • 21. Darstellung und Bedienung - Schichtenmodell Das im UnifiedSessionsManager zugrunde liegende Modell ist analog zu einem Kommunikations-Stack als Schichten-Architektur definiert. Es sind folgende Ebenen-Typen eingef¨uhrt. Die Definition der Ebenenen ber¨ucksichtigt Abh¨angigkeiten von Resourcen und dynamischen Abl¨aufen, beispielsweise beim Start von virtuellen Maschinen und Shutdown der physikalischen Systeme. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 10 / 21
  • 22. Darstellung und Bedienung - Verschachtelte VMs Die Besonderheit im Konzept der Schichtenarchitektur des UnifiedSessionsManagers ist die Verschachtelung von virtuellen Maschinen zu Containment-Hierarchien. Die 3-Schichten-Typ-Architektur ist dynamisch ein rekursiv wiederholbares Verschachtelungselement. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 11 / 21
  • 23. Darstellung und Bedienung - Verschachtelte VMs Die verschachtelte Ausf¨uhrung von virtuellen Maschinen erm¨oglicht die Definition von vertikalen logischen Baumstrukturen, die in Manycore- und Multi-CPU-Systemen horizontal verteilt auf CPU-Arrays ausgef¨uhrt werden. Somit praktisch ohne Performanz-Verlust, mit allen Vorteilen des Einsatzes und der Handhabung von virtuellen Komponenten. Die ’interne Rechner-Schnittstelle’ bietet zudem eine einfache M¨oglichkeit der Verteilung ¨uber Rechnergrenzen hinweg. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 12 / 21
  • 24. Darstellung und Bedienung - Addressierung verschachtelter VMs Eine besondere Bedeutung erh¨alt dabei die Addressierung von Komponenten, die eine einfache Addressierung von sog. einschichtigen Appliances deutlich erweitert. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 13 / 21
  • 25. Darstellung und Bedienung - Besonderheiten Dynamischer Stacks Bei verschachtelten dynamischen Stacks aus virtuellen Maschinen sind einige Besonderheiten zu ber¨ucksichtigen. Diese werden durch Benutzerinteraktion auf und abgebaut. Diese k¨onnen zur Laufzeit in Teilen oder vollst¨andig modifiziert werden. Es werden zur Laufzeit dynamische Re-Konfigurationen vorgenommen. Diese werden dynamisch vollst¨andig oder in Teilen Re-Alloziert. Virtuelle Stacks k¨onnen eingefroren und zu einem sp¨ateren Zeitpunkt in einem anderen Container fortgef¨uhrt werden. F¨ur den Start und Shutdown gelten jeweils hierarchische Laufzeit-Abh¨angigkeiten. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 14 / 21
  • 26. Darstellung und Bedienung - Einheitlichte Kommando-Syntax Erg¨anzend zur Einheitlichen Addressierung ist ein Standard-Satz von Aktionen implementiert, die eine einfache einheitliche Nutzung aller unterst¨utzter Komponenten erm¨oglichen. Diese sind: CREATE und CANCEL f¨ur den Start und das Beenden der Ausf¨uhrung virtueller Maschinen. ENUMERATE und INFO f¨ur die Anzeige statischer Daten. LIST und SHOW f¨ur die Anzeige dynamischer Daten. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 15 / 21
  • 27. Darstellung und Bedienung - Addressierungsinfrastruktur acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 16 / 21
  • 28. Inventarisierung und Automatisierung Die umfangreiche Nutzung von verteilten virtualisierten Umgebungen setzt bereits bei geringer Anzahl von einfachen virtuellen Maschinen eine effiziente Inventarisierung und Verwaltung der verf¨ugbaren Komponenten voraus. Die Inventarisierung ist zudem unmittelbar mit der Addressierung der Komponenten verbunden. Die Inventarisierung erfolgt hier lokal durch einfaches Scannen von Dateisystemen mit Filtern f¨ur alle unterst¨utzten Komponenten. Die Ausf¨uhrung erfolgt parallel auf angegebenen Zielrechnern. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 17 / 21
  • 29. Inventarisierung und Automatisierung Ebenso ist ein wichtiger Aspekt bei Nutzung von zusammengesetzten virtuellen Maschinen die M¨oglichkeit der Automatisierung. Dies wird durch eine vollst¨andige Kommando-Zeilen Schnittstelle unterst¨utzt. Dies beinhaltet auch erforderlichen Werkzeuge und Schnittstellen zur Handhabung von Inventardaten beispielweise f¨ur die anwendungsspezifische Lastverteilung. Die implementierte Addressierung durch benutzerdefinierte symbolische Namen erm¨oglich ein problemloses persistentes Speichern durch dynamische Laufzeit-Abbildung z.B. bei dynamisch zugeordneten Kommunikationsports. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 18 / 21
  • 30. Laufzeitverteilung Die implementierte Addressierung erm¨oglicht eine einfache dynamische Addressierung von Komponenten innerhalb dynamischer Stacks. Dies sind Daten f¨ur die Bedienung der virtuellen Komponenten, als auch erforderliche Daten f¨ur die Kommunikation mit den Enthaltenen Gast-Systemen. Durch den Einsatz der integrierten Datenbank kann eine einfache Auswahl nach verschiedenen Kriterien erfolgen. Diese enthalten neben den Verwaltungsdaten der Infrastruktur zus¨atzliche Benutzerdaten, sowohl f¨ur die interaktive, als auch die automatisierte Anwendung. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 19 / 21
  • 31. Aktueller Status und weitere Entwicklung Die aktuelle Version ist als Grundsystem mit enthaltenem Prototypischen Funktionen f¨ur virtuelle Stacks bereits 2008 implementiert und unter Sourceforge/BerliOS abgelegt, d.h. insbesondere auch seit diesem Datum ’Stand der Technik’. Das Basis-Design ist als Administrations, Entwicklungs- und Test-Werkzeug ausgef¨uhrt und unter dem Aspekt der einfachen Erweiterbarkeit konzipiert. Die aktuelle Version im Test unterst¨utzt neben Linux und weiteren Unix-Derivaten ebenso die native Ausf¨uhrung auf MS-Windows-Versionen. Es wird zudem eine Server-Variante hinzugef¨ugt. Ebenso erfolgt eine weitergehende Verbesserung und ¨Uberarbeitung durch Re-Coding in Python und C/C++. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 20 / 21
  • 32. ... Ich bedanke mich f¨ur Ihre Aufmerksamkeit und freue mich ¨uber Anregungen und Verbesserungsvorschl¨age. acue ( Ingenieub¨uro Arno-Can ¨Ust¨uns¨oz ) UnifiedSessionsManager 2011.09.22 21 / 21