ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑΣ ΠΑΡΟΧΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΣΤΟ ΔΙΑΔΙΚΤΥΟ ΜΕ ΕΜΦΑΣΗ ΣΤΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΧΡΟΝΟΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΓΟΥΛΑΣ

Transcript

1 ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑΣ ΠΑΡΟΧΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΣΤΟ ΔΙΑΔΙΚΤΥΟ ΜΕ ΕΜΦΑΣΗ ΣΤΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΧΡΟΝΟΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΓΟΥΛΑΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΟΥΧΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΑΝ. ΠΑΤΡΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ 231 Ιού ιος 2009

2

3

4

5 Στη μητέρα μου, Γε ρ ία

6

7 Πρό ο ος Η παρούσα διατρι ή εκπονή ηκε στο Ερ αστήριο Συστημάτ ν Υπο ο ιστών του Τμήματος Η εκτρο ό ν Μη ανικών και Τε νο ο ίας υπο ο ιστών του Πανεπιστημίου Πατρών. Το αντικείμενο που πρα ματεύεται είναι η παρο ή ε- πιστημονικών εφαρμο ών και κυρί ς εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού σαν υπηρεσίες διαδικτύου. Από τη έση αυτή, αισ άνομαι ει ικρινά την ανά κη να εκφράσ τις πιο ερμές μου ευ αριστίες στον κα η ητή κ. Ευ ύμιο Χούσο, πρόεδρο της Τριμε ούς Συμ ου ευτικής Επιτροπής, δάσκα ό μου από τα προπτυ ιακά μου ρόνια, ια το ε ονός ότι με παρότρυνε να ασ ο η ώ με ένα τε εί ς διαφορετικό επιστημονικό αντικείμενο από εκείνο που ήμουν εξοικει μένος μέ ρι τότε και ια την εμπιστοσύνη που μου έδειξε. Τον ευ αριστώ επίσης, ια την ανά εση του έματος, την πο ύτιμη υποστήριξή του στις δυσκο ίες που συνάντησα στη διάρκεια της διατρι ής, την αμέριστη συμπαράστασή του και την κα οδή ησή του μέ ρι της συ ραφής και τε ικής διαμόρφ σης αυτής της διατρι ής. Ευ αριστώ επίσης, τα μέ η της τριμε ούς συμ ου ευτικής επιτροπής, κα- η ητές κ. Νικό αο Α ούρη και κ. Δημήτριο Σερπάνο, ια τις πο ύτιμες παρατηρήσεις τους και κα οδή ηση σε αυτή την προσπά εια, κα ώς επίσης τον κα η ητή κ. Σταύρο Κουμπιά και τον επ. κα η ητή Κ νσταντίνο Ευστα ίου. Ιδιαίτερες ευ αριστίες επίσης στους φί ους και συνερ άτες, ια τη συμπαράσταση και τη όνιμη και αποδοτική συνερ ασία, Δρ. Πανα ιώτη Α εφρα κή, Δρ. Χρήστο Γκό κο, Δρ. Κ νσταντίνο Παπουτσή, Βασί η Μπαρκα ιάννη, Δημήτρη Κου όπου ο, Δρ. Πανα ιώτη Φούντα, Δρ. Θεόδ ρο Μπίρμπα, Σπή- ιο Γιαννού η και Δρ. Γιάννη Για ε ή. Επίσης, α ε α να ευ αριστήσ του φί ους που ήταν μεταπτυ ιακοί ε- ρευνητές στη σ ο ή κατά τη διάρκεια αυτής της προσπά ειας, ια ό ες τις ευ άριστες στι μές, τη στήριξη στις κα ημερινές δυσκο ίες στο ώρο της σ ο- ής και του ερ αστηρίου, Δρ. Νικό αο Τσε ιο, Δημήτρη Ράπτη, Δρ. Γιώρ ο Φι τάκη, Γιώρ ο Κα ριμάνη, Λευτέρη Παπα ρήστο, Μάρ α Κούτρη, Θάνο Μάνεση, Πέτρο Μάνεση, Δρ. Χρήστο Τρανώρη, Δρ. Χρήστο Φίδα, Δρ. Με- έτη Μαρ αρίτη, Δρ. Κ νσταντίνο Σο μό, Δρ. Η ία Κα απανίδα, Ανδρέα i

8 Παπα άμπρου, Δρ. Αρτέμιο Βο ιατζή, Δρ. Μάνο Γε ρ ουδάκη, Βασί η Κο- ώνια, Γιώρ ο Θ μόπου ο, Δρ. Α έξανδρο Αντ νόπου ο, Κυριάκο Στεφανίδη και Δρ. Μαρία Γαμ ρί η. Θα ήταν σημαντική παρά ειψη να μην ευ αριστήσ την Γκό φ Ζαμπάρα ια την συνε ή και άψο η κα ημερινή υποστήριξη στα έματα του ερ αστηρίου. Τέ ος, το με α ύτερο ευ αριστώ το οφεί στη μητέρα μου Γε ρ ία, ια την υποστήριξη και τη συμπαράσταση που μου παρεί ε ό α αυτά τα ρόνια, α ά και ια τις προσ πικές της υσίες προκειμένου ια την ο οκ ήρ ση της διατρι ής αυτής. Πάτρα, Ιού ιος 2009 Γεώρ ιος Γού ας

9 Περιε όμενα Κατά ο ος σ ημάτ ν Κατά ο ος πινάκ ν Περί ηψη Abstract vii ix xi xiii 1 Εισα ή Αντικείμενο και συμ ο ή της διατρι ής Διάρ ρ ση της διατρι ής Δημοσιευμένες ερ ασίες Επισκόπηση της Ερευνητικής Περιο ής Λο ισμικό σαν Υπηρεσία Αρ ιτεκτονική Προσανατο ισμένη σε Υπηρεσίες Υπηρεσίες Ιστού BPEL Apache ODE Χρονοπρο ραμματισμός αν ρώπιν ν πόρ ν Το Υπο ο ιστικό Π έ μα Το Π έ μα και οι Υπηρεσίες Ιστού Π αίσια εφαρμο ών π έ ματος Εφαρμο ές Ιστού Παρο ή Υπο ο ιστικής Υποδομής σαν Υπηρεσία: Το σύστημα PLEIADES Εισα ή Το σύστημα PLEIADES Βασικές Υπηρεσίες Δημιουρ ία Εικονικών Συστάδ ν inow iii

10 3.2.3 Παρο ή Υπηρεσίας Υπο ο ιστικής Υποδομής CISP Το Πρ τότυπο PLEIADES Το Επίπεδο Διεπαφής PFT Το Υποσύστημα Διεπαφής Web GUI Το Υποσύστημα Διεπαφής Επικοιν νιών CAP Το Σύστημα Δια είρισης Υποσυστημάτ ν Διεπαφής Χρήστη PFM Το Ενδιάμεσο Επίπεδο PMT Το Επίπεδο Δια είρισης Πόρ ν RMT Ειδικές απαιτήσεις ια εκτέ εση στο PLEIADES Με έτες Περίπτ σης Χρήσης του PLEIADES Με έτη Περίπτ σης inow Με έτη Περίπτ σης CISP Συμπεράσματα Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP Εισα ή Παρο είς Εφαρμο ών σαν Υπηρεσίες Εφαρμο ές Χρονοπρο ραμματισμού Το π αίσιο SchedSP Αρ ιτεκτονική του SchedSP Το πρ τότυπο SchedSP Gateway Executive ACL Execute & Monitor Filespace XMLTrans MultiServe SchedScripter Scheduling Coordinator LAttE Ερ α ειο ήκη Πε άτη του SchedSP Χρήση του SchedSP SchedSP Explorer MediSched KTELSched SchoolSched Συμπεράσματα

11 5 Υπηρεσίες Ιστού και πρότυπα Π έ ματος ια Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού: Το π αίσιο SchedSP-WS Εισα ή Περιορισμοί του SchedSP Νέες ευκαιρίες ια το SchedSP WS Αρετές του SchedSP Αρ ιτεκτονική του SchedSP WS Βε τιώσεις του SchedSP WS Συμπεράσματα Ροές Ερ ασίας ια Κατανεμημένες Εφαρμο ές Χρονοπρο ραμματισμού: Το π αίσιο ανάπτυξης SchedScripter Εισα ή Μοντέ ο Κατανεμημένης Εφαρμο ής Χρονοπρο ραμματισμού Αν ρώπιν ν Πόρ ν Στό οι του Προτεινόμενου Π αισίου Αναμενόμενη Χρήση του Προτεινόμενου Π αισίου Λο ισμικού Συντονισμός Εφαρμο ής με ρήση BPEL Συντονισμός Κυρίου/ Ερ άτη Συντονισμός Σμήνους Κατά περίπτ ση Συντονισμός Υπηρεσίες της Προτεινόμενης Αρ ιτεκτονικής Κεντρικές Υπηρεσίες Υπηρεσίες Κόμ ου Ερ ασίας Υπηρεσίες Εφαρμο ής Πώς τα Σενάρια Χρήσης Υ οποιούνται σε Υπηρεσίες Με έτη Περίπτ σης: Το Πρό ραμμα Εξετάσε ν Συμπεράσματα Συμπεράσματα - Προοπτικές Συμπεράσματα Με οντικές Κατευ ύνσεις Βι ιο ραφία 147

12

13 Κατά ο ος σ ημάτ ν 2.1 Οι ασικοί ρό οι της Προσανατο ισμένης σε Υπηρεσίες Αρ ιτεκτονικής Παράδει μα μηνύματος αίτησης SOAP Δομή φακέ ου SOAP Παράδει μα απάντησης σε αίτηση SOAP του σ ήματος Αναπαράσταση της σ έσης τ ν εννοιών ενός ε ράφου WSDL 1.1 από το άρ ρο της ε κυκ οπαίδειας Wikipedia( wikipedia.org) ια την WSDL( wiki/web_services_description_language) Η δομή ενός ε ράφου WSDL Βασικές έννοιες ρονοπρο ραμματισμού και οι σ έσεις τους [SB97] Αρ ιτεκτονική του Π έ ματος [FKT01] Το σύστημα PLEIADES Υπηρεσίες του Συστήματος PLEIADES Το Πρ τότυπο Σύστημα PLEIADES DTD ια υπηρεσίες δια είρισης αρ εί ν Αίτηση ια δημιουρ ία κατα ό ου με όνομα test Η ιδέα του Παρό ου Υπο ο ιστικής Υποδομής σαν Υπηρεσία Δομή εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού Οι υπηρεσίες του συστήματος SchedSP Η κεντρική ιδέα της ασισμένης στα Services Provisioning Components αρ ιτεκτονικής του SchedSP Τα επίπεδα επικοιν νίας του SchedSP Απ οποιημένο σενάριο α η επίδρασης συστατικών του SchedSP Μήνυμα ια ταυτοποίηση ρήστη αριστερά και αντίστοι ο μήνυμα αποσύνδεσης δεξιά Δομή ενός μηνύματος που περι αμ άνει αίτηση προς ένα SPC Η αρ ιτεκτονική του πρ τότυπου SchedSP Το σ ήμα schedsp.dtd ια το επίπεδο επικοιν νιών SchedSP. 77 vii

14 4.11 Legality and Attribute evaluator meta-model [KT97] Η ερ α ειο ήκη πε άτη του SchedSP Η Αρ ιτεκτονική ιδέα του SchedSP WS Η Αρ ιτεκτονική του στο SchedSP WS Παράδει μα Multiserve Το παράδει μα του σ ήματος 5.3 σε ψευδοκώδικα Η περι ραφή WSDL του MultiServe Μοντέ ο Κατανεμημέν ν Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού Γενική επισκόπηση του SchedScripter Πακέτο διανομής Master Πακέτο διανομής Worker Ιεραρ ική ορ άν ση διαδικασιών BPEL Διά ραμμα κ άσε ν της Βι ιο ήκη Δια είρισης Ερ ασιών Απ οποιημένη σειρά ε ονότ ν στο Συντονισμό Κυρίου/ Ερ- άτη. Σημεί ση: Το σενάριο ξεκινάει από το BulletinSvc Δημιουρ ία ερ ασίας BPEL ια κόμ ο ερ ασίας Συντονισμός Σμήνους Παράδει μα πορείας κόστους ύσης κατά τα ήματα επί υσης στη σύ ρονη προσέ ιση SCIA

15 Κατά ο ος πινάκ ν 4.1 Λειτουρ ίες του Filespace Λειτουρ ίες του XMLTrans Kόστος κα ύτερης ύσης: Σύ κριση σειριακής, ISPS και SCIA προσέ ισης ix

16

17 Περί ηψη Στην παρούσα διατρι ή αντιμετ πίζεται το πρό ημα της παρο ής επιστημονικού ο ισμικού σαν υπηρεσία διαδικτύου, με έμφαση να δίνεται στις ε- φαρμο ές ρονοπρο ραμματισμού αν ρώπιν ν πόρ ν. Για το σκοπό αυτό, δημιουρ ή ηκαν και παρουσιάζονται, μία αρ ιτεκτονική σε δύο εκφάνσεις ια την παρο ή εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού αν ρώπιν ν πόρ ν σαν υπηρεσίες διαδικτύου, κα ώς και ένα π αίσιο ια τη δημιουρ ία κατανεμημέν ν επιστημονικών εφαρμο ών πάν από το υπο ο ιστικό π έ μα. Οι εφαρμο- ές ρονοπρο ραμματισμού αν ρώπιν ν πόρ ν αρακτηρίζονται από ειδικές ανά κες σε περι ά ον υ ικού και ο ισμικού, κα ώς ανήκουν στο ενικότερο ώρο τ ν NP hard προ ημάτ ν ε τιστοποίησης. Στο πεδίο τ ν επιστημονικών εφαρμο ών ιστού και ειδικότερα τ ν εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού, παρατηρείται μία έ ειψη ερ α εί ν υποστήριξης ια δημιουρ ία εφαρμο ών ιστού. Η έ ειψη αυτή επιτείνεται από το άσμα παραδεί ματος ανάμεσα στη δημιουρ ία εφαρμο ών ιστού και παραδοσιακών εφαρμο ών, με τις τε ευταίες να απο αμ άνουν άμεσα υπηρεσίες από το τοπικό ειτουρ ικό σύστημα. Επιπρόσ ετα, οι επιστημονικές εφαρμο ές ενικότερα και οι εφαρμο ές ρονοπρο ραμματισμού ειδικότερα έ ουν ειδικές ανά κες σε ικανότητα επεξερ ασίας και υπο ο ιστικό περι ά ον, δημιουρ ώντας την ανά κη ια παρο ή υπο ο ιστικής υποδομής σαν υπηρεσία. Οι πρ τότυπες π ατφόρμες παρο ής υπηρεσιών εφαρμο ών κα ώς και ένα π αίσιο ο ισμικού ια τη δημιουρ ία επιστημονικών εφαρμο ών που αναπτύ- ηκαν και παρουσιάζονται στα π αίσια της παρούσας διατρι ής προσπα- ούν να δώσουν ύσεις στα παραπάν προ ήματα. Συ κεκριμένα, οι δύο π ατφόρμες παρο ής υπηρεσιών, SchedSP και SchedSP WS, έ ουν στό ο να παρέ ουν υπηρεσίες ειτουρ ικού συστήματος στους δημιουρ ούς εφαρμο ών ιστού ενώ παρέ ουν ειδικές υπηρεσίες ια την υποστήριξη εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού. Η απαιτούμενη επεξερ αστική ρητικότητα ια το SchedSP προέρ εται από το σύστημα PLEIADES, που παρουσιάζεται στη διατρι ή και δίνει ύση στο πρό ημα της παρο ής υπο ο ιστικής υποδομής σαν υπηρεσία, ενώ στο SchedSP WS, αυτή η υπο ο ιστική ρητικότητα παρέ εται από το ευρ παϊκό έρ ο υποδομής EGEE. Το π αίσιο SchedScripter οηxi

18 ά τη δημιουρ ία κατανεμημέν ν εφαρμο ών παρουσιάζοντας ένα μοντέ ο κατανεμημένης εφαρμο ής ρονοπρο ραμματισμού, παρέ οντας κατά η ες ενικεύσεις υπηρεσιών και περι ράμματα εφαρμο ών με τα συστατικά τους να είναι α αρά διασυνδεδεμένα στο π έ μα. Τέ ος, ρησιμοποιούνται διαδεδομένα πρότυπα δια ειτουρ ικότητας, όπ ς υπηρεσίες ιστού ια την εξ τερική επικοιν νία τ ν παραπάν συστημάτ ν κα ώς και υπηρεσίες ιστού που ενορ ηστρώνονται σε ροές ερ ασίας ασισμένες στη ώσσα περι ραφής ε- πι ειρηματικών ροών BPEL ια τις κατανεμημένες εφαρμο ές. ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ: Λο ισμικό Σαν Υπηρεσία, Πάρο ος Υπηρεσιών Ε- φαρμο ών, Υπο ο ιστικό Π έ μα, Υπηρεσίες Ιστού, Χρονοπρο ραμματισμός Αν ρώπιν ν Πόρ ν

19 Abstract This Ph.D. dissertation deals with the provision problem of scientific software as internet services, with emphasis on human resources scheduling applications. Towards this goal, an architecture, in two versions, for the provision of human resources scheduling applications as internet services, as well as a framework for the creation of distributed scientific applications over the grid, have been implemented and presented. Human resources scheduling applications have special needs from the computational environment, both in terms of software and hardware, as they belong to the class of NP hard optimization problems. In the field of scientific applications and specially human resources scheduling applications, there is a lack of support tools for the creation of web based applications. This lack is further enhanced by the paradigm gap between web based applications and desktop applications, since the latter enjoy the direct access to the local operating system services. Furthermore, the scientific applications in general and scheduling applications specially, have spacial needs in computational capacity and environment, creating the necessity for the provision of computational infrastructure as a service. The novel application service provisioning platforms as well as a software framework for the creation of scientific applications that were implemented and presented in this Ph.D dissertation try to give solutions to the above problems. Specifically, the two application service provisioning platforms SchedSP and SchedSP WS, aim to provide operating system like services to web application developers, while offering special services for the support of scheduling applications. The required computational capacity for SchedSP is provided by the PLEIADES system, which is also presented in the dissertation, to face the problem of computational infrastructure service provision, while in SchedSP WS, the computational capacity is provided by the European Union funded project EGEE. SchedScripter framework assists in the creation of distributed scheduling applications, starting from a distributed scheduling application model and providing with the appropriate service abstraction in order to support an application skeleton, with the application components being loosely coupled, running on the computational grid. Finally, industry standard, widely used interoperability protocols, xiii

20 like web services for the communications of the above components are leveraged, as well as web services are orchestrated into workflows, with the assistance of the Business Process Execution Language (BPEL), in order to create distributed applications. KEY WORDS: Software as a Service (SaaS), Application Service Provider (ASP), Computational Grid, Web Services, Human Resources Scheduling

21 Κεφά αιο 1 Εισα ή 1.1 Αντικείμενο και συμ ο ή της διατρι ής Στην παρούσα διατρι ή παρουσιάζεται μία αρ ιτεκτονική ια την παρο ή εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού αν ρώπιν ν πόρ ν σαν υπηρεσίες διαδικτύου κα ώς και ένα π αίσιο ια δημιουρ ία κατανεμημέν ν επιστημονικών εφαρμο ών πάν από το υπο ο ιστικό π έ μα. Οι εφαρμο ές ρονοπρο ραμματισμού αν ρώπιν ν πόρ ν αρακτηρίζονται από ειδικές ανά κες σε περι- ά ον υ ικού και ο ισμικού, όντας στο ενικότερο ώρο τ ν NP hard προ- ημάτ ν ε τιστοποίησης. Τέτοιες εφαρμο ές απαιτούν σημαντικούς πόρους σε μνήμη συστήματος, σημαντική υπο ο ιστική ικανότητα και πο ές φορές ένα ειδικό περι ά ον ο ισμικού ικανό να ύνει μα ηματικά προ ήματα ε τιστοποίησης, συνή ς προ ήματα ακέραιου και ραμμικού προ ραμματισμού. Τα ενικότερα προ ήματα που αντιμετ πίζονται είναι τα παρακάτ : Έ ειψη ερ α εί ν υποστήριξης δημιουρ ίας επιστημονικών εφαρμο ών ιστού Οι επιστημονικές εφαρμο ές, και συ κεκριμένα οι εφαρμο ές ρονοπρο ραμματισμού που αποτε ούν το στό ο της παρούσας διατρι ής, έ ουν ιδιαίτερες απαιτήσεις σε υπο ο ιστικούς πόρους και μνήμη ια την εκτέ εση τους. Η παρο ή τέτοι ν εφαρμο ών σαν εφαρμο ές ιστού προς τε ικούς ρήστες απαιτεί την ύπαρξη μίας συνο ικής υποδομής ικανής να δια ειρίζεται πι ανόν κατανε-

22 2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Εισα ή μημένους πόρους ια την παρα ή τ ν ύσε ν τ ν προ ημάτ ν. Οι ενικά προτεινόμενες στη ι ιο ραφία αρ ιτεκτονικές εφαρμο ών ιστού τριών και τεσσάρ ν επιπέδ ν, είναι προσανατο ισμένες στο να παρέ ουν επι ειρηματική ο ική (business logic) με ρήση ενός υποκείμενου συστήματος άσης δεδομέν ν, ορισμένες φορές με την προσ ήκη ενός ακόμη επιπέδου πρόσ ασης στα δεδομένα. Τα επίπεδα είναι απεικόνιση, έ ε ος εφαρμο ής, επι ειρηματική ο ική και πρόσ αση στα δεδομένα, με τα δύο ενδιάμεσα επίπεδα αρκετές φορές να συνδυάζονται σε ένα. Πέρα από κατά περίπτ ση (ad hoc) ύσεις, προτάσεις στο πρό ημα της παρο ής επιστημονικών εφαρμο ών σε τε ικούς ρήστες παρουσιάζονται στο ώρο τ ν πυ ών π έ ματος (grid portals) και τ ν ερ α εί ν δημιουρ ίας πυ ών π έ ματος (grid portal toolkits). Στην περίπτ ση τ ν πυ ών π έ ματος, συνή ς στό ος είναι η πρόσ αση σε υπηρεσίες του π έ ματος μέσα από μία εφαρμο ή ιστού ενώ οι πύ ες εφαρμο ών π έ ματος (grid application portals) προσπα ούν να παρέ ουν μία συ κεκριμένη εφαρμο ή μέσα από τον πα κόσμιο ιστό. Σε κά ε περίπτ ση, η παρο ή εφαρμο ών ιστού και ειδικά εφαρμο ών με ιδιαίτερες υπο ο ιστικές απαιτήσεις προϋπο έτει ένα σύνο ο ενικών υπηρεσιών. Επιπρόσ ετα, σ εδιαστικά μοτί- α και δοκιμασμένες πρακτικές δίνουν προστι έμενη αξία και διευκο ύνουν το έρ ο της ανάπτυξης εφαρμο ών, μειώνουν το ρόνο υ οποίησης και αυξάνουν την αξιοπιστία του ο ισμικού με ρήση συστατικών που δοκιμάζονται από περισσότερες από μία εφαρμο ές και επανα ρησιμοποιούνται. Πέρα από την παρο ή επιστημονικών εφαρμο ών και τις υπηρεσίες προστι έμενης αξίας που αυτή συνεπά εται, προστί εται και η απουσία συστηματικών με όδ ν επικοιν νίας ανάμεσα στο πρό ραμμα πε άτη που υ οποιεί τη διεπαφή ρήστη της εφαρμο ής και τον εξυπηρετητή, ια αντα α ή δεδομέν ν πέρα από α- π ά περάσματα παραμέτρ ν. Χάσμα προ ραμματιστικού παραδεί ματος ανάμεσα στη δημιουρ ία ε- φαρμο ών ιστού και τοπικών εφαρμο ών με άμεση ρήση υπηρεσιών από το ειτουρ ικό σύστημα Η δημιουρ ία εφαρμο ών ιστού και ενικότερα η δημιουρ ία κατανεμημέν ν εφαρμο ών διαφέρει σημαντικά με συμ ατικές εφαρμο ές στα σημεία που α-

23 1.1. Αντικείμενο και συμ ο ή της διατρι ής 3 φορούν τη ρήση υπηρεσιών ενός ειτουρ ικού συστήματος. Η απουσία τ ν άμεσ ν διεπαφών σε ασικές υπηρεσίες, όπ ς δια είριση αρ εί ν και δια είριση διερ ασιών κα ώς και η αντα α ή μηνυμάτ ν μεταξύ εφαρμο ών μέσα από υπηρεσίες της δια είρισης μνήμης, συ κεντρώνουν τη με ά η π ειοψηφία τ ν σημεί ν που διαφοροποιούν τον τρόπο ανάπτυξης κατανεμημέν ν από μη εφαρμο ών. Επιπρόσ ετα, εμφανίζεται και το πρό ημα της δια είρισης συμ άντ ν από ενέρ ειες ρήστη, η αντιμετώπιση τ ν οποί ν αποτε εί ένα ο ό σημείο στις εφαρμο ές ιστού. Ανά ο α με την προσέ ιση διεπαφής (thin/rich client) κα ώς και τις υπηρεσίες που παρέ ονται από τις π ατφόρμες παρο ής εφαρμο ών ιστού, η δια είριση τ ν συμ άντ ν από ενέρ ειες ρήστη μπορούν είτε να εξυπηρετούνται στον πράκτορα που εκτε είται στη μη ανή του ρήστη ή σε διερ ασία του εξυπηρετητή. Ανά κη ια Υπο ο ιστική Υποδομή σαν Υπηρεσία Η δημιουρ ία εικονικών συστάδ ν υπο ο ιστών πάν από το διαδίκτυο ια ρήση σε παρά η η/κατανεμημένη επεξερ ασία κα ώς και η ρήση υπο ο ιστικών πόρ ν που διατί ενται με τρόπο συστηματικό είναι ένα πρό ημα στο οποίο έρ ονται να δώσουν ύση αρκετές ερευνητικές ερ ασίες κα ώς και εμπορικό ο ισμικό. Επιπρόσ ετα, σε αυτό το πρό ημα, τί εται και η παράμετρος της ευκαιριακής ρήσης υπο ρησιμοποιούμενου υπο ο ιστικού εξοπ ισμού με ειδικές πο ιτικές που εξασφα ίζουν τον π ήρη έ ε ο στον ιδιοκτήτη του ε- ξοπ ισμού. Η παρο ή αυτής της υποδομής σα διαδικτυακή υπηρεσία, με συ κεκριμένα πρ τόκο α και υπηρεσίες που προά ουν τη δια ειτουρ ικότητα, αποτε εί ένα σημαντικό ζητούμενο. Αυτή η απόζευξη παρο ής υπο ο ιστικής υποδομής από την παρο ή ο ισμικού σαν υπηρεσία επιτρέπει νέα επι ειρηματικά μοντέ α, όπου τόσο ο κύκ ος μη ανής όσο και η εφαρμο ή σαν υπηρεσία ίνονται προϊόντα και οι πάρο οι μπορούν να επι έ ουν ή να εξειδικεύονται στην παρο ή συ κεκριμέν ν υπηρεσιών κα ώς και να ειτουρ ούν σαν ένα κατανεμημένο επι ειρηματικό οικοσύστημα. Για την αποτε εσματική αντιμετώπιση τ ν προ ημάτ ν που αναφέρ ηκαν, η παρούσα διατρι ή παρουσιάζει ένα σύστημα παρο ής υπο ο ιστικής ισ ύος σαν υπηρεσία, δύο συστήματα παρο ής υπηρεσιών επιστημονικών ε-

24 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Εισα ή φαρμο ών στο διαδίκτυο κα ώς και ένα π αίσιο ο ισμικού δημιουρ ίας κατανεμημέν ν επιστημονικών εφαρμο ών στο υπο ο ιστικό π έ μα. Πιο συ κεκριμένα, η συμ ο ή της διατρι ής έ κειται στα παρακάτ : Δημιουρ ία αρ ιτεκτονικής ο ισμικού και ανάπτυξη π ατφόρμας παρο ής επιστημονικών εφαρμο ών σαν υπηρεσία διαδικτύου με στό ο την μεί ση του άσματος ανάμεσα στα παραδεί ματα συμ ατικών εφαρμο- ών με κατανεμημένες εφαρμο ές ιστού Οι π ατφόρμες SchedSP και SchedSP WS που αναπτύ ηκαν και υ οποιή- ηκαν στην παρούσα διατρι ή έ ουν στό ο να διευκο ύνουν την παρο ή και δημιουρ ία επιστημονικών εφαρμο ών με έμφαση στο ρονοπρο ραμματισμό σαν υπηρεσίες διαδικτύου. Οι ασικές σ εδιαστικές επι ο ές που οδή ησαν στην αρ ιτεκτονική τ ν δύο συστημάτ ν, πη άζουν από την απαίτηση να παρέ ονται στον δημιουρ ό εφαρμο ών υπηρεσίες αντίστοι ες με αυτές ενός συμ ατικού ειτουρ ικού. Για τις π ατφόρμες SchedSP και SchedSP WS, οι υπηρεσίες ειτουρ ικού συστήματος που παρέ ονται είναι αυτές της δια είρισης αρ εί ν κα ώς και διερ ασιών, όπου ακο ου είται το παράδει μα της κατά δέσμες επεξερ ασίας (batch processing) με ρήση ενός υπο ο ιστικού π έ ματος. Οι ασικές αυτές υπηρεσίες, επανα ρησιμοποιήσιμες σε επίπεδο π ατφόρμας, υποστηρίζονται από ένα σύνο ο ά ν υπηρεσιών ια πιστοποίηση ταυτότητας ρηστών, έ ε ο πρόσ ασης σε πόρους, ασφά εια, διεπαφή με σύστημα π έ ματος κα ώς και υπηρεσίες ειδικά ια ρονοπρο ραμματισμό. Δημιουρ ία και ανάπτυξη π αισίου ο ισμικού ια τη σύν εση και α - η επίδραση κατανεμημέν ν και α αρά συζευ μέν ν διερ ασιών στο π έ μα με στό ο τη δημιουρ ία επιστημονικών εφαρμο ών με έμφαση στο ρονοπρο ραμματισμό Η σύν εση και α η επίδραση κατανεμημέν ν διερ ασιών στο υπο ο ιστικό π έ μα (computing grid) αποτε εί ένα ασικό κομμάτι της διαδικασίας α- νάπτυξης μιας κατανεμημένης επιστημονικής εφαρμο ής. Επίσης, δεδομένης της ανομοιο ενούς φύσης του π έ ματος και της μη ντετερμινιστικής φύσης

25 1.1. Αντικείμενο και συμ ο ή της διατρι ής 5 της ανεύρεσης ή της απώ ειας μη ανών υπο ο ισμού, είναι απαραίτητη μία α αρή σύζευξη τ ν διερ ασιών. Το π αίσιο SchedScripter που παρουσιάζεται σε αυτή τη διατρι ή, υποστηρίζει τις παραπάν απαιτήσεις με επικοιν νίες ασισμένες σε υπηρεσίες ιστού ενώ ια το συντονισμό υποστηρίζονται συ κεκριμένα σ εδιαστικά σ ήματα ια δημιουρ ούς εφαρμο ών κρύ οντας τις υπηρεσίες ιστού. Επίσης, παρέ εται η δυνατότητα ενορ ήστρ σης τ ν συστατικών τ ν εφαρμο ών με ρήση της ώσσας επι ειρηματικών διαδικασιών BPEL, η οποία ρησιμοποιείται με επιτυ ία σε ά ες επιστημονικές και κατανεμημένες εφαρμο ές. Ο τρόπος ρήσης της BPEL κα ώς και τ ν κατανεμημέν ν σ εδιαστικών μοτί ν, σε όρους υπηρεσιών ειτουρ ικού συστήματος, μπορεί να αντιστοι η εί με τις ώσσες σεναρί ν κε ύφους (shell scripts) που παραδοσιακά παρέ ονται σαν ερ α εία στις διανομές ειτουρ- ικών συστημάτ ν τύπου UNIX. Βασικός στό ος του SchedScripter είναι η συνο ική πορεία της εφαρμο ής να οδη είται από ένα σενάριο, εύκο ο στην α α ή, και να μην είναι στενά συζευ μένο με επί μέρους τμήματα της εφαρμο ής που έ ουν διακριτούς και περιορισμένους εκτε εστικούς ρό ους. Πέρα από το συντονισμό της εφαρμο ής, το SchedScripter ειτουρ εί και σαν ρονοπρο ραμματιστής επιπέδου εφαρμο ής (application level scheduler), όπου ερ ασίες δρομο ο ούνται σε κόμ ους ανά ο α με την πορεία της εφαρμο ής, ρίς τη μεσο ά ηση τ ν ρονο όρ ν ασύ ρον ν διαδικασιών δια είρισης πόρ ν της συνο ικής υποδομής π έ ματος. Δημιουρ ία αρ ιτεκτονικής ο ισμικού και ανάπτυξη π ατφόρμας παρο ής υπο ο ιστικής υποδομής σαν υπηρεσία διαδικτύου Η ύπαρξη ο ισμικού δια είρισης πόρ ν ια ρήση υπο ο ιστικής υποδομής είτε από σειριακές εφαρμο ές είτε από παρά η ες/κατανεμημένες, πο ές φορές μά ιστα με προσ ήκη ευκαιριακών πόρ ν σε ρόνο κατά τον οποίο οι μη ανές αυτές α παρέμεναν αδρανείς, δημιουρ εί μία ευκαιρία ια έναν ειδικό πάρο ο υπηρεσίας. Στη διατρι ή αυτή, παρουσιάζεται το σύστημα PLEIADES, το οποίο προά ει τη συστηματική παρο ή τέτοιας υπο ο ιστικής υποδομής σαν υπηρεσία με τον όρο Computational Infrastructure Service Provider, μεταφέροντας ιδέες της παρο ής εφαρμο ών σαν υπηρεσία ένα ή-

26 6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Εισα ή μα παραπάν, στην παρο ή υπο ο ιστικών πόρ ν σαν υπηρεσία.το σύστημα PLEIADES παρουσιάζει έναν πάρο ο τέτοιας υποδομής με επικοιν νίες ασισμένες σε πρ τόκο ο XML πάν από HTTP, μία ύση τύπου υπηρεσιών ιστού που προά ει τη δια ειτουρ ικότητα και την ευκο ία συνερ ασίας με επικοιν νίες υπο ο ιστή με υπο ο ιστή. Αυτή η προσέ ιση προ εί ένα νέο μοντέ ο ανεξάρτητ ν παρό ν εφαρμο ών και υ ικού, ενερ οποιώντας σ ήματα ενός επι ειρηματικού οικοσυστήματος με τους κύκ ους επεξερ αστή να αποτε ούν διαπρα ματεύσιμη οικονομική μονάδα. Επίσης, το σύστημα PLEIADES αποτέ εσε την ασική υπο ο ιστική μη ανή ια την π ατφόρμα SchedSP που παρουσιάζεται στην ίδια διατρι ή. Πρότυπα δια ειτουρ ικότητας ια παρό ους εφαρμο ών σαν υπηρεσίες Ένας από τους ασικούς ρήστες της π ατφόρμας παρο ής εφαρμο ών σαν υπηρεσίες είναι οι δημιουρ οί τ ν ίδι ν τ ν εφαρμο ών, και στό ος είναι να υποστηρι τεί και να διευκο υν εί το έρ ο τους. Οι εφαρμο ές, στα Sched- SP και SchedSP WS, δια ρίζονται στο συστατικό που α η επιδρά με το ρήστη και το συστατικό που έ ει την ευ ύνη της υπο ο ιστικά ρονο όρας διαδικασίας επί υσης. Υπάρ ουν διάφορα σημεία α η επίδρασης αυτών τ ν συστατικών με την π ατφόρμα. Η παρο ή τ ν αφαιρέσε ν και υπηρεσιών ασισμέν ν σε υπηρεσίες ειτουρ ικού συστήματος αποτε ούν το ένα μέρος της υποστήριξης ια τη μεί ση της επιπρόσ ετης ερ ασίας που απαιτείται ια αυτόν τον τύπο κατανεμημένης εφαρμο ής. Το ά ο σημαντικό μέρος είναι ο τρόπος επικοιν νίας τ ν δύο μερών της εφαρμο ής μέσ υπηρεσιών της π ατφόρμας, κα ώς και οι επικοιν νίες τ ν συστατικών με υποστηρικτικές υπηρεσίες μέσα στην π ατφόρμα. Στα συστήματα PLEIADES και SchedSP, έ ινε ρήση υπηρεσιών ιστού, στη ενίκευσή τους, με τη μορφή αντα α ής κειμέν ν XML πάν από HTTP, πριν οι συστάσεις αυτού που σήμερα εννοούμε σαν υπηρεσίες ιστού παρουσιαστούν και υπάρξουν οι αντίστοι ες πρότυπες υ οποιήσεις. Η συ κεκριμένη προσέ ιση παρεί ε σημαντικά π εονεκτήματα όσον αφορά την εύκο η α η επίδραση με τα SchedSP και PLEIADES, κυρί ς άρη στον αυτοπερι ραφικό αρακτήρα της XML. Στη συνέ εια, η διεπαφή αυτή ε τιώ ηκε περαιτέρ με την εισα ή τ ν συστάσε ν τ ν υπηρεσιών

27 1.2. Διάρ ρ ση της διατρι ής 7 ιστού, στο σύστημα SchedSP WS, όπου π έον η επικοιν νία ίνεται σ εδόν διάφανα. 1.2 Διάρ ρ ση της διατρι ής Η διατρι ή αποτε είται από επτά κεφά αια. Το κεφά αιο 1 αποτε εί την εισα ή της διατρι ής και σε αυτό παρουσιάζεται το αντικείμενο της διατρι ής, η συμ ο ή της διατρι ής και η διάρ- ρ ση αυτής. Το κεφά αιο 2 παρουσιάζει την ευρύτερη ερευνητική περιο ή και το π αίσιο της διατρι ής. Στο κεφά αιο 3 παρουσιάζεται η ιδέα της παρο ής υπο ο ιστικής υποδομής σαν υπηρεσία, με υ οποίηση στο σύστημα PLEIADES. Προτείνεται η ρήση υπηρεσιών ιστού με μορφή αντα α ής μηνυμάτ ν XML πάν από το πρ τόκο ο HTTP ια την παρο ή της υπηρεσίας ορ αν μένης υπο ο ιστικής υποδομής. Στο κεφά αιο 4 παρουσιάζεται ένα πρ τότυπο σύστημα ια την παρο ή εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού σαν υπηρεσίες διαδικτύου. Προτείνεται η ρήση υπηρεσιών ιστού ια την παρο ή επιστημονικών εφαρμο ών σαν υπηρεσίες διαδικτύου. Επίσης, προτείνεται η ρήση του υπο ο ιστικού π έ ματος ια την αντιμετώπιση τ ν ειδικών ανα κών επεξερ ασίας στην επί υση τ ν προ ημάτ ν ρονοπρο ραμματισμού. Τέ ος, προτείνεται μία συνο ική αρ- ιτεκτονική συστήματος ια την παρο ή εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού, με το όνομα SchedSP. Η ασική σ εδιαστική απόφαση ια να μει εί το άσμα ανάμεσα στις συμ ατικές εφαρμο ές και τις εφαρμο ές ασισμένες στο SchedSP είναι να παρέ ονται υπηρεσίες προς δημιουρ ούς εφαρμο ών που είναι παρόμοιες με τις υπηρεσίες που προσφέρονται από ένα ειτουρ ικό σύστημα. Στο κεφά αιο 5 παρουσιάζεται η ε τί ση του παραπάν συστήματος και η εξέ ιξή του, με εκμετά ευση νέ ν δυνατοτήτ ν και ευκαιριών που παρουσιάστηκαν από τις εξε ίξεις στους ώρους τ ν υπηρεσιών ιστού (XML web services) και του υπο ο ιστικού π έ ματος (computing grid). Συ κεκριμένα, στην έκδοση συστήματος που ονομάστηκε SchedSP WS, εφαρμόστηκαν α-

28 8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Εισα ή ναδυόμενα πρότυπα και συστάσεις από πα κόσμιους ορ ανισμούς τυποποίησης, κα ώς και πρακτικές που εφαρμόζονται σε με ά ες υποδομές π έ ματος δια έσιμες π έον ια την ευρεία ερευνητική και ακαδημαϊκή κοινότητα. Στο κεφά αιο 6 προτείνεται η ρήση ύσε ν από το ώρο τ ν επι ειρηματικών διαδικασιών και επι ειρηματικών ροών ερ ασίας ια το συντονισμό της συνο ικής κατανεμημένης επί υσης εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού σε μία με ά ης κ ίμακας υποδομή π έ ματος. Συ κεκριμένα, στο π αίσιο SchedScripter που παρουσιάζεται, δημιουρ είται ένα επικείμενο δίκτυο (overlay network) από υπηρεσίες ιστού πάν από το π έ μα, συντονισμένο από σενάρια τα οποία μπορούν να περι ράφονται με διαδικασίες BPEL. Επίσης, υποστηρίζονται συ κεκριμένα κατανεμημένα σ εδιαστικά μοτί α εφαρμο ών, ώστε ο δημιουρ ός εφαρμο ών να ρησιμοποιήσει αυτό το δίκτυο με τρόπο διάφανο, παρέ οντας τοπικά συστατικά εφαρμο ών και στρατη ικές επί υσης. Βασικός στό ος του SchedScripter είναι η ενική στρατη ική και ο έ ε - ος της πορείας της εφαρμο ής να μην έ ει εξαρτήσεις σε συστατικά που αφορούν επί μέρους εκτε εστικούς ρό ους. Στο κεφά αιο 7 παρουσιάζονται τα συμπεράσματα και οι με οντικές κατευ ύνσεις της διατρι ής. 1.3 Δημοσιευμένες ερ ασίες Στα π αίσια της παρούσας διδακτορικής διατρι ής, ο υποψήφιος συμμετεί- ε στη συ ραφή έντεκα πρ τότυπ ν δημοσιεύσε ν με σύστημα αν νύμ ν κριτών. Από αυτές, δύο δημοσιεύτηκαν σε διε νή περιοδικά με κρίση π ήρους περιε ομένου [J1, J2], έξι ανακοινώ ηκαν σε διε νή συνέδρια με κρίση π ήρους περιε ομένου [C1, C2, C3, C4, C5, C6], μία παρουσιάστηκε σε διε νές συνέδριο με κρίση περί ηψης [A1], και ά η μία παρουσιάστηκε σε ε ηνικό συνέδριο με κρίση περί ηψης [A2]. Τέ ος, μία ερ ασία ια διε νές περιοδικό με κρίση π ήρους περιε ομένου ρίσκεται στο στάδιο της συ ραφής [J3].

29 1.3. Δημοσιευμένες ερ ασίες 9 Δημοσιεύσεις σε διε νή περιοδικά με σύστημα αν νύμ ν κριτών [J1] [J2] [J3] George Goulas, Panayiotis Alefragis, and Efthymios Housos. SchedSP: a Gridbased application service provider of scheduling solutions. Software Practice and Experience, 35(12): , Dimitrios Koulopoulos, Kostas Papoutsis, George Goulas, and Efthymios Housos. PLEIADES: an internet-based parallel/distributed system. Software Practice and Experience, 32(11): , George Goulas, Panayiotis Alefragis and Efthymios Housos. SchedScripter: Grid-based Workflows for scheduling applications. (In Preparation), Δημοσιεύσεις σε διε νή συνέδρια με σύστημα αν νύμ ν κριτών [C1] [C2] [C3] Christos Gogos, George Goulas, Panayiotis Alefragis, and Efthymios Housos. Pursuit of better results for the examination timetabling problem using grid resources. In Proceedings of IEEE Symposium on Computational Intelligence in Scheduling (CI Sched), pages IEEE, George Goulas, Vassilios Barkayannis, Spilios Gianoulis, Christos Gogos, Panayiotis Alefragis, Panayiotis Foundas, Christos Valouxis, Stavros Koubias, and Efthymios Housos. ERMIS: A helicopter taxi company software support system based on GPS, GSM and web services. In Proceedings of 11th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA 2006), pages , Prague, Czech Republic, Sept IEEE. George Goulas, Panayiotis Alefragis, and Efthymios Housos. SchedSP WS: Adaptation of an application service platform for scheduling solutions to web services and grid standards. In Proceedings of the Fifth IEEE International Symposium on Signal Processing and Information Technology (ISSPIT 05), pages 94 98, Athens, Greece, Dec IEEE. [C4] George Goulas, Vassilios Barkayannis, and Efthymios Housos. Security Considerations of the SchedSP Scheduling Application Service Provider. In Proceedings of the 9th Panhellenic Conference on Informatics, Nov 2003.

30 10 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Εισα ή [C5] [C6] George Goulas and Efthymios Housos. SchedSP: Providing GRID enabled real-world scheduling solutions as application services. In Brian Matthews, F. Robert A. Hopgood, and Michael Wilson, editors, Proceedings of the Euroweb 2002: The Web and the GRID: from e science to e business, Workshops in Computing, Oxford, UK, December Dec BCS. Dimitrios Koulopoulos, Kostas Papoutsis, George Goulas, and Efthymios Housos. A Parallel/Distributed Platform for University Computational Infrastructure Service Provisioning. In Proceedings of the 4th International Workshop on Computer Science and Information Technologies (CSIT), Patras, Greece, Sept Δημοσιεύσεις σε συνέδρια με σύστημα αν νύμ ν κριτών και κρίση περί- ηψης [A1] George Goulas, Christos Gogos, Panayiotis Alefragis, and Efthymios Housos. SchedScripter: Workflows for grid-based human resources scheduling applications. In 4th EGEE User Forum/OGF 25 and OGF Europe s 2nd, Catania, Sicily, Italy, 2 6 Mar (Submitted for Publication). [A2] George Goulas, Vassilios Barkayannis, and Efthymios Housos. Providing Scheduling Applications as Secure Internet Services. In 16th National Conference of the Hellenic Operations Research Society, Larissa, Sept 2003.

31 Κεφά αιο 2 Επισκόπηση της Ερευνητικής Περιο ής 2.1 Λο ισμικό σαν Υπηρεσία Ο Πάρο ος Εφαρμο ών σαν Υπηρεσίες (Application Service Provider ASP) είναι ένας ορ ανισμός που παρέ ει εφαρμο ές σαν διαδικτυακές υπηρεσίες, σε αντί εση με εφαρμο ές που ε κα ίστανται στη μη ανή ρήστη, συνή ς με μηνιαίο, ετήσιο ή ανά ρήση δομημένο μοντέ ο ρέ σης. Το υπο ο ιστικό μοντέ ο ASP συ νά ορίζεται σαν μία μορφή επι εκτικής εξ τερίκευσης διαδικασιών (outsourcing), όπου ένας τρίτος ορ ανισμός ενοικιάζει ενικά δια έσιμο εμπορικό ο ισμικό και σ ετικές υπηρεσίες (σε. 197 [BT00]) 1. Η εξέ ιξη του μοντέ ου ASP πο ύ σύντομα έδειξε ότι διαφορετικοί τύποι εφαρμο ών έ ουν διαφορετικές ανά κες σε όρους σ εδιασμού και υποδομής. Έτσι, προέκυψαν ειδικοί τύποι παρό ν υπηρεσιών, συ ο ικά αναφερόμενοι σαν xsp, όπου το ράμμα x δή νε την ειδίκευση του παρό ου. Τέτοιοι πάρο οι περι αμ άνουν Βάσεις δεδομέν ν, Δια είριση, Ασφά εια, Απο ηκευτικό ώρο, Υπο ο ιστική Υποδομή και ά ους. Το μοντέ ο ο ισμικού σαν υπηρεσία SaaS (Software as a Service) είναι ένα μοντέ ο διανομής ο ισμικού όπου δίνεται κατ απαίτηση η άδεια ρή- 1 a form of selective outsourcing where a third-party organization rents generally available packaged software and related services (σε. 197 [BT00]).

32 12 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Επισκόπηση της Ερευνητικής Περιο ής σης της εφαρμο ής, ενώ η εφαρμο ή παρέ εται σαν υπηρεσία σε πε άτες, όταν αυτοί το ζητήσουν. Η κατ απαίτηση αδειοδότηση ρήσης και η ρήση της εφαρμο ής ε ευ ερώνει το ρήστη από την ανά κη να ε καταστήσει την εφαρμο ή σε κά ε μη ανή στην οποία α την εκτε έσει. Επίσης, μειώνει το έμα της συντήρησης τ ν παραδοσιακών αδειών τε ικού ρήστη (EULA End User License Agreement), μειώνει το κόστος της εφαρμο ής διορ τικών εκδόσε ν και μειώνει την πο υπ οκότητα που τα παραπάν εισά ουν στην υπο ο ιστική υποδομή ενός ορ ανισμού. Η αδειοδότηση κατ απαίτηση μετατρέπει το ο ισμικό σε ένα μετα ητό κόστος, σε αντί εση με το εφ άπαξ κόστος κατά τη στι μή της α οράς. Επίσης ενερ οποιεί αδειοδότηση με άση τη ρήση του ο ισμικού και ό ι με αρι μό αδειών ανά μη ανή. Το SaaS επίσης επιτρέπει στον α οραστή να μοιράσει άδειες ρήσης μέσα στον ορ- ανισμό και μεταξύ ορ ανισμών, ώστε να μοιραστεί το κόστος τ ν EULA σε ταυτό ρονους ενερ ούς ρήστες και ό ι σε ε κατεστημένες μη ανές. Η ρήση SaaS μπορεί να μειώσει αισ ητά το αρ ικό κόστος της α οράς ο ισμικού με μία ι ότερου κόστους τιμο ό ηση, ασισμένη σε ρήση κατ απαίτηση. Το SaaS επιτρέπει στις εταιρίες ο ισμικού να ε έ ουν και να περιορίζουν την ρήση του ο ισμικού τους και να περιορίζουν πειρατικά αντί ραφα. Το μοντέ ο SaaS μπορεί να επιτύ ει εκεί που το μοντέ ο απομακρυσμένης πρόσ ασης στην επιφάνεια ερ ασίας του υπο ο ιστή, πι ανόν και συνδυασμένο με virtualized υπο ο ιστικούς πόρους αδυνατεί να δώσει ύσεις ό εμάτ ν ασφα είας και του ε ονότος ότι οι στα μοί ερ ασίας πρέπει να μείνουν ενερ οί κα ό η τη διάρκεια του εικοσιτετραώρου, και μά ιστα με σ εδόν μηδενική ρήση. Στο [OISS07] περι ράφεται ο πάρο ος υπηρεσίας GridASP, ο οποίος ασίζεται στην ιδέα ότι ια να παρέ ονται εφαρμο ές απαιτούνται τρεις ανεξάρτητες οντότητες, ένα πάρο ος εφαρμο ών, ένας πάρο ος υπο ο ιστικών πόρ ν και ένας πάρο ος υπηρεσιών στον οποίο ενώνονται οι δύο παραπάν πάρο οι και παρουσιάζει στο ρήστη μία ενοποιημένη εικόνα. Στο [JG99], παρουσιάζεται το MMM (Middleware for Method Management), ένα ενδιάμεσο ο ισμικό ια τη δια είριση της παρο ής, διανομής και ο οκ ήρ σης υπηρεσιών εφαρμο ών μέσ του πα κόσμιου ιστού με αρ ικό προσανατο ισμό το διαμοιρασμό εφαρμο ών στατιστικής. Το συστατικό πε άτη του MMM προ-

33 2.2. Αρ ιτεκτονική Προσανατο ισμένη σε Υπηρεσίες 13 σφέρει εικονικό απο ηκευτικό ώρο, σύν εση υπηρεσιών, υποστήριξη εκτέ εσης και ερ α εία οπτικοποίησης δεδομέν ν. Οι ρό οι και οι α η επιδράσεις διάφορ ν τύπ ν εταιριών, στις οποίες ασίζεται το MMM, περι ράφονται στα [TG99, TG00], όπου πάρο οι Εφαρμο ών σαν υπηρεσίες, πάρο οι δεδομέν ν, πάρο οι εξυπηρετητών εφαρμο ών και πάρο οι υποδομών/ενδιάμεσοι συνερ άζονται σε ένα επι ειρηματικό οικοσύστημα ια να προσφέρουν εφαρμο ές στον τε ικό ρήστη. Το ευρ παϊκό έρ ο GRASP (Grid-based Application Application Service Provision) [DRY + 03, WSD + 04, GRA] επι είρησε να προσφέρει τη διάσταση του παρό ου υπηρεσιών με πόρους από το υπο ο ιστικό π έ μα, ρησιμοποιώντας το OGSI ια πρόσ αση σε υπηρεσίες π έ ματος κα ώς και τη BPEL ια ενορ ήστρ ση υπηρεσιών. Επίσης, στο [FG01] παρουσιάζονται προσπά ειες ια παρο ή ενός συνό ου επι υτών ε τιστοποίησης σαν υπηρεσίες διαδικτύου, με κύρια παραδεί ματα το NEOS Server [CMM98], ο πε άτης υπηρεσίας ineos με δυνατότητες προεπεξερ ασίας του μοντέ ου [GGNP02] και το MetaNEOS [MET] που ασίζεται σε κατανεμημένη υποδομή ορ αν μένη από το σύστημα δια είρισης πόρ ν Condor [CRM]. Τέ ος, το ευρ παϊκό έρ ο ASP NG (ASP New Game) στο εύει στην παρο ή παι νιδιών και ψυ α ίας σαν υπηρεσίες με ρήση υπηρεσιών ιστού σε Java κα ώς και ένα ειδικό πρό ραμμα πε άτη το οποίο ε κα ίσταται και ανανεώνεται αυτόματα στον υπο ο ιστή του ρήστη μέσ διαδικτύου [BGN + 05, ASPb]. 2.2 Αρ ιτεκτονική Προσανατο ισμένη σε Υπηρεσίες Η Προσανατο ισμένη σε Υπηρεσίες Αρ ιτεκτονική (SoA Service Oriented Architecture) παρέ ει δυνατότητες ανάπτυξης συστημάτ ν ο ισμικού και ο- οκ ήρ σης π ηροφοριακών συστημάτ ν όπου η ειτουρ ικότητα τ ν συστημάτ ν ομαδοποιείται ύρ από επι ειρησιακές διαδικασίες και παρουσιάζονται σαν δια ειτουρ ικές υπηρεσίες. Οι υπηρεσίες αυτές είναι τα δομικά στοι- εία της αρ ιτεκτονικής SoA και είναι προσ άσιμες μέσ δικτύου ώστε οι ρήστες να μπορούν να τις συνδυάσουν και επανα ρησιμοποιήσουν στην πα-

34 14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Επισκόπηση της Ερευνητικής Περιο ής ρα ή επι ειρησιακών εφαρμο ών. Στην παραπάν έκφραση, η έννοια του δικτύου πρέπει να ιδ εί στη ενίκευσή της, σαν ένα μέσο ενικής ρήσης το οποίο παρέ ει ανεμπόδιστη πρόσ αση σε διάφορους πόρους όπ ς οι υ- πηρεσίες της SoA. Ο Ορ ανισμός ια την Προώ ηση Προτύπ ν Δομημένης Π ηροφορίας OASIS 2 ορίζει την SoA ς [MLM + 06] Η Προσανατο ισμένη σε Υπηρεσίες Αρ ιτεκτονική είναι ένα παράδει μα ια την ορ άν ση και ρήση κατανεμημέν ν δυνατοτήτ ν που μπορούν να είναι υπό τον έ ε ο μερών που προέρ ονται από διαφορετική ιδιοκτησία. Παρέ ει ένα ομοιόμορφο μέσο ια δυνατότητες παρο ής, εύρεσης, α η επίδρασης και ρήσης ώστε να παρα ούν τα επι υμητά αποτε έσματα σε συνέπεια με μετρήσιμες προϋπο έσεις και προσδοκίες. Ο όρος υπηρεσία, σε εξικά ορίζεται σαν ερ ασία από ένα άτομο ή ο- μάδα που φε εί κάποιον ά ο 3. Το [MLM + 06] ορίζει την υπηρεσία σαν το μέσο με το οποίο α α ά και κατανα τής συνδέονται με τις ικανότητες ενός παρό ου, όπου έ αια σαν α α ό εννοεί την επεξερ ασία. Το ασικό μοντέ ο SoA ρησιμοποιεί τρεις ρό ους συστημάτ ν ο ισμικού που φαίνονται στο σ ήμα 2.1. Ο πάρο ος υπηρεσίας (service provider) υ οποιεί μία υπηρεσία και ανακοινώνει την περι ραφή της στο μητρώο υπηρεσιών (service registry). O πε άτης υπηρεσιών (service requestor) αναζητά υπηρεσίες στο μητρώο υπηρεσιών (service registry) ια να ρει την κατά η η υπηρεσία, ανασύρει την τοπο εσία της και συνδέεται με το ακραίο σημείο της (service endpoint), από όπου τε ικά κάνει ρήση τ ν ειτουρ ιών της υπηρεσίας. Η Προσανατο ισμένη σε Υπηρεσίες Αρ ιτεκτονική προϋπο έτει τις αρ ές που αναφέρονται και περι ράφονται παρακάτ. Η α αρή σύζευξη (loose coupling) αφορά την σ έση που επιτρέπει την υποκείμενη ο ική μίας υπηρεσίας να α άξει ρίς καμία επίδραση σε ά ες υπηρεσίες που συμμετέ ουν στην ίδια αρ ιτεκτονική. Η α αρή σύζευξη επιτρέπει την ενα α ή υπηρεσιών που 2 OASIS: Organization of the Advancement of Structured Information Standards: Πρόκειται ια την πρώτη ερμηνεία που δίνει το εξικό Webster online dictionary: <http: //

35 2.2. Αρ ιτεκτονική Προσανατο ισμένη σε Υπηρεσίες 15 παρέ ουν παρόμοια υπηρεσία μεταξύ τους, ανά ο α με την ποιότητα υπηρεσίας και ά α κριτήρια επι ο ής που τί ενται. Το συμ ό αιο υπηρεσίας (service contract) αναπαριστά περι ραφές της υπηρεσίας και ά α κείμενα που περι- ράφουν πώς μπορεί να αποκτήσει ένα ο ισμικό πρόσ αση στην υπηρεσία. Η αφαιρετικότητα (abstraction) της υποκείμενης ο ικής σημαίνει ότι η υπηρεσία παρουσιάζει δημόσια μόνο ο ική που περι ράφεται στο συμ ό αιο της υπηρεσίας και αποκρύπτει ό ες τις επτομέρειες υ οποίησης. Με άση την α- φαιρετικότητα, οι υπηρεσίες α η επιδρούν μεταξύ τους μόνο με τις δημόσιες διεπαφές τους. Η επανα ρησιμοποιησιμότητα (reusability) σε όρους προσανατο ισμού σε υπηρεσίες επιτυ άνεται με κατανομή της ο ικής της εφαρμο ής σε υπηρεσίες με τέτοιο τρόπο που να μπορούν να ρησιμοποιη ούν με παραπάν από έναν πε άτη υπηρεσίας. Η συν ετικότητα (composability) τ ν υπηρεσιών αφορά την ικανότητα τ ν υπηρεσιών να ομαδοποιούνται σε σύν ετες υπηρεσίες, οι οποίες συντονίζουν μία αντα α ή δεδομέν ν μεταξύ τ ν ομαδοποιημέν ν υπηρεσιών. Η μη ρήση κατάστασης (statelessness) σημαίνει ότι οι υπηρεσίες δεν διατηρούν την κατάσταση τους αναφορικά με μία ενέρ εια. Με τη μη ρήση κατάστασης κά ε κ ήση υπηρεσίας οδη εί στο ίδιο αποτέ εσμα κά ε φορά και οδη εί σε α αρή σύζευξη, επανα ρησιμοποίηση και συν ετικότητα. Η δια ειτουρ ικότητα (interoperability) μεταξύ υπηρεσιών επιτυ άνεται εφόσον οι υπηρεσίες α η επιδρούν με διεπαφές κα ά ορισμένες, αν είναι δυνατόν από πρότυπα, που είναι ανεξάρτητες από π ατφόρμες και υ οποιήσεις. Η δυνατότητα εύρεσης (dicoverability) ια μία υπηρεσία αφορά τυπικούς μη ανισμούς που κάνουν δυνατή την ανεύρεση τ ν περι ραφών μίας υπηρεσίας. Η αυτονομία (autonomy) σημαίνει ότι μία υπηρεσία ε έ ει μόνο τη ο ική την οποία περικ είει. Ο δια ρισμός της ο ικής της εφαρμο ής σε ένα σύνο ο αυτόνομ ν υπηρεσιών οδη εί σε ευέ ικτες ύσεις στην Προσανατο ισμένη σε Υπηρεσίες Αρ ιτεκτονική, με επίτευξη α αρής σύζευξης, επανα ρησιμοποίηση και συν ετικότητα Υπηρεσίες Ιστού Οι τε νο ο ίες Υπηρεσιών Ιστού (XML Web Services) παρέ ουν ένα σύνο ο συστάσε ν και προτύπ ν που προσπα εί να υ οποιήσει τις ιδέες της Προσα-

36 16 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Επισκόπηση της Ερευνητικής Περιο ής Service Requestor Bind Find Service Provider Publish Service Registry Σ ήμα 2.1: Οι ασικοί ρό οι της Προσανατο ισμένης σε Υπηρεσίες Αρ ιτεκτονικής νατο ισμένης σε Υπηρεσίες Αρ ιτεκτονικής. Οι τε νο ο ίες Υπηρεσιών Ιστού παρέ ουν έναν αποδοτικό τρόπο ια το διαμοιρασμό της ειτουρ ικότητας μιας εφαρμο ής σε έναν αρι μό μη ανών τα οποία τρέ ουν διαφορετικά ειτουρ ικά συστήματα και ρησιμοποιούν διαφορετικά περι ά οντα ανάπτυξης. Για να το πετύ ουν αυτό, ρησιμοποιούν ένα σύνο ο από τε νο ο ίες που έ ουν προκύψει μετά την XML [BPSMM08], όπ ς SOAP [ML07], WS- DL [W3C01], XML Schema [FW04] και ά ες, ώστε να παρέ ουν ένα σύνο ο συστάσε ν και προτύπ ν προς μία προσέ ιση η οποία να ξεπερνά τα όρια που τί ενται από διαφοροποιήσεις σε π ατφόρμες και ώσσες προ ραμματισμού. Μία κατανοητή εισα ή στο αντικείμενο τ ν Υπηρεσιών Ιστού παρουσιάζεται στο [CDK + 02], ενώ στο [WCL + 05] παρουσιάζονται σαν ένα ενιαίο σύνο ο οι τε νο ο ίες και τα κυρίαρ α πρότυπα τ ν Υπηρεσιών Διαδικτύου μέσα από τις ιδέες της Προσανατο ισμένης σε Υπηρεσίες Αρ ιτεκτονικής. Οι Υπηρεσίες Ιστού μπορούν να μετα άξουν το διαδίκτυο από το μέσο στο οποίο οι ρήστες απ ώς έπουν περιε όμενο σε μία κατανεμημένη υπο ο- ιστική π ατφόρμα [VN02]. Σύμφ να με την Κοινοπραξία του Πα κόσμιου Ιστού (W3C) 4 : Mία Υπηρεσία Ιστού είναι ένα σύστημα ο ισμικού σ εδιασμένο ια να υποστηρίξει δια ειτουρ ικές, μεταξύ μη ανημάτ ν, α η- επιδράσεις πάν από ένα δίκτυο. Δια έτει μία διεπαφή που περι ράφεται σε μορφή επεξερ άσιμη από τη μη ανή (συ κεκριμένα WSDL). Ά α συστήματα α η επιδρούν με την Υπηρεσία Ιστού 4 World Wide Web Consortium:

37 2.2. Αρ ιτεκτονική Προσανατο ισμένη σε Υπηρεσίες 17 με τρόπο που προδια ράφεται από την περι ραφή της, με ρήση μηνυμάτ ν SOAP που τυπικά μεταφέρονται με HTTP με σειριακοποίηση XML σε συνδυασμό με ά α πρ τόκο α σ ετιζόμενα με τον Πα κόσμιο Ιστό [BHM + ]. Οι υπηρεσίες ιστού έ ουν ένα τεράστιο π εονέκτημα από το ε ονός ότι π έον αποτε ούν ένα πρότυπο που ακο ου είται από τη ιομη ανία ο ισμικού, υποστηρίζεται τόσο από εμπορικές όσο και από ύσεις ε εύ ερου ο ισμικού και σ εδόν κά ε δημοφι ές ερ α είο ανάπτυξης ο ισμικού υποστηρίζει δημιουρ ία και ρήση υπηρεσιών ιστού. Η ρήση τ ν πρ τοκό ν υπηρεσιών ιστού πάν από πρ τόκο ο μεταφοράς HTTP επιτρέπει την ευκο ότερη επικοιν νία σε δύσκο ες περιπτώσεις ια προη ούμενες αντίστοι ες τε νο ο ίες, όπ ς πάν από τοί η προστασίας (firewalls) κα ώς και εξυπηρετητές τύπου proxy. Τα πρ τόκο α τ ν υπηρεσιών ιστού είναι αρκετά ευέ ικτα ώστε να επιτρέπουν τη ρήση διάφορ ν υποκείμεν ν τρόπ ν μεταφοράς, με τυπική τη ρήση του πρ τοκό ου HTTP ενώ είναι δυνατό να ρησιμοποιη εί ακόμη και το SMTP (Simple Mail Transport Protocol) [Pos82]. Επίσης τα πρ τόκο - α τ ν υπηρεσιών ιστού είναι ασισμένα στην XML και ουδέτερα ς προς συ κεκριμένες εμπορικές ύσεις κα ώς είναι ανεξάρτητα από ώσσες προ- ραμματισμού και π ατφόρμες συστημάτ ν. Λό της φ ύαρης κ δικοποίησης XML, η επικοιν νία με υπηρεσίες ιστού μπορεί να είναι σημαντικά πιο αρ ή σε σ έση αντα νιστικές ύσεις. Για το σκοπό αυτό εισά εται μία ειδική σύσταση ια εν υ άκ ση δυαδικών αντικειμέν ν στην XML, η SOAP Message Transmission Optimization Mechanism (MTOM) [GMNR05]. Όταν ρησιμοποιείται το HTTP σαν πρ τόκο ο μεταφοράς μηνυμάτ ν ρίς τη ρήση WS Addressing [GHR06] ή Επι ειρησιακού Διαύ ου Υπηρεσιών [SHLP05], οι ρό οι τ ν διερ ασιών που συμμετέ ουν είναι προκα ορισμένοι και μόνο ο πε άτης μπορεί να ρησιμοποιήσει υπηρεσίες, ενώ επι ά εται ρήση polling αντί ια notification. Επίσης, όταν ρησιμοποιείται το HTTP ια μεταφορά μηνυμάτ ν, ένα τοί ος προστασίας μπορεί να το ε ρήσει σαν απ ή κίνηση ιστού ή να είναι υπο ρε μένο να μπει σε περαιτέρ ανά υση του περιε ομένου του αν πρέπει να ε έ ξει πρόσ αση σε συ κεκριμένες υπηρεσίες. Τέ ος, συνη ίζεται το τρί νο της αρ ιτεκτονικής

38 18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Επισκόπηση της Ερευνητικής Περιο ής <soapenv:envelope xmlns:soapenv= xmlns:xsd= xmlns:xsi= > <soapenv:body> <req:echo xmlns:req= > <req:category>classifieds</req:category> </req:echo> </soapenv:body> </soapenv:envelope> Σ ήμα 2.2: Παράδει μα μηνύματος αίτησης SOAP SoA να εκφυ ίζεται, κυρί ς ό προ ημάτ ν στα πρότυπα μητρώ ν και τις υ οποιήσεις τους, με αποτέ εσμα οι υπηρεσίες ιστού να μετατρέπονται σε απ ό RPC [MRP + 07]. SOAP Το πρ τόκο ο SOAP [ML07] μαζί με το WSDL [W3C01] που παρουσιάζονται παρακάτ αποτε ούν ένα σύνο ο που στο ευρύ κοινό ε ρείται ισοδύναμο με τη άση τ ν πρ τοκό ν ια υπηρεσίες Ιστού. Το SOAP είναι ένα πρ τόκο ο αντα α ής μηνυμάτ ν που ρησιμοποιείται ια να μεταφέρει δεδομένα εφαρμο ών πάν από ένα πρ τόκο ο μεταφοράς, όπ ς το HTTP. Οι διεπαφές ασισμένες στο SOAP α η επιδρούν μεταξύ τους με μηνύματα SOAP, ειδικά διαμορφ μένα κείμενα XML που μεταφέρουν δεδομένα κα ώς και μεταδεδομένα. Η ενική δομή ενός μηνύματος SOAP περι αμ άνει έναν φάκε ο, ο οποίος περικ είει ό ο το μήνυμα, μία προαιρετική επικεφα ίδα που περι αμ άνει μεταδεδομένα σ ετικά με τη μήνυμα, κα ώς και το σώμα του μηνύματος που περι αμ άνει το φέ ιμο μέρος του μηνύματος (σ ήμα 2.3). Στο σ ήμα 2.2 φαίνεται ένα παράδει μα μηνύματος SOAP ια αίτηση ια υπηρεσία, ενώ στο σ ήμα 2.4 φαίνεται μία απάντηση στη παραπάν αίτηση. Τα μηνύματα τ ν σ ημάτ ν προέρ ονται από το άρ ρο της διαδικτυακής ε κυκ οπαίδειας Wikipedia 5 ια το SOAP 6. Η προδια ραφή SOAP ορίζει ένα μοντέ ο επεξερ ασίας τ ν συ κεκριμέν ν επικεφα ίδ ν κα ώς και τι πρέπει

39 2.2. Αρ ιτεκτονική Προσανατο ισμένη σε Υπηρεσίες 19 να κάνει ένας ενδιάμεσος μεταφορέας μηνυμάτ ν SOAP σε περίπτ ση που α- δυνατεί να αντιμετ πίσει μία επικεφα ίδα. Το σώμα μπορεί να περι αμ άνει ένα προαιρετικό σφά μα, το οποίο περι ράφει κάποιο ά ος που πι ανόν συνέ η. Επίσης, ορίζεται η δυνατότητα ύπαρξης ενδιάμεσ ν κόμ ν SOAP, οι οποίοι επεξερ άζονται τις επικεφα ίδες, ενώ ο τε ικός προορισμός του μηνύματος είναι αυτός που επεξερ άζεται το σώμα. Τα δεδομένα στο σώμα είτε ακο ου ούν το XML Schema είτε την ειδική κ δικοποίηση SOAP όπ ς περι ράφεται στο πρότυπο SOAP. Η προδια ραφή περι αμ άνει μη ανισμούς σύνδεσης (bind) μηνυμάτ ν SOAP σε διαφορετικά δικτυακά πρ τόκο α μεταφοράς. Το SOAP αρ ικά ήταν ακρώνυμο του Simple Object Access Protocol, το οποίο όμ ς στην πορεία ε κατα είφ ηκε κα ώς παραπέμπει σε αντικειμενοστραφές πρ τόκο ο, κάτι που δεν έ ει σ έση με το SOAP. SOAP Envelope SOAP Header Header Block Header Block.. SOAP Body Body Element.. Σ ήμα 2.3: Δομή φακέ ου SOAP Το SOAP υποστηρίζει δύο μοντέ α προ ραμματισμού, το μοντέ ο κ ήσης απομακρυσμένης διαδικασίας (Remote Procedure Call - RPC) και το μοντέ ο ασισμένο σε έ ραφα (document centric). Το μοντέ ο RPC μεταφέρει εξειδικευμένες διεπαφές εφαρμο ής πάν από μία υποκείμενη ενική διεπαφή. Σαν αποτέ εσμα, προσδιορίζει τόσο συμπεριφορές συστημάτ ν όσο και σημασιο ο ία της εφαρμο ής. Το μοντέ ο RPC ενικά ε ρείται ότι δεν διευκο- ύνει τις ιδέες της Αρ ιτεκτονικής Προσανατο ισμένης σε Υπηρεσίες, κα ώς η ενικότερη ο ική RPC είναι περισσότερο κα οδη ητική παρά περι ραφική [He03]. Αυτά τα προ ήματα οδή ησαν το ασικό προφί WS-I [BEG + 04]

40 20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Επισκόπηση της Ερευνητικής Περιο ής <soapenv:envelope xmlns:soapenv= xmlns:wsa= > <soapenv:header> <wsa:replyto> <wsa:address> </wsa:replyto> <wsa:from> <wsa:address> </wsa:from> <wsa:messageid>ece5b3f187f29d28bc </wsa:messageid> </soapenv:header> <soapenv:body> <req:echo xmlns:req= > <req:category>classifieds</req:category> </req:echo> </soapenv:body> </soapenv:envelope> Σ ήμα 2.4: Παράδει μα απάντησης σε αίτηση SOAP του σ ήματος 2.2 και το SOAP 1.2 να ε ρούν τη ρήση του RPC προαιρετική, παρό ο που ο αρ ικός σ εδιασμός του SOAP στό ευε στο RPC, όπ ς δεί νει και το αρ ικό όνομα του που αρ ότερα ε κατα είφ ηκε, πρ τόκο ο απ ής πρόσ ασης σε αντικείμενα (Simple Object Access Protocol). Αν και δε ίνεται αναφορά στην Αρ ιτεκτονική Προσανατο ισμένη σε Υπηρεσίες κα ώς δεν ήταν ακόμη ιδιαίτερα δημοφι ής τότε, στο [Vog03] παρουσιάζεται με άκρ ς κατανοητό τρόπο το αν τέρ πρό ημα του RPC, κυρί ς όσον αφορά την κατανόηση του κοινού σε σ έση με τις αρ ιτεκτονικές ιδέες που έρ εται να κα ύψει το SOAP. To SOAP υποστηρίζει διάφορα μοτί α αντα α ής μηνυμάτ ν (Message Exchange Patterns), που περι αμ άνουν σύ ρονη ή ασύ ρονη α η επίδραση, κα ώς και μηνύματα προς μία κατεύ υνση ή σε σ ήμα αίτησης/απάντησης. Η επίδραση της σκέψης RPC με την οποία είναι ενικά εξοικει μένη η κοινότητα οδή ησε σε συντριπτική αποδο ή του σύ ρονου σ ήματος αίτησης α- πάντησης, το οποίο μά ιστα στις ι ιο ήκες προ ραμματιστή παρουσιάζει αυτό το σ ήμα σαν κ ήση με όδου, με τα ορίσματα εισόδου της με όδου να σ ηματίζουν το σώμα του μηνύματος αίτησης και ο τύπος της περιστρεφόμενης τιμής της με όδου να σ ηματίζει το σώμα του μηνύματος απάντησης.

41 2.2. Αρ ιτεκτονική Προσανατο ισμένη σε Υπηρεσίες 21 WSDL Η Γ ώσσα περι ραφής Υπηρεσιών Ιστού WSDL (Web Services Description Language) αποτε εί το μέσο με το οποίο περι ράφεται η εξ τερική διεπαφή τ ν Υπηρεσιών Ιστού [W3C01]. Ένα έ ραφο WSDL ασίζεται στην XML και παρέ ει π ήρ ς ότι απαιτείται ια να ρησιμοποιη εί μία Υπηρεσία Ι- στού από ένα πρό ραμμα πε άτη. Ένα έ ραφο WSDL αποτε είται από δύο μέρη, ένα επανα ρησιμοποιήσιμο αφηρημένο μέρος που περι αμ άνει τη ειτουρ ική συμπεριφορά τ ν υπηρεσιών και ένα συ κεκριμένο που συνδέει τις υπηρεσίες με υ οποιήσεις τους. Οι περι ραφές μένουν στους συντακτικούς όρους της διεπαφής, η σημασιο ο ία τ ν στοι εί ν που αποτε ούν τα μηνύματα επικοιν νίας τ ν υπηρεσιών είναι εκτός εύρους της WSDL. Η δομή ενός ε ράφου WSDL φαίνεται στο σ ήμα 2.6. Βασικές έννοιες στις αφηρημένες περι ραφές είναι το porttype, το operation, το binding και το port. Το porttype είναι ισοδύναμο ενός interface στη ώσσα java, δη ώνει τις ειτουρ ίες (operations) που παρέ ει η υπηρεσία, οι οποίες στην ίδια ισοδυναμία είναι αντίστοι α με με όδους. Το binding περι- ράφει το πρ τόκο ο σύνδεσης τ ν μηνυμάτ ν, παράδει μα SOAP, ενώ το port περι ράφει την αναφορά ακραίου σημείου και την πρα ματική διεύ υνση της υπηρεσίας στο δίκτυο. Τα μηνύματα που αντα άσσονται περι ράφονται με στοι εία types και message, ενώ ια κά ε operation στο porttype ορίζονται τα μηνύματα που αντα άσσει. Το στοι είο types ορίζει τύπους δεδομέν ν με κάποια ώσσα περι ραφής σ ήματος δεδομέν ν, συνή ς XML Schema. Η δομή message περι ράφει τα μηνύματα που αντα άσσει η Υπηρεσία Ιστού και αποτε είται από parts (τμήματα) που ορίζονται σαν types. Με το να υπάρ ει ταυτό ρονα το types και το message, είναι δυνατό ένα μήνυμα να περι ράφεται τμηματικά με διάφορα συστήματα τύπ ν. Οι τύποι υρών (porttypes) περι αμ άνουν ένα σύνο ο operations με τέσσερα είδη ειτουρ ιών, Μονόδρομες (one-way), Αίτησης-απόκρισης (request-response), παράκ ησης-απόκρισης (solicit-response) και ειδοποίησης (notification). Οι δύο πρώτοι τύποι είναι εισερ όμενες ειτουρ ίες και οι δύο τε ευταίοι είναι εξερ όμενες ειτουρ ίες ια την υπηρεσία. Βέ αια, μόνο με το SOAP, ρίς το WS-Addressing, είναι δυνατές μόνο οι εισερ όμενες ειτουρ ίες, κα ώς ια τις εξερ όμενες, ρειάζεται ο

42 22 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Επισκόπηση της Ερευνητικής Περιο ής Σ ήμα 2.5: Αναπαράσταση της σ έσης τ ν εννοιών ενός ε ράφου WSDL 1.1 από το άρ ρο της ε κυκ οπαίδειας Wikipedia( org) ια την WSDL ( Description_Language) διακομιστής της υπηρεσίας να ν ρίζει που να τις αποστεί ει. Τέ ος το στοι- είο service δεί νει τη έση που ρίσκεται μία υπηρεσία όπ ς περι ράφεται στο porttype, με υ ατρικά στοι εία port. Το ασικό προφί υπηρεσιών ιστού από το WS-I [BEG + 04] απαιτεί οι δομές message να έ ουν μόνο ένα μέρος. Επίσης απαιτεί τη ρήση μόνο κυριο εκτικών (literal) κ δικοποιήσε ν, τόσο ια τη ειτουρ ία αντα α ής ε ράφ ν όσο και τη ειτουρ ία RPC. Οι κανόνες του WS-I έ ουν προσδιοριστεί με άση την εμπειρία ρηστών σε έματα δια ειτουρ ικότητας.

43 2.2. Αρ ιτεκτονική Προσανατο ισμένη σε Υπηρεσίες 23 <definitions> <types name="..">.. </types> <message name="..">.. </message> <porttype name="..">.. </porttype> <binding name="..">.. </binding> <service name="..">.. </service> </definitions> Σ ήμα 2.6: Η δομή ενός ε ράφου WSDL UDDI Το UDDI [BCvR03], Universal Description and Discovery Interface, ή διασύνδεση πα κόσμιας Περι ραφής και Εντοπισμού, αποτε εί την τυπική ευρέ ς ανα- ν ρισμένη προδια ραφή μητρώου υπηρεσιών ιστού. Κα ορίζει μία υπηρεσία συ ο ής μεταδεδομέν ν και πρ τόκο α ια την αναζήτηση και ενημέρ ση μία κοινής απο ήκης π ηροφοριών υπηρεσιών ιστού. Ένα μητρώο μπορεί να παρασ ε εί σαν υπηρεσία είτε σαν Δημόσιο, είτε σαν Ενδοεπι ειρησιακό είτε σαν Διεπι ειρησιακό UDDI, ανά ο α με τον αρι μό τ ν ορ ανισμών που έ ουν πρόσ αση σ αυτό. Τα κύρια στοι εία του μοντέ ου δεδομέν ν του UDDI είναι η επι ειρηματική οντότητα (businessentity), η επι ειρηματική υπηρεσία (businessservice), το πρότυπο σύνδεσης, το τε νικό μοντέ ο (tmodel) και ο ισ υρισμός εκδότη (publisherassertion). H επι ειρηματική οντότητα αναπαριστά οποιονδήποτε πάρο ο μίας υπηρεσίας, ενώ επι ειρηματικές οντότητες μπορούν να σ ετίζονται μεταξύ τους με ισ υρισμούς εκδότη. Η επι ειρηματική υπηρεσία αναπα-

44 24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Επισκόπηση της Ερευνητικής Περιο ής ριστά είτε μία μοναδική υπηρεσία είτε ένα σύνο ο σ ετικών ειτουρ ιών που μπορούν να κ η ούν με διαφορετικούς τρόπους. Μία επι ειρηματική υπηρεσία μπορεί να έ ει πρότυπα σύνδεσης τα οποία δη ώνουν τον τρόπο πρόσ ασης στην υπηρεσία, όπ ς διευ ύνσεις ακραί ν σημεί ν. Όταν οι το UDDI ρησιμοποιείται ια να ανε ρε ούν υπηρεσίες που περι ράφονται με WSDL, συ κεκριμένα στοι εία από τα έ ραφα WSDL αποτυπώνονται σε δομές τε νικών μοντέ ν ια να είναι δυνατή η αναζήτηση. Επίσης, το UDDI υποστηρίζει διάφορα σ ήματα κατη οριοποίησης ώστε να μπορούν να αναζητη ούν υπηρεσίες με άση προδια ε ραμμένες κατη ορίες BPEL Η BPEL είναι μία ώσσα ασισμένη στις ερ ασιακές ροές (workflows) και συνα ροίζει υπηρεσίες ια να ενορ ηστρώσει την α η επίδραση τους. Η BPEL έρ εται να κα ύψει ένα κενό στην σύν εση υπηρεσιών ιστού με στό ο τη δημιουρ ία επι ειρησιακών διαδικασιών. Υπάρ ουν δύο προσε ίσεις ια την σύν εση υπηρεσιών, η ενορ ήστρ ση και η ορο ραφία. Στη μεν ενορ ήστρ ση οι υπηρεσίες συντονίζονται από μία κεντρική οντότητα, ενώ στην ορο ραφία οι υπηρεσίες μόνες τους έ ουν τη δυνατότητα να ορ αν ούν και να συντονιστούν ώστε να επιτε έσουν την απαιτούμενη ροή ερ ασίας [Pel03]. Με το όνομα BPEL εννοούνται δύο διαφορετικές εκδόσεις, η πα αιότερη BPEL4WS 1.1 [OAS03] και η νεότερη WS BPEL 2.0 [BPE07]. Τα αρακτηριστικά που παρουσιάζονται παρακάτ αφορούν κυρί ς την πρόσφατη WS BPEL 2.0, η οποία επεκτείνει την αρ ική έκδοση ρίς να α άζει ασικές έννοιές στο πρότυπο. Τα έ ραφα BPEL είναι XML ενώ ο ορισμός τ ν ροών ερ ασίας είναι αναδρομικός, με την έννοια ότι και αυτές περι ράφονται με ώσσα WS- DL, εκτί ενται σαν υπηρεσίες ιστού και μπορούν να συμμετέ ουν σε ά ες ροές ερ ασίας. Η προσπέ αση και ο ειρισμός δεδομέν ν ίνεται με τη ρήση της ώσσας XPath [CD99] ενώ η αντα α ή τ ν ακραί ν σημεί ν τ ν συντε ειμέν ν υπηρεσιών ίνεται με τη μορφή αναφορών ακραί ν σημεί ν WS Addressing [GHR06]. Υποστηρίζονται εκτε έσιμες και αφηρημένες διαδικασίες, με τις αφηρημένες να έ ουν την ιδιαιτερότητα ότι παρουσιάζουν μόνο

45 2.2. Αρ ιτεκτονική Προσανατο ισμένη σε Υπηρεσίες 25 τις συνδέσεις με τις υπηρεσίες που ορο ραφούνται και ό ι την εσ τερική ο ική της διαδικασίας. Η BPEL ορίζει ένα σύνο ο ασικών δομών όπ ς συν ήκες ε έ ου ροής, ρό ους, αντα α ή μηνυμάτ ν με υπηρεσίες ιστού είτε σε σ ήματα ήψης αποστο ής, αποστο ής ήψης α ά και μονόδρομης αποστο ής ή ήψης. Η BPEL ασίζεται στην WSDL ια να εκφράζονται οι τύποι τ ν μηνυμάτ ν τ ν υπηρεσιών ιστού α ά και οι τύποι τ ν μηνυμάτ ν που δέ εται και προσφέρει η διαδικασία BPEL. Οι δομές τ ν μηνυμάτ ν μπορούν να υπόκεινται σε μετασ ηματισμούς, να ανατί ενται εν μέρει ή ο όκ ηρα σε μετα ητές, οι οποίες με τη σειρά τους α μπορούσαν να ρησιμοποιη ούν σε ά α μηνύματα. Επίσης υποστηρίζονται δομές δια είρισης συμ άντ ν και αντιμετώπισης α ών με ειριστές αντιστά μισης, κα ώς και ειριστές τερματισμού, ακόμη και σε επίπεδο τοπικού πεδίου. Πέρα από τις τυπικές δομές ε έ ου που μοιάζουν με ώσσες προ ραμματισμού, η BPEL ορίζει και ένα σύνο ο δομών οι οποίες έ ουν στό ο να εκτε ούνται παρά η α και ορίζει τα σημεία όπου ίνεται ο δια ρισμός σε παρά η ες διαδικασίες και τα σημεία που ενώνονται ξανά σε ένα νήμα οι παρά η ες εκτε έσεις. Η BPEL τυ άνει πο ύ κα ής υποστήριξης από ερ α εία ανάπτυξης ο- ισμικού. Στις περισσότερες περιπτώσεις, επι ειρησιακή διαδικασία αναπαρίσταται με ραφικό τρόπο, που διευκο ύνει την οπτικοποίησή της και την κατανόηση της. Μά ιστα το μοντέ ο που προ είται από ώσσες ορο ραφίας όπ ς η BPEL αρακτηρίζεται σαν προ ραμματισμός από ψη ά (programming in the large) [DK75] και αναφέρεται στο ε ονός ότι η BPEL περι ράφει α - η επιδράσεις ανάμεσα σε αφαιρετικές έννοιες ενός ανώτερου επιπέδου. Υ- πάρ ει μια π η ώρα μη ανών δια είρισης επι ειρησιακών διαδικασιών, τόσο στο ώρο του εμπορικού ο ισμικού όσο και στο ώρο του ανοι τού κώδικα, όπ ς είναι το Apache ODE [ODE] που περι ράφεται αμέσ ς μετά Apache ODE Το Apache ODE (Orchestration Director Engine) [ODE] είναι μία ανοι τού κώδικα ύση που συντηρείται από το ίδρυμα Apache, ια την εκτέ εση Ε- ταιρικών Διαδικασιών (Business Processes), ραμμέν ν με άση το πρότυπο

46 26 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Επισκόπηση της Ερευνητικής Περιο ής WS BPEL. Επικοιν νεί με web services, αποστέ ει και αμ άνει μηνύματα, ανα αμ άνει τη δια είριση δεδομέν ν και ανάκαμψη από ά η όπ ς περι- ράφεται στον ορισμό τ ν διαδικασιών. Υποστηρίζει την εκτέ εση, τόσο ια διαδικασίες με ά ης διάρκειας, όσο και μικρής και ενορ ηστρώνει ό ες τις υπηρεσίες που αποτε ούν μέρος της εφαρμο ής και αποτε ούν μέ η της εταιρικής διαδικασίας. Το Apache ODE παρέ ει υποστήριξη ταυτό ρονα τόσο ια το νεότερο πρότυπο WS BPEL 2.0 [BPE07] όσο και ια το προη ούμενο πρότυπο της BPEL, BPEL4WS 1.1 [OAS03]. Υποστηρίζει δύο επίπεδα επικοιν νιών. Στο ένα ίνεται ρήση του Apache Axis 2 [AA2], το οποίο αποτε εί την ι ιο- ήκη υπηρεσιών ιστού που παρέ εται από το ίδρυμα Apache, και στο ά ο ρησιμοποιείται το πρότυπο JBI (Java Business Integration), μέσ του Apache ServiceMix [SM]. Υποστηρίζει αντιστοί ηση (mapping) τ ν μετα ητών μιας διαδικασίας με έναν πίνακα από άση δεδομέν ν επι ο ής του ρήστη. Το API της εσ τερικής μη ανής του ODE επιτρέπει την ενσ μάτ σή του με οποιοδήποτε μέσο επικοιν νίας. Υποστηρίζεται άμεση ενερ οποίηση (hot deployment) τ ν διαδικασιών. Παρέ ει μία μετα ττισμένη προσέ ιση στις διαδικασίες BPEL που παρέ ει επτομερή ανά υση και επι ε αί ση είτε στη ραμμή εντο ών είτε στην ενερ οποίηση. Τέ ος παρέ εται δια ειριστική διεπαφή ια τις διερ ασίες, τα στι μιότυπα και τα μηνύματα που αφορούν ενερ ές επι ειρηματικές διαδικασίες. 2.3 Χρονοπρο ραμματισμός αν ρώπιν ν πόρ ν Σαν ρονοπρο ραμματισμό εννοούμε τη διαδικασία του συ ρονισμού πόρ ν με δραστηριότητες ώστε να ικανοποιη ούν απαιτήσεις στο ρόνο, ενώ ταυτό ρονα δεν παρα ιάζονται συ κεκριμένοι περιορισμοί [SB97]. Βασικές έννοιες στο ρονοπρο ραμματισμό είναι οι δραστηριότητες, οι πόροι, οι απαιτήσεις οι περιορισμοί και τα προϊόντα, που μπορεί να είναι είτε α α ά είτε υπηρεσίες. Μία δραστηριότητα είναι μία διαδικασία που ρησιμοποιεί πόρους ια να παρά ει ένα προϊόν, ικανοποιώντας μία απαίτηση. Προϊόντα, απαιτήσεις και πόροι από μόνα τους και σε συνδυασμό επι ά ουν περιορισμούς στην ανά εση δραστηριοτήτ ν στην παρα ή προϊόντ ν. Οι περιορισμοί αυτοί μπορούν

47 2.3. Χρονοπρο ραμματισμός αν ρώπιν ν πόρ ν 27 να προέρ ονται είτε από αποφάσεις είτε από αντικειμενικούς παρά οντες όπ ς την ρητικότητα πόρ ν στην διενέρ εια δραστηριοτήτ ν. Οι σ έσεις τ ν ασικών εννοιών του ρονοπρο ραμματισμού παρουσιάζονται στο σ ήμα 2.7. Activity Produces Product Restricts Imposes Requires Constraint Satisfies Imposes Imposes Resource Demand Σ ήμα 2.7: Βασικές έννοιες ρονοπρο ραμματισμού και οι σ έσεις τους [SB97] Προ ήματα ρονοπρο ραμματισμού μπορούμε να ρούμε σε διάφορα έματα από την κα ημερινή ζ ή, και η αποδοτική επί υσή τους μπορεί να έ ει άμεσα και σημαντικά οικονομικά οφέ η. Μία κατη ορία προ ημάτ ν είναι η δια είριση πόρ ν ιομη ανικής μονάδας (Job shop και Flow-shop problem), όπου απαιτείται σ στή κατανομή ερ ασιών και πόρ ν σε ιομη- ανικές μονάδες με σκοπό την αύξηση παρα ής και παρα ικότητας. Η δρομο ό ηση συ κοιν νιακών μέσ ν (Vehicle Scheduling problem) είναι ένα ά ο ενδιαφέρον πρό ημα με οικονομικές και περι α οντικές επιπτώσεις, όπου αναφερόμαστε στον προ ραμματισμό διαδρομών, δρομο ο ί ν, προσ πικού, ε φορεί ν, φορτη ών, τραίν ν, αεροσκαφών, κ π. Ο προ ραμματισμός μα ημάτ ν εκπαιδευτικών ιδρυμάτ ν (Course Timetabling problem) και ο προ ραμματισμός εξετάσε ν (Examination Timetabling problem) ια τη δημιουρ ία ρο ο ί ν προ ραμμάτ ν διδασκα ίας και προ ραμμάτ ν εξετάσε- ν έ ουν σημαντικές επιπτώσεις στην ποιότητα της εκπαιδευτικής διαδικασίας κα ώς και στην ποιότητα ζ ής διδασκόντ ν και μα ητών. Το προϊόν μιας εφαρμο ής ρονοπρο ραμματισμού είναι ένα πρό ραμμα ερ ασιών, το οποίο αποτε εί ύση στο πρό ημα που τί εται, η οποία πρέπει να δια έτει συ κεκριμένα ποιοτικά και ποσοτικά αρακτηριστικά. Κατ αρ ήν το πρό ραμμα πρέπει να είναι εφικτό, δη αδή να ικανοποιεί ό ους τους περιορισμούς. Στην περίπτ ση που αναζητούνται εφικτές ύσεις ρίς μεταξύ τους

48 28 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Επισκόπηση της Ερευνητικής Περιο ής αξιο ό ηση, το πρό ημα ρονοπρο ραμματισμού εκφυ ίζεται στο πρό ημα αναζήτησης σε ένα τεράστιο ώρο ύσε ν, όπ ς α δούμε παρακάτ. Η κατα η ότητα τ ν ύσε ν, δη αδή η μεταξύ τους συ κριτική ποιότητα, μπορεί να προσδιοριστεί με την εισα ή μίας με οδο ο ίας αξιο ό ησης την οποία ονομάζουμε αντικειμενική συνάρτηση (objective function) ή συνάρτηση κατα η ότητας (fitness function). Η αντικειμενική συνάρτηση συνή ς εκφράζεται σαν συνάρτηση κόστους ή συνάρτηση οφέ ους. Το πρό ημα ρονοπρο ραμματισμού με την εισα ή συνάρτησης κόστους ανήκει στα προ- ήματα ε τιστοποίησης. Σε κά ε περίπτ ση, η ύπαρξη εφικτής ύσης είναι ένα ασικό ερώτημα. Τα προ ήματα ρονοπρο ραμματισμού ενικά ανήκουν στην κατη ορία NP hard ενώ ια ορισμένες περιπτώσεις τους έ ει αποδει τεί ότι ανήκουν στην κατη ορία NP complete. Έστ το σύνο ο M τ ν m δραστηριοτήτ ν που απαιτείται να εκτε εστούν όπ ς ορίζεται σε ένα πρό ημα ρονοπρο ραμματισμού. Από το σύνο ο M δημιουρ είται ένας αρι μός j υποσυνό ν του M, P j, δημιουρ ώντας σύν ετες δραστηριότητες. P j M, j N (2.1) όπου, αν μπορούν να οριστούν n διαφορετικά υποσύνο α P j, είναι N = {1, 2,.., n} Τότε, το π ήρες σύνο ο τ ν σύν ετ ν δραστηριοτήτ ν P j είναι P = P j, j N Το π ή ος τ ν στοι εί ν του συνό ου P, δη αδή τ ν διαφορετικών P j που μπορούν να οριστούν από το σύνο ο M είναι n = 2 m, στην περίπτ ση που η διάταξη τ ν δραστηριοτήτ ν δεν ορίζει διαφορετικές σύν ετες δραστηριότητες. Για την επί υση του προ ήματος απαιτείται η επι ο ή ενός αρι μού σύν ετ ν δραστηριοτήτ ν. Μπορούμε να ορίσουμε έστ k π ή ος συνό ν L k, τα οποία αποτε ούν υποσύνο α του P. L k P

49 2.3. Χρονοπρο ραμματισμός αν ρώπιν ν πόρ ν 29 Ο μέ ιστος αρι μός τ ν διαφορετικών L k που μπορούν να προκύψουν με την επι ο ή μερικών P j είναι 2 n, δη αδή k 2 2m Αν η ύση που ζητείται απαιτείται να είναι ένα σύνο ο L k που κα ύπτει κά ε δραστηριότητα ακρι ώς μία φορά με τη έ τιστη τιμή της συνάρτησης κατα η ότητας, τότε έ ουμε το Set Partitioning Problem (SPP). Αν αντίστοι- α κά ε δραστηριότητα μπορεί να κα ύπτεται μία ή περισσότερες φορές με τη έ τιστη τιμή της συνάρτησης κατα η ότητας, τότε έ ουμε το Set Covering Problem (SCP). Έστ οι μετα ητές x j, j {1, 2,..n} με τιμή 1 αν το P j ανήκει στο L k και 0 α ιώς. Με αυτό τον τρόπο, το x j κα ορίζει αν το P j αποτε εί μέρος της ύσης. 1, αν P j L k, x j = 0, α ιώς Τώρα, έστ ο πίνακας Α = [α ij ] διαστάσε ν m n, όπου τα στοι εία του συσ ετίζουν τα στοι εία τ ν συνό ν M και P, ή α ιώς ορίζουν σύν ετες δραστηριότητες με άση τις απ ές. Τα στοι εία του πίνακα Α είναι 1, αν i P j α ij = 0, α ιώς με i {1, 2,..m}, j {1, 2,..n} Τα προ ήματα SPP και SCP είναι να ρε εί η ύση που να ικανοποιεί ένα σύνο ο περιορισμών και ταυτό ρονα δίνει έ τιστη τιμή στην αντικειμενική

50 30 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Επισκόπηση της Ερευνητικής Περιο ής συνάρτηση. Για το SPP οι περιορισμοί είναι: Ax = 1 x {0, 1} Ενώ ια το SCP: Ax 1 x {0, 1} Η αν τέρ εκδο ή τ ν προ ημάτ ν δεν κάνει επώνυμη ανά εση δραστηριοτήτ ν σε πόρους. Αυτή η ανά εση μπορεί να ίνει στη συνέ εια, αμ άνοντας υπόψη και τις ιδιαιτερότητες τ ν πόρ ν σε σ έση με δραστηριότητες. Στη συ νή περίπτ ση που η ανά εση εξαρτάται και από αρακτηριστικά του κά ε πόρου, αυτό πρέπει να ηφ εί υπ όψη κατά τη δημιουρ ία σύν ετ ν δραστηριοτήτ ν. Με άση την παραπάν ανά υση, έπουμε ότι η σ έση του με έ ους του προ ήματος σαν αρι μός δραστηριοτήτ ν που απαιτείται να προ ραμματιστούν με τις δυνατές επι ο ές στην τε ική ύση είναι εκ ετική. Μικρή αύξηση στον αρι μό τ ν δραστηριοτήτ ν οδη εί σε έκρηξη του αρι μού τ ν πι ανών ύσε ν, η οποία αναφέρεται στη ι ιο ραφία σαν συνδυαστική έκρηξη (combinatorial explosion). Είναι προφανές ότι το μέ ε ος 2 2m τ ν πι- ανών ύσε ν που μπορούν να προκύψουν δεν αντιστοι εί σε αρι μό εφικτών ύσε ν, ο αρι μός τ ν οποί ν είναι σημαντικά μικρότερος. Παρά το ε ονός αυτό, εξακο ου εί να είναι αδύνατο να επι υ εί ένα πρα ματικό πρό ημα ρονοπρο ραμματισμού αν ρώπιν ν πόρ ν με την αφε ή προσέ ιση της παρα ής ό ν τ ν δυνατών νόμιμ ν προ ραμμάτ ν, υπο ο ισμού της συνάρτησης κατα η ότητας και επι ο ής της κα ύτερης ύσης, όταν ο αρι μός τ ν δραστηριοτήτ ν έ ει ένα ικανό μέ ε ος. Η διαφορά της μέ ιστης τιμής k με την πρα ματική ια το πρό ημα δεν μπορεί να φε ήσει στην παραπάν προσέ ιση, αν δεν υπάρ ει μία συστηματική με οδο ο ία που να μας οδη- εί σε π ήρη απαρί μηση μόνο εφικτών ύσε ν. Ά στε, όσο μικρό κ άντο ρόνου επεξερ ασίας ια μία μοναδική εντο ή επεξερ αστή και να ε ρήσουμε, το k εύκο α παίρνει τιμές που πάνε σε τάξεις με έ ους με α ύτερης της η ικίας του σύμπαντος σε δευτερό επτα. Για την επί υση προ ημάτ ν ρονοπρο ραμματισμού υπάρ ουν διάφο-

51 2.3. Χρονοπρο ραμματισμός αν ρώπιν ν πόρ ν 31 ρες τε νικές, ανά ο α με το μέ ε ος του προ ήματος και τα αρακτηριστικά του, ενώ είναι ενικά ένα ενερ ό ερευνητικό πεδίο. Ανά ο α με το πρό ημα και το μέ ε ός του, υπάρ ουν τε νικές που οδη ούν στη έ τιστη ύση και τε νικές που οδη ούν σε μία ικανοποιητική ύση. Το ζήτημα της έ τιστης ύσης εξαρτάται από τις επι ο ές που α ίνουν στην υ οποίηση της αντικειμενικής συνάρτησης, κα ώς και τις δυνατότητες της με όδου επί υσης να εκφράσει σύν ετες έννοιες σαν κατα η ότητα. Παράδει μα, τε νικές που αφορούν 0 1 ακέραιο προ ραμματισμό, είναι περιορισμένες στο να ρησιμοποιούν ραμμικές εκφράσεις ια τη συνάρτηση κατα η ότητας. Στις τε νικές που δεν οδη ούν σε έ τιστη ύση, μπορούν να αναφερ ούν ευρετικές μέ οδοι, στρατη ικές που ρησιμοποιούν την επί υση ενός ευκο ότερου προ ήματος ια να ρουν μία κα ή ύση σε ένα πιο πο ύπ οκο πρό ημα, ρίς να αποδεικνύεται ότι έ ουν τη δυνατότητα να ρουν κα ή ύση ή απ ά ύση. Πο ές φορές μοιάζουν με τακτικές που ρησιμοποιεί ο αν ρώπινος νους ια να αντιμετ πίσει κατά προσέ ιση διάφορα προ ήματα ε τιστοποίησης με διαισ ητικούς τρόπους. Τα μετα ευρετικά είναι τε νικές που με ευρετικό τρόπο επι έ ουν την επόμενη κατάστασή τους ια να μετα ούν σ αυτή. Στο ρονοπρο ραμματισμό, οι καταστάσεις είναι ύσεις του προ- ήματος, και τα μετα-ευρετικά προσπα ούν να κινη ούν σε ειτονιές ύσε ν προσπα ώντας να ε τιστοποιήσουν τη συνάρτηση κατα η ότητας, ενώ η κίνηση μέσα στο ώρο αυτό δε ίνεται απαραίτητα ανάμεσα σε εφικτές ύσεις. Ένα κοινό πρό ημα είναι ότι κα ώς τα ευρετικά μετακινούνται από ύση σε ύση με μικρή απόσταση μεταξύ τους, οι ευρετικές τε νικές εύκο α πα ιδεύονται σε τοπικά έ τιστα και απαιτείται η εισα ή διαδικασιών ανάκαμψης. Τα υπερ ευρετικά από την ά η είναι τε νικές που με διάφορους τρόπους, όπ ς μη ανική μά ηση, προσπα ούν να επι έξουν ευρετικές με όδους και να ρησιμοποιήσουν συνδυασμούς τους κατά τρόπο που να οδη ήσει στη έ τιστη ή σε μία κα ή ύση [CT08, OBK08, OP08]. Η διαφορά ανάμεσα στα μετα ευρετικά και τα υπερ ευρετικά είναι ότι τα μετα ευρετικά κάνουν α- ναζήτηση στο ώρο ύσε ν ενώ τα υπερ ευρετικά κάνουν αναζήτηση στο ώρο τ ν ευρετικών με όδ ν.

52 32 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Επισκόπηση της Ερευνητικής Περιο ής 2.4 Το Υπο ο ιστικό Π έ μα Για το τι είναι υπο ο ιστικό π έ μα (computing grid) υπάρ ουν διάφοροι ορισμοί και εκδο ές. Η π έον αποδεκτή εκδο ή έ ει δο εί στο [FKT01], όπου το π έ μα αφορά συντονισμένο διαμοιρασμό πόρ ν και επί υση προ ημάτ ν σε δυναμικούς, πο υ ιδρυματικούς εικονικούς ορ ανισμούς. Στο [Fos02] επι- ειρείται μία συ κεκριμένη περι ραφή όπου ένα σύστημα π έ ματος συντονίζει πόρους που δεν υπόκεινται σε κεντρικό έ ε ο ρησιμοποιώντας πρότυπα, ανοι τά, ενικής ρήσης πρ τόκο α και διεπαφές ια να παρέ ει μη τετριμμένη ποιότητα υπηρεσίας. Είναι σημαντικό το ε ονός ότι ένα π έ μα ενικά δεν περιορίζεται σε έναν ορ ανισμό, σε ένα δια ειριστικό τομέα, κα ώς τότε απ οποιείται σε ένα τοπικό σύστημα διαμοιρασμού πόρ ν. Επίσης, η φυσική ετερο ένεια τ ν πόρ ν που συμμετέ ουν σε ένα π έ μα φέρνει την ανά κη ια ανοι τά πρ τόκο α τα οποία ορίζουν την κοινή ώσσα επικοιν νίας. Applications Collective Resource Connectivity Fabric Σ ήμα 2.8: Αρ ιτεκτονική του Π έ ματος [FKT01] Η αρ ιτεκτονική του π έ ματος εκφράζεται με ένα διά ραμμα επιπέδ ν όπ ς το σ ήμα 2.8. Το επίπεδο fabric αναφέρεται στους πόρους που διαμοιράζονται στο π έ μα, υπο ο ιστές, υπερ υπο ο ιστές, συστάδες, δικτυακή απο ήκευση, άσεις δεδομέν ν και ά α. Το επίπεδο connectivity αναφέρεται στα πρ τόκο α διασύνδεσης ανάμεσα στους πόρους όπ ς τα εμε ιώδη πρ τόκο α του διαδικτύου. Επιπρόσ ετα, δεδομένου ότι το π έ μα απαιτεί ασφα είς επικοιν νίες, σε αυτό το επίπεδο προστί εται ένα σύνο ο πρ τοκό ν, όπ ς αυτά που απαρτίζουν την υποδομή ασφά ειας π έ ματος Grid Security Infrastructure GSI). Στο επίπεδο resource ρίσκουμε υπηρεσίες και

53 2.5. Το Π έ μα και οι Υπηρεσίες Ιστού 33 πρ τόκο α ια πρόσ αση και δια είριση σε έναν μόνο πόρο του π έ ματος. Συ κεκριμένα, στο resource παρουσιάζονται υπηρεσίες ια ερ ασίες όπ ς εκκίνηση ενερ ειών, παρακο ού ηση προόδου και απο ο ιστικές ενέρ ειες. Οι ασικές κατη ορίες πρ τοκό ν του επιπέδου είναι τα πρ τόκο α π ηροφορίας που μας επιτρέπουν πρόσ αση σε π ηροφορία σ ετικά με τον πόρο, και τα πρ τόκο α δια είρισης που μας επιτρέπουν τον περιορισμένο έ ε ο του πόρου σύμφ να με τις τοπικές πο ιτικές πρόσ ασης. Το επίπεδο collective αφορά υπηρεσίες και αντίστοι α πρ τόκο α ια τη δια είριση συνό ν πόρ ν. Βασισμένο σε υπηρεσίες του επιπέδου resource, αυτό το επίπεδο επιτρέπει την ρήση μιας ομάδας πόρ ν ια την από κοινού ερ ασία προς ένα συνο ικό στό ο. Στο επίπεδο collective μπορούν να υπάρξουν μεταξύ ά ν υπηρεσίες μητρώ ν πόρ ν, υπηρεσίες δέσμευσης και προ- ραμματισμού ερ ασιών, υπηρεσίες παρακο ού ησης και δια είρισης πρόσ ασης και μεταφοράς δεδομέν ν. Οι εφαρμο ές στέκονται πάν από το επίπεδο collective και α η επιδρούν κυρί ς με τις υπηρεσίες του, ενώ μπορούν να α η επιδράσουν και απ ευ είας με υπηρεσίες τ ν resource και connectivity ανά ο α με τις ανά κες τους. 2.5 Το Π έ μα και οι Υπηρεσίες Ιστού Οι υπηρεσίες τ ν επιπέδ ν του π έ ματος α η επιδρούν διαρκώς μεταξύ τους και με την φυσική ετερο ένεια ενός περι ά οντος, δημιουρ είται ένα ε- πικοιν νιακό άος στο οποίο απαιτείται η ρήση προτύπ ν ώστε να μπει τάξη και να εξασφα ιστεί η δια ειτουρ ικότητα. Η αρ ιτεκτονική Open Grid Services Architecture (OGSA) έρ εται να παρουσιάσει το σύνο ο τ ν απαιτήσε ν ια τις διεπαφές τ ν υπηρεσιών σε ένα τέτοιο περι ά ον [FKNT02]. Σαν τρόπος επικοιν νίας ια την OGSA επε έ η η αρ ιτεκτονική τ ν υπηρεσιών ιστού, α - ά αυτές έ ουν την ασική έ ειψη της υποστήριξης κατάστασης, κάτι που είναι εμε ιώδης απαίτηση σε ένα περι ά ον π έ ματος. Στην OGSA, ορίζεται η συμπεριφορά και τα αρακτηριστικά υπηρεσιών ιστού με κατάσταση (stateful services), α ά και εφήμερη ζ ή(transient services). Για την υ οποίηση της OGSA και τ ν stateful services, δημιουρ ή ηκε αρ ικά το Open Grid Services Infrastructure (OGSI) [TCF + 03], στα π αίσια του GGF, και αρ ότερα

54 34 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Επισκόπηση της Ερευνητικής Περιο ής από το OASIS το Web Services Resource Framework (WSRF) [OASb]. Οι ό οι που οδή ησαν από το OGSI στο WRRF ήταν οι ε ενείς αδυναμίες του OGSI. Συ κεκριμένα, σε ένα κείμενο ρίσκονταν συ κεντρ μένες ό ες οι υ οποιήσεις τ ν απαιτήσε ν της OGSA, κάτι που έκανε πο ύ δύσκο η την συμμόρφ ση με αυτές. Στο WSRF αυτό αντιμετ πίζεται με ένα σύνο ο συστάσε ν σε διαφορετικά επίπεδα ια διαφορετικές έννοιες του OGSA. Ε- πίσης, το OGSI ινόταν ασύμ ατο με ό α τα ερ α εία που ήταν συμ ατά με τις συστάσεις τ ν υπηρεσιών ιστού κα ώς έκανε σημαντικές επεμ άσεις στη δομή τους ια να επι ά ει το stateful αρακτήρα του. Τέ ος, το OGSI κατη ορή ηκε σαν υπερ ο ικά αντικειμενοστραφές, κα ώς προσπα εί να επι- ά ει αντικειμενοστραφή αρακτηριστικά σε πρ τόκο α όπ ς το SOAP και το WSDL τα οποία δεν έ ουν τέτοιο αρακτήρα. Στο WSRF, η επέκταση τ ν SOAP και WSDL ίνεται με έναν τρόπο που παραμένει συμ ατός με τα πρότυπα και επομέν ς οι ρήστες του απο αμ άνουν τις υπηρεσίες που παρέ ει η συμ ατότητα με τα δημοφι ή ενικά ερ α εία ανάπτυξης ο ισμικού. Το WSRF αποτε είται από ένα σύνο ο προτύπ ν. Το WS Resource ορίζει σαν WS Resource το ζευ άρι ενός πόρου και μίας υπηρεσίας ιστού μέσ της οποίας αποκτούμε πρόσ αση στον πόρο [GKM + 06]. Το WS ResourceProperties περι ράφει μία διεπαφή ια να συσ ετίζονται τιμές και ονόματα ιδιοτήτ ν με πόρους και κατασκευές WS Resource [GT06]. Το WS ResourceLifetime περι ράφει την διάρκεια ζ ης ενός WS Resource, ώστε να ικανοποιη εί η απαίτηση ια εφήμερη ζ ή τ ν υπηρεσιών [SB06]. Το WS BaseFaults παρουσιάζει τον τρόπο περι ραφής α ών κατά τη ρήση του WSRF [LM06]. To WS ServiceGroup περι ράφει μία διεπαφή ια ειτουρ ίες σε συ ο ές από υπηρεσίες τύπου WS Resource [MSB06]. Επίσης, ια να μεταφερ εί π ηροφορία ασύ ρον ν ε ονότ ν ανάμεσα σε υπηρεσίες ιστού, ρησιμοποιείται το WS Notification [NG05], ενώ το WS Addressing [GHR06] ρησιμοποιείται ια να δημιουρ η ούν αναφορές ακραίου σημείου που περι αμ άνουν τόσο ακραίο σημείο υπηρεσίας όσο και αναφορά στον πόρο, ια να δημιουρ η εί το WS Resource.

55 2.6. Π αίσια εφαρμο ών π έ ματος Π αίσια εφαρμο ών π έ ματος Το Globus Toolkit [GT] είναι η defacto υ οποίηση τ ν σ ετικών με την τε νο- ο ία π έ ματος προτύπ ν. Παρέ ει υπηρεσίες ια ταυτοποίηση ρηστών, α- δειοδότηση σε ρήση πόρ ν, αντιστοί ηση ταυτοτήτ ν ρηστών ανάμεσα σε διαφορετικά πεδία δια είρισης, εύρεση, δέσμευση και παρακο ού ηση πόρ ν και δια είριση δεδομέν ν. Στο [Sob07] παρουσιάζεται η ιδέα της διάφανης πρόσ ασης στο υπερυπο- ο ιστικό π έ μα με τη ρήση Aspect-Oriented Programming (AOP) τε νικών. Χάρη στη ρήση aspects, η ρήση του π έ ματος ή μίας τοπικής συστάδας μπορεί να ενερ οποιη εί ή να απενερ οποιη εί ρίς μετα ο ές του πη αίου κώδικα της εφαρμο ής. Στη συ κεκριμένη ερ ασία, παρεμποδίζεται η κανονική δημιουρ ία τ ν αντικειμέν ν που έ ουμε να εκτε εστούν στο π έ μα, αντικα ίστανται με τοπικούς αντιπροσώπους, και δημιουρ ούνται αντίστοι- α αντικείμενα σε πόρους του π έ ματος με ρήση ενός ερ οστασίου αντικειμέν ν [GHJV94]. Η συ κεκριμένη ερ ασία συνε ίζεται στο έρ ο Aspect- Grid [AG]. Στο [EBC + 06] ρησιμοποιείται η BPEL, συ κεκριμένα η BPEL4WS [OAS03], ια έρευνα στην υπο ο ιστική κρυστα ική δομή ορ ανικών ενώσε ν, όπου αρ ικά παρά ονται οι δυνατές κρυστα ικές δομές με εξαντ ητικό τρόπο και κατόπιν υπο ο ίζονται φυσικές ιδιότητες της δομής ώστε να φανεί αν η εν ό κρυστα ική δομή έ ει πι ανότητα ερμοδυναμικά να υπάρξει. Δεδομένου ότι η συ κεκριμένη ερ ασία αποτε εί συνέ εια προη ούμεν ν ερ ασιών της συ κεκριμένης ομάδας με ειδικούς από το ώρο της υπο ο ιστικής ημείας, ίνεται σύ κριση της προσέ ισης BPEL με τις προη ούμενες, ειροκίνητες με όδους, με όδους με σενάρια κε ύφους κα ώς και την περίπτ ση ορισμού ροής ερ ασίας μέσα σε ένα πρό ραμμα java. Παρά τα π εονεκτήματα της BPEL, ένα σ ό ιο τ ν ερευνητών του [EBC + 06] ήταν ότι οι ρήστες τους δεν μπόρεσαν τε ικά να ρησιμοποιήσουν την BPEL σαν ώσσα περι ραφής ώστε να πάρουν πίσ το ειρισμό της ροής ερ ασίας τους και παρατηρούν ότι απαιτείται μία αποδοτική διεπαφή ρήστη. Κάποια από τα προ ήματα στα οποία αναφέρονται έ ουν εξα ειφ εί στην WS BPEL 2.0, α ά η δυσκο ία εξοικεί σης στη BPEL από μη ειδικούς σε υπηρεσίες ιστού παραμένει ένα έμα

56 36 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Επισκόπηση της Ερευνητικής Περιο ής το οποίο παρατηρή ηκε και κατά την παρούσα ερ ασία στο π αίσιο Sched- Scripter (κεφά αιο 6). Σε π έ μα ασισμένο σε WSRF, η BPEL παρουσιάζει ά ου είδους προ ήματα, ό του ε ονότος ότι πρέπει να απεικονιστούν οι σ έσεις τ ν υπηρεσιών ιστού με συ κεκριμένους πόρους ια να δημιουρ η εί το WS Resource, όπ ς περι ράφεται στα [Slo06, Lay06, TT06] Ορισμένες υ οποιήσεις ερ ασιακών ροών πάν από την υποδομή π έ ματος EGEE παρουσιάζονται στο [MGC + 08]. Συ κεκριμένα, αναφέρονται 4 εφαρμο ές με έντονο αρακτήρα επεξερ ασίας με ά ν συνό ν δεδομέν ν, από 3 επιστημονικά πεδία, την πυρηνική σύντηξη, την αστροφυσική και την ιατρική απεικόνιση. Ο τρόπος αντιμετώπισης στο πρώτο πεδίο εφαρμο ών είναι ένας συνδυασμός από σενάρια σε ώσσα Python και σε κέ υφος UNIX, στο δεύτερο πεδίο ένα πρό ραμμα παρά ει τις περι ραφές τ ν ερ ασιών και η ροή ερ ασίας είναι ενσ ματ μένη στο πρό ραμμα του κόμ ου ερ ασίας. Μόνο στην ιατρική απεικόνιση ρησιμοποιείται ένα ενικού σκοπού ερ α είο ειρισμού ροών ερ ασίας με δυνατότητες ε τιστοποίησης της δια είρισης τ ν ροών, το MOTEUR 7 [GMLP08] [GMP06]. Το MOTEUR ρησιμοποιεί την ασισμένη στην XML ώσσα Scufl ια την περι ραφή τ ν ροών. Η Scufl με τη σειρά της κα εί υπηρεσίες ιστού ια τις οποίες ν ρίζει εκ τ ν προτέρ ν μία περι ραφή WSDL, ενώ στη συ κεκριμένη εφαρμο ή η υπηρεσία ιστού που ρησιμοποιείται αμ άνει μία ραμμή εντο ών ια να εκτε έσει το κατά η ο πρό ραμμα επεξερ ασίας. Η Scufl ρησιμοποιείται επίσης στο Taverna Workbench [OAF + 04] που παρέ ει ραφική διόρ ση ροών ερ ασίας, εκτέ εση τους, κα ώς και εισα ή εξ τερικών αρ ρ μάτ ν (plug-ins) ια την οπτικοποίηση δεδομέν ν, με κύριο στό ο εφαρμο ής τις επιστήμες ζ ής και τη ιοπ ηροφορική. To Taverna είναι το ερ α είο ια ροές ερ ασίας του ρηματοδοτούμενου από την ευρ παϊκή έν ση έρ ου mygrid[srg03]. Ένα κύριο αρακτηριστικό του Taverna είναι η αναζήτηση υπηρεσιών οι οποίες μπορούν να αναζητη ούν από μία υπηρεσία ιστού ή έναν ιστοτόπο και να ρησιμοποιη ούν σε ροές ερ ασίας. Ά α πο ύ ν στά ερ α εία ια ρήση ροών ερ ασίας στο π έ μα είναι το Triana [TSWH05], που ρησιμοποιείται σε επεξερ ασία σήματος, εικόν ν και κειμένου με αξιοσημεί το το έρ ο GEO 600 [GEO] ια την ανί νευση αρυτικών κυμάτ ν, και το Kepler [LAB + 06], 7 MOTEUR workflow enactor:

57 2.7. Εφαρμο ές Ιστού 37 που ρησιμοποιείται σε οικο ο ία, ε ο ία, ιο ο ία και αστρονομία. Οι Yu και Buyya κάνουν μία επτομερή κατη οριοποίηση συστημάτ ν δια είρισης ερ ασιακών ροών πάν από το υπο ο ιστικό π έ μα που αναφέρονται στη ι ιο ραφία [YB05]. 2.7 Εφαρμο ές Ιστού Οι εφαρμο ές ιστού (Web Applications) αναφέρονται σε εφαρμο ές τ ν οποί- ν η διεπαφή ρήστη παρουσιάζεται εξ ο οκ ήρου σε ένα παρά υρο φυ ομετρητή διαδικτύου και προσφέρονται μέσ του διαδικτύου (Internet) ή ενός ενδοδικτύου(intranet). Αποτε ούν τη διεπαφή ρήστη προς τις εφαρμο ές που παρέ ονται σαν υπηρεσίες με το μοντέ ο SaaS. Έ ει δημιουρ η εί μία π η- ώρα από π ατφόρμες ανάπτυξης εφαρμο ών ιστού, οι οποίες μπορούν να ριστούν σε δύο κύριες κατη ορίες. Η πρώτη κατη ορία ρησιμοποιεί ι ιο- ήκες προ ραμματιστή και ά ες υπηρεσίες προς τους δημιουρ ούς εφαρμο- ών ια να παρά ει υπερκείμενο κατανοητό από τον φυ ομετρητή, πι ανόν εμπ ουτισμένο με συ κεκριμένες διαδραστικές δυνατότητες υ οποιημένες σε ECMAscript 8. Η δεύτερη κατη ορία ρησιμοποιεί αρ ρώματα που επεκτείνουν τη ειτουρ ία του φυ ομετρητή και προσφέρουν π ηρέστερη εμπειρία ρήστη με περισσότερες δυνατότητες πο υμεσικού περιε ομένου. Το Apache Struts [STR], ασισμένο στη ώσσα Java, ρησιμοποιεί το σ εδιαστικό μοτί ο MVC (Model View Controller) [GHJV94]. Το Java Server Faces (JSF) [JSF] προσφέρει σε ειριστήρια διεπαφής ρήστη ασισμένα στο Apache Struts, τη δυνατότητα ειρισμού ε ονότ ν αντίστοι η με αυτή της ι ιο ήκης Swing της Java. Το με ά ο π εονέκτημα του JSF είναι ότι ο προ ραμματιστής μπορεί να αναπτύξει τα δικά του επανα ρησιμοποιήσιμα συστατικά. Τα portlets [JSR] ορίζουν δικτυακά συστατικά ραμμένα σε Java, τα οποία δια ειρίζεται ένας κατά η ος υποδο έας (portlet container), ο οποίος επεξερ- άζεται αιτήσεις και δημιουρ εί δυναμικό περιε όμενο. Τα portlets ρησιμοποιούνται από δικτυακές πύ ες (portals) σαν συστατικά διεπαφής ρήστη και συνή ς κατα αμ άνουν και δια ειρίζονται κάποιο συ κεκριμένο ώρο στη 8 ECMAScript: Γν στή και ς Javascript

58 38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Επισκόπηση της Ερευνητικής Περιο ής σε ίδα της πύ ης, ενώ σε αυτό το π αίσιο, μπορούν να ειτουρ ούν σαν παρά υρα. To Ruby on Rails [ROR] είναι ένα περι ά ον ανάπτυξης εφαρμο ών ι- στού ασισμένο στη ώσσα Ruby. Η Ruby έ ει το σημαντικό π εονέκτημα ότι επιτρέπει την εύκο η δημιουρ ία σσών ια συ κεκριμένο πεδίο εφαρμο ής (domain specific language) κα ώς και ια μέτα προ ραμματισμό. Το Ruby on Rails ασίζεται επίσης στο σ εδιαστικό μοτί ο MVC. Το Catalyst [CAT] είναι μία π ατφόρμα ανάπτυξης εφαρμο ών ιστού σε Perl που ρησιμοποιεί επίσης το μοτί ο MVC, ενώ με ά ο π εονέκτημά του είναι η πρόσ αση στην τεράστια ι ιο ήκη προ ραμματιστή της Perl, δια έσιμη από το CPAN [CPA]. Το Zope [ZOP] είναι ένας αντικειμενοστραφής εξυπηρετητής ια εφαρμο ές ιστού ραμμένος σε Python. Η κεντρική ιδέα στο Zope είναι ότι κά ε εφαρμο ή αποτε είται από αντικείμενα και οι διευ ύνσεις URL αποτε ούν δείκτες σε αυτά. Το WebForms αποτε εί τη ύση της Microsoft 9 στην ανάπτυξη εφαρμο ών ιστού, ανήκει στην τε νο ο ία της εταιρίας ASP.NET [ASPa], και προσπα εί να αντι ράψει το μοντέ ο τ ν π ούσι ν εφαρμο ών που εκτε ούνται στο τοπικό ειτουρ ικό σύστημα. Το προ ραμματιστικό μοντέ ο στο Web Forms στηρίζεται σε ε ονότα που παρά ονται από ειρισμό τ ν συστατικών της διεπαφής ρήστη, με ασικά π εονεκτήματα την δυνατότητα ανάπτυξης σε οποιαδήποτε ώσσα υποστηρίζει η π ατφόρμα Microsoft.NET και την ε- ξαιρετική ποιότητα του ο οκ ηρ μένου περι ά οντος ανάπτυξης Microsoft Visual Studio.NET. Το Apache Struts, το JSF, τα portlets, το Ruby on Rails, το Zope, το Catalyst και το WebForms αποτε ούν ύσεις που παρά ουν σε ίδες υπερκειμένου, πι ανόν και με ρήση Javascript ια πιο π ούσια εμπειρία α η επίδρασης. Ένα ά ο σύνο ο από π ατφόρμες, παρέ ουν ύσεις ια εφαρμο ές ιστού που επεκτείνουν τη ειτουρ ικότητα του φυ ομετρητή διαδικτύου και φι οξενούνται σε ώρο μέσα σε σε ίδες υπερκειμένου. Οι ύσεις αυτές έ ουν έντονο πο υμεσικό αρακτήρα, στις περισσότερες περιπτώσεις είναι εμπορικές, παρέ ουν μία π ηρέστερη εμπειρία ρήστη και αναφέρονται σαν ύσεις rich client σε αντί εση με τις προη ούμενες που αναφέρονται σαν ύσεις thin client. Οι πρώτες τέτοιες ύσεις ήταν η τε νο ο ία ActiveX της Microsoft κα ώς και τα Applets στην τε νο ο ία ύρ από τη ώσσα Java. Η ύση της Microsoft, 9 Microsoft Corp:

59 2.7. Εφαρμο ές Ιστού 39 Silverlight [MSS] προσφέρει διεπαφή αντίστοι η με το Windows Presentation Foundation που αποτε εί το ειριστήριο διεπαφής του ειτουρ ικού Microsoft Windows Vista, προσφέροντας πο υμεσικό περιε όμενο, ραφικά και α η επίδραση με το ρήστη σε ένα ενιαίο περι ά ον. Αντίστοι η, α ά με σ ετική κα υστέρηση σε αρακτηριστικά με το Silverlight είναι το ανοι τού κώδικα Moonlight [MOO], από την ομάδα που δημιουρ εί το έρ ο Mono [MON] ια τη μεταφορά του.net σε π ατφόρμες ανοι τού κώδικα. Η πιο κοινή στους ρήστες ύση αυτής της κατη ορίας είναι η τε νο ο ία Flash της Adobe 10, ασισμένη στη ώσσα ActionScript. Η τε νο ο ία αυτή έ ει ενσ ματ εί στο Adobe AIR (Adobe Integrated Runtime) [AIR], που ενώνει τα Adobe Flash, Adobe Flex, HTML και AJAX. 10 Adobe Corp:

60 40 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Επισκόπηση της Ερευνητικής Περιο ής

61 Κεφά αιο 3 Παρο ή Υπο ο ιστικής Υποδομής σαν Υπηρεσία: Το σύστημα PLEIADES 3.1 Εισα ή Το σύστημα PLEIADES [KPGH02b, KPGH02a] δημιουρ ή ηκε στα π αίσια του έρ ου ΠΕΝΕΔ 99/ΠΛΕΙΑΔΑ [PLE01] με αρ ικό στό ο να παρέ ει την α- παραίτητη υποδομή ια τη δημιουρ ία εικονικών συστάδ ν (cluster) πάν από το διαδίκτυο. Σκοπός του συνο ικού έρ ου ΠΛΕΙΑΔΑ ήταν η με έτη της συμπεριφοράς παρά η ν/κατανεμημέν ν α ορί μ ν ρονοπρο ραμματισμού αν ρώπιν ν πόρ ν, με έμφαση σε προ ήματα στις αερομεταφορές, όταν η συστάδα δεν αποτε είται από υπο ο ιστές σε τοπικό δίκτυο α ά στο διαδίκτυο. Το σύστημα PLEIADES, που είναι το αντικείμενο αυτού του κεφα αίου, επεκτά ηκε σημαντικά σε σ έση με τους στό ους του προαναφερ έντος έρ ου προς την κατεύ υνση να παρέ ει την συνο ική υποδομή δημιουρ ίας εικονικών συστάδ ν στο διαδίκτυο σαν υπηρεσία διαδικτύου. Το PLEIADES δημιουρ- ή ηκε σαν Πάρο ος Υπηρεσίας Υπο ο ιστικής Υποδομής (Computational Infrastructure Service Provider CISP), με στό ο την παρο ή υπο ο ιστικών πόρ ν με συστηματικό τρόπο πάν από το διαδίκτυο, είτε μεμον μένα ια σειριακές εφαρμο ές, είτε σαν εικονικές συστάδες ια παρά η η/κατανεμημένη

62 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: 42 Παρο ή Υπο ο ιστικής Υποδομής σαν Υπηρεσία: Το σύστημα PLEIADES επεξερ ασία. Η συ κεκριμένη υπηρεσία υ οποιείται με ρήση πρ τοκό ν και προτύπ ν που προά ουν τη δια ειτουρ ικότητα, ενώ η αποσύνδεση του παρό ου εφαρμο ών από τον πάρο ο υπο ο ιστικής υποδομής επιτρέπει τη δημιουρ ία νέ ν επι ειρηματικών μοντέ ν, όπου τόσο η εφαρμο ή σαν υπηρεσία, όσο και ο κύκ ος μη ανής αποτε ούν προϊόντα προς εκμετά ευση. Για το σύστημα PLEIADES, η με ά η μάζα τ ν υπο ο ιστικών πόρ ν διατί εται ε ε οντικά, κατά το ρόνο που οι πόροι αυτοί παραμένουν υπο ρησιμοποιούμενοι, ενώ τί εται το έμα της άμεσης επιστροφής και της διατήρησης του ε έ ου του εξοπ ισμού από τους ιδιοκτήτες του. 3.2 Το σύστημα PLEIADES Η ύπαρξη ενός με ά ου αρι μού ισ υρών, μόνιμα διασυνδεδεμέν ν και υ- πο ρησιμοποιούμεν ν υπο ο ιστών [alw01] σε συνδυασμό με την τεράστια εξέ ιξη στη ρήση του διαδικτύου ήταν ασικό κίνητρο ια την δημιουρ ία του συστήματος PLEIADES. Στό ος του συστήματος ήταν να ικανοποιήσει τις υπο ο ιστικές ανά κες ενός πανεπιστημιακού περι ά οντος, στο οποίο συνή ς υπάρ ει ένας με ά ος αρι μός υπο ρησιμοποιούμεν ν υπο ο ιστών διασυνδεδεμέν ν με δίκτυο υψη ών τα υτήτ ν. Το σύστημα PLEIADES στο- εύει στο να παρέ ει ρόνο στους ρήστες του σε υπο ο ιστικές μονάδες, είτε μεμον μένα είτε σε συστάδες, όταν δεν ρησιμοποιούνται ια ά ους σκοπούς. Κεντρικό σημείο ια το σύστημα PLEIADES είναι η δυνατότητα τ ν ιδιοκτητών τ ν υπο ο ιστικών μονάδ ν να δια έτουν ε ε οντικά ρόνο στις μη ανές τους. Οι ρήστες του συστήματος PLEIADES ρησιμοποιούν τους δια έσιμους υπο ο ιστές με άση τις προδια ραφές τ ν προ ραμμάτ ν τους. Το σύστημα PLEIADES παρέ ει στους ρήστες τη δυνατότητα να δημιουρ ούν συστάδες υπο ο ιστών οι οποίοι ειτουρ ούν παρόμοια με ένα NOW [ACP95], αντιμετ πίζουν και επι ύουν με ά α υπο ο ιστικά ή με ά α σε απαιτήσεις μνήμης προ ήματα, ρησιμοποιώντας παρά η η/ κατανεμημένη επεξερ ασία. Επιπρόσ ετα, το PLEIADES είναι ένα ανοι τό και ευέ ικτο σύστημα που μπορεί να ειτουρ ήσει σαν Πάρο ος Υπηρεσίας Υπο ο ιστικής Υποδομής (Computational Infrastructure Service Provider CISP). Η παρο ή εφαρμο ών σαν υπηρεσία είναι μια προσέ ιση στην διά εση ο ισμικού

63 I D C 3.2. Το σύστημα PLEIADES 43 Submit and manage availability PLEIADES Submit and manage jobs User (donor) Administer System Submit and manage jobs ASP Administrator User (acceptor) PLEIADA pool CN 's connected on the Internet Σ ήμα 3.1: Το σύστημα PLEIADES που προ εί την ρήση μέσ διαδικτύου, ρίς τη διά εση και ε κατάσταση ο ισμικού στους υπο ο ιστές τ ν ρηστών. Με άση την προσέ ιση CIS- P, ένας Πάρο ος Υπηρεσίας Εφαρμο ών (Application Service Provider, ASP) δεν δια έτει απαραίτητα ό ους τους υπο ο ιστικούς πόρους ια τις ανά κες επεξερ ασίας τ ν εφαρμο ών που παρέ ει, α ά διαπρα ματεύεται υπο ο- ιστικό ρόνο από έναν τρίτο Πάρο ο, τον CISP. Το σύστημα PLEIADES, με τους διάφορους ρήστες και τους δια έσιμους υπο ο ιστές Computational Nodes (CN) παρουσιάζονται στο σ ήμα 3.1. Job Submission Resource Monitoring Process Monitoring File Management PLEIADES System Cross Compile Computational Node Management User Logging& Security Σ ήμα 3.2: Υπηρεσίες του Συστήματος PLEIADES

64 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: 44 Παρο ή Υπο ο ιστικής Υποδομής σαν Υπηρεσία: Το σύστημα PLEIADES Βασικές Υπηρεσίες Το σύστημα PLEIADES παρέ ει τις υπηρεσίες που παρουσιάζονται στο σ ήμα 3.2 ώστε να επιτρέπει στους ρήστες να εκτε έσουν ό ες τις απαιτούμενες ειτουρ ίες που περι ράφονται παραπάν και δημιουρ ούν την ψευδαίσ ηση της ε κατάστασης ενός εικονικού υπο ο ιστή. Αυτές οι υπηρεσίες δημιουρ ή ηκαν με άση τις ανά κες ενός τυπικού ακαδημαϊκού περι ά οντος. Η εύρεση κύκ ν επεξερ αστή σε κατά η α υπο ο ιστικά συστήματα ια τα εκτε έσιμα προ ράμματα ρήστη είναι η κεντρική υπηρεσία που παρέ εται. Η υπο ο ή ερ ασιών (job submission) επιτρέπει στο ρήστη να επι έξει τα αρ εία προς εκτέ εση και αρ εία εισόδου/εξόδου, κα ώς και τον αρι μό και υπο ο ιστική π ατφόρμα τ ν μη ανημάτ ν που απαιτούνται. Στην περίπτ ση που τα εκτε έσιμα αρ εία απαιτούν υπο ο ιστική π ατφόρμα που δεν υπάρ ει δια έσιμη στο PLEIADES, η υπηρεσία δια μετα ώττισης (Cross Compile) επιτρέπει τη δημιουρ ία εκτε έσιμ ν αρ εί ν ια τους τύπους μη- ανών που είναι δια έσιμες στο PLEIADES. Επίσης, η υπηρεσία (Cross Compile) ενερ οποιεί πρόσ αση σε με α ύτερο μέρος τ ν υπο ο ιστικών πόρ ν του PLEIADES, παρέ οντας εκτε έσιμα αρ εία ια με α ύτερο αρι μό δια- έσιμ ν μη ανών. Ακο ου ώντας την υπο ο ή μίας ερ ασίας, οι υπηρεσίες παρακο ού ησης πόρ ν και ερ ασιών (resource and process monitoring) παρακο ου ούν την κατάσταση κά ε ερ ασίας και πόρου στο PLEIADES και επιτρέπουν στους ρήστες να παρατηρούν την πρόοδο τ ν ερ ασιών τους και να αμ άνουν σ ετικές ειδοποιήσεις. Παρέ εται επίσης, στους ιδιοκτήτες τ ν μη ανημάτ ν, υπηρεσία δια είρισης υπο ο ιστικών κόμ ν (Computational Node Management), ώστε να ορίζουν τις συν ήκες κάτ από τις οποίες μπορούν να επανακτούν ο ική η μερική ρήση τ ν υπο ο ιστών τους. Το σύστημα PLEIADES έ ει τη δυνατότητα να ε ρεί δια έσιμο ένα μη άνημα όταν δεν ρησιμοποιείται ια κάποιο ρονικό διάστημα, παρόμοια με ένα πρό ραμμα screen saver, ή όταν το υπο ο ιστικό του φορτίο είναι κάτ από ένα κα ορισμένο όριο. Επιπρόσ ετα, η υπηρεσία δια είρισης υπο ο ιστικών κόμ ν υποστηρίζει την εισα ή ενός μη ανήματος στο σύστημα PLEIADES και τους μη ανισμούς ια την αφαίρεσή του. Υπηρεσίες ασφά ειας και κατα ραφής ε ονότ ν (security and logging services) παρέ ονται ια διάφορα μέρη

65 3.2. Το σύστημα PLEIADES 45 του συστήματος. Ο κά ε ρήστης επιτρέπεται να έ ει πρόσ αση σε συ κεκριμένους πόρους και υπηρεσίες ανά ο α με τις ανά κες και τους περιορισμούς που αφορούν την ομάδα ρηστών στην οποία ανήκει. Βασικό έμα ασφά ειας αποτε εί η προστασία τ ν παρε όμεν ν συστημάτ ν από κακό ου ες διερ ασίες. Δεδομένου του ακαδημαϊκού περι ά οντος που δέ εται αυξημένη ανο ή σε έματα δια εσιμότητας συστήματος, οι τυπικές στρατη ικές ια ασφά εια είναι αρκετές ια το σύστημα PLEIADES. Η παρο ή ασφά ειας τέτοι ν συστημάτ ν αποτε ούσε κατά τη σ εδίαση του συστήματος και εξακο ου εί να αποτε εί ενερ ή ερευνητική περιο ή στο ώρο του υπέρ υπο ο ιστικού π έ ματος. Για την αποδοτική δια είριση και ορ άν ση τ ν ερ ασιών τ ν ρηστών, παρέ εται η υπηρεσία δια είρισης αρ εί ν (File Management). Για κά ε ρήστη παρέ εται ξε ριστός ώρος, όπου αρ εία μπορούν να μεταφερ ούν, διορ- ούν και δια ειριστούν, ώστε να επιτρέπεται εύκο η πρόσ αση και έ ε ος τ ν εκτε έσιμ ν αρ εί ν εφαρμο ών και τ ν αρ εί ν εισόδου/εξόδου. Δεδομένου ότι οι εφαρμο ές συ νά αναπτύσσονται σε ένα συ κεκριμένο στα μό ερ ασίας, τα εκτε έσιμα αρ εία ια τις δια έσιμες π ατφόρμες του PLEIADES δεν είναι εύκο ο να δημιουρ η ούν. Για να ξεπεραστεί αυτό το πρό ημα ρήσης, εισά εται η υπηρεσία διαμετα ώττισης (cross compile) που επιτρέπει στους ρήστες να μετα ττίσουν τις εφαρμο ές τους ια όσες π ατφόρμες από τις δια έσιμες π ατφόρμες επι υμούν, ρησιμοποιώντας μη ανήματα από το PLEIADES Δημιουρ ία Εικονικών Συστάδ ν inow Παρά την διαρκή αύξηση τ ν επιδόσε ν μεμον μέν ν υπο ο ιστικών συστημάτ ν, υπάρ ουν υπο ο ιστικά προ ήματα που εξακο ου ούν να απαιτούν τη συνδυασμένη ρήση πο ών υπο ο ιστών με παρά η ο/κατανεμημένο τρόπο. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το μέ ε ος του προ ήματος επι ά ει την παρά η η/κατανεμημένη επεξερ ασία, ενώ σε ά ες περιπτώσεις, η παρά - η η/κατανεμημένη επεξερ ασία μπορεί να οδη ήσει σε κα ύτερες, πιο ακρι- είς ή πιο αξιόπιστες ύσεις, ή να παρέ ει ύσεις μέσα σε πιο στενά ρονικά π αίσια. Η ρήση ομάδ ν στα μών ερ ασίας ια τη ύση προ ημάτ ν

66 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: 46 Παρο ή Υπο ο ιστικής Υποδομής σαν Υπηρεσία: Το σύστημα PLEIADES ξεκίνησε από το έρ ο NOW [ACP95], ενώ στο έρ ο Beowulf [BEO], η προσέ ιση αυτή ενισ ύ ηκε με τη ρήση κοινότυπ ν συστημάτ ν προσ πικών υπο ο ιστών και δικτύ ν (commodity hardware). Οι προσε ίσεις του NOW και του Beowulf εφαρμόστηκαν και επεκτά ηκαν σε πο ά μετα ενέστερα έρ α [GKYL00, MVZ97, SET, GpG00]. Η ρήση του διαδικτύου, σε αντί εση με τοπικό δίκτυο υπο ο ιστών σαν το διασυνδετικό μέσο ια τη δημιουρ ία συστάδ ν υπο ο ιστών ια ρήση σε παρά η η/κατανεμημένη επεξερ ασία παρέ ει με α ύτερη ευε ιξία και δυναμική ια με α ύτερα με έ η [GKYL00, MKD99, GpG00]. Αυτός ο τύπος συστάδας υπο ο ιστή διασυνδεδεμένου μέσ του διαδικτύου α ονομαστεί inow. Η ρήση του διαδικτύου σαν διασυνδετικό μέσο έτει πρόσ ετες α- παιτήσεις που πρέπει να ακο ου ούνται από τις παρά η ες/κατανεμημένες εφαρμο ές κα ώς και ορισμένους κανόνες ώστε να υπάρ ει όφε ος από τη ρήση μίας τέτοιας αρ ιτεκτονικής. Αν οι διασυνδεδεμένοι υπο ο ιστές συνδέονται με υψη ής τα ύτητας δίκτυο που δεν είναι υπερφορτ μένο κατά τη ρήση της εικονικής συστάδας, η αναμενόμενη διαφορά σε επιδόσεις μεταξύ NOW και inow είναι μικρή. Επομέν ς, εφαρμο ές ια συστάδες υπο ο ιστών α έ ουν ικανοποιητικές επιδόσεις σε ένα περι ά ον inow αν έ ουν σημαντικό ποσό επεξερ αστικού φόρτου και έ ουν δυνατότητα να υ οποιήσουν πο ιτικές ια ανο ή σε σφά ματα, δυναμική δια είριση πόρ ν και δυναμική μετα ο ή με έ ους της συστάδας. Το σύστημα PLEIADES, ρησιμοποιώντας τις υπηρεσίες που παρουσιάστηκαν παραπάν, παρέ ει τη δημιουρ ία περι ά οντος inow όπου ο ρήστης έ ει δυνατότητα να ορίσει τον αρι μό και την π ατφόρμα τ ν απαιτούμεν ν επεξερ αστών και με έ ους μνήμης. Τα απαιτούμενα εκτε έσιμα αρ εία και αρ εία εισόδου/εξόδου ια την κά ε εφαρμο ή α πρέπει να μεταφερ ούν στο ώρο αρ εί ν του englpleiades εκ τ ν προτέρ ν και να έ ουν ο οκ ηρ - εί όσες ερ ασίες μετα ώττισης απαιτούνται με ρήση της υπηρεσίας Cross Compile.

67 3.3. Το Πρ τότυπο PLEIADES Παρο ή Υπηρεσίας Υπο ο ιστικής Υποδομής CISP Η ρήση της Παρο ής Υπηρεσίας Εφαρμο ών από το διαδίκτυο (ASP) ια την επί υση διάφορ ν προ ημάτ ν αποτε εί μία σημαντική τάση, κυρί ς άρη στα οφέ η και μειώσεις κόστους που συνεπά εται όταν κοινές εφαρμο ές με σημαντικές υπο ο ιστικές απαιτήσεις συντηρούνται, μοιράζονται, φι οξενούνται και εκτε ούνται σε ένα κεντρικό περι ά ον [BV00]. Σε ένα ακαδημαϊκό περι ά ον, που είναι το αντικείμενο της συ κεκριμένης ερ ασίας, η ύ- παρξη ορισμέν ν ιδρυματικών ASP σε συνερ ασία με το σύστημα PLEIADES μπορούν να οη ήσουν στην αυξημένη δια εσιμότητα ρήσιμ ν εφαρμο ών και την αντιμετώπιση της υπο ρησιμοποίησης υπο ο ιστικών πόρ ν. Το σύστημα PLEIADES απαιτείται να έ ει μία απ ή και κα ά ορισμένη διεπαφή προς τις υπηρεσίες του, σ εδιασμένη ια ρήση από ά ους υπο ο ιστές κα- ώς και ρήστες. Μέσ αυτής της διεπαφής, ένας ASP έ ει τη δυνατότητα να υπο ά ει υπο ο ιστικές ερ ασίες στο PLEIADES, το οποίο α ενερ εί σαν CISP ια διάφορους ASP. H αποσύνδεση του παρό ου εφαρμο ών από τον πάρο ο υπο ο ιστικής υποδομής επιτρέπει τη δημιουρ ία νέ ν επι ειρηματικών μοντέ ν όπου τόσο η εφαρμο ή σαν υπηρεσία όσο και ο κύκ ος μη ανής αποτε ούν προϊόντα προς εκμετά ευση. 3.3 Το Πρ τότυπο PLEIADES Η αρ ιτεκτονική του συστήματος PLEIADES ακο ου εί μία δομή επιπέδ ν, όπ ς φαίνεται στο σ ήμα 3.3. Η ειτουρ ικότητα του επιπέδου 1, PLEIADES Front end Tier (PFT) ανα αμ άνει από τη μία την α η επίδραση με ρήστες που υπο ά ουν ερ ασίες ια εκτέ εση και από την ά η τη διεπαφή με ά α υπο ο ιστικά συστήματα όπ ς ASP. Κά ε ASP αντιμετ πίζεται σαν εικονικός ρήστης και η διεπαφή αυτή οφεί ει να παρέ ει ό ες τις δυνατότητες που παρέ ονται και στους κανονικούς ρήστες. Οι ιδιαιτερότητες της κά ε κατη ορίας ρήστη αντιμετ πίζονται από αντίστοι α συστατικά του PFT, οι πρα ματικοί ρήστες εξυπηρετούνται από το Web GUI ενώ οι ASP από το CAP (CISP Access Point). Το δεύτερο επίπεδο, PLEIADES Middle Tier (PMT), παρέ ει τη δυνατότη-

68 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: 48 Παρο ή Υπο ο ιστικής Υποδομής σαν Υπηρεσία: Το σύστημα PLEIADES τα ανεξαρτησίας του συστήματος από το σύστημα δια είρισης πόρ ν στο κατώτερο επίπεδο. Η υπηρεσία που παρέ ει είναι η ενίκευση ενός συστήματος δια είρισης υπο ο ιστικών πόρ ν. Το τρίτο επίπεδο, PLEIADES Resource Management Tier (RMT) παρέ ει υπηρεσίες δια είρισης πόρ ν και ερ ασιών. Το κά ε επίπεδο με τα αντίστοι α συστατικά και επτομέρειες υ οποίησης παρουσιάζεται και συζητείται παρακάτ. Administer System Administrator User (acceptor) User (donor) Submit and manage jobs Submit and manage availability Web GUI Front-END Tier (PFT) XML Front-End Manager (PFM) Job Information and Data XML XML XML CISP Access Point (CAP) Tier 1 Submit and manage jobs Application Service Provider (ASP) Middle-Tier (PMT) Tier 2 Job Submission and Management Resource Management Tier (RMT) Tier 3 Computational Nodes PLEIADES pool Σ ήμα 3.3: Το Πρ τότυπο Σύστημα PLEIADES Το Επίπεδο Διεπαφής PFT Το PFT περι αμ άνει το PLEIADES Front end Manager PFM και τα δύο αρ ρώματα Web GUI και CISP Access Point (CAP) που ειρίζονται αντίστοι- ες διεπαφές. Το Web GUI υ οποιεί ραφική διεπαφή ρήστη ασισμένη σε τε νο ο ίες πα κοσμίου ιστού (web based) ια την α η επίδραση με τους διάφορους ρήστες του συστήματος. Το CAP παρέ ει τη δυνατότητα στους ASP να ρησιμοποιούν αποτε εσματικά το PLEIADES ια εκτέ εση τ ν ερ- ασιών τους. Το PFM έ ει τη δυνατότητα να εξυπηρετεί πο απ ά σημεία

69 3.3. Το Πρ τότυπο PLEIADES 49 επαφής με ρήστες όπ ς το Web GUI και το CAP και παρέ ει δομημένη και διάφανη ροή ε έ ου και π ηροφορίας από τα υποσυστήματα διεπαφών στα κατώτερα επίπεδα. Η επικοιν νία μεταξύ του PFM και τα αρ ρώματα διεπαφών ίνεται με μηνύματα XML [BPSMM08] Το Υποσύστημα Διεπαφής Web GUI Η ειτουρ ικότητα του Web GUI, εκτός από τα τυπικά αρ ρώματα διεπαφής που απαιτούνται ια την μεταφορά και εκτέ εση προ ραμμάτ ν ρήστη, ε- πιτρέπει επίσης την α η επίδραση με το ώρο αρ εί ν του κά ε ρήστη. Χρησιμοποιώντας το Web GUI, είναι δυνατές ό ες οι τυπικές ερ ασίες με αρ- εία όπ ς διόρ ση, αντι ραφή, μετονομασία, δια ραφή, κ π. Επίσης, είναι δυνατή η εμφάνιση τ ν περιε ομέν ν τ ν αρ εί ν εισόδου και εξόδου, η υπο- ο ή, η δια είριση και η παρακο ού ηση ερ ασιών ρήστη. Για την ειτουρ ία της υπο ο ής ερ ασίας, το Web GUI επιτρέπει στο ρήστη να ορίσει, ρησιμοποιώντας μία ειδική φόρμα, ό ες τις απαιτούμενες επτομέρειες ια τα εκτε έσιμα αρ εία, τις ανά κες σε π ατφόρμα και αρι μό επεξερ αστών, και την τοπο εσία τ ν αρ εί ν εισόδου και εξόδου. Επιπρόσ ετα, δίνει τη δυνατότητα ενημέρ σης με ρήση η εκτρονικού τα υδρομείου ια την ο οκ ήρ ση της εκτέ εσης μίας συ κεκριμένης ερ ασίας. To Web GUI παρέ ει στους ιδιοκτήτες τ ν υπο ο ιστικών συστημάτ ν το απαραίτητο ο ισμικό ια την εισα ή τ ν μη ανημάτ ν στο PLEIADES. Ένα ά ο σημαντικό έρ ο του Web GUI είναι η διεπαφή της υπηρεσίας διαμετα ώττισης (Cross Compile). Αυτή η υπηρεσία διευκο ύνει σημαντικά τη δημιουρ ία εκτε έσιμ ν ια κά ε π ατφόρμα δια έσιμη στο σύστημα. Επίσης, το Web GUI παρέ ει στους δια ειριστές του συστήματος το κέντρο δια είρισης του PLEIADES, με ερ α εία ια δια είριση ρηστών και ερ ασιών, κα ώς και π ήρη πρόσ αση στο ώρο αρ εί ν. Το Web GUI υ οποιή ηκε σε PHP [PHP], και παρέ εται μέσ του εξυπηρετητή ιστοσε ίδ ν Apache web server [AWS]. Το ασικό επίπεδο ασφά ειας, που φαίνεται αποδεκτό ια το συ κεκριμένο πρ τότυπο δεδομένης της ε κατάστασής του σε ένα ακαδημαϊκό περι ά ον, παρέ εται με τη ρήση του πρ τοκό ου Secure Sockets Layer (SSL) [FKK96], ενώ το ο ισμικό ανοι τού

70 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: 50 Παρο ή Υπο ο ιστικής Υποδομής σαν Υπηρεσία: Το σύστημα PLEIADES κώδικα openssl [OSS] ρησιμοποιείται ια τη δημιουρ ία τ ν απαραίτητ ν ψηφιακών πιστοποιητικών τύπου X.509 [CCI88]. Σε μία εταιρική ε κατάσταση, α ήταν απαραίτητο να υπο ραφούν τα ψηφιακά πιστοποιητικά από κάποια Υπηρεσία Πιστοποίησης. Η ταυτοποίηση ρηστών και δια είριση συνόδ ν (session) ρήστη παρέ εται από το phpsecurepages [PSP], το οποίο στηρίζεται στο σύστημα δια είρισης άσε ν δεδομέν ν MySQL [SQL]. Για τη διεπαφή της υ- πηρεσίας δια είρισης αρ εί ν, ρησιμοποιή ηκε το WebExplorer [WE], μετά από σημαντικές παρεμ άσεις στη ειτουρ ικότητά του ώστε να κα ύψει τις ιδιαιτερότητες του συστήματος PLEIADES Το Υποσύστημα Διεπαφής Επικοιν νιών CAP Η ειτουρ ικότητα CISP είναι ένα ιδιαίτερο στοι είο του συστήματος PLEIADES και παρέ εται στους ASP μέσ του υποσυστήματος CAP. Το CAP παρέ ει ένα σημείο αντα α ής π ηροφορίας ώστε οι ASP να μπορούν να ρησιμοποιήσουν το PLEIADES ια τις υπο ο ιστικές τους ανά κες. Η π ηροφορία που αντα άσσεται μεταξύ του PLEIADES και ενός ASP έ ει τη μορφή μηνυμάτ ν XML. Δεδομένου ότι η α η επίδραση ανάμεσα στο PLEIADES και έναν ASP είναι διαδικασία κατά δέσμες (batch processing), η συ κεκριμένη διεπαφή δεν διατηρεί κατάσταση (stateless), δη αδή δεν υπάρ ει μνήμη σε σ έση με τις ενέρ ειες που έ ουν ίνει. Η αντί εση φαίνεται με μία διεπαφή ραμμής εντο- ών, η οποία διατηρεί μνήμη ια την κατάστασή της, όπ ς τρέ ν κατά ο ος, μετα ητές περι ά οντος και επιστρεφόμενη τιμή από την τε ευταία διερ ασία. Κά ε μήνυμα XML που μεταφέρεται μέσ του CAP περι αμ άνει π ήρη στοι εία ταυτοποίησης ρήστη κα ώς και της ερ ασίας που απαιτείται να εκτε εστεί. Οι απαντήσεις του CAP προς τον ASP είναι και αυτές μηνύματα XML, και η μεταφορά τ ν μηνυμάτ ν XML ίνεται με ρήση του πρ τοκό - ου HTTP[FGM + 99]. Το CAP, εκτός από το να προ εί αιτήσεις παρο ής υπηρεσίας προς το PFM, επίσης έ ει ευ ύνη ια την ταυτοποίηση ρηστών. Οι απαντήσεις από το PFM προ ούνται προς τον ASP μέσ του CAP. Το CAP υ οποιείται σαν CGI script, και εκτε είται από τον ίδιο διακομιστή ιστοσε ίδ ν Apache με το Web GUI. Έ ει ραφτεί σε C++ και ια την επεξερ ασία μηνυμάτ ν XML ρησιμοποιείται το IBM XML4C [XML], το οποίο

71 3.3. Το Πρ τότυπο PLEIADES 51 αποτε είται από το Apache Xerces C++ [XER] ια την επεξερ ασία XML και το ΙΒΜ ICU [ICU] ια υποστήριξη διε νών κ δικοσε ίδ ν. Για την ταυτοποίηση ρηστών, το CAP ανακτά τα στοι εία ρηστών από τη άση δεδομέν ν του Web GUI. <!ELEMENT filespace (userdata, cmd)> <!ELEMENT userdata EMPTY> <!ATTLIST userdata username CDATA #REQUIRED> <!ATTLIST userdata password CDATA #REQUIRED> <!ELEMENT cmd (mkdir rmdir mvdir touchfile rmfile mvfile dir cat store)> <!ELEMENT mkdir EMPTY> <!ATTLIST mkdir dirname CDATA #REQUIRED> <!ELEMENT rmdir EMPTY> <!ATTLIST rmdir DIRNAME CDATA #REQUIRED> <!ELEMENT dir EMPTY> <!ATTLIST dir dirname CDATA #REQUIRED> <!ELEMENT cat EMPTY> <!ATTLIST cat filename CDATA #REQUIRED> <!ELEMENT store (#PCDATA) > <!ATTLIST store filename CDATA #REQUIRED> <!ELEMENT rename EMPTY> <!ATTLIST rename oldname CDATA #REQUIRED> <!ATTLIST rename newname CDATA #REQUIRED> <!ELEMENT rmfile EMPTY> <!ATTLIST rmfile filename CDATA #REQUIRED> Σ ήμα 3.4: DTD ια υπηρεσίες δια είρισης αρ εί ν Το Σύστημα Δια είρισης Υποσυστημάτ ν Διεπαφής Χρήστη PFM Το PFM σ εδιάστηκε με στό ο να υποστηρίξει πο απ ά αρ ρώματα δια- είρισης της διεπαφής ρήστη. Στο πρ τότυπο του PLEIADES, υπάρ ουν δύο υποσυστήματα πε άτες ια το PFM, το Web GUI και το CAP. Τα αρ ρώματα δια είρισης της διεπαφής ρήστη έ ουν και την ευ ύνη της ταυτοποίησης ρήστη, κα ώς ια διαφορετικά πρ τόκο α ακο ου ούνται διαφορετικές διαδικασίες. Οι αιτήσεις παρο ής υπηρεσίας προς το PFM ίνονται με μηνυμάτ ν XML, και η μορφή τ ν μηνυμάτ ν ορίζεται από ένα σύνο ο Document Type Definitions (DTD). Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι αιτήσεις ια υπηρεσία

72 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: 52 Παρο ή Υπο ο ιστικής Υποδομής σαν Υπηρεσία: Το σύστημα PLEIADES προ ούνται προς το επίπεδο PMT. Το PFM ειρίζεται τοπικά τις αιτήσεις ια την υπηρεσία δια είρισης αρ εί ν. Οι απαντήσεις στις αιτήσεις ια υπηρεσία προ ούνται από το ενδιάμεσο επίπεδο μέσ του PFM και τ ν αρ ρ μάτ ν δια είρισης διεπαφών προς το ρήστη. Τα αρ εία και η δομή αρ εί ν που παρουσιάζονται στην υπηρεσία δια είρισης αρ εί ν είναι πρα ματικά αρ εία, σε συ κεκριμένο ώρο στο σύστημα αρ εί ν του εξυπηρετητή του συστήματος PLEIADES. Στο σ ήμα 3.4 παρουσιάζεται το DTD ια τις αιτήσεις προς την υπηρεσία δια είρισης αρ εί ν, ενώ το σ ήμα 3.5 παρουσιάζει ένα παράδει μα μίας τέτοιας αίτησης, ια δημιουρ ία ενός κατα ό ου με όνομα test. Το PFM είναι ραμμένο σε C++ και ια τη δια είριση τ ν μηνυμάτ ν XML, ρησιμοποιείται η ι ιο ήκη IBM XML4C. <?xml version="1.0"?> <!DOCTYPE filespace SYSTEM "filespace.dtd"> <filespace> <userdata username="kpap" password="123" /> <cmd> <mkdir dirname="test" /> </cmd> </filespace> Σ ήμα 3.5: Αίτηση ια δημιουρ ία κατα ό ου με όνομα test Το Ενδιάμεσο Επίπεδο PMT Το ενδιάμεσο επίπεδο του συστήματος PLEIADES Middle Tier, PMT παρουσιάζει υπηρεσίες ενός ενικευμένου δια ειριστή πόρ ν και ερ ασιών ώστε το σύστημα PLEIADES να έ ει δυνατότητα να ενσ ματώσει ένα διαφορετικό σύστημα δια είρισης πόρ ν από αυτό του πρ τότυπου. Με ά α ό ια, το PMT επιτρέπει την α η επίδραση ανάμεσα στο επίπεδο διεπαφής και το επίπεδο δια είρισης πόρ ν με ένα ορ αν μένο και διάφανο τρόπο. Οι υπηρεσίες που παρέ ει το PMT περι αμ άνουν υπο ο ή ερ ασίας, παρακο ού ηση και έ ε ο διερ ασιών, και δια είριση τ ν υπο ο ιστών του συστήματος. Για κά ε ερ ασία που υπο ά εται στο PMT, κατα ρείται αντίστοι- η π ηροφορία στη άση δεδομέν ν του συστήματος PLEIADES. Περιοδικά, ίνεται έ ε ος της κατάστασης ό ν τ ν ερ ασιών και ενημερώνεται

73 3.3. Το Πρ τότυπο PLEIADES 53 η άση δεδομέν ν. Οι ερ τήσεις ρήστη ια την κατάσταση της ερ ασίας ικανοποιούνται με στοι εία από τη άση δεδομέν ν και ό ι άμεσα από το RMT. Η π ηροφορία παραμένει στη άση και μετά την ο οκ ήρ ση της ερ- ασίας, ια ιστορική, απο ο ιστική και στατιστική ρήση. Οι υπηρεσίες του PMT έ ουν ραφτεί σε C++ και η επικοιν νία με το RMT έ ει προσαρμοστεί πάν στο σύστημα Condor που ρησιμοποιείται στο πρ τότυπο PLEIADES, ενώ ια τη δια είριση XML ρησιμοποιείται η ι ιο ήκη IBM XML4C. Η άση δεδομέν ν είναι κοινή με το σύστημα διεπαφής ρήστη, και υ οποιείται στο σύστημα δια είρισης άσε ν δεδομέν ν MySQL Το Επίπεδο Δια είρισης Πόρ ν RMT Το πρ τότυπο σύστημα PLEIADES ρησιμοποιεί το σύστημα δια είρισης πόρ ν Condor [CRM, BL99, LBRT97] που έ ει δημιουρ η εί από το Πανεπιστήμιο Wisconsin Madison. Ένα από τα πιο ε κυστικά αρακτηριστικά του συστήματος Condor είναι η δυνατότητά του να δημιουρ εί αποδοτικές υπο ο ιστικές συστάδες από ένα σύνο ο δια έσιμ ν μη ανών. Επίσης, το Condor δεν απαιτεί Network File System (NFS) μεταξύ τ ν κόμ ν ια να ειτουρ ήσει. Το Condor εκτός από την εκτέ εση σειριακών εφαρμο ών στα μη ανήματα επιτρέπει εκτέ εση παρά η ν/κατανεμημέν ν προ ραμμάτ ν ασισμέν ν στις ι ιο ήκες περάσματος μηνύματος PVM [GBD + 94] και MPI [GLS94]. Η ε ά ιστη απαίτηση ια ένα στα μό ερ ασίας να ίνει μέ ος στο σύστημα PLEIADES είναι η ε κατάσταση του συστήματος Condor, με κατά η ες ρυ μίσεις που παρέ ονται. Το Condor παρέ ει υπηρεσίες ια υπο ο ή, παρακο ού ηση και έ ε ο σειριακών ή παρά η ν εφαρμο ών. Για να οριστεί το κατά η ο περι ά - ον εκτέ εσης, δη αδή ο αρι μός τ ν επεξερ αστών και η π ατφόρμα τους, ρησιμοποιείται ένα ειδικό αρ είο υπο ο ής ερ ασίας. Το αρ είο αυτό περι- ράφει ό ες τις παραμέτρους που ρειάζεται να ν ρίζει το Condor ώστε να δια ειριστεί και να προ ραμματίσει σ στά τη συ κεκριμένη ερ ασία. Το Condor, ασισμένο στο παραπάν αρ είο περι ραφής ερ ασίας και την π ηροφορία που συντηρεί ια τους δια έσιμους σε αυτό πόρους, εκτε εί ένα πο ύπ οκο α όρι μο ταιριάσματος ώστε να κάνει τη έ τιστη ανά εση [RLS00, RLS98].

74 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: 54 Παρο ή Υπο ο ιστικής Υποδομής σαν Υπηρεσία: Το σύστημα PLEIADES 3.4 Ειδικές απαιτήσεις ια εκτέ εση στο PLEIADES Μία εφαρμο ή ρήστη ια να εκτε εστεί στο σύστημα PLEIADES, πρέπει να ά ει υπ όψη ορισμένες οδη ίες. Αυτές οι οδη ίες εφαρμόζονται κύρια στη ρήση του PLEIADES ια την εκτέ εση παρά η ν/κατανεμημέν ν ερ- ασιών. Μία σειριακή εφαρμο ή μπορεί να εκτε εστεί στο PLEIADES ρίς σημαντικές α α ές εκτός από την πι ανή δημιουρ ία νέ ν εκτε έσιμ ν, ρησιμοποιώντας την υπηρεσία διαμετα ώττισης(cross Compile), ια την εκμετά ευση τ ν διάφορ ν τύπ ν μη ανών που είναι δια έσιμοι. Οι επτομερείς απαιτήσεις από παρά η ες/κατανεμημένες εφαρμο ές περι ράφονται στο PLEIADES Ready Requirements που είναι δια έσιμο από την ιστοσε ίδα του συστήματος PLEIADES ώστε νέοι ρήστες να εκμετα ευτούν αποδοτικά το σύστημα. Για παρά η η/κατανεμημένη επεξερ ασία, το προ ραμματιστικό μοντέ ο που ταιριάζει περισσότερο στο σύστημα PLEIADES είναι το παράδει μα κυρίου/ερ άτη (master/worker). Δεδομένης της υποκείμενης υποστήριξης του Resource Management Tier από το σύστημα Condor, η προτιμώμενη ι ιο ήκη μεταφοράς μηνυμάτ ν είναι το PVM [GBD + 94]. Αυτή η επι ο ή πρ τοκό ου μεταφοράς μηνυμάτ ν ίνεται κυρί ς ό της ε ενούς ικανότητας του PVM να αντιμετ πίσει την απρόσμενη ή προ ραμματισμένη απώ εια κάποι ν από τους κόμ ους ερ άτες που είναι μέρος της εικονικής συστάδας που ρησιμοποιείται. Φυσικά, η προσ ήκη νέ ν επεξερ αστών σε μία ήδη ενερ ή συστάδα υπο ο ιστών είναι σημαντική ι αυτό τον τύπο εφαρμο ών, και δεδομένου ότι το PVM υποστηρίζει π ήρ ς αυτό το αρακτηριστικό, δίνει επιπ έον π εονεκτήματα ια την επι ο ή του. Στην πράξη, όταν η κύρια διαδικασία (master) ζητά ένα νέο μη άνημα, το Resource Management Tier ενερ οποιείται εμ ό ιμα στην αίτηση αυτή και προσπα εί να εντοπίσει ένα δια έσιμο μη άνημα ια να ρησιμοποιη εί με την συ κεκριμένη εικονική μη ανή PVM. Η κύρια διαδικασία, που ορίζεται από το ρήστη, είναι υπεύ υνη ια την υ οποίηση σ ημάτ ν check pointing ώστε να επιτύ ει ένα συ κεκριμένο α μό ανο- ής σε σφά ματα οποτεδήποτε κάποιοι από τους κόμ ους ερ ασίας άνονται ό δυσ ειτουρ ίας του μη ανήματος ή του δικτύου, ή ό της απαίτησης του ιδιοκτήτη να ρησιμοποιήσει το μη άνημά του. Επιπρόσ ετα, η κύρια

75 3.5. Με έτες Περίπτ σης Χρήσης του PLEIADES 55 ερ ασία πρέπει περιοδικά να παρακο ου εί μηνύματα ια τη δια εσιμότητα νέ ν κόμ ν που μπορούν να προστε ούν στην τρέ ουσα εικονική συστάδα. Φυσικά, είναι σαφές ότι ο κώδικας της διαδικασίας ερ άτη πρέπει να μετα- ττιστεί σε διάφορες π ατφόρμες ώστε να μπορεί να ρησιμοποιη εί σε όσο το δυνατό περισσότερες μη ανές μπορεί να δια έσει το σύστημα PLEIADES. Πρέπει να τονιστεί ότι, σε αντί εση με την περίπτ ση του ασισμένου σε τοπικό δίκτυο NOW, οι ικανότητες ανο ής σφα μάτ ν της κύριας διαδικασίας είναι εξαιρετικά σημαντικές στην περίπτ ση εφαρμο ών στο PLEIADES, κα ώς η σύσταση της δυνητικής εικονικής μη ανής μπορεί να α άξει οποιαδήποτε στι μή με προσ ήκες και αφαιρέσεις μη ανών από τους πόρους που είναι δια έσιμοι στο PLEIADES. Η σημασία της κύριας διαδικασίας και οι ακραίες συνέπειες της απώ ειας της, δημιουρ ούν την ανά κη ενός μικρού συνό ου αφιερ μέν ν μη ανημάτ ν ια το PLEIADES, ια να φι οξενούν τις κύριες διαδικασίες τ ν εφαρμο ών, ώστε να υπάρ ει ο έ ε ος και η ασφά εια που απαιτείται. Επίσης, μία κύρια διαδικασία στο παράδει μα κυρίου/ερ άτη δεν άζει με ά ο υπο ο ιστικό φόρτο στη μη ανή όπου εκτε είται, με αποτέ εσμα να μπορούν να φι οξενούνται αρκετές κύριες διαδικασίες σε ένα μόνο μη άνημα ρίς σημαντική επίδραση στις συνο ικές επιδόσεις της κατανεμημένης εφαρμο ής. 3.5 Με έτες Περίπτ σης Χρήσης του PLEIADES Με έτη Περίπτ σης inow Το σύστημα PLEIADES ρησιμοποιή ηκε ια την επί υση ενός τυπικού συστήματος ανά εσης π ηρώματος αεροπορικής εταιρίας με ικανοποιητικά α- ποτε έσματα. Το ερ αστήριο Συστημάτ ν Υπο ο ιστών 1 έ ει εκτεταμένη εμπειρία στη ρήση ενός NOW ασισμένου σε τοπικό δίκτυο ια την επί υση συνδυαστικών προ ημάτ ν με έμφαση σε προ ήματα ρονοπρο ραμματισμού [HE96, ASTW00, AGH + 98, GAH98a, GAH98b]. Για να δοκιμαστεί το περι ά ον και η υπο ο ιστική υποδομή του PLEIADES, ρησιμοποιή ηκε η 1 Ερ αστήριο Συστημάτ ν Υπο ο ιστών Computer Systems Laboratory: csl.ece.upatras.gr

76 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: 56 Παρο ή Υπο ο ιστικής Υποδομής σαν Υπηρεσία: Το σύστημα PLEIADES διαδικασία παρα ής ζευ αριών (pairing generation) μιας εφαρμο ής τυπικής αεροπορικής εταιρίας [HE96]. Σε αυτή την περίπτ ση, τα παρά η α ήματα περι αμ άνουν μία παρά η η διαδικασία αναζήτησης ια την παρα ή νέ ν ταξιδιών τα οποία ικανοποιούν ένα με ά ο σύνο ο κανόν ν και κανονισμών. Αυτό είναι το πιο ρονο όρο ήμα στη συνο ική διαδικασία κατανα ώνοντας μέ ρι και 80% του υπο ο ιστικού ρόνου που απαιτείται ια το π ήρες σύστημα. Οι υπο- ο ισμοί που υπεισέρ ονται στη διαδικασία παρα ής είναι τέτοιοι, ώστε κά ε κόμ ος ερ ασίας ρειάζεται να επικοιν νήσει μόνο με την κύρια διαδικασία ια να ά ει μεμον μένη ερ ασία προς εκτέ εση και κατόπιν να επιστρέψει νόμιμα ταξίδια ια περαιτέρ επεξερ ασία και ε τιστοποίηση. Αυτή η εφαρμο ή ικανοποιεί π ήρ ς τις ασικές απαιτήσεις ια αποδοτική παρά η η/κατανεμημένη επεξερ ασία, η οποία μπορεί να παρουσιαστεί σαν διαδικασίες με με ά α ανεξάρτητα υπο ο ιστικά συστατικά και μικρά μεσοδιαστήματα αντα α ής π ηροφορίας μεταξύ της κύριας διαδικασίας με τις διαδικασίες ερ ατών. Η διαδικασία παρα ής ταξιδιών περι αμ άνει μία ακο ου ία ημάτ ν αναζήτησης κατά ά ος (depth first search) τα οποία μπορούν να εκτε- εστούν παρά η α. Οι κόμ οι της δομής αναζήτησης είναι ασικά σύνο α ενερ ειών οι οποίες, όταν συνδέονται με άση ένα σύνο ο κανόν ν και κανονισμών, δημιουρ ούν νόμιμα ταξίδια ια το π ήρ μα της αεροπορικής εταιρίας. Στην εφαρμο ή ρονοπρο ραμματισμού π ηρώματος, κά ε ασικό σύνο ο ε- νερ ειών που πρόκειται να συνδε εί περι αμ άνει ένα σύνο ο πτητικών σκε- ών όπου ένα πτητικό σκέ ος ορίζεται σαν ένα αδιαίρετο τμήμα ερ ασίας με μοναδική ανα ώρηση και μοναδικό προορισμό σ ετιζόμενο με αυτά. Για την παρά η η/κατανεμημένη έκδοση του τμήματος της παρα ής ταξιδιών αυτής της εφαρμο ής, είναι δυνατή η επίτευξη σ εδόν έ τιστης επιτά υνσης στην περίπτ ση του περι ά οντος NOW [GAH98b]. Στο πρ τότυπο περι ά ον του συστήματος PLEIADES, που περι αμ άνει κυρί ς αφοσι μένους υπο ο ιστές συνδεδεμένους με ένα ενδοπανεπιστημιακό δίκτυο υψη ής τα ύτητας, η παρατηρούμενη απώ εια στην απόδοση από το [GAH98b] ήταν περίπου στο 1%. Αυτό οφεί εται κυρί ς στο ε ονός ότι οι κα υστερήσεις ό δικτύου ια τη συ κεκριμένη εφαρμο ή κατά με ά ο α -

77 3.5. Με έτες Περίπτ σης Χρήσης του PLEIADES 57 μό επικα ύπτονται με φέ ιμο υπο ο ιστικό φόρτο κα ώς η εφαρμο ή είναι εξαιρετικά παρα η οποιήσιμη από τη φύση της και ταυτό ρονα μπορεί να εκτε εστεί με ασύ ρονο τρόπο. Τα παραπάν αρακτηριστικά την κάνουν μία από τις πιο κατά η ες εφαρμο ές ια το σύστημα PLEIADES Με έτη Περίπτ σης CISP Για να δοκιμαστεί η ειτουρ ία CISP του PLEIADES, που απαιτεί ένα ά ο σύστημα ο ισμικού να ε έ ει με αποδοτικό τρόπο το PLEIADES, δημιουρ- ή ηκε μία πρ τότυπη διεπαφή ια εφαρμο ή ρονοπρο ραμματισμού μέσης εκπαίδευσης. Η συ κεκριμένη εφαρμο ή ήταν δια έσιμη και σε κοινή ρήση στο Ερ αστήριο Συστημάτ ν Υπο ο ιστών [BDH97]. Υπο έτουμε ότι ο δια ειριστής του ASP εκ τ ν προτέρ ν ορ ανώνει κατα ό ους στο ώρο αρ εί ν του PLEIADES ια ρήση από διάφορες εφαρμο ές ASP. Οι προε κατεστημένες εφαρμο ές π έον μπορούν να ρησιμοποιη ούν από κανονικούς ρήστες του συστήματος ASP. Να σημει εί ότι οι κανονικοί ρήστες του ASP δεν αντι- αμ άνονται ότι το σύστημα PLEIADES εμπ έκεται στη διαδικασία και ότι οι δικοί του πόροι είναι αυτοί που παρέ ουν τις ύσεις στα προ ήματά τους. Για κά ε αίτηση ρήστη ια επί υση προ ήματος ρονοπρο ραμματισμού, ο εξυπηρετητής του ASP δημιουρ εί το κατά η ο μήνυμα XML και το αποστέ ει στο PLEIADES CISP Access Point. Μετά την επισήμανση της ο οκ ήρ σης, ο εξυπηρετητής του ASP ζητάει το παρα έν αποτέ εσμα, το οποίο μεταφέρεται ενσ ματ μένο σε ένα μήνυμα διαμορφ μένο σαν κείμενο XML. Τότε, ο ASP μεταφράζει την έξοδο σε μία τυπική μορφή ρο ο ίου προ ράμματος. Για τον εξυπηρετητή του ASP, μία διεπαφή ρήστη δημιουρ ή ηκε σαν ε- φαρμο ή ιστού (web application) με ρήση της τε νο ο ίας Active Server Pages της Microsoft [MS]. Ο εξυπηρετητής ιστού που ρησιμοποιή ηκε είναι ο Internet Information Server της Microsoft. Για τη δια είριση κειμέν ν XML στον ASP ρησιμοποιή ηκε το συστατικό MSXML της Microsoft ενώ ια τη μεταφορά δεδομέν ν πάν από το πρ τόκο ο HTTP [FGM + 99] ρησιμοποιή ηκε το Inet της Microsoft.

78 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: 58 Παρο ή Υπο ο ιστικής Υποδομής σαν Υπηρεσία: Το σύστημα PLEIADES 3.6 Συμπεράσματα Σε αυτό το κεφά αιο παρουσιάστηκε το σύστημα PLEIADES ια τη δημιουρ- ία εικονικών συστάδ ν υπο ο ιστών που εκμετα εύεται την ύπαρξη υψη ής απόδοσης διασυνδετικών δικτύ ν μεταξύ τ ν περισσότερ ν πανεπιστημί ν και ερευνητικών ιδρυμάτ ν στην Ε άδα. Το PLEIADES ρησιμοποιεί την ευκο- ία και ομοιομορφία του διαδικτύου ώστε να ενερ οποιήσει με τρόπο εφικτό και παρα ικό το διαμοιρασμό πόρ ν μεταξύ διαφορετικών ακαδημαϊκών ιδρυμάτ ν, ερευνητικών ομάδ ν και ερευνητικών κέντρ ν. Η απόδοση τ ν εικονικών συστάδ ν εμφανίστηκε συ κρίσιμη με συστάδες υπο ο ιστών ασισμένες σε τοπικό δίκτυο (LAN), όταν το δίκτυο δεν είναι υπερφορτ μένο και οι εφαρμο ές μπορούν να εκτε εστούν με παρά η ο/κατανεμημένο τρόπο. Επιπρόσ ετα, εξετάστηκε η πι ανότητα το σύστημα PLEIADES να ρησιμοποιη εί ια την εκτέ εση τυπικών σειριακών εφαρμο ών που ρειάζονται υπο ο ιστικούς πόρους, και υπο ά ονται είτε από έναν ASP είτε από ένα πρα ματικό ρήστη. Η ρήση της XML ια την αντα α ή της απαραίτητης π ηροφορίας ανάμεσα στους ASP και το PLEIADES, κα ώς και μεταξύ τ ν εσ τερικών συστημάτ ν του PLEIADES, δίνει επιπ έον ευε ιξία και ανεξαρτησία τ ν συστατικών του σ εδιασμού. Το PMT επιτρέπει στο σύστημα να ενσ ματώσει νέα συστήματα δια είρισης πόρ ν όπ ς αυτά εμφανίζονται δια έσιμα, ρίς να απαιτούνται α α ές στο PFT. Η ειδική φύση τ ν προσφερόμεν ν υπο ο ιστών που ρησιμοποιούνται σε απομακρυσμένα μη ανήματα, όπου ο ιδιοκτήτης του κά ε υπο ο ιστή μπορεί να ανακτήσει την π ήρη ρήση του μη ανήματος σε οποιαδήποτε στι μή, απαιτεί τη ρήση μίας ι ιο ήκης μεταφοράς μηνυμάτ ν η οποία επιτρέπει τέτοιο ε ονός να συμ εί ρίς σημαντική απώ εια υπο ο ιστικού έρ ου. Ε- πιπρόσ ετα, πρέπει να εξασφα ίζεται ότι όταν ένα μη άνημα ανακτάται από τον ιδιοκτήτη του, οι υπό οιπες συνερ αζόμενες διαδικασίες που εκτε ούνται στους υπό οιπους υπο ο ιστές της εικονικής συστάδας δε α παρασυρ ούν σε ανεπιτυ ή τερματισμό. Για τον τ ρινό δια ειριστή πόρ ν του PLEIADES, αυτό το ε ονός οδη εί στην ρήση της ι ιο ήκης μεταφοράς μηνυμάτ ν PVM ια τη δημιουρ ία παρά η ν/κατανεμημέν ν εφαρμο ών, παρό ο που εφαρμο ές ασισμένες σε MPI δίνουν κα ύτερα αποτε έσματα όταν στη συ-

79 3.6. Συμπεράσματα 59 στάδα περι αμ άνονται και ειδικά συστήματα πο υεπεξερ αστών.

80 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: 60 Παρο ή Υπο ο ιστικής Υποδομής σαν Υπηρεσία: Το σύστημα PLEIADES

81 Κεφά αιο 4 Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP 4.1 Εισα ή Σε αυτό το κεφά αιο παρουσιάζεται το SchedSP 1 [GAH05b, GH02, GBH03a, GBH03b], μία π ατφόρμα ια τη δημιουρ ία και παρο ή επιστημονικών εφαρμο ών με έμφαση σε εφαρμο ές ρονοπρο ραμματισμού σαν υπηρεσίες διαδικτύου. To SchedSP στο εύει στη δημιουρ ία ενός π αισίου που διευκο ύνει τη δημιουρ ία εξειδικευμέν ν προ ραμμάτ ν πε ατών ια τις διεπαφές εισόδου, εξόδου και ε έ ου τ ν διάφορ ν εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού. Οι ασικές σ εδιαστικές επι ο ές που διέπουν την αρ ιτεκτονική του SchedSP πη άζουν από την απαίτηση να παρέ ονται στον δημιουρ ό εφαρμο ών υ- πηρεσίες αντίστοι ες με αυτές ενός συμ ατικού ειτουρ ικού συστήματος. Οι υπηρεσίες ειτουρ ικού που ε ρή ηκαν απαραίτητες ια το SchedSP είναι αυτές της δια είρισης αρ εί ν κα ώς και δια είρισης διερ ασιών, όπου ακο- ου είται το παράδει μα της κατά δέσμες επεξερ ασίας (batch processing) με ρήση ενός υπο ο ιστικού π έ ματος. Οι ασικές αυτές υπηρεσίες, επανα- ρησιμοποιήσιμες σε επίπεδο π ατφόρμας, υποστηρίζονται από ένα σύνο ο 1 SchedSP: Scheduling Service Provider

82 62 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP ά ν υπηρεσιών ια πιστοποίηση ταυτότητας ρηστών, έ ε ο πρόσ ασης σε πόρους, ασφά εια, διεπαφή με σύστημα π έ ματος κα ώς και υπηρεσίες ειδικά ια ρονοπρο ραμματισμό. Το SchedSP δια ειρίζεται το έρ ο της προετοιμασίας και εκτέ εσης τ ν απαραίτητ ν διερ ασιών και επιτρέπει στο δημιουρ ό εφαρμο ών να επικεντρ εί στην διεπαφή και τις ανά κες της ε- φαρμο ής του και ό ι στις ιδιαιτερότητες μίας διαδικτυακής εφαρμο ής, τις οποίες ιδιαιτερότητες ανα αμ άνει η π ατφόρμα με επανα ρησιμοποιήσιμα μέρη. Οι εφαρμο ές που παρά ονται με αυτό τον τρόπο είναι αντα νιστικές σε ό ους τους τομείς με τοπικά εκτε ούμενες εφαρμο ές. Στο κεφά αιο αυτό παρουσιάζονται ο σ εδιασμός και η υ οποίηση της αρ ιτεκτονικής του π αισίου SchedSP. Επιπρόσ ετα, παρουσιάζεται η με οδο ο ία με την οποία δημιουρ ή ηκαν περιπτώσεις ρήσης του π αισίου SchedSP σε συ κεκριμένα πεδία εφαρμο ών. 4.2 Παρο είς Εφαρμο ών σαν Υπηρεσίες Ο Πάρο ος Εφαρμο ών σαν Υπηρεσίες (Application Service Provider) είναι ένας ορ ανισμός που παρέ ει εφαρμο ές σαν υπηρεσίες από το διαδίκτυο, συνή ς με μηνιαίο, ετήσιο ή ανά ρήση δομημένο μοντέ ο ρέ σης. Το υπο- ο ιστικό μοντέ ο ASP συ νά ορίζεται σαν μία μορφή επι εκτικής εξ τερίκευσης διαδικασιών (outsourcing), όπου ένας τρίτος ορ ανισμός ενοικιάζει ενικά δια έσιμο εμπορικό ο ισμικό και σ ετικές υπηρεσίες 2 (σε. 197 [BT00]). Η εξέ ιξη του μοντέ ου ASP πο ύ σύντομα έδειξε ότι διαφορετικοί τύποι εφαρμο ών έ ουν διαφορετικές ανά κες σε όρους σ εδιασμού και υποδομής. Έτσι προέκυψαν ειδικοί τύποι παρό ν υπηρεσιών, συ ο ικά αναφερόμενοι σαν xsp, όπου το ράμμα x δη ώνει την ειδίκευση του παρό ου. Τέτοιοι πάρο- οι περι αμ άνουν Βάσεις δεδομέν ν, Δια είριση, Ασφά εια, Απο ηκευτικό ώρο, Υπο ο ιστική Υποδομή και ά ους. Η ποιότητα της υπηρεσίας που παρέ εται από έναν ASP στους πε άτες του περι ράφεται σε ένα κείμενο που έ εται συμ ό αιο επιπέδου υπηρεσίας (Service Level Agreement SLA). Αυτό το κείμενο ορίζει διάφορες ε υήσεις 2 a form of selective outsourcing where a third party organization rents generally available packaged software and related services (σε. 197 [BT00]).

83 4.2. Παρο είς Εφαρμο ών σαν Υπηρεσίες 63 ια το επίπεδο κατώτερ ν ορί ν ειρότερης και μέσης επίδοσης σε όρους μετρήσιμ ν απόψε ν ποιότητας τ ν παρε όμεν ν υπηρεσιών περι αμ άνοντας τη δια εσιμότητα τ ν εφαρμο ών και ρόν ν απόκρισης σε συ κεκριμένες ε- νέρ ειες ρήστη. Ορισμένα ά α μέτρα ειδικά ια κά ε εφαρμο ή μπορούν να οριστούν και να περι ηφ ούν στο SLA, περι αμ άνοντας και δια εσιμότητα σε απο ηκευτικό ώρο όταν παρέ εται δια είριση αρ εί ν ή άσε ν δεδομέν ν. Η δια εσιμότητα εφαρμο ών είναι δύσκο ο να προ εφ εί, κα ώς εξαρτάται από την αξιοπιστία του π ηροφοριακού και του δικτυακού εξοπ ισμού, της στρατη ικής π εοναζόντ ν πόρ ν (redundancy) και την ποιότητα του ο ισμικού που ρησιμοποιείται. Οι ρόνοι απόκρισης σε ενέρ ειες ρηστών από την ά η είναι άμεσα σ ετιζόμενοι με την άποψη του ρήστη ια την αποδοτικότητα της εφαρμο ής και είναι άμεσα εξαρτημένοι από τη δια- έσιμη υπο ο ιστική ισ ύ και ικανότητα κ ιμάκ σης τ ν υπηρεσιών και της δικτυακής υποδομής του ASP. Ο σ εδιασμός αυτών τ ν δύο απόψε ν πρέπει να παρέ ει κατά η α περι ώρια ώστε να ικανοποιούνται οι απαιτήσεις ενός ο ικού αρι μού ταυτό ρον ν ρηστών. Μια ειδική περίπτ ση παρό ου υπηρεσιών που μας ενδιαφέρει σε αυτό το κεφά αιο είναι ο CISP, του οποίου το έρ ο είναι να παρέ ει υπο ο ιστική υποδομή σαν διαδικτυακή υπηρεσία. Η υπο ο ιστική υποδομή, με πρόσ ετη υποστήριξη από το κατά η ο ο ισμικό δημιουρ ίας π έ ματος, εξυπηρετεί την εκτέ εση τόσο τυπικών σειριακών όσο και παρά η ν/ κατανεμημέν ν εφαρμο ών. Ο δια ειριστής πόρ ν Condor (Condor Resource Manager) [CRM], το LSF της Platform Computing [PC] και ενδιάμεσα ο ισμικά ια δημιουρ ία π έ ματος [KF98, FK03] μπορούν να ρησιμοποιη ούν ια την ορ άν ση τ ν υπο ο ιστικών πόρ ν του CISP. Στις περισσότερες περιπτώσεις, ο CISP παρέ ει μία διεπαφή τύπου απομακρυσμένης κ ήσης διαδικασίας (remote procedure call) παρόμοια με την σειρά πρ τοκό ν υπηρεσιών ιστού προς τους πε άτες του [WSA]. Μία τέτοια διεπαφή επιτρέπει σε έναν ASP να ρησιμοποιήσει τους πόρους του CISP ώστε να αποκτήσει πρόσ αση σε πρόσ ετη υπο ο ιστική ισ ύ ια το υπο ο ιστικά απαιτητικό μέρος τ ν εφαρμο ών του. Η ιδέα σκια ραφείται στο σ ήμα 4.1, όπου ένας ASP ρησιμοποιεί τους υπο ο ιστικούς πόρους ενός CISP ια να ανταπεξέ ει στο φόρτο ερ ασίας, επιπρόσ ετα από τους δικούς του ιδιόκτητους πόρους.

84 64 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP Τα π εονεκτήματα του CISP είναι κυρί ς ορ αν τικά κα ώς παρέ ει ένα ο ικό μη ανισμό ια τη δια είριση του κινδύνου και τη μεί ση της αρ ικής επένδυσης του ASP. Δεδομένου ότι οι πόροι του CISP μοιράζονται ανάμεσα σε διαφορετικούς ASP, ό α τα εμπ εκόμενα μέρη φαίνονται να επ φε ούνται από μία τέτοια διαμόρφ ση. Φυσικά, τα SLA που περι ράφουν τις σ έσεις ανάμεσα στους ASP και τον CISP πρέπει να παρέ ουν τη δυνατότητα στον ASP να παρέ ει με τη σειρά του επ φε ή SLA με τους δικούς του τε ικούς ρήστες πε άτες. Ένα ά ο πι ανό σ ήμα είναι ένας ASP να ορ αν εί εσ τερικά με άση το μοντέ ο CISP, ώστε να επ φε είται εμπορικά από την περίσσεια ανενερ ής υπο ο ιστικής ισ ύος. Το σύστημα PLEIADES, που περι ράφεται στο κεφά αιο 3 και έ ει α- ναπτυ εί από το Ερ αστήριο Συστημάτ ν Υπο ο ιστών, αποτε εί ένα πρ τότυπο σύστημα CISP ια την ορ άν ση υπο ο ιστικών πόρ ν σε π έ μα και παρο ή τους σαν υπο ο ιστική υπηρεσία. Το σύστημα PLEIADES [KPGH02b, KPGH02a] επιτρέπει την πρόσ αση και ρήση σε ένα σύνο ο πόρ ν π έ ματος που ορ ανώνονται από το Δια ειριστή Πόρ ν Condor [CRM, BL99, LBRT97] μέσα από έναν τύπο διεπαφής XML πρ τοκό ου πάν από μηνύματα HTTP. Επιπρόσ ετα στη διεπαφή μηνυμάτ ν, μία διεπαφή ρήστη υ- οποιημένη σαν εφαρμο ή ιστού επιτρέπει την απευ είας α η επίδραση τ ν ρηστών με το σύστημα. Η ασική ειτουρ ικότητα του PLEIADES ονομάζεται inow και επιτρέπει την δημιουρ ία υπο ο ιστικών συστάδ ν ασισμέν ν στο Διαδίκτυο ια την εκτέ εση συ κεκριμέν ν ερ ασιών. Οι υπηρεσίες που προσφέρονται από το PLEIADES φαίνονται στο σ ήμα 3.2 και περι αμ άνουν υπο ο ή ερ ασιών, παρακο ού ηση, έ ε ο ερ ασιών και εικονικό απο ηκευτικό ώρο αρ εί ν τα οποία ρησιμοποιούνται ια σκοπούς εισόδου εξόδου. Το PLEIADES επίσης παρέ ει μία υπηρεσία διαμετα ώττισης (Cross Compile), η οποία ρησιμοποιεί μη ανήματα διάφορ ν αρ ιτεκτονικών και ειτουρ ικών συστημάτ ν ώστε να παρά ει τα αντίστοι α εκτε έσιμα ια κά ε δια έσιμη π ατφόρμα.

85 4.3. Εφαρμο ές Χρονοπρο ραμματισμού 65 Internet (use of HTTP) User Firewall Firewall Application Service Provider (ASP) Application Service Provider Own Resources Internet or VPN Firewall Computational Infrastructure Service Provider (CISP) Computational Infrastructure Service Provider Resources Σ ήμα 4.1: Η ιδέα του Παρό ου Υπο ο ιστικής Υποδομής σαν Υπηρεσία 4.3 Εφαρμο ές Χρονοπρο ραμματισμού Ο σκοπός μίας εφαρμο ής ρονοπρο ραμματισμού είναι η ανά εση ενός συνό ου πόρ ν σε ένα σύνο ο ερ ασιών ώστε να παρα εί ένα εφικτό, δίκαιο και αποδοτικό πρό ραμμα ερ ασίας. Υπάρ ουν αρκετά είδη εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού, ια τα οποία κανείς μπορεί να ανατρέξει στο [EJK + 04]. Οι εφαρμο ές ρονοπρο ραμματισμού πρέπει να ικανοποιήσουν ένα σύνο ο κανόν ν νομιμότητας και ά ν κανονισμών κα ώς προσπα ούν να ρουν τη έ τιστη ανά εση πόρ ν σε ερ ασίες. Παράδει μα, σε προ ήματα ρο ο ί- ν προ ραμμάτ ν, κανόνες προερ όμενοι από διδάσκοντες, αί ουσες διδασκα- ίας και ομάδες μα ητών πρέπει να ηφ ούν υπ όψη ώστε να παρα εί ένα εφικτό πρό ραμμα. Επιπρόσ ετα πρέπει να ηφ ούν υπ όψη ρονικοί περιορισμοί, που επι ά ουν συ κεκριμένη ρονική σειρά ανάμεσα στις ερ ασίες, όπ ς ώρες ερ αστηρί ν να ακο ου ούν τις ώρες του αντίστοι ου μα ήματος και να διεξά ονται μέσα στην ίδια μέρα. Οι εφαρμο ές ρονοπρο ραμματισμού που εμπ έκουν αν ρώπινους πόρους είναι ακόμη περισσότερο περιορισμένοι όσον αφορά διάφορους κανόνες και κανονισμούς που πρέπει να ικανοποιούνται και ρησιμοποιούνται κα ημερινά σε διάφορους ορ ανισμούς και εταιρίες. Η ευρεία ρήση τέτοι ν εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού πη άζει από το ε ονός ότι υπάρ ουν σημαντικά π εονεκτήματα που παρά ονται τόσο από την ε τί ση της ποιότητας τ ν

86 66 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP σ ημάτ ν ερ ασίας τ ν υπα ή ν όσο και από την ε α ιστοποίηση τ ν α- παιτούμεν ν ρών ερ ασίας ια την επίτευξη τ ν ερ ασιών. Ακρι ό ο ισμικό ε τιστοποίησης με σημαντικές υπο ο ιστικές απαιτήσεις συνή ς αποτε εί το ασικό συστατικό εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού, κυρί ς επειδή τα προ ήματα ρονοπρο ραμματισμού μοντε οποιούνται σαν με ά ης κ ίμακας προ ήματα ε τιστοποίησης μικτού ακέραιου προ ραμματισμού. Ακόμη και οι απ οποιήσεις τ ν παραπάν προ ημάτ ν σε 0 1 set covering ή 0 1 set partitioning εξακο ου ούν να ανήκουν στην κατη ορία τ ν NP hard προ- ημάτ ν. Δεδομένου ότι οι εφαρμο ές ρονοπρο ραμματισμού δεν ρησιμοποιούνται διαρκώς α ά μόνο σε τακτά διαστήματα, δημιουρ είται μία αρνητική αρ ική εικόνα ια την απαιτούμενη επένδυση. Μία μικρού ή μεσαίου με έ ους επι είρηση α εί ε πρό ημα να δικαιο ο ήσει τον ακρι ό εξοπ ισμό και ο- ισμικό που απαιτείται να μένει ανενερ ός μεταξύ τ ν περιόδ ν ρονοπρο- ραμματισμού, παρά το ε ονός ότι η συνο ική επίδοση της επι είρησης α μπορούσε να ε τι εί. Μία πι ανή ενα ακτική προσέ ιση σε αυτή την περίπτ ση μπορεί να περι ά ει την εξ τερίκευση της υπηρεσίας ρονοπρο ραμματισμού σε εξ τερικό ορ ανισμό ASP, δεδομένου ότι παρέ εται ε υημένη ασφά εια δεδομέν ν και δια εσιμότητα υπηρεσίας. Μία τέτοια προσέ ιση έ ει τη δυνατότητα δραστικής μεί σης κόστους σε συνδυασμό με δραστική αύξηση της ποιότητας της υπηρεσίας από άποψη δυνατότητας εξεύρεσης κα- ύτερ ν ύσε ν σε μικρότερο ρονικό διάστημα. Η επι είρηση δεν είναι α- παραίτητο να συντηρεί πο ύπ οκο και υπο ρησιμοποιούμενο υπο ο ιστικό εξοπ ισμό και εφαρμο ές. Ένα σ εδιαστικό μοτί ο (design pattern) που ακο ου είται συ νά από σ εδιαστές εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού παρουσιάζεται στο σ ήμα 4.2. Αρ ικά, μία φάση προεπεξερ ασίας μειώνει το μέ ε ος του προ ήματος ρησιμοποιώντας νώση πεδίου, προη ούμενες ύσεις και απ ή ο ική επα ή ασισμένη στα αρακτηριστικά τ ν πόρ ν. Το πρό ημα συνή ς μπορεί να αποσυντε εί σε ο ικά υπόπρο ήματα άση κάποι ν κριτηρί ν. Αυτά τα υ- πόπρο ήματα επι ύονται με ρήση διάφορ ν α όρι μ ν, οι οποίοι στην πρα ματικότητα επανα αμ άνονται και παρά ουν ενα ακτικές ύσεις προσπα ώντας να ε τιώσουν την ύση του κά ε υπόπρο ήματος. Αυτή η δια-

87 4.3. Εφαρμο ές Χρονοπρο ραμματισμού 67 Pre Processing Subproblem Selection Strategy Selector FeedBack Alternative Schedule Generators Legality / Regulation Evaluation Cost Calculation Finish SubProblem Optimization / Solution Selection Finish Post Processing Problem Solvers Scheduling Coordinator Σ ήμα 4.2: Δομή εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού δικασία κα ύπτει μία ευρεία σειρά διαδικασιών επί υσης προ ημάτ ν από μα ηματικές με όδους ραμμικού και ακέραιου προ ραμματισμού μέ ρι ευρετικές (heuristics) και μέτα ευρετικές (meta heuristics) με όδους. Ό ες οι μέ οδοι απαιτούν ένα συστατικό που περι ράφει π ήρ ς τους κανόνες και κανονισμούς που πρέπει να ικανοποιούνται στο παρα όμενο πρό ραμμα, και ενερ εί σαν ο κύριος οδη ός στη διαδικασία της απόρριψης ανέφικτ ν ενα - ακτικών ύσε ν. Ένα ά ο απαιτούμενο συστατικό είναι αυτό που παρέ ει κοστο ό ηση ια την κά ε ενα ακτική ύση. Ο υπο ο ισμός αυτού του κόστους είναι συ νά πο ύπ οκος και συνή ς μη ραμμικός. Σε κά ε ήμα ε τιστοποίησης, επι έ εται το κα ύτερο εφικτό σ ήμα ανά εσης ερ ασιών σε πόρους που ικανοποιεί κα ο ικούς περιορισμούς ρητικότητας, συνέ ειας και δια εσιμότητας. Κατόπιν, ένα ήμα τε ικής επεξερ ασίας (postprocessing) συνδυάζει τις ύσεις τ ν υπόπρο ημάτ ν και ε τιώνει την συνο ική ύση με ρήση στρατη ικών τοπικής ε τιστοποίησης. Ένα σημαντικό αρακτηριστικό τ ν εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού είναι η ρήση περισσότερ ν από έναν α όρι μ ν και με όδ ν ια επί υση ενός συ κεκριμένου προ ήματος [AHKW98]. Συνή ς υπάρ ει ένα συστατικό που ενερ εί σαν μαέστρος ορ ήστρας και διευ ύνει τις δια έσιμες με όδους ε- πί υσης, ασισμένος σε ανάδραση που αμ άνει από τους επι υτές που έ ουν ρησιμοποιη εί σε προη ούμενες επανα ήψεις της διαδικασίας επί υσης. Η

88 68 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP εμπειρία ειδικών από διάφορα συστήματα ρονοπρο ραμματισμού δεί νει ότι δεν είναι δυνατό να προ εφ εί ότι μία με οδο ο ία επί υσης μπορεί να παρέ ει το έ τιστο αποτέ εσμα ια ό ες τις περιπτώσεις του προ ήματος. Ε- πομέν ς, οι δημιουρ οί εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού δημιουρ ούν ένα σύνο ο ερ α εί ν, τα οποία όταν διασυνδε ούν κατά η α είναι δυνατό να δημιουρ ήσουν μία εφαρμο ή η οποία έ ει τη δυνατότητα να ύσει αποδοτικά ό ες τις περιπτώσεις ενός προ ήματος. Αυτή η προσέ ιση επιτρέπει στους ρήστες να επι έξουν την στρατη ική επί υσης που ταιριάζει κα ύτερα στο πρό ημά τους. 4.4 Το π αίσιο SchedSP Η δημιουρ ία εφαρμο ών που παρέ ονται από το διαδίκτυο σαν υπηρεσίες εμπ έκει από τη μία το σ εδιασμό και υ οποίηση μίας κοινής ειτουρ ικότητας και από την ά η, δημιουρ ία ειτουρ ικότητας που αφορά το κά ε εξειδικευμένο πεδίο εφαρμο ής ξε ριστά. Όταν οι εφαρμο ές αυτές έ ουν ένα σημαντικό σύνο ο κοινών αρακτηριστικών, όπ ς οι εφαρμο ές ρονοπρο ραμματισμού, η ανάπτυξη είναι δυνατό να μει εί δραστικά με τη ρήση ενός π αισίου ο ισμικού. Κατά την περασμένη εικοσαετία, το Ερ αστήριο Συστημάτ ν Υ- πο ο ιστών συμμετεί ε σε πο ά έρ α εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού. Η αποτε εσματική εκτέ εση αυτών τ ν εφαρμο ών απαιτούσε εξειδικευμένες υπο ο ιστικές π ατφόρμες και ειδικά περι ά οντα ο ισμικού. Πρόσφατες τε νο ο ικές εξε ίξεις έδ σαν μια νέα προοπτική ια αυτές τις εφαρμο ές, η οποία είναι να παρέ ονται ια δημόσια ρήση από το διαδίκτυο. Ά στε οι περισσότερες από αυτές τις εφαρμο ές έ ουν ρηματοδοτη εί από δημόσιους φορείς και παρέ ουν ύσεις σε διάφορα ρήσιμα προ ήματα ρονοπρο ραμματισμού. Το π αίσιο που σ εδιάστηκε και υ οποιή ηκε ι το σκοπό αυτό ονομάζεται SchedSP, το οποίο σημαίνει Scheduling Service Provider, σε ευ εία αντιστοί ηση με τις ονομασίες xsp. Το σύστημα SchedSP κα είται να ικανοποιήσει ό ες τις απαιτήσεις ενός τυπικού παρο έα εφαρμο ών (ASP), όπ ς δια εσιμότητα, δυνατότητα κ ιμάκ σης και ευε ιξία στη μεριά τ ν προ ραμμάτ ν πε ατών, ενώ δημιουρ εί επιπρόσ ετα υποστηρικτικά ερ α εία ια το πεδίο

89 4.4. Το π αίσιο SchedSP 69 εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού. Με αυτό το κίνητρο, έματα κοστο ό ησης και ρέ σης δεν εξετάστηκαν επτομερώς ια τον αρ ικό σ εδιασμό και υ οποίηση του πρ τοτύπου, α ά οι αρ ές σ εδιασμού ενός ανοι τού συστήματος ε υώνται τη δυνατότητα ένταξής αυτών τ ν εμάτ ν στο μέ ον. Η κύρια απαίτηση ια το π αίσιο SchedSP είναι η ικανότητα να υποστηρίζει αποδοτικά τη δημιουρ ία εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού ασισμέν ν στο διαδίκτυο. Το κύριο αρακτηριστικό αυτών τ ν εφαρμο ών είναι η α- νά κη ια ισ υρό και πο ές φορές εξειδικευμένο υπο ο ιστικό περι ά ον. Επίσης, υπο έτουμε ότι οι δια έσιμες εφαρμο ές μπορούν να ειτουρ ήσουν σε περι ά ον κειμένου (console mode) ώστε να μπορούν να ε έ ονται από ά α προ ράμματα με ανακατεύ υνση εισόδου και εξόδ ν. Ως π αίσιο ια δημιουρ ούς εφαρμο ών, το SchedSP υπο ρεούται να παρέ ει ένα συνεπές και συνεκτικό σύνο ο υπηρεσιών ώστε να περιορίζει την απαιτούμενη προσπά εια ια τη δημιουρ ία καινούριου ο ισμικού. Οι υπηρεσίες κορμού πρέπει να ακο- ου ούν ένα κοινό σ ήμα διεπαφής ώστε να διευκο υν εί η ρήση τους. Ένας σημαντικός παρά οντας είναι η αποδοτικότητα του συστήματος, η οποία είναι συνισταμένη του ρυ μού παρα ής προ ραμμάτ ν α ά και της υποστήριξης ταυτό ρονης ρήσης τ ν υποστηρικτικών υπηρεσιών. Η δυνατότητα κ ιμάκ σης είναι ένας ά ος σημαντικός παρά οντας, δεδομένου ότι κα ορίζει τον μέ ιστο αρι μό τ ν πε ατών που ένας ASP μπορεί να εξυπηρετήσει. Περιορισμοί δια εσιμότητας και αποδοτικότητας αποτε ούν επίσης σημαντικούς στό ους. Σημαντικό σ εδιαστικό στό ο αποτε ούν οι μη ανισμοί ασφά ειας ια την προστασία τ ν ρηστών και τ ν δεδομέν ν. Παρό ο που ο σ εδιασμός του SchedSP ασίζεται σε ό ες τις παραπάν απαιτήσεις, αντιμετ πίζει ένα υποσύνο ο από αυτές, όπ ς ανα ύεται παρακάτ. Μερικές από αυτές, όπ ς οι απαιτήσεις ασφά ειας, δεν εξετάζονται σε με ά ο α μό. Επίσης, μία εμπορική εκδο ή του SchedSP α εί ε να αντιμετ πίσει και έματα τιμο ό ησης και ρέ σης. Μία ασική σ εδιαστική επι ο ή ια το SchedSP είναι η ρήση υποδομής π έ ματος ια την εκτέ εση τ ν εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού. Αυτός ο τρόπος ορ άν σης υπο ο ιστικών πόρ ν παρέ ει τις απαραίτητες υπηρεσίες ια την πρόσ αση σε ένα κατανεμημένο, υψη ής ρητικότητας υπο ο ιστικό περι ά ον, είτε ια παρά η η/ κατανεμημένη είτε ια παραδοσιακή σει-

90 70 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP ριακή επεξερ ασία. Στις περισσότερες περιπτώσεις ρονοπρο ραμματισμού οι ρήστες απαιτούν αποτε έσματα μέσα σε ένα ο ικό π αίσιο ρόνου. Για πρακτικούς ό ους ώρες ερ ασίας, επο ιακές ανά κες οι ανά κες ια ρονοπρο ραμματισμό δεν κατανέμονται ομα ά στο ρόνο α ά εμφανίζουν εξάρσεις κοντά στην αρ ή της περιόδου προ ραμματισμού, όπ ς αρ ή ακαδημαϊκής ρονιάς, αρ ή μήνα, κ π. Επομέν ς, είναι ασικό να υπάρ ει δυνατότητα ρήσης υποδομής π έ ματος σαν σύστημα επεξερ ασίας, ώστε να είναι δυνατή η προσ ήκη εξ τερικών πόρ ν όταν αυτό απαιτείται. Γι αυτούς τους ό ους, το SchedSP σ εδιάστηκε ώστε να ρησιμοποιεί τους πόρους του συστήματος PLEIADES ρησιμοποιώντας τη ειτουρ ικότητα CISP που παρέ εται. Οι υπηρεσίες του π αισίου SchedSP ομαδοποιούνται σε ειτουρ ικά σύνο- α και υ οποιούνται σε συστατικά τα οποία ονομάζονται Service Provisioning Components (SPC). Στο πρ τότυπο, η προσπέ αση στα SPC ίνεται με ρήση του Microsoft DCOM. Η επι ο ή του κατά η ου συστατικού ια κά ε αίτηση ια υπηρεσία είναι δυναμική. Αυτό επιτρέπει τη διαρκή ανα ά μιση τ ν SPC με απ ές α α ές στις αντιστοι ίσεις μεταξύ υπηρεσιών και κατά η ης έκδοσης της κά ε υ οποίησης ενός SPC. Αυτό το αρακτηριστικό επιτρέπει σημαντικές ανα α μίσεις στο σύστημα ρίς καμία απώ εια στην δια εσιμότητα του συστήματος. Επιπρόσ ετα, η ρήση του DCOM επιτρέπει στα SPC να παρέ ουν υπηρεσία κατανεμημένα σε υπο ο ιστές μέσα σε ένα τοπικό δίκτυο. Ένας σημαντικός παρά οντας ια να είναι παρα ικοί οι τε ικοί ρήστες σε ένα υπο ο ιστικό περι ά ον ASP είναι οι διεπαφές ρήστη τ ν εφαρμο- ών ρονοπρο ραμματισμού που ασίζονται στο SchedSP να π ησιάζουν σε ποιότητα και ευ ρηστία μία τυπική εφαρμο ή ρονοπρο ραμματισμού που εκτε είται σε τοπικό υπο ο ιστικό περι ά ον. Όσον αφορά το σ ήμα διανομής ο ισμικού σε τε ικούς ρήστες που ρησιμοποιούν συ κεκριμένες εφαρμο ές ασισμένες στο SchedSP, υπάρ ουν διάφορες ενα ακτικές που μπορούν να ακο ου η ούν. Μία ενα ακτική είναι ένα πρό ραμμα πε άτης που ε κα ίσταται στο μη άνημα του ρήστη. Σε κά ε ανα ά μιση αυτού του προ ράμματος πε άτη, ο ρήστης α πρέπει να το ε κα ιστά ξανά. Μία ά η ενα ακτική εμπ έκει τη ρήση thin client, όπου η διεπαφή ρήστη δεν

91 4.4. Το π αίσιο SchedSP 71 τρέ ει στο μη άνημα του ρήστη και εμφανίζεται κά ε φορά από το διαδίκτυο. Μία ενδιάμεση ενα ακτική προσφέρεται μέσ rich clients, ασισμέν ν σε Java applets, Macromedia Flash ή Microsoft ActiveX components. Τα π εονεκτήματα τ ν προσε ίσε ν thin και rich client περι αμ άνουν το ε ά ιστο κόστος συντήρησης ια το πρό ραμμα πε άτη και την δυνατότητα του ρήστη να προσπε άσει την εφαρμο ή από οποιοδήποτε υπο ο ιστή με δια έσιμη πρόσ αση στο διαδίκτυο. Η επικοιν νία του SchedSP με τα προ ράμματα πε άτες ασίζεται σε XML πάν από μηνύματα HTTP (XML over HTTP messaging). Ένα σύνο- ο σ ημάτ ν XML έ ουν δημιουρ η εί ια τον ορισμό και την επι ε αί ση τ ν μηνυμάτ ν. Η ρήση της XML, σαν σ εδιαστική επι ο ή, παρουσιάζει σημαντικά π εονεκτήματα, ενώ υπάρ ουν και ορισμένα αρνητικά σημεία. Τα κείμενα XML είναι αυτόπερι ραφικά, του ά ιστον σε αν ρώπους, αρκεί να ίνει ο ική επι ο ή ονομάτ ν τ ν ετικετών (XML tags) που ρησιμοποιούνται. Όσοι δημιούρ ησαν εφαρμο ές πε άτες ια το SchedSP, μπόρεσαν να συμπεράνουν τη ειτουρ ία του παρατηρώντας απ ώς τα δια έσιμα σ ήματα DTD 3 ια τα δια έσιμα SPC, με τα σ ό ια που περιεί αν, κα ώς και ένα κείμενο με ένα σύνο ο παραδει μάτ ν ζευ αριών αίτησης/ απάντησης σε παρο ή υπηρεσίας. Ένα κείμενο XML μπορεί να είναι επεκτάσιμο ρίς να δημιουρ εί προ ήματα στις εφαρμο ές που έ ουν αναπτυ εί ια την προη- ούμενη έκδοση του σ ήματος. Αυτό επιτρέπει συνε είς ανα α μίσεις τ ν υ- πηρεσιών ρίς να προκα είται οποιοδήποτε ειτουρ ικό πρό ημα στα ήδη υπάρ οντα προ ράμματα πε άτες. Επιπρόσ ετα, η ρήση μίας ευρέ ς ρησιμοποιούμενης ι ιο ήκης προ ραμματιστή ια επεξερ ασία κειμέν ν XML ε υάται την ε α ιστοποίηση α ών στη διαδικασία της ανα νώρισης τ ν μηνυμάτ ν(parsing). Με αυτό τον τρόπο μειώνεται και ένας κοινός παρά οντας εισα ής προ ημάτ ν ασφά ειας που αποτε είται από προ ήματα στην επεξερ ασίά μηνυμάτ ν, όπ ς υπερ εί ιση τ ν buffers (buffer underrun). Μία ειδικού σκοπού μορφή μηνυμάτ ν στις περισσότερες περιπτώσεις α ήταν σημαντικά αποδοτικότερη τόσο ς προς τη ρήση του δικτύου όσο και προς την επεξερ ασία. Σε αυτό το σημείο, η σ εδιαστική επι ο ή του SchedSP ή- 3 DTD: Document Type Definition. Το DTD αποτε εί έναν από τους δια έσιμους μη ανισμούς ορισμού σ ήματος αρ εί ν XML

92 72 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP ταν να ε τιώσει την ευκο ία ρήσης του μη ανισμού μεταφοράς μηνυμάτ ν υσιάζοντας μέρος της απόδοσης. Ά στε, στη ενική περίπτ ση, ο ρόνος που απαιτείται ια να επι υ εί ένα πρό ημα ρονοπρο ραμματισμού είναι κατά πο ές τάξεις με έ ους με α ύτερο από το ρόνο που απαιτεί η επεξερ ασία ό ν τ ν μηνυμάτ ν XML που απαιτούνται ια να δημιουρ ήσουν την είσοδο του προ ράμματος. 4.5 Αρ ιτεκτονική του SchedSP Στο σ ήμα 4.3 παρουσιάζονται οι κύριες κατη ορίες υπηρεσιών που παρέ ει το SchedSP ώστε να ικανοποιήσει τις προαναφερ είσες απαιτήσεις. Τα στοι- εία της αρ ιτεκτονικής του SchedSP έ ουν πρόσ αση σε μία άση δεδομέν ν συστήματος που απο ηκεύει π ηροφορία ια τους ρήστες, τις συνόδους ρηστών, αντιστοι ίες μεταξύ υπηρεσιών και SPC, και τις ρυ μίσεις τ ν διάφορ ν συστατικών SPC. Οι υπηρεσίες υ οποιούνται με διακριτά συστατικά DCOM. Κά ε SPC υ οποιεί μία μέ οδο doserve, η οποία είναι η είσοδος ια την ε- ξυπηρέτηση της αιτούμενης υπηρεσίας. Λεπτομέρειες ια κά ε υπηρεσία μαζί με το αντίστοι ο SPC συζητούνται και ανα ύονται στις παρακάτ παρα- ράφους. Οι ενικές ραμμές της αρ ιτεκτονικής σκια ραφούνται στο σ ήμα 4.4. Ένα σημαντικό π εονέκτημα της αρ ιτεκτονικής είναι η διάκριση της πρα ματικής παρο ής υπηρεσίας από το τετριμμένο α ά κρίσιμο έρ ο της ταυτοποίησης ρήστη και του ε έ ου της εξουσιοδότησης του να ρησιμοποιεί συ κεκριμένες υπηρεσίες, με τα τε ευταία να αποτε ούν έρ ο του Executive. Όταν το Executive επεξερ άζεται μία αίτηση ια υπηρεσία, σε XML, την κατη οριοποιεί ανά ο α με το σ ήμα (DTD ή XML Schema) το οποίο δη ώνει ότι ακο ου εί. Κατόπιν, ανακτά από τη άση δεδομέν ν το όνομα του αντίστοι ου SPC, και κα εί την μέ οδο doserve του συ κεκριμένου SPC. Η μέ οδος doserve δέ εται στην είσοδό της ένα κείμενο XML και μία αναφορά σε ένα μοιρασμένο συστατικό DCOM, το SchedSP Settings. Το κείμενο XML περιέ ει την αίτηση ια υπηρεσία που έ ει επι ε αι εί από το Executive απέναντι από το αντίστοι ο DTD ή XML schema. Το Sched- SP Settings παρέ ει ένα σύνο ο ρυ μίσε ν, οι οποίες ενημερώνονται από το Executive, όπ ς στοι εία συνόδου και αντιστοι ίσεις πόρ ν, κα ώς και κά ε

93 4.5. Αρ ιτεκτονική του SchedSP 73 απαραίτητη π ηροφορία ώστε τα SPC να μπορούν να ειτουρ ήσουν μέσα στο π αίσιο SchedSP. Για τον έ ε ο πρόσ ασης, το Executive και τα SPC συμ ου εύονται το συστατικό ACL. Το SchedSP ανα έτει την εκτέ εση τ ν εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού στην υποδομή π έ ματος που παρέ εται από το PLEIADES, ενώ ια σκοπό αυτό έ ει δημιουρ η εί ένα SPC ια να παρέ ει αυτή τη ειτουρ ικότητα. Όταν απαιτείται ανα ά μιση ενός SPC, η νέα έκδοση του συστατικού ε κα ίσταται στον εξυπηρετητή και ενημερώνεται η αντιστοί ηση τ ν υπηρεσιών στη άση δεδομέν ν. Σαν αποτέ εσμα, το SPC που μό ις ε καταστά ηκε αυτόματα ξεκινά να εξυπηρετεί τις αιτήσεις ρήστη. Η διατήρηση της συμ ατότητας είναι απαραίτητη ανάμεσα σε διαφορετικές εκδόσεις του ίδιου SPC, τόσο σε όρους δομής κειμέν ν XML όσο και σε αντίστοι η ειτουρ ικότητα. Execute and Monitor Services File Space Services Script and Batch Services SchedSP XML Transformation Services Scheduling Coordination Services User Management Services Legality and Costing Services Σ ήμα 4.3: Οι υπηρεσίες του συστήματος SchedSP Το πρ τόκο ο επικοιν νίας ανάμεσα στα προ ράμματα πε άτες και το SchedSP ακο ου ούν μία δομή τριών επιπέδ ν όπ ς φαίνεται στο σ ήμα 4.5. Το πρ τόκο ο HTTP ρησιμοποιείται ια τη μεταφορά μηνυμάτ ν. Το HTTP επι έ ηκε ιατί ακο ου εί το μοντέ ο πε άτη εξυπηρετητή κα ώς και συνή ς μπορεί να διακινείται στο διαδίκτυο κάτ από κά ε ι- διαιτερότητα σε πρόσ αση δικτύου, συμπερι αμ ανομένου του μη ανισμού μετάφρασης δικτυακών διευ ύνσε ν (NAT Network Address Translation), κα ώς και μπορεί να διασ ίζει τεί η προστασίας (firewalls) ρίς προ ήματα. Σ ετικά με τις αντιστοι ίσεις επιπέδ ν επικοιν νίας και συστατικών αρ- ιτεκτονικής, το επίπεδο HTTP αντιστοι εί με το Gateway, το SchedSP με το

94 74 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP User Internet (use of HTTP) Gateway Executive SchedSP System Database Service Provisioning Components (SPC) Grid Resources of PLEIADES CISP Σ ήμα 4.4: Η κεντρική ιδέα της ασισμένης στα Services Provisioning Components αρ ιτεκτονικής του SchedSP SchedSP Service Provisioning (XML) SchedSP (XML) HTTP Σ ήμα 4.5: Τα επίπεδα επικοιν νίας του SchedSP Executive και το SchedSP Service Provisioning με τα στοι εία SPC. Τα μηνύματα του επίπεδου SchedSP Service Provisioning κ δικοποιούνται σε XML και ια κά ε SPC το αντίστοι ο DTD/ XML schema πρέπει να οριστεί. Το σ ήμα 4.6 παρουσιάζει το σενάριο α η επίδρασης ανάμεσα σε ένα πρό ραμμα πε- άτη, το Executive και τα SPC. Για μία απ οποίηση και ανα ν σιμότητα, έ ει παρα ηφ εί ο ρό ος του Gateway στο συ κεκριμένο σ ήμα. Το πρό ραμμα πε άτης εκκινεί την α η επίδραση με μία αίτηση ια ταυτοποίηση ρήστη, παρόμοια με το αριστερό μέρος του σ ήματος 4.7. Στην περίπτ ση που τα στοι εία ρήστη είναι έ κυρα, το Executive απαντά με ένα μήνυμα επιτυ ίας το οποίο περι αμ άνει μία ετικέτα συνόδου ρήστη. Το όνομα ρήστη μαζί με την ετικέτα συνόδου αποτε ούν π έον τα διαπιστευτήρια του ρήστη ια τα επόμενα μηνύματα, και διατηρούνται έ κυρα μέ ρι μία αποσύνδεση ή τη ρονική ήξη της συνόδου, μερικά επτά 30 ια το πρ τότυπο μετά την τε ευταία α η επίδραση. Αυτά τα διαπιστευτήρια ρήστη μαζί με την αίτηση ια υπηρεσία εν υ ακώνονται σε ένα μήνυμα, παρόμοιο με αυτό του σ ήματος 4.8. Το Executive προ εί το τμήμα της αίτησης ια υπηρεσία στο

95 4.6. Το πρ τότυπο SchedSP 75 Client Executive SPC Authentication Authentication Response SPC Request SPC Request SPC Response SPC Response... Log Off Log Off Response Σ ήμα 4.6: Απ οποιημένο σενάριο α η επίδρασης συστατικών του SchedSP <?xml version= 1.0 > <!DOCTYPE schedsp...> <schedsp> <user value= goulas /> <pass value= XXXXXXX /> </schedsp > <?xml version= 1.0 > <!DOCTYPE schedsp...> <schedsp> <user value= goulas /> <session value= asda1asfa2sa3 /> <logoff /> Σ ήμα 4.7: Μήνυμα ια ταυτοποίηση ρήστη αριστερά και αντίστοι ο μήνυμα αποσύνδεσης δεξιά κατά η ο SPC και επιστρέφει την απάντηση του SPC στο πρό ραμμα πε άτη. Η διαδικασία ο οκ ηρώνεται με ένα μήνυμα αποσύνδεσης, παρόμοιο με αυτό που εμφανίζεται στο δεξί μέρος του σ ήματος Το πρ τότυπο SchedSP Η αρ ιτεκτονική του υ οποιημένου πρ τοτύπου παρουσιάζεται στο σ ήμα 4.9. Τα παρακάτ τμήματα περι ράφουν τις επτομέρειες τ ν συστατικών αυτού του πρ τοτύπου.

96 76 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP <?xml version= 1.0 > <!DOCTYPE schedsp...> <schedsp> <user value= goulas /> <session value= asda1asfa2sa3 /> <request> Request SPC Request goes here </request> </schedsp> Σ ήμα 4.8: Δομή ενός μηνύματος που περι αμ άνει αίτηση προς ένα SPC FileSpace XMLTrans Execute User Gateway Monitor MultiServe PLEIADES CISP Executive ACL PLEIADES GRID Resources LAttE System Database SchedScripter SchedSP Service Provisioning Components (SPC) Σ ήμα 4.9: Η αρ ιτεκτονική του πρ τότυπου SchedSP Gateway Το Gateway είναι υπεύ υνο ια τη μεταφορά τ ν μηνυμάτ ν πάν από το διαδίκτυο. Υ οποιεί μέρος του επιπέδου HTTP του πρ τοκό ου επικοιν νιών του SchedSP, που παρουσιάζεται στο σ ήμα 4.5. Σε αυτό το συστατικό, υ- οποιούνται ορισμένες κοινές τε νικές ια ασφά εια εξυπηρετητή ιστού. Έ ει υ οποιη εί σε Microsoft ActiveServer Pages (ASP). Όταν μία αίτηση ια υ- πηρεσία ηφ εί, την επεξερ άζεται, αποκόπτει το πρα ματικό μήνυμα και το προ εί στο Executive.

97 4.6. Το πρ τότυπο SchedSP 77 <!ELEMENT schedsp (user, (pass (session, (logoff request) ) ) ) > <!ELEMENT user EMPTY> <!ATTLIST user value CDATA #REQUIRED> <!ELEMENT pass EMPTY> <!ATTLIST pass value CDATA #REQUIRED> <!ELEMENT session EMPTY> <!ATTLIST session value CDATA #REQUIRED> <!ELEMENT logoff EMPTY> <!ELEMENT request (#PCDATA)> Σ ήμα 4.10: Το σ ήμα schedsp.dtd ια το επίπεδο επικοιν νιών SchedSP Executive Το Executive είναι ο κεντρικός δια ειριστής του συστήματος SchedSP. Από άποψης επικοιν νιών, υ οποιεί το επίπεδο SchedSP του πρ τοκό ου επικοιν νιών, που παρουσιάζεται στο σ ήμα 4.5. Τα μηνύματα προς το SchedSP είναι XML και ακο ου ούν το σ ήμα schedsp.dtd που παρουσιάζεται στο σ ήμα Οι πι ανές αιτήσεις προς το Executive είναι ταυτοποίηση ρήστη, τερματισμός συνόδου και αιτήσεις ια υπηρεσία από SPC. Στη ειτουρ ία του, το Executive ακο ου εί το σενάριο α η επίδρασης που ανα ύ ηκε στο κεφά αιο 4.5. Για έ ε ο πρόσ ασης ρηστών σε υπηρεσίες και SPC, το Executive συμ ου εύεται το συστατικό ε έ ου πρόσ ασης ACL ACL Το συστατικό ACL (Access Control List) παρέ ει ένα μη ανισμό ε έ ου πρόσ ασης ώστε να ε έ ει την πρόσ αση τ ν ρηστών σε πόρους. Ακο ου είται το μοντέ ο ε έ ου πρόσ ασης με ρό ους (Role Based Access Control [FKC03]), όπου τα δικαιώματα ρηστών περι ράφονται ια ένα σύνο ο ρό ν, ενώ παρά η α, κανόνες πρόσ ασης μπορούν να οριστούν άμεσα και ια μεμον μένους ρήστες. Τόσο τα αρ εία όσο και οι υπο ο ιστικοί πόροι ορίζονται ιεραρ ικά. Όταν δεν ορίζονται κανόνες πρόσ ασης ια κάποιο πόρο, κ ηρονομούνται από το αμέσ ς ανώτερο ιεραρ ικά. Η εφαρμο ή τ ν κανόν ν ίνεται επίσης ιεραρ ικά και ια την περίπτ ση α η οσυ κρουόμεν ν κανόν ν ακο ου είται προτεραιότητα με τον τρόπο που συνή ς υ οποιείται σε ειτουρ ικά συστήματα. Το ACL, πέρα από τις απαντήσεις που παρέ ει σε ερ τήματα ε έ ου

98 78 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP πρόσ ασης, επιτρέπει και την α α ή τ ν ρυ μίσε ν πρόσ ασης από το ρήστη. Το ACL παρέ ει πρόσ αση τόσο μέσ DCOM ια εσ τερική ρήση στο SchedSP, όσο και σαν SPC, ώστε να ίνεται δυνατή η ρύ μιση τ ν κανόν ν ε έ ου πρόσ ασης στα αρ εία ρηστών Execute & Monitor Το SPC Execute ρησιμοποιείται ια την υπο ο ή ερ ασιών ρονοπρο ραμματισμού στο π έ μα PLEIADES. Για κά ε εκτέ εση, το Execute απο ηκεύει ό α τα απαραίτητα αρ εία σε ένα νέο κατά ο ο ερ ασίας ώστε να διατηρήσει απευ είας σύνδεση μεταξύ τ ν αρ εί ν εισόδου και εξόδου. Οι παράμετροι του Execute περι αμ άνουν την εφαρμο ή ρονοπρο ραμματισμού, πρόσ ετες παραμέτρους ραμμής εντο ών, ονόματα αρ εί ν εισόδου/ εξόδου και αρ εία που α αντιστοι ούν στα κανά ια εισόδου, εξόδου και α ών. Το Execute ρησιμοποιεί την υπηρεσία PLEIADES Filespace ώστε να μεταφέρει τα απαραίτητα αρ εία στο σύστημα αρ εί ν του PLEIADES. Για την εκκίνηση της εκτέ εσης, ανακτάται το προφί εκτέ εσης εφαρμο ής από τη άση δεδομέν ν. Τα προφί εκτέ εσης περι αμ άνουν π ηροφορία όπ ς απαιτούμενη π ατφόρμα εκτέ εσης και ά ες σημαντικές παραμέτρους ειτουρ ίας της εφαρμο ής ια τις οποίες το πρό ραμμα πε άτης του SchedSP δεν απαιτείται να αμ άνει νώση. Όταν η υπο ο ή ερ ασίας επιτυ άνει, το Execute επιστρέφει ένα ανα ν ριστικό το οποίο αντιστοι εί στο ανα ν ριστικό ερ ασίας από το σύστημα PLEIADES, ώστε να μπορεί να ρησιμοποιη εί ια σκοπούς παρακο ού ησης της ερ ασίας. Επίσης, το ACL ρησιμοποιείται ια να διαπιστ εί ότι υπάρ ει δυνατότητα ρήσης της εφαρμο ής και τ ν αντίστοι ν πόρ ν που ζητούνται. Το SPC Monitor ρησιμοποιείται ια την παρακο ού ηση ερ ασιών που υπο ά ονται στο σύστημα PLEIADES. Το SPC απαντά σε αιτήσεις που περι αμ άνουν κάποια κριτήρια επι ο ής ερ ασίας και επιστρέφει ένα σύνο ο π ηροφορίας ια κά ε ερ ασία που ανταποκρίνεται στα παραπάν κριτήρια. Τα κριτήρια περι αμ άνουν ρήστη, ανα ν ριστικό ερ ασίας και κατάσταση ερ ασίας. Είναι αδύνατο, ρησιμοποιώντας το ασισμένο στο μοντέ ο πε άτη εξυπηρετητή πρ τόκο ο HTTP ια επικοιν νία να υπάρξει ενημέρ ση της

99 4.6. Το πρ τότυπο SchedSP 79 εφαρμο ής πε άτη ια την ο οκ ήρ ση κάποιας ερ ασίας. Υπεν υμίζεται ότι στο μοντέ ο πε άτη εξυπηρετητή την κά ε α η επίδραση την εκκινεί ο πε άτης. Σαν μία αντιμετώπιση του έματος αυτού, υπάρ ει η προαιρετική επι ο ή να αμ άνει ο ρήστης υπεν υμίσεις μέσ e mail κατά την ο οκ ήρ ση ερ ασιών. Παρό ο που ς ύση παρουσιάζεται ημιτε ής, είναι μία αποδεκτή ενα ακτική κα ώς η ο οκ ήρ ση μίας εφαρμο ής ρονοπρο- ραμματισμού απαιτεί σημαντικό ρόνο εκτέ εσης. Ένα ά ο σημαντικό έμα είναι η π ηροφορία σ ετικά με την πρόοδο τ ν α όρι μ ν ρονοπρο ραμματισμού που αμ άνονται από το SchedSP ώστε να π ηροφορη εί ο ρήστης. Η π ηροφορία προόδου διατηρείται από το SchedSP, και συ έ εται από το SPC Scheduling Coordinator, που περι ράφεται παρακάτ Filespace Το Filespace παρέ ει έναν εικονικό ώρο απο ήκευσης ια τα αρ εία εισόδου και εξόδου που απαιτούνται από τις εφαρμο ές ρονοπρο ραμματισμού. Το Filespace συμ ου εύεται το ACL ια έ ε ο πρόσ ασης κά ε φορά που πρόκειται να εκτε έσει ενέρ ειες σε αρ εία. Υποστηρίζει ιεραρ ική ορ άν ση αρ- εί ν σε κατα ό ους και υ οποιεί ένα σύνο ο τυπικών ειρισμών σε αρ εία, όπ ς δημιουρ ία, δια ραφή, αντι ραφή, μετονομασία και μετακίνηση. Οι παρε όμενες υπηρεσίες παρουσιάζονται στον πίνακα 4.1. Τα αρ εία και κατά ο- οι που εμφανίζονται μέσ της υπηρεσίας είναι πρα ματικά αρ εία σε ένα συ κεκριμένο κατά ο ο στο σύστημα αρ εί ν του εξυπηρετητή του SchedSP. Το SchedSP Settings ανα αμ άνει τη μετάφραση τ ν ονομάτ ν αρ εί ν α- πό το πεδίο της εφαρμο ής πε άτη στο πεδίο του εξυπηρετητή. Υπάρ ουν τέσσερις κατά ο οι πρώτου επιπέδου, ορατοί στο ρήστη: HOME, που είναι ο προσ πικός κατά ο ος του ρήστη, COMMON, που ρησιμοποιείται ια να μοιράζονται αρ εία μεταξύ τ ν ρηστών, EXECUTABLES, όπου εφαρμο- ές ρονοπρο ραμματισμού ρίσκονται ε κατεστημένες ια το SchedSP και XSLT που περιέ ει ένα απο ετήριο φί τρ ν XSLT, τα οποία περι ράφουν μετατροπές ανάμεσα σε διαφορετικούς τύπους αρ εί ν XML.

100 80 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP Πίνακας 4.1: Λειτουρ ίες του Filespace Λειτουρ ία mkdir rmdir rmtree mvdir cpdir touchfile rmfile mvfile cpfile dir view store validatexml Περι ραφή Δημιουρ ία ενός κατα ό ου Δια ραφή ενός κατα ό ου Δια ραφή ό ου του δένδρου κάτ από έναν κατά ο ο Μετακίνηση/ α α ή ονόματος ενός κατα ό ου Αντι ραφή ενός κατα ό ου Δημιουρ ία ενός άδειου αρ είου Δια ραφή ενός αρ είου Μετακίνηση/ α α ή ονόματος ενός αρ είου Αντι ραφή ενός αρ είου Παρουσίαση περιε ομέν ν κατα ό ου Παρουσίαση περιε ομέν ν αρ είου Απο ήκευση δεδομέν ν σε ένα αρ είο (αντικατάσταση) Έ ε ος ε κυρότητας αρ είου XML XMLTrans Το XMLTrans ρησιμοποιείται ια να εκτε εί ένα σύνο ο μετατροπών στα αρ εία XML που ρίσκονται απο ηκευμένα στον εικονικό απο ηκευτικό ώρο του SchedSP. Οι μετατροπές που μπορεί να παρέ ει το XMLTrans φαίνονται στον πίνακα 4.2. Το σύστημα SchedSP ενικότερα προ εί και εν αρρύνει τη ρήση XML ια τη απο ήκευση και μεταφορά δεδομέν ν. Αυτό έ ινε ό τ ν π εονεκτημάτ ν της XML ια τη διενέρ εια αντα α ής δεδομέν ν. Το XMLTrans δίνει τη δυνατότητα να ρησιμοποιη ούν φί τρα ασισμένα στη σύσταση XSLT [Cla99], είτε ρησιμοποιώντας φί τρα XSLT από τον ειδικό κατά ο ο XSLT είτε φί τρα που παρέ ονται από το ρήστη. Το XMLTrans επίσης δίνει τη δυνατότητα ια ορισμό πιο ειδικών μετατροπών, με ευκο ότερη διεπαφή. Οι μετατροπές αυτές περι αμ άνουν την προσ ήκη, αφαίρεση και αντα α ή ενός στοι είου (XML element), μιας ιδιότητας (XML attribute), ή ο όκ ηρου υποδέντρου ια αρ εία XML που ρίσκονται στο Filespace. Για την επι ο ή τ ν κατά η ν κόμ ν στο αρ είο XML, ρησιμοποιούνται περι ραφές σύμφ να με τη σύσταση XPath [CD99]. Τέ ος, μία αίτηση ια υπηρεσία προς το XMLTrans μπορεί να περι αμ άνει οποιοδήποτε αρι μό μετατροπών με το μόνο περιορισμό να αναφέρονται ό ες στο ίδιο σύνο ο αρ εί ν εισόδου

101 4.6. Το πρ τότυπο SchedSP 81 και εξόδου. Το XMLTrans είναι εξαιρετικά ρήσιμο κα ώς οι ρήστες συνη ίζουν να κάνουν μικρές α α ές και να απο ηκεύουν συ νά τα δεδομένα τους, το οποίο κατα ή ει σε με ά ο αρι μό μικρών σε έκταση ενημερώσε ν σε υ- πάρ οντα αρ εία. Με το XMLTrans αυτό ίνεται ρησιμοποιώντας ε ά ιστη μεταφορά δεδομέν ν. Πίνακας 4.2: Λειτουρ ίες του XMLTrans Λειτουρ ία xslt xmlactions addelement remelement changeelement addattribute remattribute changeattribute addsubtree remsubtree changesubtree Περι ραφή Μετατροπές με άση φί τρα XSLT Μετατροπές ια αρ εία XML Το XMLTrans μπορεί να εκτε έσει σειρές από μετατροπές Προσ ήκη ενός στοι είου στο αρ είο XML Αφαίρεση ενός στοι είου Αντικατάσταση ενός στοι είου με ά ο που παρέ εται Προσ ήκη μιας ιδιότητας Αφαίρεση μιας ιδιότητας Αντικατάσταση μιας ιδιότητας με ά η που παρέ εται Προσ ήκη ενός υποδένδρου στο αρ είο XML Αφαίρεση ενός υποδένδρου Αντικατάσταση ενός υποδένδρου με ά ο που παρέ εται MultiServe Το MultiServe επιτρέπει την αυτόματη εκτέ εση ενός συνό ου αιτήσε ν ια υπηρεσίες με ένα μήνυμα προς το SchedSP. Μία αίτηση τύπου MultiServe περι αμ άνει μία ακο ου ία από μηνύματα επιπέδου Service Provisioning και κάποιες οδη ίες ε έ ου ροής, με τη μορφή στοι εί ν XML. Αυτές οι οδη ίες επιτρέπουν ια την εκτέ εση τ ν αιτήσε ν με άση τις απαντήσεις σε αιτήσεις που έ ουν προη η εί στο τρέ ον σύνο ο. Αυτός ο τύπος αίτησης επιτρέπει ενέρ ειες δέσμης και επομέν ς απα είφει τις κα υστερήσεις που επι ά ονται από το δίκτυο όταν η διαδικασία ε έ εται απ ευ είας από το πρό ραμμα πε άτη. Η υ οποίηση του MultiServe απαιτεί πρόσ αση στον μη ανισμό επι ο ής SPC του Executive. Για το ό ο αυτό, o εν ό μη ανισμός υ οποιή ηκε σε ξε ριστό συστατικό COM ώστε να ρησιμοποιείται τόσο από

102 82 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP το Executive όσο και από το MultiServe. Σε περίπτ ση κατάστασης σφά ματος, είναι δυνατό να οριστεί ενέρ εια επιστροφής ώστε οι πόροι που επηρεάζονται να επιστρέψουν σε μία συνεπή κατάσταση. Σαν απάντηση στο πρό ραμμα πε άτη, επιστρέφεται το σύνο- ο τ ν απαντήσε ν από τα SPC μαζί με μία ένδειξη ια επιτυ ία ή αποτυ ία της κά ε ενέρ ειας. Τα κύρια δομικά στοι εία της εισόδου του MultiServe είναι κ ήσεις προς SPC, δη ώσεις μετα ητών, ρό οι, προτάσεις ε έ ου ροής (conditionals) κα ώς και ενέρ ειες on Error ια περίπτ ση α ών και οπισ οδρόμησης. Το MultiServe έ ει τη δυνατότητα να κατασκευάζει την είσοδο XML ια τα SPC που ρησιμοποιεί και να επεξερ άζεται την έξοδο XML που παρά εται. Οι μετα ητές του MultiServe είναι είτε κείμενο είτε σκε ετοί μηνυμάτ ν XML. Ο μη ανισμός XPath ρησιμοποιείται ια να τοπο ετη ούν τιμές από μετα ητές σε συ κεκριμένα σημεία μηνυμάτ ν XML. Οι ρό οι εκτε ούν επανα ήψεις με άση σύνο α κόμ ν σε κείμενα XML που επιστρέφονται από ερ τήματα XPath. Οι εκφράσεις ε έ ου ροής ρησιμεύουν ώστε τα σενάρια του Multi- Serve να μπορούν να α άζουν την ροή εκτέ εσης ασισμένα στην ύπαρξη ενός κόμ ου XML, τη σύ κριση μεταξύ μετα ητών, κ π. Οι εκφράσεις On Error ορίζουν πα ίδες ανί νευσης α ών και ορίζουν αντίστοι ες διαδικασίες ανάνηψης οι οποίες ορίζονται σαν ενέρ ειες οπισ οδρόμησης. Δεν υπάρ ουν εξ ορισμού ενέρ ειες οπισ οδρόμησης ια τις ειτουρ ίες τ ν υπηρεσιών του SchedSP, επομέν ς είναι στο ώρο ευ ύνης του σεναρίου που υπο ά εται στο MultiServe να περι ράφονται οι κατά η ες ενέρ ειες οπισ οδρόμησης ώστε αρ εία και ά ου είδους πόροι που επηρεάστηκαν να επανέ ουν σε μία έ κυρη κατάσταση SchedScripter Το SPC SchedScripter επιτρέπει την εκτέ εση μίας στρατη ικής επί υσης ια ένα συ κεκριμένο πεδίο ρονοπρο ραμματισμού με ένα αίτημα προς το SchedSP. Εισά ει μία απ ή ώσσα σεναρί ν, ώστε να περι ραφούν υψη ού επιπέδου πο ιτικές επί υσης τις οποίες το σύστημα πρέπει να ακο ου ήσει ώστε να ε- πι ύσει προ ήματα σε ένα συ κεκριμένο πεδίο ρονοπρο ραμματισμού ρη-

103 4.6. Το πρ τότυπο SchedSP 83 σιμοποιώντας δια έσιμα επανα ρησιμοποιήσιμα δομικά στοι εία. Χρησιμοποιώντας προφί ειδικό ια το πεδίο εφαρμο ής και παραμέτρους ρήστη σαν είσοδο, το SchedScripter παρά ει ένα κείμενο XML που μπορεί να ρησιμοποιη εί από το Scheduling Coordinator. Η π ηροφορία προφί περι αμ άνει συν ήκες ε έ ου ροής, απαραίτητα εκτε έσιμα αρ εία ια ρονοπρο ραμματισμό και ι ιο ήκες που απαιτούνται, κα ώς και ενδιάμεσα αποτε έσματα που ρειάζονται και στό ους επί υσης Scheduling Coordinator Το Scheduling Coordinator υ οποιεί τα σενάρια που παρά ονται από τον SchedScripter ώστε να υ οποιη ούν στρατη ικές επί υσης. Το SPC Execute υπο ά ει το Scheduling Coordinator στο PLEIADES CISP μαζί με τα αρ εία που περι ράφουν τη στρατη ική επί υσης, κα ώς και ά α απαιτούμενα εκτε έσιμα και αρ εία εισόδου. Βασισμένο σε οδη ίες από το SchedScripter που περι ράφονται σε κείμενο XML, αποφασίζει την επι ο ή, τη σειρά και τις παραμέτρους που απαιτούνται ια τα δια έσιμα δομικά στοι εία ια ε- φαρμο ές ρονοπρο ραμματισμού ώστε να επι υ εί το πρό ημα. Ο ρήστης επίσης περι ράφει πι ανές μετατροπές δεδομέν ν που απαιτούνται ια να μπορέσουν τα προ ράμματα να συνδυαστούν με το σ στό τρόπο μεταξύ τους. Οι αποφάσεις στο Scheduling Coordinator παίρνονται άση της προόδου της επί υσης και της π ηροφορίας που ανατροφοδοτείται από προη ούμενες επι- ε μένες πο ιτικές και α όρι μους. Αυτή η προσέ ιση απαιτεί ότι οι δια- έσιμες εφαρμο ές ρονοπρο ραμματισμού μπορούν να ρησιμοποιη ούν σαν αυτόνομα τμήματα ο ισμικού τα οποία δέ ονται με κάποιο τρόπο δεδομένα εισόδου και παραμέτρους και παρά ουν την αντίστοι η έξοδο κά ε φορά που κα ούνται. Αυτό είναι ένας σο αρός περιορισμός ια πα ιότερες εφαρμο ές ρονοπρο ραμματισμού, όπου οι στρατη ικές και οι α όρι μοι είναι π ήρ ς ορισμένοι και ορ αν μένοι μέσα στο συνο ικό πη αίο κώδικα του προ ράμματος. Σε αυτή την περίπτ ση δεν είναι δυνατό να α άξει δυναμικά η σειρά εκτέ εσης και μόνο το τμήμα δια είρισης δεδομέν ν του Scheduling Coordinator μπορεί να ρησιμοποιη εί. Στο τέ ος της εκτέ εσης του Scheduling Coordinator, τα αποτε έσματα επιστρέφουν στο SchedSP Filespace.

104 84 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP LAttE Ο ε ε κτής νομιμότητας Legality and Attribute Evaluator (LAttE) επιτρέπει την περι ραφή και αποτίμηση κανόν ν και κανονισμών που επι ά ονται σε ενέρ ειες που ανατί ενται σε συ κεκριμένους πόρους κατά τη διαδικασία του ρονοπρο ραμματισμού. Οι κανόνες ρονοπρο ραμματισμού αποτε ούν την επι ειρηματική ο ική (business logic) που οι εφαρμο ές ρονοπρο ραμματισμού πρέπει να ακο ου ούν. Δεδομένου ότι οι κανόνες ρονοπρο ραμματισμού α άζουν συ νά ό του δυναμικού αρακτήρα του αντα νιστικού επι ειρηματικού περι ά οντος, υπάρ ει ανά κη ια μία ώσσα υψη ού ε- πιπέδου που να εκφράσει και να δια ειριστεί αυτούς τους κανόνες. Activity chain FixedTime Window FlyingTime Window {1+} end start TimeWindow Activity Property {1+} Primitive Activity Composite Activity Resource Complex Property Primitive Property Activity Composition Rule Property Calculation Rule Property Constraint Rule RuleSet {1+} Rule Σ ήμα 4.11: Legality and Attribute evaluator meta-model [KT97] Στι μιότυπα τα οποία είναι ειδικά ια συ κεκριμένα πεδία εφαρμο ής ρονοπρο ραμματισμού και υ οποιούν αυτούς τους κανόνες παρά ονται με μία ώσσα υψη ού επιπέδου, ειδική ια το συ κεκριμένο αντικείμενο [TDH97]. Για να μπορεί να υπάρ ει κοινή αναπαράσταση, απαιτή ηκε η ανάπτυξη ενός ενικού συστήματος νομιμότητας. Εφαρμόζοντας ανά υση σε πεδία εφαρμο- ής προ ημάτ ν ρονοπρο ραμματισμού, δημιουρ ή ηκε ένα μετα μοντέ ο αντικειμέν ν [KT97], και το κύριο μέρος του απεικονίζεται στο σ ήμα Τα ασικά δομικά στοι εία του μετα μοντέ ου είναι ενέρ ειες (activities), ιδιότητες (properties), ρονικά παρά υρα (time windows) και κανόνες (rules).

105 4.6. Το πρ τότυπο SchedSP 85 Σε εκείνη τη ρονική στι μή ήταν προφανές ότι η αποτίμηση τ ν ιδιοτήτ ν μίας ενέρ ειας ήταν ο πυρήνας της ανάπτυξης του ε ε κτή νομιμότητας. Αυτές οι παράμετροι και η διακριτή εμφάνισή της οντότητάς τους στο μετα μοντέ ο παρέ ουν την υποδομή ια τον υπο ο ισμό της κά ε μίας τους που είναι υπεύ υνη ια την αποτίμηση τ ν παραμέτρ ν. Οι ιδιότητες που υπο ο ίζονται ια να αποτιμη ούν οι κανόνες ρησιμοποιούνται επίσης ια να υπο ο ιστεί το κόστος και τα αρακτηριστικά του προ ράμματος, π ηροφορία που ρησιμοποιείται ια την παρα ή και ε τιστοποίηση της ύσης. Χρησιμοποιώντας μία ώσσα κανόν ν ια ρονοπρο ραμματισμό, ο ρήστης μπορεί να α άξει ό ι μόνο τις παραμέτρους α ά και τη δομή τ ν κανόν ν. Το σημαντικό π εονέκτημα της προσέ ισης είναι η ικανότητα να διενερ ούνται σενάρια what if και να δοκιμάζονται επεκτάσεις κανόν ν και προσ ήκες ρίς να επηρεάζεται η εφαρμο ή. Επιπρόσ ετα, επιτρέπει δυναμική μετατροπή τ ν κανόν ν ρίς να επηρεάζεται και να κινδυνεύει η ακεραιότητα τ ν εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού. Το συ κεκριμένο συστατικό ακο ου εί τον κατανεμημένο σ εδιασμό συστήματος που αρ ικά ρησιμοποιή ηκε στην παρα ή μίας με ά ης ευρ παϊκής αεροπορικής εταιρίας [GATH98]. Η ασική προσαρμο ή του LAttE ώστε να ταιριάζει με το αρακτήρα του SchedSP, περι αμ άνει την προσ ήκη αντα α ής κειμέν ν XML. Το LAttE παρέ ει πρόσ αση με δύο τρόπους. Παρόμοια με το ACL SPC, ένα σύνο- ο με όδ ν παρουσιάζεται μέσ της διεπαφής SPC ώστε διάφορες εφαρμο ές SchedSP να μπορούν να το ρησιμοποιήσουν ώστε να ε έ ξουν τη νομιμότητα από ενέρ ειες ρήστη στο σ εδιασμό και δια είριση τ ν ύσε ν προ ραμμάτ ν. Αυτό είναι πο ύ κοινό σε εφαρμο ές ρονοπρο ραμματισμού κα ώς οι ρήστες συνη ίζουν να μετατρέπουν τις ύσεις ειροκίνητα ώστε να ικανοποιήσουν διάφορα απρόοπτα ό μη δια εσιμότητας πόρ ν, α α ές στις απαιτήσεις, κ π. Το ίδιο συστατικό LAttE μπορεί να προσπε αστεί μέσ ενός API από διάφορα υποσυστήματα ρονοπρο ραμματισμού ώστε να εκτιμάται η νομιμότητα ενα ακτικών σειρών ενερ ειών που αποτε ούν μέρη ενός προ- ράμματος. Με αυτό τον τρόπο, το συστατικό καταφέρνει να παρέ ει ένα συνεπές άρ ρ μα ια ό α τα σ ετιζόμενα συστήματα ρονοπρο ραμματισμού, παρέ ει ένα μοναδικό σύστημα ια συντήρηση και υποστήριξη και κοινή ώσ-

106 86 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP σα ια να εκφράζονται ό οι οι απαραίτητοι κανόνες ρονοπρο ραμματισμού Ερ α ειο ήκη Πε άτη του SchedSP SPC Clients SchedSPClient -sessionid -username +logon() +logoff() +sendspcrequest() FileSpace Execute MultiServe SchedScripter XMLTrans Monitor ACL LAttE Σ ήμα 4.12: Η ερ α ειο ήκη πε άτη του SchedSP Παρό ο που το π αίσιο SchedSP παρουσιάζει μία διεπαφή ιδιαίτερα εύκο η στη ρήση ασισμένη σε μηνύματα XML, η δημιουρ ία τ ν διάφορ ν αιτημάτ ν είναι ενικότερα μία κοινή ειτουρ ικότητα ια ό ους τους πε- άτες του SchedSP. Οι δημιουρ οί τ ν προ ραμμάτ ν πε ατών μπορούν να ρησιμοποιήσουν την Ερ α ειο ήκη Πε άτη (SchedSP Client Kit) ώστε να δημιουρ ήσουν εύκο α τα διάφορα μηνύματα XML. Η ύπαρξη μιας ερ α- ειο ήκης προ ραμματιστή φαινομενικά καταστρατη εί την ουδετερότητα ς προς υπο ο ιστικές π ατφόρμες και ώσσες προ ραμματισμού της πρακτικής ρήσης XML πάν από HTTP. Όμ ς, διατηρώντας τη δυνατότητα ια επικοιν νία με το SchedSP με μηνύματα XML πάν από HTTP, διατηρείται η παραπάν ουδετερότητα, ενώ με η ρήση της ερ α ειο ήκης προ ραμματιστή πε άτη σε συ κεκριμένες π ατφόρμες και ώσσες προ ραμματισμού διευκο ύνει σημαντικά την επικοιν νία με το SchedSP. Οι δια έσιμες υ οποιήσεις της Ερ α ειο ήκης Πε άτη περι αμ άνουν ένα ActiveX component, ένα πακέτο σε Java και μία ι ιο ήκη ραμμένη σε.net.

107 4.7. Χρήση του SchedSP 87 Το σ ήμα 4.12 παρουσιάζει ένα απ οποιημένο διά ραμμα κ άσε ν της Ερ- α ειο ήκης Πε άτη. Η κ άση SchedSPClient ρησιμοποιεί το δια έσιμο από την π ατφόρμα μη ανισμό μεταφοράς μηνυμάτ ν HTTP και παρέ ει το επίπεδο επικοιν νιών SchedSP, δη αδή ταυτοποίηση ρήστη, δια είριση συνόδ ν και μεταφορά αιτημάτ ν SPC. Για κά ε SPC υπάρ ει μία κ άση πε άτης, η οποία είναι από ονος της κ άσης SchedSPClient και περιέ ει με όδους οι οποίες ενικά ταιριάζουν στις διάφορες ειτουρ ίες που παρέ εται από το αντίστοι ο SPC. Αυτές οι μέ οδοι συν έτουν τα XML μηνύματα που αποτε- ούν τα αιτήματα προς τα SPC και ρησιμοποιούν το μη ανισμό της κ άσης SchedSPClient ώστε να μεταφερ εί το μήνυμα στο SchedSP και να παρα ηφ εί η απάντηση. Η εφαρμο ή πε άτης δημιουρ εί ένα στι μιότυπο της κ άσης Sched- SPClient και εκτε εί τη διαδικασία ταυτοποίησης ρήστη. Κατόπιν, κά ε στι μιότυπο τ ν κ άσε ν που αποτε ούν πε άτες στα SPC, δέ ονται το στι μιότυπο της κ άσης SchedSPClient ώστε να ρησιμοποιήσουν τα δεδομένα της τρέ ουσας συνόδου. 4.7 Χρήση του SchedSP Για τη δοκιμή του π αισίου SchedSP, δημιουρ ή ηκε ένα σύνο ο εφαρμο ών. Αυτό έ ινε εν μέρει ια να επι ε αι εί η ικανότητα ρήσης του SchedSP από διάφορους δημιουρ ούς εφαρμο ών με ενικά διαφορετική εμπειρία στο ρονοπρο ραμματισμό α ά και στην ανάπτυξη εφαρμο ών. Η πρώτη εφαρμο ή που δημιουρ ή ηκε ήταν ο SchedSP Explorer, ένα ActiveX component που έδινε τη δυνατότητα εξερεύνησης του ώρου απο ήκευσης του SchedSP και δια- είρισης τ ν αρ εί ν. Στα π αίσια διπ ματικών ερ ασιών, δημιουρ ή ηκε το MediSched [Ν 02] ια το ρονοπρο ραμματισμό προσ πικού νοσοκομείου και το KTELSched [Μ 02] ια την επί υση του προ ήματος ρονοπρο- ραμματισμού οδη ών και ε φορεί ν. Και οι δύο εφαρμο ές υ οποιή ηκαν σαν ActiveX components, ενώ ρησιμοποιούν προ ράμματα επί υσης που προέκυψαν από ερευνητικά έρ α στο παρε όν από το Ερ αστήριο Συστημάτ ν Υπο ο ιστών. Μά ιστα, το πρό ραμμα επί υσης που ρησιμοποιή ηκε στο KTELSched ήταν ήδη σε ρήση από εταιρίες ε φορεί ν (ΚΤΕΛ) στην Ε -

108 88 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP άδα [VH02]. Τέ ος, το SchoolSched δημιουρ εί ρο ό ια προ ράμματα ια Γυμνάσια/ Λύκεια και αποτε είται από ένα Java applet και το πρό ραμμα ε- πί υσης που περι ράφεται στο [BDH97]. Η δημιουρ ία μίας εφαρμο ής ασισμένης στο διαδίκτυο με το SchedSP, παρό ο που δεί νει ότι προσ έτει επίπεδα πο υπ οκότητας, παρουσιάζει σημαντικά π εονεκτήματα και επιτρέπει τη δημιουρ ία κα ά δομημέν ν και στι- αρών συστημάτ ν. Παρό ο που η ρήση του SchedSP φαίνεται να προσ έτει προσπά εια ανάπτυξης σε σ έση με ά α σ ήματα ια τη δημιουρ ία εφαρμο ών στο διαδίκτυο, το συμπέρασμα που προέκυψε από αυτές τις με έτες περίπτ σης ήταν ότι το SchedSP είναι ένα εύκο ο και αποδοτικό σύστημα στη ρήση του. Οι δημιουρ οί εφαρμο ών σ ο ίασαν ότι η συμπεριφορά τ ν υπηρεσιών ήταν πάντα αναμενόμενη και οι επι ο ές ονομάτ ν και τα σ ό ια σε κά ε τύπο μηνύματος έκαναν τον τρόπο ρήσης τ ν SPC και τ ν υπηρεσιών να φαίνεται ξεκά αρη. Για τη διευκό υνση της δημιουρ ίας τ ν εφαρμο ών δημιουρ ή ηκε η Ερ α ειο ήκη Πε άτη, η οποία όμ ς ήρ ε αρκετά αρ ά ια τις περισσότερες περιπτώσεις, όπου ήδη εί ε ρησιμοποιη εί η ύση τ ν μηνυμάτ ν XML. Το ασικό ε ειρίδιο που ρησιμοποιή ηκε ήταν ένα κείμενο με τίτ ο To SchedSP με παραδεί ματα (SchedSP by Example), το οποίο παρουσίαζε τις ειτουρ ίες του SchedSP μέσ παραδει μάτ ν εισόδου και αντίστοι ης εξόδου. Δεδομένου ότι ό ες οι εφαρμο ές που ρησιμοποιή ηκαν στο back end απαιτούν ένα σύνο ο αρ εί ν ια τον ορισμό του προ ήματος και παρά ουν έναν αρι μό αρ εί ν με την προτεινόμενη ύση, η δομή κατα ό ν του SPC Execute φάνηκε ιδιαίτερα ρήσιμη. Τα κανά ια εξόδου και α ών παρακο ου- ούνται κατά την εκτέ εση κα ώς περιέ ουν ρήσιμη π ηροφορία ια πι ανά προ ήματα. Η ρήση XML ια ό α τα αρ εία ήταν μία σ εδιαστική επι ο ή ια ό ες της εφαρμο ές, κα ώς το SPC XMLTrans παρέ ει ιδιαίτερα π εονεκτήματα ια τη ρήση αρ εί ν XML, α ά τα δια έσιμα προ ράμματα επί υσης ρησιμοποιούσαν δική τους μορφή ια τα αρ εία εισόδου και εξόδου. Για να ξεπεραστεί αυτός ο περιορισμός, οι εφαρμο ές ρονοπρο ραμματισμού εν υ ακώ ηκαν σε προ ράμματα κε ύφη (wrappers) τα οποία παρέ ουν εξ τερική διεπαφή ασισμένη σε κείμενα XML. Για τις εφαρμο ές δημιουρ- ή ηκαν προφί εφαρμο ών, τα οποία απο ηκεύτηκαν στην άση δεδομέν ν

109 4.7. Χρήση του SchedSP 89 ια ρήση από το SPC Execute. Τα προφί εφαρμο ών περι αμ άνουν οδη ίες ώστε να ρησιμοποιη ούν τα προ ράμματα κε ύφη ς κύρια εφαρμο ή, να μεταφερ ούν τα αντίστοι α αρ εία στο PLEIADES CISP μαζί με τα αρ εία εισόδου και εξόδου, κα ώς και ά ες ρυ μίσεις τ ν εφαρμο ών που απαιτούνται να ίνουν ρίς να έ ει νώση το πρό ραμμα πε άτης. Όταν κάποια εφαρμο ή ρονοπρο ραμματισμού υπο ά εται, η διεπαφή της εφαρμο ής, δη αδή το πρό ραμμα πε άτης, παρακο ου εί κατά τακτά διαστήματα την ερ ασία ια να μένει ενήμερη ια την πορεία εκτέ εσής της. Η συνε ής παρακο ού ηση είναι υπο ρε τική σε αυτή την περίπτ ση, κα ώς στο μοντέ ο πε- άτη εξυπηρετητή που εφαρμόζεται ανάμεσα στα προ ράμματα πε άτες και το SchedSP πάντα ο πε άτης εκκινεί την α η επίδραση. Ένα παρόμοιο πρό ημα με το μοντέ ο πε άτη εξυπηρετητή έ ει εμφανιστεί και στο πεδίο τ ν υπηρεσιών ιστού, όπου προτείνεται ρήση μίας ύσης publish/ subscribe στις συστάσεις WS Eventing [BCC + 04] και WS Notification [NG05]. Στην περίπτ ση του SchedSP, το διάστημα που μεσο α εί μεταξύ δύο διαδο ικών ερ τήσε ν κατάστασης (polling interval), τυπικά περίπου μισό επτό, είναι αρκετά μικρό σε σ έση με το ρόνο που απαιτείται ια την ο οκ ήρ ση της επί υσης τ ν διάφορ ν προ ημάτ ν ρονοπρο ραμματισμού. Ένα ά ο πρό ημα που έπρεπε να επι υ εί είναι η αδυναμία να προ εφ εί ο ρόνος επί υσης ια κά ε πρό ημα. Ο ρόνος εκτέ εσης δεν είναι ραμμική σ έση του με έ ους εισόδου και της δομής το προ ήματος, ενώ διάφορα αρακτηριστικά στη δια εσιμότητα πόρ ν του PLEIADES κα ώς και οι ικανότητες του μη ανήματος στο οποίο α επι υ εί το πρό ημα μπορούν να δημιουρ ήσουν σημαντικότατες διαφοροποιήσεις στο ρόνο εκτέ εσης. Όταν η διαδικασία ε- πί υσης ο οκ ηρώνεται, ένα ενημερ τικό e mail μπορεί να αποστα εί στο ρήστη ώστε αυτός να μην είναι υπο ρε μένος να περιμένει την ο οκ ήρ ση της εκτέ εσης SchedSP Explorer Το SchedSP Explorer είναι ένα ActiveX component ια δια είριση αρ εί ν και κατα ό ν στον απο ηκευτικό ώρο του SchedSP. Στην πρα ματικότητα παρουσιάζει ό η τη ειτουρ ικότητα του SPC Filespace. Εκτός από τη ρησιμότη-

110 90 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP τα της εφαρμο ής, αποτέ εσε το παράδει μα εφαρμο ής σε επίπεδο πη αίου κώδικα ια τις υπό οιπες εφαρμο ές στον τρόπο επικοιν νίας με το SchedSP MediSched Η εφαρμο ή MediSched δημιουρ ή ηκε στα π αίσια μίας διπ ματικής ερ- ασίας και σκοπός της ήταν να δημιουρ ήσει προ ράμματα ερ ασίας ια το νοση ευτικό προσ πικό ενός νοσοκομειακού τμήματος. Ένας υ ριδικός α - όρι μος, με ρήση ενός προσε ιστικού μοντέ ου ακέραιου ραμμικού προ- ραμματισμού (Integer Linear Programming ILP) με στρατη ικές αναζήτησης Tabu, αναπτύ ηκε στα π αίσια έρευνας στο Ερ αστήριο Συστημάτ ν Υπο ο ιστών από τον Δρ Χρ. Βα ουξή, ια τη δημιουρ ία ύσε ν στον προ- ραμματισμό νοση ευτικού προσ πικού τ ν νοση ευτικών ιδρυμάτ ν της περιο ής [VH00]. Μία ο οκ ηρ μένη ύση αναπτύ ηκε, στα π αίσια της διπ ματικής ερ ασίας στο Ερ αστήριο Συστημάτ ν Υπο ο ιστών, ώστε να παρέ ει προ ραμματισμό νοση ευτικού προσ πικού σαν διαδικτυακή υπηρεσία [Ν 02]. Η εφαρμο ή αυτή περι αμ άνει ένα ραφικό περι ά ον ρήστη, υ οποιημένο σαν ActiveX component, κα ώς και ένα πρό ραμμα κέ υφος που εκτε εί τον α όρι μο ια την δημιουρ ία προ ραμμάτ ν νοση ευτικού προσ πικού, ενώ το ίδιο πρό ραμμα κέ υφος μετατρέπει τα αρ εία εισόδου και εξόδου του προ ράμματος σε αρ εία XML. Η διεπαφή ρήστη, πέρα από το να συ έ ει την π ηροφορία εισόδου και να παρουσιάζει τα α- ποτε έσματα της επί υσης, επιτρέπει και ένα σύνο ο ημάτ ν ειροκίνητου επαναπρο ραμματισμού. Το SPC Execute ρυ μίστηκε, μέσ τον προφί εφαρμο ών να ρησιμοποιεί το πρό ραμμα κέ υφος και την κατά η η υπο ο ιστική π ατφόρμα, κα ώς και να μεταφέρει διάφορα αρ εία που απαιτούνται ια την εκτέ εση του α όρι μου KTELSched Η εφαρμο ή KTELSched δημιουρ ή ηκε και αυτή στα π αίσια διπ ματικής ερ ασίας και έ ει στό ο την παρο ή μίας ύσης στο δύσκο ο συνδυαστικό πρό ημα που πρέπει να επι ύεται κά ε μέρα ώστε να παρά εται το ημερήσιο πρό ραμμα οδη ών και ε φορεί ν ια μία τυπική ε ηνική εταιρία

111 4.7. Χρήση του SchedSP 91 ε φορεί ν ΚΤΕΛ [Μ 02]. Μια ρή ορη ευρετική διαδικασία που ονομάζεται QuickShifts (QS) έ ει αναπτυ εί ια την επί υση του συνδυασμένου προ ήματος προ ραμματισμού οδη ών ε φορεί ν, κα ώς και μία διαδικασία που ονομάζεται Column Generation and Quick Shifts combination (CGQS) [VH02]. Βασισμένο σε αυτούς τους α όρι μους, ένα πρό ραμμα δημιουρ ή ηκε στο Ερ αστήριο Συστημάτ ν Υπο ο ιστών με είσοδο και έξοδο απ ών αρ εί ν κειμένου. Αυτή η εφαρμο ή αποτέ εσε τον πυρήνα μίας ύσης ασισμένης στο διαδίκτυο ια τη δημιουρ ία προ ραμμάτ ν οδη ών και ε φορεί ν. Η ύση αυτή εμπ έκει μία διεπαφή ρήστη υ οποιημένη σαν ActiveX και ένα πρό ραμμα κέ υφος ια την ε ε όμενη εκτέ εση της αν τέρ εφαρμο ής ρονοπρο ραμματισμού και τη μετατροπή τ ν αρ εί ν εισόδου και εξόδου σε XML. Το ραφικό περι ά ον συ έ ει την π ηροφορία από το ρήστη, δημιουρ εί τα αρ εία εισόδου σε XML, ζητάει την επί υση του προ ήματος από το SchedSP και παρουσιάζει τα αποτε έσματα της επί υσης στο ρήστη. Το SPC Execute, μέσ τ ν προφί εφαρμο ών, έ ει ρυ μιστεί να ρησιμοποιεί τον wrapper ια την κατά η η υπο ο ιστική π ατφόρμα, κα ώς και τη μεταφορά τ ν ρήσιμ ν αρ εί ν ια την εκτέ εση του α όρι μου SchoolSched Η τρίτη εφαρμο ή που ρησιμοποίησε το SchedSP αφορά τη δημιουρ ία προ- ραμμάτ ν διδασκα ίας ια Λύκεια στην Ε άδα, σαν διαδικτυακή υπηρεσία. Στα σ ο εία, η δημιουρ ία του ρο ο ίου προ ράμματος είναι μία ρονο όρα διαδικασία, η οποία κατά κανόνα ίνεται ειροκίνητα. Η διακριτή και συνδυαστική φύση του προ ήματος κάνει την αναζήτηση εύρεσης ύσης ακόμη και με ρήση υπο ο ιστή μία δύσκο η διαδικασία, κα ώς το συ κεκριμένο πρό ημα αναφέρεται στη ι ιο ραφία σαν NP complete. Σε προη ούμενη ερευνητική δραστηριότητα στο Ερ αστήριο Συστημάτ ν Υπο ο ιστών, υιο ετή ηκε μία προσέ ιση με ρήση ακέραιου προ ραμματισμού ια την επί υση του προ ήματος, που οδή ησε σε υψη ής ποιότητας ύσεις που ικανοποιούν τον ορισμό του προ ήματος και τους περιορισμούς [BDH97]. Το πρ τότυπο αυτής της προσέ ισης τρέ ει σε ένα μη άνημα με ειτουρ ικό σύστημα HP UX της HP και ρησιμοποιεί την ι ιο ήκη CPLEX της ILOG [ILO00]. Η είσοδος

112 92 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP του συ κεκριμένου προ ράμματος είναι περίπ οκη και ρίζεται σε αρκετά αρ εία εισόδου κα ώς απαιτείται ο ορισμός σ έσε ν μεταξύ τ ν οντοτήτ ν που ρησιμοποιούνται. Η έξοδος του προ ράμματος αποτε είται από ένα αρ- είο, που περιέ ει το παρα όμενο πρό ραμμα. Για την παρο ή του συ κεκριμένου προ ράμματος σαν διαδικτυακή υπηρεσία, αναπτύ ηκε ένα applet ραμμένο σε Java ια την ραφική διεπαφή ρήστη, κα ώς και η απαραίτητη εφαρμο ή κέ υφος που ε έ ει το παραπάν πρό ραμμα και δέ εται αρ εία XML σαν είσοδο ενώ απαντά με αρ εία XML στην έξοδο. Μία κύρια διαφορά της συ κεκριμένης εφαρμο ής από τις προη ούμενες είναι ότι τη ρονική στι μή της ανάπτυξης της το SPC XML- Trans ήταν ακόμη δια έσιμο και ρησιμοποιή ηκε. Το applet συ έ ει την είσοδο από το ρήστη, δημιουρ εί και ενημερώνει τα αντίστοι α αρ εία XML στο ώρο απο ήκευσης αρ εί ν του SchedSP και ζητάει την εκτέ εση του α όρι μου ρονοπρο ραμματισμού. To SPC Execute, μέσ του κατά η ου προφί εφαρμο ής, ρησιμοποιεί μόνο μη ανήματα με π ατφόρμα HP UX τα οποία δια έτουν και τη ι ιο ήκη CPLEX. Για την ενερ οποίηση της παραπάν ρύ μισης, ήταν απαραίτητο να ρυ μιστεί το σύστημα PLEIADES ώστε το συ κεκριμένο μη άνημα να διαφημίζει την δια εσιμότητα της ι ιο ήκης CPLEX. Στο τέ ος της διαδικασίας επί υσης, το applet παρουσιάζει το παρα όμενο πρό ραμμα στο ρήστη και επιτρέπει την πρα ματοποίηση ειροκίνητ ν διορ ώσε ν, όπου ε έ εται αν αυτές είναι δυνατόν να πρα ματοποιη ούν. 4.8 Συμπεράσματα Σε αυτό το κεφά αιο, παρουσιάστηκε η δυνατότητα να ρησιμοποιη εί υπάρ- ον ο ισμικό σαν υπηρεσίες εφαρμο ών δια έσιμες στο Διαδίκτυο. Ο στό ος είναι να επιτραπεί σε απομακρυσμένους και πι ανόν υπο ο ιστικά αδύναμους ρήστες να ρησιμοποιήσουν τόσο ικανότητες σε ο ισμικό όσο και σε υ ικό από έναν ASP. Βασικοί στό οι της προσπά ειας είναι η ευκο ία ρήσης στην υποστήριξη εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού. Για να επιτευ εί αυτό, παρουσιάζεται π αίσιο ο ισμικό ασισμένο σε SPC. Η αρ ιτεκτονική του π αισίου είναι σ εδιασμένη να επιτρέπει κ ιμάκ ση τόσο σε όρους ρηστών

113 4.8. Συμπεράσματα 93 σε μία συ κεκριμένη εφαρμο ή όσο και την προσ ήκη νέ ν υπηρεσιών ρονοπρο ραμματισμού. Τα SPC και οι ικανότητες τους σ εδιάστηκαν ώστε ο ρήστης να μπορεί να δια ειριστεί ο όκ ηρο τον κύκ ο ζ ής μιας εφαρμο ής ρονοπρο ραμματισμού με έναν τρόπο παρόμοιο με ένα παραδοσιακό τοπικό σύστημα ρονοπρο ραμματισμού. Στό ος είναι να διατηρη εί η αίσ ηση τέτοι ν εφαρμο ών παρό ο που ο απομακρυσμένος ρήστης απαιτείται να διατηρεί μόνο έναν προσ πικό υπο ο ιστή με ε ά ιστες απαιτήσεις ένα φυ - ομετρητή διαδικτύου. Έτσι, το SchedSP παρέ ει ένα αξιόπιστο ενδιάμεσο π αίσιο ερ ασίας ια τη δημιουρ ία διαδικτυακών εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού ια διάφορους δημιουρ ούς διεπαφών, οι οποίες δε α ήταν δυνατές α ιώς. Το SchedSP μπορεί να ρησιμοποιη εί και ια ά ες εφαρμο ές π ην του ρονοπρο ραμματισμού αν η α η επίδραση με το ρήστη και τον πυρήνα της εφαρμο ής δεν είναι διαρκής και υπάρ ουν ρονο όρα υπο ο ιστικά ήματα που πρέπει να εκτε εστούν. Μία κεντρική αδυναμία της ιδέας της παρο ής υπηρεσίας η οποία απαιτεί περαιτέρ έρευνα είναι η ασφά εια και το πόσο οι ρήστες μπορούν να εμπιστευτούν ευαίσ ητα δεδομένα σε έναν ASP.

114 94 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού σαν Υπηρεσία: Το π αίσιο SchedSP

115 Κεφά αιο 5 Υπηρεσίες Ιστού και πρότυπα Π έ ματος ια Παρο ή Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού: Το π αίσιο SchedSP-WS 5.1 Εισα ή Το κεφά αιο αυτό παρουσιάζει την αρ ιτεκτονική και σ εδιαστική εξέ ιξη του συστήματος SchedSP με άση τις εξε ίξεις στην έρευνα, στα πρότυπα και στις συστάσεις που προέκυψαν από διάφορους ορ ανισμούς τυποποίησης στους ώρους τ ν υπηρεσιών ιστού και του π έ ματος. Το νέο σύστημα, απεικονίζοντας την επιρροή του από τις εξε ίξεις στις υπηρεσίες ιστού ονομάζεται SchedSP WS [GAH05a]. Ενώ το αρ ικό SchedSP έ ει στό ο να παρέ ει ασικές υπηρεσίες ια δημιουρ ία εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού στο Διαδίκτυο, το SchedSP WS έ ει στό ο να προσφέρει τις ίδιες υπηρεσίες με τρόπο εύκο ο στη ρήση, ενώ παρά η α υποστηρίζεται από μια π ατφόρμα π έ ματος επιπέδου παρα ής ια αξιόπιστη και μαζική ρητικότητα επεξερ ασίας.

116 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: Υπηρεσίες Ιστού και πρότυπα Π έ ματος ια Παρο ή 96 Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού: Το π αίσιο SchedSP-WS Παρά η α με την ανάπτυξη του SchedSP και τις εφαρμο ές που ρησιμοποίησαν το π αίσιο ανάπτυξης εφαρμο ών ύρ από αυτό, παρουσιάστηκαν σημαντικές εξε ίξεις σε συναφείς ώρους και αντιμετ πίστηκαν προ ήματα με διάφορες με οδο ο ίες οι οποίες στην πορεία κα ιερώ ηκαν περαιτέρ σαν συστάσεις και τυποποιήσεις. Οι εξε ίξεις οδή ησαν σε πρότυπα, μέσα από διαδικασίες δια ού ευσης σε ορ ανισμούς όπ ς η Κοινοπραξία Πα κόσμιου Ιστού 1, ο Ορ ανισμός ια την Προώ ηση Προτύπ ν Δομημένης Π ηροφορίας OASIS 2, ο Ορ ανισμός ια τη Δια ειτουρ ικότητα Υπηρεσιών Ιστού 3 και το Πα κόσμιο Βήμα ια Π έ μα 4 το οποίο έ ει μετονομαστεί π έον σε Ανοι τό Βήμα ια το Π έ μα 5. Συ κεκριμένα, παρουσιάστηκαν τα ασικά πρ τόκο α υπηρεσιών ιστού (Web Services) ασισμένα στην XML, κα ώς και μία οικο ένεια συστάσε ν που αποτε ούν επεκτάσεις στο ασικό προφί τ ν υπηρεσιών ιστού, που α- ναφέρονται συ ο ικά είτε σαν Global XML Web Services Architecture (GXA), κυρί ς από τη Microsoft, είτε με το συ κεντρ τικό WS *, κα ώς τα ονόματα τ ν περισσότερ ν σ ετικών συστάσε ν έ ουν το αντίστοι ο πρό εμα. Με το με ά ο αρι μό συστάσε ν που προέκυψε, ια να μπει μία τάξη στο τι σημαίνει υποστήριξη υπηρεσιών ιστού ώστε να υπάρ ει ένα ε ά ιστο σύνο ο δια ειτουρ ικότητας, ο ορ ανισμός WS I ερ άζεται στην δημιουρ ία προφί συνό ν συστάσε ν WS *, έ οντας αρ ικά παρά ει το ασικό προφί WS I XML Web Services Profile 1.0 [BEG + 04]. Ο ώρος του π έ ματος [KF98, FK03, FKT01] ρίμασε σταδιακά από τη δημιουρ ία υποδομών π έ ματος και πυ ών π έ ματος (grid portals), είτε με πύ ες ενικού σκοπού είτε με πύ ες επικεντρ μένες σε συ κεκριμένο επιστημονικό πεδίο εφαρμο ής, προς τη σύ κ ιση με τις συστάσεις τ ν υπηρεσιών ιστού. Η πρώτη προσέ ιση σύ κ ισης ξεκίνησε με τη ενική αρ ιτεκτονική Open Grid Services Architecture (OGSA) του ορ ανισμού GGF, σε συνδυασμό με τη σύσταση υ οποίησης Open Grid Services Infrastructure (OGSI) επίσης 1 World Wide Web Consortium (W3C): 2 OASIS: Organization of the Advancement of Structured Information Standards: Web Services Interoperability (WS I): 4 Global Grid Forum GGF 5 Open Grid Forum OGF:

117 5.1. Εισα ή 97 του GGF. Το OGSI αντικαταστά ηκε στην πορεία από το σύνο ο συστάσε ν WS Resource Framework (WSRF) του OASIS. Τα προ ήματα που οδή ησαν στην εξέ ιξη προς το WSRF ήταν κυρί ς ότι το OGSI είναι μια τεράστια σε εύρος προδια ραφή, σ εδιασμένη υπερ ο ικά αντικειμενοστραφής ια τον τρόπο που προσε ίζεται ένα σύστημα υπηρεσιών και ενικά ασύμ ατη με τα ερ α εία ανάπτυξης υπηρεσιών ιστού κα ώς απαιτεί ειδικές επεκτάσεις σε ασικές συστάσεις όπ ς οι SOAP και WSDL. Για να ίνει κατανοητό το πρό ημα της απόστασης τ ν παραδει μάτ ν του προσανατο ισμού σε αντικείμενα και σε υπηρεσίες, η αντα α ή π ηροφορίας εφαρμο ής στο ώρο τ ν υπηρεσιών είναι αρακτηριστικό παράδει μα. Η ρήση αντικειμέν ν της αντικειμενοστραφούς προσέ ισης μέσ υπηρεσιών κατα ή ει στο να μεταφέρεται μια ο όκ ηρη ιεραρ ία από αντικείμενα δεδομέν ν, κάτι που δημιουρ- εί προ ήματα απόδοσης στο ώρο τ ν υπηρεσιών. Επίσης, οι έ ε οι ια έματα κ ηρονομικότητας και η μεταφορά ειτουρ ικότητας στην ιεραρ ία αντικειμέν ν παρουσιάζουν πρακτικά εμπόδια στην εφαρμο ή τους σε σύστημα προσανατο ισμένο σε υπηρεσίες. Είναι φανερό ότι, στα όρια τ ν εφαρμο ών που τί ενται από την παρο ή υπηρεσιών προς στο δίκτυο, απαιτείται προσαρμο ή με ρήση αντικειμέν ν δεδομέν ν υπηρεσιών (Service Data Objects), δομές δεδομέν ν του δομημένου προ ραμματισμού κατά η ες ια μετάδοση, παρά αντικείμενα με συμπεριφορά και κατάσταση. Παρά η α με τις εξε ίξεις στο ώρο τ ν υπηρεσιών ιστού, ο ώρος του π έ ματος οδη ή ηκε σε περαιτέρ ρίμανση μέσ έρ ν έρευνας και α- νάπτυξης α ά και σε παρο ή υπηρεσιών παρα ής μέσ έρ ν υποδομής. Δημιουρ ή ηκαν πα κόσμια, με ά ης κ ίμακας έρ α υποδομής και αρκετά δορυφορικά συνοδευτικά έρ α, με κοινό ενικό στό ο να παρέ ουν όσο το δυνατό με α ύτερη υπο ο ιστική υποδομή σαν αξιόπιστη υπηρεσία στην ε- ρευνητική και ακαδημαϊκή κοινότητα. Στα κύρια έρ α συμπερι αμ άνονται, στην Ευρώπη το Enabling Grids For E science (EGEE) [EGE] (αρ ικά Enabling Grids for E science in Europe), στις Ην μένες Πο ιτείες το Open Science Grid (OSG) [OSG] και στην Ιαπ νία το National Research Grid Initiative (NARE- GI) [Miu06, NAR]. Στο κεφά αιο αυτό παρουσιάζεται το SchedSP WS, που αποτε εί την ε- ξέ ιξη του συστήματος SchedSP, το οποίο είναι αντικείμενο του προη ούμενου

118 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: Υπηρεσίες Ιστού και πρότυπα Π έ ματος ια Παρο ή 98 Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού: Το π αίσιο SchedSP-WS κεφα αίου. Στο SchedSP WS η προσπά εια επικεντρώνεται στην επι ε μένη ρήση εξε ίξε ν από τους παραπάν ώρους ώστε να υπάρξει σημαντική αύξηση στην ρηστική αξία του συστήματος. Επίσης παρουσιάζονται τα προ- ήματα που προέκυψαν κατά την υιο έτηση τ ν νέ ν αυτών εξε ίξε ν και η διαδικασία επανασ εδίασης που απαιτή ηκε ώστε το SchedSP WS να μην αποκ ίνει από τους αρ ικούς στό ους του SchedSP. 5.2 Περιορισμοί του SchedSP Η έκδοση του SchedSP, ασισμένη στην αρ ιτεκτονική ιδέα τ ν στοι ει δών υπηρεσιών, που ονομάζονται SPC (Service Provisioning Components), παρουσιάζει περιορισμούς που φαίνονται κατά την προσπά εια μεταφοράς δια έσιμ ν εφαρμο ών ρονοπρο ραμματισμού στο περι ά ον του. Η αρ ική σ εδίαση του SchedSP έ ινε πριν τα πρότυπα τ ν υπηρεσιών ιστού και του π έ ματος εμφανιστούν μαζί με ερ α εία και ι ιο ήκες ια τη ρήση τους. Ενώ οι ασικές αρ ές και ιδέες πίσ από την αρ ιτεκτονική του συστήματος SchedSP έ ουν μια με α ύτερη εφαρμοσιμότητα στο ώρο τ ν εφαρμο ών ασισμέν ν στον ιστό, η υιο έτηση τ ν νέ ν προτύπ ν είναι επιτακτική ια να διευκο ύνει την δια ειτουρ ικότητα του συστήματος με ερ α εία τρίτ ν. Ένας σημαντικός περιορισμός εμφανίζεται ό της ρήσης του μοντέ ου πε άτη εξυπηρετητή ια τη μεταφορά μηνυμάτ ν. Η προσέ ιση πε άτη εξυπηρετητή δεν επιτρέπει ενημερώσεις προς το πρό ραμμα πε άτη ια διάφορα ε ονότα, όπ ς την ο οκ ήρ ση μίας ερ ασίας η την επίτευξη ενός ενδιάμεσου στό ου στην ό η πορεία επί υσης, ια την οποία πι ανόν ο ρήστης έ ει επι έξει να ενημερ εί. Η προσ ήκη ενός μη ανισμού ια τέτοιου είδους ενημερώσεις α επέτρεπε σημαντική αύξηση της ευ ρηστίας του Sched- SP. Ένας πρόσ ετος περιορισμός είναι η ανικανότητα να παρακο ου η ούν και να ε ε ούν οι ερ ασίες ρονοπρο ραμματισμού που ρίσκονται σε εξέ ιξη. Η παρακο ού ηση από το Monitor SPC παρέ ει μόνο ασική παρακο ού ηση του προ ραμματισμού της ερ ασίας και της κατάστασης εκτέ εσης. Συνή ς, οι στρατη ικές επί υσης προ ημάτ ν ρονοπρο ραμματισμού υιο ετούν μία επανα ηπτική διαδικασία ια τη δημιουρ ία της τε ικής ύσης. Ένας ειδικός

119 5.2. Περιορισμοί του SchedSP 99 ρήστης μπορεί να παρέ ει την απαιτούμενη διορατικότητα ώστε να οδη ήσει την αυτοματοποιημένη διαδικασία επί υσης σε κα ύτερα αποτε έσματα. Επιπρόσ ετα, κάποιες ενδιάμεσες ύσεις πι ανόν να κρίνονται ικανοποιητικές και ο ρήστης να ζητήσει πρό ρη ο οκ ήρ ση της διαδικασίας. Η υποστήριξη τ ν παραπάν σεναρί ν από αρακτηριστικά παρακο ού ησης και κα οδή ησης εφαρμο ής α αύξαναν την ποιότητα και ε ε ξιμότητα τ ν εφαρμο ών που ασίζονται στο SchedSP. Για να παρέ ονται τέτοια αρακτηριστικά, απαιτείται υποστήριξη από το περι ά ον κατανεμημένης επεξερ ασίας, ια να μεταφέρει μηνύματα, κα ώς και επιπρόσ ετη υποστήριξη ια προώ ηση ε ονότ ν από τις εφαρμο ές SchedSP προς το πρό ραμμα πε άτη. Τε ικά, οι επι υτές ρονοπρο ραμματισμού α έπρεπε να υποστηρίζουν αυτή τη ειτουρ ικότητα, με το να συμπεριφέρονται σύμφ να με κάποια προδια ραφή API, ώστε να μπορούν να απαντάνε σε ερ τήσεις του τύπου ανέκτησε την τε ευταία ύση και ά αξε τιμές στις παραμέτρους προ ήματος. Η αρ ιτεκτονική του SchedSP πάντα υπέ ετε την ύπαρξη ενός εξ τερικού παρό ου υπηρεσίας υπο ο ιστικής υποδομής. Αυτό το ρό ο τον επιτε ούσε το σύστημα PLEIADES. Πρόσφατα, σε σ έση με τη σ εδίαση του SchedSP WS, σημαντικές συντονισμένες προσπά ειες, συμπερι αμ ανομέν ν τ ν έρ ν υ- ποδομής EGEE [EGE] και HellasGrid [HG], επιδιώκουν να προσφέρουν ένα π έ μα ια ενική ρήση με ποιότητα υπηρεσίας επιπέδου παρα ής. Η ρήση μίας τέτοιου επιπέδου υποδομής μπορεί να αντικαταστήσει το PLEIADES με σημαντικό όφε ος σε κ ιμάκ ση, παρακο ού ηση και αξιοπιστία. Επιπρόσ ετα, ένα τέτοιο π έ μα μπορεί να κάνει εφικτή την ενερ οποίηση πο ιτικών όπου το SchedSP α μπορούσε να περιορίζει πόρους σε ένα μικρό σύνο ο ιδιόκτητ ν πόρ ν και να επεκτείνεται στο π έ μα όταν ο φόρτος το απαιτεί. Τέ ος, η ρήση συστημάτ ν π έ ματος επιπέδου παρα ής μπορεί να παρέ ει πιο κομψές ύσεις ια ταυτοποίηση ρήστη σε κατανεμημένους πόρους και διατήρηση στατιστικών ρήσης και οιπών στοι εί ν κατα ραφής (accounting). Έτσι, οι επι α όμενες πο ιτικές αποδεκτής ρήσης κα ώς και οι ευ ύνη ια μη τήρηση τους μένει στο επίπεδο της π ατφόρμας π έ ματος και αφορά τους ρήστες που κάνουν κατά ρηση της υπο ο ιστικής ρητικότητας, ενώ δεν αφορά το SchedSP WS στο σύνο ό του.

120 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: Υπηρεσίες Ιστού και πρότυπα Π έ ματος ια Παρο ή 100 Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού: Το π αίσιο SchedSP-WS 5.3 Νέες ευκαιρίες ια το SchedSP WS Η ανά κη ια νέα σ εδίαση και υ οποίηση του SchedSP οδη ή ηκε από τις εξε ίξεις στο ώρο τ ν υπηρεσιών ιστού και του π έ ματος, οι οποίες, όπ ς περι ράφεται παρακάτ, δημιουρ ούν ένα σύνο ο σημαντικών νέ ν ευκαιριών ια το SchedSP. Οι υπηρεσίες ιστού [WSA] προσφέρουν μία σημαντική α α ή στη διεπαφή αντα α ής μηνυμάτ ν του SchedSP. Δεδομένου ότι τα πρότυπα τ ν υπηρεσιών ιστού υποστηρίζονται πο ύ κα ά από τα ερ α εία ανάπτυξης ο ισμικού, η διαδικτυακή διεπαφή προ ραμματιστή υποστηρίζεται π έον από υτα από ερ α εία και δεν απαιτείται να δημιουρ ούνται με ειδικά μηνύματα XML, είτε με άμεση επέμ αση, είτε με ρήση της ι ιο ήκης πε άτη SchedSP Client Toolkit. Οι συστάσεις ια την ασφά εια υπηρεσιών ιστού WS Security [OASa] αντιμετ πίζουν ένα ευρύ σύνο ο απαιτήσε ν ασφα είας ια υπηρεσίες ιστού. Με το WS Security, ορίζονται μη ανισμοί ταυτοποίησης ρήστη, η εμπιστευτικότητα τ ν μηνυμάτ ν αντιμετ πίζεται με επι εκτική κρυπτο ράφηση με ρήση του XML Encryption [IDS + 02], ενώ η ακεραιότητα τ ν μηνυμάτ ν παρέ εται από ψηφιακές υπο ραφές με ρήση του XML Signature [ERS + 02]. Το WS Security αντιμετ πίζει ένα ευρύ σύνο ο ανα κών ασφα είας του SchedSP ια το κανά ι επικοιν νίας της διεπαφής με το ρήστη. Επιπρόσ ετα, το SchedSP πρέπει να υποστηρίξει εμπιστευτικότητα και ακεραιότητα μηνυμάτ ν ια δεδομένα απο ηκευμένα στον απο ηκευτικό ώρο του SchedSP και παρά η α να παρέ ει ασφα ή πρόσ αση στους κατανεμημένους πόρους του π έ ματος. Το WS Addressing [GHR06] αντικατέστησε το WS Routing [NT01] στην οικο ένεια πρ τοκό ν τ ν υπηρεσιών ιστού στο να προσφέρει τη δυνατότητα δρομο ό ησης μηνυμάτ ν και τον ορισμό ενός μονοπατιού από ενδιάμεσα ακραία σημεία SOAP ια να ακο ου ούν τα μηνύματα. Το WS Addressing επίσης ορίζει έναν ευέ ικτο τρόπο αναφοράς στις υπηρεσίες ιστού που είναι ανεξάρτητος από τη διεύ υνση του ακραίου σημείου κατά το υποκείμενο πρ τόκο ο μεταφοράς και σύνδεσης μηνυμάτ ν. Με μετατροπή της διεπαφής τ ν SPC του SchedSP σε υπηρεσίες ιστού, το WS Addressing μπορεί να

121 5.3. Νέες ευκαιρίες ια το SchedSP WS 101 αποτε έσει τη άση της ειτουρ ίας του SchedSP Executive. Τα WS Notification [NG05] και WS Eventing [BCC + 04] αποτε ούν πρ τόκο α έκδοσης και ε ραφής (publish/subscribe) ια υπηρεσίες ιστού, ια την υποστήριξη ασύ ρον ν ενημερώσε ν σε συμ άντα. Τέτοια πρ τόκο α έκδοσης και ε ραφής μπορούν να παρέ ουν σημαντικές προσ ήκες στην επικοιν νία του SchedSP και του προ ράμματος διεπαφής ρήστη α ά και τ ν επι υτών, ε τιώνοντας την ανάδραση και ε ε ξιμότητα της ό ης διαδικασίας ρονοπρο ραμματισμού. Ερ α εία δημιουρ ίας πυ ών π έ ματος (grid portals), όπ ς τα Grid Portal Development Kit GPDK [Nov02] και GridPort [TDM + 02], προσφέρουν διεπαφές εφαρμο ών ια την ενική αναπαράσταση υπηρεσιών που παρέ ονται από το ενδιάμεσο ο ισμικό δημιουρ ίας π έ ματος, ειδικά σ εδιασμένες ια ρήση από μία πύ η π έ ματος. Αυτά τα ερ α εία μπορούν να οη ήσουν το SchedSP με το να παρέ ουν ευέ ικτους μη ανισμούς ια υπο ο ή και παρακο ού ηση ερ ασιών, απο ήκευση δεδομέν ν στο π έ μα, ταυτοποίηση ρηστών με την ασφά εια π έ ματος GSI, και ενοποίηση με το σύστημα MyProxy [BHW05]. Το σύστημα MyProxy απο ηκεύει πιστοποιητικά εξουσιοδότησης εκ ώρησης δικαι μάτ ν (proxy certificates [TWE + 04]) σαν ψηφιακά πιστοποιητικά κατά Χ.509 [CCI88]. Ο μη ανισμός ασφά ειας του π έ ματος προ έπει την εκ ώρηση δικαι μάτ ν ρηστών προς υπηρεσίες π έ ματος με την υπο ραφή πιστοποιητικών εξουσιοδότησης [WFK + 04], ενώ π έον σε αυτό το μη ανισμό έ ει προστε εί και ένας μη ανισμός εισα ής δικαι μάτ ν ρήσης υπηρεσιών εικονικών ορ ανισμών μέσ του συστήματος Virtual Organization Management System (VOMS) [ACC + 03]. Ο ειδικός σ εδιασμός ερ α εί- ν δημιουρ ίας πυ ών π έ ματος, σε περίπτ ση που συντηρούνται επαρκώς από την ομάδα ανάπτυξης ώστε να ακο ου ούν τις εξε ίξεις τ ν υποδομών π έ ματος, προσφέρουν μια ιώσιμη ύση σε σ έση με την άμεση ρήση τ ν API του ενδιάμεσου ο ισμικού δημιουρ ίας π έ ματος. Η υιο έτηση της υποδομής ασφά ειας π έ ματος GSI (Grid Security Infrastructure) επιτρέπει στο SchedSP να μοιραστεί με την υποδομή π έ ματος μη ανισμούς ταυτοποίησης ρήστη και εξουσιοδότησης ρήσης πόρ ν. Η υποδομή GSI ασίζεται σε υποδομή δημόσιου κ ειδιού (Public Key Infrastructure PKI), με κρυπτο ραφημένες επικοιν νίες ασισμένες στο πρ τόκο ο SSL και

122 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: Υπηρεσίες Ιστού και πρότυπα Π έ ματος ια Παρο ή 102 Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού: Το π αίσιο SchedSP-WS αμοι αία ταυτοποίηση τ ν εμπ εκόμεν ν μερών και προς τις δύο κατευ ύνσεις της επικοιν νίας. Το απο ετήριο τεκμηρί ν ταυτότητας MyProxy [BHW05] α- πα άσσει το SchedSP WS από την μη ασφα ή διαδικασία να διατηρεί ιδι τικά κ ειδιά ρηστών. Η ρήση του MyProxy είναι κοινή σε πύ ες π έ ματος, όπ ς το GPDK το GridPort, το gridshpere [GRI] και το P GRADE [KDK + 03]. Τόσο το GSI όσο και το WS Security παρέ ουν τη δυνατότητα ια ταυτοποίηση ρηστών με πιστοποιητικά X.509 ς τεκμήρια πιστοποίησης της ταυτότητας ρηστών. Τα πιστοποιητικά εξουσιοδότησης που προ έπονται στο GSI επίσης μπορούν να είναι τεκμήρια πιστοποίησης ταυτότητας ια το WS Security. To EGEE, το HellasGrid και ά ες συντονισμένες προσπά ειες στο εύουν να παρέ ουν μία στα ερή υπηρεσία π έ ματος ια τον επιστημονικό υπο ο ισμό (e Science). Η συμ ατότητα του SchedSP με τέτοιες π ατφόρμες παρέ ει σημαντικά π εονεκτήματα όπ ς την δυνατότητα πρόσ ασης σε δεκάδες ι- ιάδες επεξερ αστές στο EGEE, απο αμ άνοντας αξιοπιστία, δια εσιμότητα και ποιότητα υπηρεσίας επιπέδου συστήματος παρα ής. Οι εξε ίξεις αυτές εμφανίστηκαν σε κατά η ο ρόνο, ώστε να αντικαταστα εί το π έον ξεπερασμένο σύστημα PLEIADES, το οποίο είναι ένα σύστημα υποστηριζόμενο από ένα μόνο ακαδημαϊκό ίδρυμα ασισμένο σε ε ε οντική παρο ή υπο ο- ιστικών πόρ ν. Ά στε, η ήξη του προ ράμματος ΠΕNΕΔ 99/ΠΛΕΙΑΔΑ σήμανε και την φυσιο ο ική σταδιακή ήξη της υποστήριξης τ ν συνερ αζόμεν ν φορέ ν ό έ ειψης ρηματοδότησης. 5.4 Αρετές του SchedSP Η εμφάνιση και συνο ική αποδο ή τ ν υπηρεσιών ιστού δεί νουν μία σημαντική κατεύ υνση εξέ ιξης ια το SchedSP. Η αρ ική σ εδίαση του SchedSP έδειξε σημαντικές αρετές και προσέφερε σημαντική οή εια στην παρο ή του διασυνδετικού ο ισμικού που παρέ ει κοινή π ατφόρμα ανάπτυξης και υποστήριξης ια εφαρμο ές ρονοπρο ραμματισμού. Οι εφαρμο ές που δημιουρ ή ηκαν με το SchedSP έδειξαν μία συνέπεια στη διεπαφή προ ραμματιστή και η ασισμένη στα μηνύματα XML πάν από HTTP επικοιν νία παρουσιάστηκε αποδοτική και εύκο η στη ρήση. Μά ιστα, οι δημιουρ οί εφαρμο ών σ ο ίασαν ότι ήταν σ εδόν προφανής η συμ-

123 5.4. Αρετές του SchedSP 103 περιφορά του SchedSP από τα ίδια τα σ ήματα XML και τα σ ό ια που περιεί αν, τα οποία ήταν δια έσιμα στην ιστοσε ίδα του SchedSP. Βέ αια, ένα σημείο που ρειαζόταν πάντα σημαντική προσπά εια ήταν η κατανόηση του τρόπου ρήσης τ ν ίδι ν τ ν προ ραμμάτ ν επί υσης προ ημάτ ν ρονοπρο ραμματισμού, με κύρια αιτία την πο υπ οκότητα της δομής τ ν δεδομέν ν εισόδου. Αυτή η πο υπ οκότητα δυστυ ώς είναι ε ενής σε αυτή την κατη ορία προ ημάτ ν, κα ώς περι ράφουν τη ειτουρ ία ενός ο όκ ηρου ορ ανισμού και αρκετούς από τους κανόνες που διέπουν τη ειτουρ ία του. Η ρήση της XML έδ σε μία σημαντική οή εια προς αυτή την κατεύ υνση, ρίς φυσικά να αποτε εί μία τε ική απάντηση στο συ κεκριμένο έμα. Επίσης, το έμα αυτό και ια το SchedSP και ια το SchedSP WS ε ρή ηκε ότι α έπρεπε να αντιμετ πιστεί σε δεύτερο επίπεδο, κα ώς ια την π ατφόρμα α πρέπει πρώτα να εξασφα ιστεί η παρο ή της ασικής υπηρεσίας. Παρά την ευκο ία της ρήσης του π αισίου SchedSP, οι δημιουρ οί εφαρμο ών είναι αντιμέτ ποι είτε με τα ίδια τα μηνύματα XML είτε με το SchedSP Client Toolkit. Αντίστοι ος τρόπος επικοιν νίας, που όμ ς υποστηρίζεται σημαντικά από τα διάφορα ερ α εία ανάπτυξης ο ισμικού, είναι οι υπηρεσίες ιστού και η υιο έτησή τους αποτε εί ένα σημαντικό ήμα εμπρός ια το σύστημα, α ά, όπ ς α δούμε εισά ει νέες σ εδιαστικές προκ ήσεις ώστε να διατηρη εί ο αρακτήρας του SchedSP. Η ενική κατεύ υνση τ ν μικρο υπηρεσιών που υ οποιείται στα SPC αποτε εί σημαντικό στοι είο του SchedSP. Αφενός, δημιουρ εί έναν εύκο ο τρόπο εκμά ησης και εξοικεί σης με το σύστημα, με συστατικά τα οποία επιτε ούν ένα περιορισμένο ρό ο. Αφετέρου, διευκο ύνει τη συντήρηση του συστήματος με σαφή δια ρισμό τ ν αρμοδιοτήτ ν τ ν συστατικών. Ο δυναμικός τρόπος επι ο ής τ ν υ οποιήσε ν τ ν υπηρεσιών παρέ ει τη δυνατότητα ια σημαντική κ ιμάκ ση στην αρ ιτεκτονική κα ώς επιτρέπει δυναμική ανα ά μιση υπηρεσιών ρίς ποτέ να σταματάει να παρέ εται υπηρεσία. Τέ ος, σημαντικά στοι εία του SchedSP που οφεί ουν να διατηρη ούν και να επεκτα ούν στη νέα έκδοση SchedSP WS είναι τα συστατικά που αφορούν το αρακτήρα ρονοπρο ραμματισμού, συ κεκριμένα το LAttE, το Scheduling Coordinator και το SchedScripter.

124 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: Υπηρεσίες Ιστού και πρότυπα Π έ ματος ια Παρο ή 104 Εφαρμο ών Χρονοπρο ραμματισμού: Το π αίσιο SchedSP-WS Σ ήμα 5.1: Η Αρ ιτεκτονική ιδέα του SchedSP WS 5.5 Αρ ιτεκτονική του SchedSP WS Πρ ταρ ικός στό ος της προτεινόμενης αρ ιτεκτονικής είναι να εξα ειφ ούν οι περιορισμοί που παρουσιάζονται στο 5.2, ενώ παρά η α διατηρούνται τα σ εδιαστικά π εονεκτήματα του SchedSP. Παρά το ε ονός ότι οι υπηρεσίες ιστού επηρεάζουν ό α τα Service Provisioning Components, η κύρια αρ ιτεκτονική φι οσοφία παραμένει ενικά ανεπηρέαστη. Ό α τα SPC π έον υ οποιούνται σαν υπηρεσίες ιστού και ονομάζονται Υπηρεσίες SchedSP WS (SchedSP WS Services). Το συστατικό Gateway, που στο SchedSP υποστηρίζει επικοιν νίες XML πάν από HTTP, έ ει απα ειφ εί στην παρούσα αρ- ιτεκτονική κα ώς η αντίστοι η υπηρεσία υ οποιείται σε ι ιο ήκες τρίτ ν που παρέ ουν υποκείμενα πρ τόκο α μεταφοράς υπηρεσιών ιστού. Το σ ήμα 5.1 παρουσιάζει την ενική ορ άν ση του SchedSP WS ενώ το σ ήμα 5.2 δεί νει μία πιο επτομερή άποψη της προτεινόμενης αρ ιτεκτονικής και τ ν υπηρεσιών. Στη νέα αρ ιτεκτονική, η υπηρεσία ιστού Executive παρέ ει δρομο ό ηση μηνυμάτ ν προς τις υπηρεσίες του SchedSP WS ασισμένη στη σύσταση WS Addressing. Επιπρόσ ετα, επι ά ει τη ρήση του WS Security ια πιστοποίηση ταυτότητας ρηστών, εμπιστευτικότητα δεδομέν ν και ακεραιότητα μηνυμάτ ν. Επίσης, διενερ εί μη ανισμούς ε έ ου πρόσ ασης σε επίπεδο υπηρεσιών του SchedSP WS. Ό ες οι περι ραφές WSDL τ ν υπηρεσιών SchedSP WS διαφημίζουν ένα μοναδικό ακραίο σημείο ια το πρ τόκο ο σύνδεσης, το οποίο είναι το ακραίο σημείο του Executive. Με αυτό το σ εδιασμό, ό η η δικτυακή κίνηση οδη είται μέσ του Executive, ώστε να δρομο-

125 5.5. Αρ ιτεκτονική του SchedSP WS 105 Σ ήμα 5.2: Η Αρ ιτεκτονική του στο SchedSP WS ο η εί δυναμικά προς τις υπηρεσίες. Για να ειτουρ ήσει αυτό το σ ήμα με ασφά εια, οι υπηρεσίες δεν ανταποκρίνονται σε αιτήσεις που δεν προέρ ονται από το Executive. Κά ε υπηρεσία του SchedSP WS ακο ου εί ένα συ κεκριμένο μοντέ ο συμπεριφοράς. Μετά την κ ήση της υπηρεσίας, το WS Security επι ε αιώνει την ακεραιότητα του μηνύματος SOAP με ρήση της ψηφιακής υπο ραφής XML Signature και αποκρυπτο ραφείται όποιο μέρος του μηνύματος είναι κρυπτο ραφημένο. Ακο ού ς, επι ε αιώνεται ότι το μήνυμα προέρ εται α- πό το Executive. Η ταυτότητα του ρήστη ρησιμοποιείται από το μη ανισμό ε έ ου πρόσ ασης ια να εξουσιοδοτη εί πρόσ αση στους πόρους που περι- ράφονται στην αίτηση υπηρεσίας. Κατόπιν επιτυ ούς ο οκ ήρ σης τ ν παραπάν ημάτ ν, παρέ εται η αιτούμενη υπηρεσία, η οποία στην πράξη είναι ο πυρήνας του SPC της προη ούμενης αρ ιτεκτονικής. Τε ικά, οι ι ιο ήκες WS Security κρυπτο ραφούν και υπο ράφουν την απάντηση και την προ - ούν πίσ στον πε άτη μέσ του Executive. Σε αυτό το σημείο, δημιουρ είται η εντύπ ση ότι υπάρ ει περιττή επανά ηψη ερ ασίας σε σ έση με ταυτοποίηση ταυτότητας τόσο στο Executive όσο και στις υπηρεσίες SchedSP WS. Πέρα από το ε ονός ότι διενερ είται έ ε ος πρόσ ασης σε διαφορετικό ε- πίπεδο κά ε φορά, ο διπ ός έ ε ος αποτε εί διασφά ιση ότι δε α υπάρξει