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

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