Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices

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1 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices David C.Chu Université de Californie, Berkeley Marty Humphrey Université de Virginie Publié en Novembre 2004 lors de la 5ième conférence IEEE/ACM International Workshop on Grid Computing

2 !Introduction / Rappels!Objectifs fixés / Choix de conception!architecture Mobile OGSI.NET!Implémentation de Mobile OGSI.NET!Evaluation des performances!etude critique!conclusion et travaux suivants Plan 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 2

3 Introduction!Contexte! Forte croissance du nombre d appareils électroniques mobiles (PDA, Smartphones, ordinateurs portables ): une personne possède maintenant plusieurs de ces appareils! Mais ces appareils possèdent des ressources limitées! Monde des grilles de calcul semble de premier abord peu adapté aux appareils mobiles!but de l article! Présenter la conception, l implémentation et l évaluation de Mobile OGSI.NET, qui étend l implémentation pour les grilles de calcul OGSI.NET des spécifications OGSI, aux appareils mobiles!motivations! Etendre le concept des grilles de calcul aux appareils mobiles! Existant quasi-nul: très peu de travaux dans cette direction 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 3

4 Rappels! OGSI et OGSA : spécifications du Global Grid Forum (GGF) afin de tenter de normaliser le domaine des grilles.! OGSA: Open Grid Service Architecture : Spécification d un environnement intégré de grilles de calcul à base de services qui décrit les fonctionnalités d une grilles, ses composants etc.! OGSI : Open Grid Service Infrastructure Spécifications plus techniques, plus proches de l implémentation et moins générales qui se basent sur les services et introduisent les notions de Factory, de GSH, de GSR! Tous deux basés sur des Grid services, proches des Web services, en ajoutant la notion d état («stateful») et de «transience»! OGSI.NET est une implémentation des spécifications OGSI pour le framework Microsoft.NET (Humphrey) 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 4

5 Objectifs des auteurs! 1 er but: Construire une plateforme facilitant la coexistence et la collaboration entre les applications sur un ou plusieurs appareils mobiles! 2 ème but: Intégration de stations non-mobiles (serveurs, PC ) dans la grille en support afin de maximiser les performances! 3 ème but: Architecture déployable sur des appareils mobiles et architectures matérielles très différents! 4 ème but: Tenter de résoudre les problèmes liés aux limites des appareils mobiles: limitation de ressources, connexion intermittente etc... 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 5

6 Choix de conception! Choix d implémenter OGSI pour sa compatibilité avec Globus Toolkit et pour la connaissance préalable des auteurs (OGSI.NET)! Choix de Microsoft PocketPC 2003 comme OS d implémentation! Mobile OGSI.NET implémenté comme une couche au dessus du.net Compact Framework! Obligation d intégrer la migration de processus et l exécution distribuée 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 6

7 Architecture Mobile OGSI.NET 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 7

8 Architecture Mobile OGSI.NET!Le Mobile Web Server! Serveur HTTP développé à l université de Monash! Gère les requêtes HTML pour le contenu Web (pas utilisé ici) et les requêtes SOAP avancées pour les WebServices! Agit comme un démultiplexeur: sélectionne le module vers lequel il va rediriger la requête : HTML, SOAP 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 8

9 Architecture Mobile OGSI.NET!Le Grid Services Module! Parse les requêtes HTTP en un message SOAP, et redirige la requête au service approprié (adressage grâce à l adresse du service dans la requête)! OGSI fournit une description détaillée des interfaces des Factory! Ici, les Factory sont gérés comme des services, qui en créent d autres, mais qui implémentent les interfaces spécifiées dans OGSI!Les Services de la grille! Contiennent la logique applicative! Pour continuer dans la logique de SOAP, possibilité pour le développeur de spécifier quelles méthodes sont des web services avec l attribut [WebService] 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 9

10 Architecture Mobile OGSI.NET public class CounterService : BaseService { int counter; public CounterService() { counter = 0; } [WebMethod] public int add (int value) { counter + = value; return counter; // This method is decorated with the [Web Method ] attribute // and is accessible from Mobile OGSI.NET } public void nonwebservicemethod () { // This method lacks attribute decorations and hence is not // accessible from Mobile OGSI.NET } } 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 10

11 Implémentation de Mobile OGSI.NET! Implémentation du serveur Web de Monash avec des améliorations :! Serveur Web de Monash comporte 2 parties essentielles: le Compact Listener, le Core Server! Améliorations de Humphrey : routage des requêtes, reconstruction des requêtes HTTP arrivant en plusieurs paquets TCP, exécution simultanée de plusieurs requêtes (pool de thread, mais pas encore implémenté)! Grid Services Module! Basé sur un module SOAP! Améliorations apportées au niveau du support des entêtes SOAP, donc support des protocoles GXA, et types complexes de paramètres et de valeurs de retour 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 11

12 Implémentation de Mobile OGSI.NET!Services de la Grille :! 2 natures de services: services mobiles et services distribués! Services mobiles:! Un service peut migrer d un hôte vers un autre, grâce aux méthodes SaveServiceState() et LoadServiceState() (service chargé par un service du même type sur un autre hôte)! Un appareil peut lui-même migrer ses services si il est à cours de ressources, en implémentant l interface générique SaveInstance() et LoadInstance() (sauvegarde l instance d un service)! Les auteurs proposent de réaliser ce processus automatiquement avec des GroupManager (pour l instant, dépendant de l utilisateur) 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 12

13 Implémentation de Mobile OGSI.NET!Services distribués! Un service peut distribuer des tâches à d autres appareils mobiles.! Lors de l arrivée d une requête, un service obtient la liste de tous les hôtes disponibles aux alentours.! Il crée alors des xxxworkerservices sur ces hôtes via un appel à xxxworkerfactoryservices présent sur les hôtes.! Puis il distribue des tâches aux xxxworkerservices et récupère les résultats!services de gestion des groupes! GroupService, un service statique implémenté dans tous les mobiles! Permet à des services de joindre, quitter, savoir qui est dans le groupe! Pour les services mobiles, fournit des cibles de migration, et des workers potentiels pour les services distribués 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 13

14 Evaluation des performances! Evaluation réalisée sur des PocketsPC (un HP ipaq 400 Mhz, 2 Compaq ipaqs 206 Mhz)! Taille du Mobile OGSI.NET Server (Mobile web server + Grid Services Module) : 147 KB! Taille d un ensemble de services : 40 KB! Mais avec le.net Compact Framework déjà installé : 4400 KB! Service utilisé : PrimeService (test de nombres premiers entre 0 et ) 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 14

15 Evaluation des performances Latence sur l'exécution de deux services sur les PocketPC comparé à l'exécution des mêmes services sur OGSI.NET sur une station Athlon 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 15

16 Evaluation des performances Latence selon plusieurs scénarios de distribution de grilles 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 16

17 Evaluation des performances Utilisation de la batterie sur plusieurs scénarios de grille avec les HP ipaq 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 17

18 Analyse critique! Points forts! Article intéressant et sérieux! Propose une solution pertinente pour les grilles de calcul sur appareils mobiles, compatible OGSI! Concepts intéressants: service mobile, service distribué, basé sur SOAP! Architecture en couches classique mais efficace selon les évaluations! Solution globalement novatrice dans un domaine «niche» peu exploré encore! Auteurs assez «honnêtes»: expliquent bien ce qu il manque, les faiblesses de leur solution, et ce qu il faut améliorer.! Etat de l art et Evaluation bien faite 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 18

19 Analyse critique!points faibles sur la forme! Décrit pas assez l architecture! Dans l implémentation, rentre pas assez dans les détails! Un peu incomplet! Evaluation sur des machines haut de gamme 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 19

20 Analyse critique! Points faibles au niveau des choix et des objectifs! Définition des objectifs discutable car incomplète! Considère l intégration de stations non-mobiles comme un objectif prioritaire, alors qu elles ne doivent intervenir qu en support! Utilisation d un OS propriétaire: Windows Mobile 2003 et obligation du MS.NET Compact Framework: peu d interopérabilité (mais sponsorisé par MS )! De plus, justifie son choix sur des prédictions du marché :PocketPC 40% du marché des appareils mobiles. Et par la nécessité de pouvoir gérer plusieurs architecture matérielles hétérogènes : étrange!! Choix d implémenter OGSI alors que OGSI tend à changer vers WSRF (voir travaux suivants)! Incohérence sur l Open Source.. 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 20

21 Analyse critique! Points faibles au niveau de l implémentation et améliorations possibles! Serveur mobile ne peut encore gérer qu une requête à la fois! Le grid services module ne permet pas le retour de types complexes! Pas de découverte dynamique de services pour les entités! Au niveau des services distribués :! Aucune gestion des erreurs pour l instant au niveau des services distribués si un s'arrête! Le code de la factory d un service doit être présent sur tous les appareils mobiles pour pouvoir créer le worker service correspondant! Améliorations prévues par l auteur! Gestion des attributs d un service, notifications de grille, securité! Etendre les possibilités des GroupManagerService! Extensibilité des appareils synchronisables windows ce! Support Bluetooth challenge car OGSI basé sur IP! Exxtension a WSRF 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 21

22 Travaux suivants! Humphrey très «productif»! Chu, le contraire!! Avant cet article, contribution la plus importante : OGSI.NET! Après cet article, avancée majeure: WSRF.NET, une implémentation du Web Services Resource Framework (WSRF) et WS-Notification et supporte Open Grid Services Architecture (OGSA).! Allez voir : Récemment (novembre 2005), son groupe de recherche à été cité par Microsoft comme l un des 10 groupes les plus compétitifs parmi les Microsoft Institutes for High-Performance Computing! Le groupe de Humphrey dirige une équipe de conception au GGF pour participer aux spécifications de OGSA basé sur on WS-Management, WS-Transfer, WS-Eventing 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 22

23 Conclusion!Article intéressant, propose une solution pertinente pour mêler le monde des grilles de calcul à celui des appareils mobiles à faibles ressources!article apparaît parfois un peu incomplet cependant, mais corrigé dans la suite des travaux. 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 23

24 Merci de votre attention. 25/01/2006 Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices 24