Software libre y web 2.0 en el Grid Alejandro Álvarez Ayllón

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1 Software libre y web 2.0 en el Grid Alejandro Álvarez Ayllón

2 Índice Algo sobre mí Qué es el CERN? Qué es el Grid? Qué es DMS? Software libre y web 2.0 en el Grid Conclusiones

3 Algo sobre mí Ingeniería Técnica en Informática de Gestión ( ) Ingeniería Informática ( ) CERN Openlab Summer Student (verano de 2008) Profesor asociado en la UCA (febrero julio 2009) CERN Technical Student (agosto 2009 septiembre 2010) CERN User (octubre noviembre 2010) CERN Fellow (diciembre ??) Colaboré durante un tiempo con QtOctave Hispaciencia.com

4 Qué es el CERN?

5 CERN Organización Europea para la Investigación Nuclear Orientado a la física de partículas Situado cerca de Ginebra, sobre la frontera entre Francia y Suiza Se fundó en 1954, tiene 20 estados miembros y trabajadores en plantilla Sin contar personal asociado y/o temporal ( ~8000?) La WWW fue creada por Tim Berners-Lee cuando trabajaba aquí En el centro de cálculo puede verse el primer servidor HTTP (una computadora NeXT)

6 CERN Muy popular recientemente debido al LHC (Large Hadron Collider) Aunque es el principal y mayor experimento, no es el único Lógicamente es necesaria una importante infraestructura informática para controlar estas instalaciones, y procesar y almacenar los datos generados Además de una gran cantidad de servicios paralelos de documentación, personal, etc.

7 CERN Organizado por departamentos / grupos / secciones Hay ocho departamentos PH (Física), IT (Tecnologías de la Información), BE (Beams), TE (Tecnología), EN (Ingeniería), HR (Recursos Humanos), FP (Finanzas) y GS (Servicios Generales) Cada departamento está dividido en grupos IT tiene diez Y cada grupo, en secciones (De dos a seis) Para ingenieros [técnicos] informáticos hay plazas en cualquiera, salvo HR y FP posiblemente Especialmente IT, PH y GS

8 Los aceleradores

9 Los aceleradores LINAC (LINeal Accelerator) 1/3 C Proton Synchroton Booster 91.6% C Proton Synchroton 99.9% C 25 veces más pesados que en reposo Super-proton Synchroton Large Hadron Collider (27 km de circunferencia) rps veces más pesados que en reposo

10 Qué esperan encontrar? Solucionar, o aproximarse, a algunas preguntas sin respuesta en la física moderna Bosón de Higgs Mantiene el modelo estándar matemáticamente consistente, pero no hay pruebas de su existencia La debilidad de la fuerza gravitatoria Monopolos magnéticos Decaimiento del protón Unificación de las cuatro fuerzas principales Electromagnética, nuclear fuerte, nuclear débil, gravitatoria Desequilibrio entre materia y antimateria Existencia de dimensiones extra ( cuántas?) Y más Cromodinámica cuántica, isla de estabilidad, vacío cuántico, dimensiones Para mentes inquietas: Historia del tiempo y El Universo en una cáscara de nuez (Stephen Hawking), El Universo Elegante

11 Como curiosidad...

12 Qué es el Grid?

13 Motivación Sólo el LHC produce una salida de 300 GB/s, reduciéndose a sólo 300 MB/s tras un filtrado Se estima que se llegarán a producir 27 TB de datos por día Todos esos datos necesitan ser almacenados y procesados Además de ser accesibles desde cualquier punto del planeta La idea detrás del Grid computing es tener una malla como con la red eléctrica Da igual de dónde viene la electricidad, lo importante es tenerla cuando te conectas

14 Grid Computing Compartición de recursos distribuidos Acceso a mayor capacidad de cálculo, software y hardware remoto... Los recursos son propiedad de diferentes grupos y/o organizaciones Diferente software, políticas de seguridad, de acceso La confianza también es importante Puedes fiarte de a dónde van tus trabajos? Puedes fiarte de los trabajos que estás ejecutando? Se emplean Organizaciones Virtuales (VO) como método de agrupamiento

15 Grid Computing Seguridad Políticas de acceso, autenticación, autorización Esta información, además, es muy dinámica La gente entra y sale de las VO continuamente Uso de recursos Gracias al grid puede repartirse un trabajo entre varios recursos Es más rápido procesar 1000 elementos en 100 ordenadores que en uno Un software llamado middleware se encarga de realizar la asignación de trabajos Distancias En los últimos 15 años el rendimiento de las WAN ha aumentado unas 3000 veces Esto hace posible usar ordenadores situados en Australia desde España Nuevos problemas asociados con sincronización y comunicación

16 Grid Computing Estándares abiertos No hay un único grid, sino varios, por lo que la estandarización es importante para permitir la interacción glite, GridWay, UNICORE, Globus Toolkit, BOINC, Sun Grid Engine,... Open Grid Forum es una comunidad que dirige la evolución del grid Algunos estándares GLUE: atechnology-agnostic information model for a uniform representation of Grid resources GSI: Grid Security Infraestructure SAGA: Simple API for Grid Applications

17 Grid Computing Se distinguen cuatro capas La capa de red (LAN / WAN) La capa de recursos (sistemas de almacenamiento, trabajo,...) Diferente tipos de hardware El middleware Uniforma los recursos Capa de aplicación El usuario interactúa con esta capa

18 Middleware Está compuesto por varias piezas de software En lugar de tener un gigantesco programa monolítico, se tienen distintos componentes más pequeños que interactúan entre ellos Actúa como una capa entre la aplicación y los recursos Abstrae detalles como sistema operativo Básicamente proporciona el medio para que unas aplicaciones se comuniquen con otras También reduce los problemas de interoperabilidad Ejemplo: distintas bases de datos Puede verse como un metasistema Un sistema cuyos componentes son... sistemas

19 glite Es el middleware usado por los experimentos del LHC Financiado por iniciativas europeas EGEE, EGI Usado en 250 centros Se pueden distinguir siete elementos Seguridad Usando VOs Interfaz (UI) Elemento de computación (CE) Elemento de almacenamiento (SE) Servicio de Información (IS) Gestión de datos (DM) Gestión de carga de trabajo (WMS)

20

21 Qué es DMS? (Data Management Systems)

22

23 Qué es DMS? Data Management Systems Es una de las secciones responsables del almacenamiento de los datos y de su réplica DPM: Disk Pool Manager (Almacenamiento) LFC: LCG File Catalog (Catálogo de ficheros) FTS: File Transfer System (Transferencia) Más las APIs necesarias para usarlo (C y Python) Los sistemas son heterogéneos

24 Qué es DMS? Un SE permite almacenar/recuperar datos (archivos) DMS proporciona servicios de localización, acceso y transferencia El usuario no necesita saber dónde está, sólo el nombre lógico Además, esos archivos pueden estar replicados Los archivos sólo se escriben una vez Salvo que se eliminen Tipos de SE dcache: Un punto de acceso, múltiples nodos CASTOR: Almacenamiento en cintas, con buffer de discos DPM: Max 10 TB, basado en discos sólo SRM (Storage Resource Manager) proporciona una interfaz unificada

25 Qué es DMS?

26 Qué es DMS? Un archivo puede identificarse de cuatro formas Grid Unique Identifier (GUID) guid:8ea cd a e489738a Logical File Name (LFC) lfn://grid/dteam/files/file01.dat

27 Qué es DMS? Storage URL (SURL) o Physical File Name (PFN) Localización física de un fichero srm://node01.serv.es/dpm/home/dteam/project/test.dat Transport URL (TURL) URI con toda la información necesaria para acceder al fichero (incluyendo el protocolo) rfio://lxshare0209.cern.ch/data/alice/array.dat

28 Qué es DMS? LFC (LCG File Catalog [LHC Compute Grid {Large Hadron Collider}]) Mantiene el mapeo entre nombres lógicos y réplicas Es un único catálogo donde el LFC es la clave

29 Software libre y Web 2.0 en el Grid

30 Software libre en el Grid Todo el software relacionado con el Grid es software libre Licencia Apache2 glite es desarrollado por personal de 12 instituciones académicas diferentes Proyecto europeo (EGEE / EMI) CESGA y CSIC en España Usado por 250 centros de investigación, universidades y compañias privadas Todos los servicios se ejecutan sobre Scientific Linux SL es una distribución basada en Red Had Enterprise Linux, mantenida por Fermilab y CERN

31 Software libre en el Grid También los servicios externos usados son o se basan en software libre ETICS (einfrastructure for Testing, Integration and Configuration of Software) Herramienta para controlar el ciclo de vida del software de forma distribuida Completamente basado en software libre Savannah Trac Twiki Apache Tomcat, MySQL, Condor Control de bugs y parches principalmente De uso interno para las secciones: tickets, milestones, wiki Documentación, informes Control de versiones CVS, Subversion Y, por supuesto, GNU / Linux

32 Por qué software libre? Es la única opción lógica para el CERN Prácticamente toda la información y tecnología generada en el CERN es de dominio público La WWW es un ejemplo claro Al fin y al cabo es una institución cuya finalidad última es el conocimiento No el beneficio Eso explica por qué es libre lo que genera Pero por qué lo usa? Calidad, fiabilidad, estabilidad? Claro, pero... La libertad es un punto clave Cómo si no adaptas un sistema operativo a las necesidades específicas de un acelerador... un software para funcionar sobre una plataforma distribuida o simplemente coges ideas?

33 Por qué software libre? En definitiva: porque el [software] libre permite un flujo de conocimiento y tecnología que el software privativo no permite Flujo que dinamiza la creación de tecnología, y más conocimiento Lo que no se le ocurre al CERN puede que se le ocurra al Fermilab A partir de una idea que tuvo el CERN Porque una vez un tipo llamado Faraday publicó algo que llevó a Planck a decir otra cosa que Einstein interpretó Y ninguno pidió royalties porque el conocimiento era suyo y nada más que suyo El mero hecho de poseer una idea es discutible Al fin y al cabo Microsoft y Apple se basaron en la idea de las GUIs a Xerox, y ahora dicen que sus ideas son suyas y nada más que suyas

34 Por qué software libre? Otro punto igual de importante, sino más, es que la información generada, procesada y almacenada debe ser accesible por cualquiera en cualquier momento en cualquier lugar, además de la interoperabilidad Estándares abiertos No puedes atar la información a un formato cerrado que sólo una empresa puede implementar Y algún día abandonar Especialmente cuando hablamos de almacenamiento a largo plazo

35 Web 2.0 en el Grid Según la Wikipedia [...] basado en la interacción que se logra a partir de diferentes aplicaciones en la web, que facilitan el compartir información, la interoperabilidad, el diseño centrado en el usuario, y la colaboración en la World Wide Web Veamos, como hemos visto antes en el Grid tenemos Aplicaciones en la web (Savannah, TWiki, ETICS,...) Que facilitan compartir información entre multitud de instituciones, y la colaboración entre ellas Definitivamente se emplea el concepto definido como web 2.0 De hecho, todo el proceso del ciclo de vida del software se controla a través de herramientas web

36 Web 2.0 en el Grid TWiki / MediaWiki / Otras wikis Con diferencia es el recurso más empleado ETICS Casi cada sitio tiene la suya Permite que un equipo en Italia saque una nueva versión de su componente Mientras que otro equipo en el Reino Unido saque un parche para un bug Y en el CERN todo se pone junto para una nueva versión de glite

37 Web 2.0 en el Grid (ETICS)

38 Web 2.0 en el Grid Savannah Es un sistema colaborativo para controlar el desarrollo de proyectos software Se emplea de forma interna al proyecto Los usuarios primero deben mandar los informes de error a GGUS (Global Grid User Support) Aunque prácticamente sólo se usa la capacidad de bug tracking y publicación de parches

39 Web 2.0 en el Grid

40 Web 2.0 en el Grid Se emplean otras muchas herramientas web 2.0 que no están directamente relacionadas con glite Indico es una completa herramienta para eventos Permite reservar la habitación, almacenar la documentación, los metadatos de los eventos, web del evento, formularios de registro, pago en línea...

41 Web 2.0 en el Grid

42 Conclusiones y referencias

43 Conclusiones Instituciones como el CERN buscan responder a muchas preguntas científicas Todo el software que desarrollan es libre por la propia naturaleza del sitio La mayor parte del software de terceros es también libre La web 2.0 no es sólo un fenómeno social y de ocio También es una herramienta de trabajo útil en instituciones académicas Facilita la divulgación y la comunicación Agiliza el proceso

44 Referencias GridCafé glite User Guide glite Data Management System Leandro Neumann Ciuffo (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) dashb-earth.cern.ch eu-etics.org

45 Preguntas?

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