Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di...
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PROGETTO E REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA ROBUSTO DI GESTIONE DEI DATI
PER AMBIENTI DI ESECUZIONE DISTRIBUITA
Candidato:
Paolo Morandini
Relatore: Prof. Alberto Bartoli
Correlatore: Ph.D. Carlos Kavka
Anno Accademico 2012-2013Tesi realizzata presso ESTECO S.p.A.
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LE MOTIVAZIONI
!
Interesse aziendale presso ESTECO S.p.A.
Il gruppo di Ricerca e Sviluppo è interessato alle possibilità
offerte dai sistemi distribuiti.
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LE MOTIVAZIONI
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LE MOTIVAZIONI
!
Workflow di ottimizzazione distribuito
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LE MOTIVAZIONI
!
CAD/CAE richiedono sempre uno o più file di input
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LE MOTIVAZIONI
!
Le organizzazioni coinvolte non condividono filesystem
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!
!
!
Nodi eterogenei in hardware e software
LO SCENARIO CONSIDERATO
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LO SCENARIO CONSIDERATO
!
!
!
!
Massimo poche decine di nodi
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LO SCENARIO CONSIDERATO
!
!
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Topologia complessa della rete
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LO SCENARIO CONSIDERATO
!
!
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!
Alcuni nodi hanno server HTTP FTP SMB/CIFS
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I REQUISITI
Nascondere la complessità (interfaccia JMS)
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I REQUISITI
Nascondere la complessità (interfaccia JMS)
Verificare i trasferimenti
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I REQUISITI
Nascondere la complessità (interfaccia JMS)
Verificare i trasferimenti
Atomicità e persistenza dei trasferimenti
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I REQUISITI
Nascondere la complessità (interfaccia JMS)
Verificare i trasferimenti
Atomicità e persistenza dei trasferimenti
Adattamento dinamico a ingresso/uscita nodi
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I REQUISITI
Nascondere la complessità (interfaccia JMS)
Verificare i trasferimenti
Atomicità e persistenza dei trasferimenti
Adattamento dinamico a ingresso/uscita nodi
Usare molteplici protocolli esistenti
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I REQUISITI
Nascondere la complessità (interfaccia JMS)
Verificare i trasferimenti
Atomicità e persistenza dei trasferimenti
Adattamento dinamico a ingresso/uscita nodi
Usare molteplici protocolli esistenti
Uso di una quantità predicibile di risorse
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I REQUISITI
Nascondere la complessità (interfaccia JMS)
Verificare i trasferimenti
Atomicità e persistenza dei trasferimenti
Adattamento dinamico a ingresso/uscita nodi
Usare molteplici protocolli esistenti
Uso di una quantità predicibile di risorse
Portabilità sulle tre piattaforme principali
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!
Si valuta la possibilità di progettare e sviluppare
un sistema "ad hoc" di distribuzione dei file
!
LA SOLUZIONE
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!
Si valuta la possibilità di progettare e sviluppare
un sistema "ad hoc" di distribuzione dei file
Tale sistema verrà installato su ogni calcolatore
interessato dall’esecuzione distribuita, sia esso di calcolo o
appositamente inserito per la condivisione delle risorse
LA SOLUZIONE
![Page 20: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/20.jpg)
LA SOLUZIONE
![Page 21: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/21.jpg)
LE TECNOLOGIE
Si è deciso di utilizzare gli Enterprise Integration Patterns
Possibili implementazioni:
• Apache Camel • Spring Integration • Mule ESB
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LE TECNOLOGIE
Si è deciso di utilizzare gli Enterprise Integration Patterns
Possibili implementazioni:
• Apache Camel
• Spring Integration • Mule ESB
![Page 23: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/23.jpg)
LA PROPOSTA
Suddividere il problema in tre sotto-problemi
![Page 24: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/24.jpg)
LA PROPOSTA
Suddividere il problema in tre sotto-problemi
Ricerca dei file
![Page 25: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/25.jpg)
LA PROPOSTA
Suddividere il problema in tre sotto-problemi
Ricerca dei file
Pianificazione del trasferimento
![Page 26: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/26.jpg)
LA PROPOSTA
Suddividere il problema in tre sotto-problemi
Ricerca dei file
Pianificazione del trasferimento
Esecuzione e verifica del trasferimento
![Page 27: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/27.jpg)
LA PROPOSTA - INTERFACCIA
Il sistema realizzato è il Distributed Data Manager
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LA PROPOSTA - INTERFACCIA
Unico eseguibile installato su ogni calcolatore
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RICERCA DEI FILE
Richiesto un file identificato da UUID (o simile)
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RICERCA DEI FILE
Richiesto un file identificato da UUID (o simile)
A tutti i nodi: "Chi ha UUID?"
Tramite architettura Publisher/Subscribe, ogni nodo si registra per la ricezione dei messaggi di ricerca
!
Non è necessario che tutti abbiano accesso ad un unico server con il servizio JMS, esistono broker distribuiti
![Page 31: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/31.jpg)
RICERCA DEI FILE
Richiesto un file identificato da UUID (o simile)
A tutti i nodi: "Chi ha UUID?"
Se uno risponde : "Io ho UUID" Localizzato
La risposta avviene tramite coda di messaggi, con garanzia di ricezione da parte del destinatario
![Page 32: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/32.jpg)
RICERCA DEI FILE
Richiesto un file identificato da UUID (o simile)
A tutti i nodi: "Chi ha UUID?"
Se uno risponde : "Io ho UUID" Localizzato
Altrimenti: riprovo, dopo N tentativi abbandono
![Page 33: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/33.jpg)
PIANIFICAZIONE DEL TRASFERIMENTO
Come spostare il FILE da A a B?
![Page 34: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/34.jpg)
PIANIFICAZIONE DEL TRASFERIMENTO
Come spostare il FILE da A a B?
Dijkstra su grafo aggiornato dinamicamente
![Page 35: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/35.jpg)
PIANIFICAZIONE DEL TRASFERIMENTO
Come spostare il FILE da A a B?
Dijkstra su grafo aggiornato dinamicamente
Nodi aggiornano il grafo tentando connessioni
![Page 36: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/36.jpg)
PIANIFICAZIONE DEL TRASFERIMENTO
Come spostare il FILE da A a B?
Dijkstra su grafo aggiornato dinamicamente
Nodi aggiornano il grafo tentando connessioni
I file vengono divisi in chunk
![Page 37: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/37.jpg)
ESECUZIONE DEL TRASFERIMENTO
Effettua download o upload (multiprotocollo)
![Page 38: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/38.jpg)
ESECUZIONE DEL TRASFERIMENTO
Effettua download o upload (multiprotocollo)
Verifica correttezza chunk (MD5)
![Page 39: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/39.jpg)
ESECUZIONE DEL TRASFERIMENTO
Effettua download o upload (multiprotocollo)
Verifica correttezza chunk (MD5)
Unisce i chunk in un file
![Page 40: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/40.jpg)
IL COMPORTAMENTO
File Request
Search
LocatedMatch
Abort
Try Route
OK Route
Split Chunks
Do Transfer
Transfer End
Hash OK
Next Transfer Merge File
Delivered
File Request
Search
LocatedMatch
OK Route
Try Route
Split Chunks
Do Transfer
Transfer End
Hash OK
Next Transfer Merge File
Delivered
Hash Fail
Delete & Retry
!
In caso di trasferimento corrotto?
![Page 41: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/41.jpg)
IL COMPORTAMENTO
File Request
Search
LocatedMatch
Abort
Try Route
OK Route
Split Chunks
Do Transfer
Transfer End
Hash OK
Next Transfer Merge File
Delivered
File Request
Search
LocatedMatch
OK Route
Try Route
Split Chunks
Do Transfer
Transfer End
Hash OK
Next Transfer Merge File
Delivered
Hash Fail
Delete & Retry
!
Rilevo trasferimento corrotto
![Page 42: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/42.jpg)
IL COMPORTAMENTO
File Request
Search
LocatedMatch
Abort
Try Route
OK Route
Split Chunks
Do Transfer
Transfer End
Hash OK
Next Transfer Merge File
Delivered
File Request
Search
LocatedMatch
OK Route
Try Route
Split Chunks
Do Transfer
Transfer End
Hash OK
Next Transfer Merge File
Delivered
Hash Fail
Delete & Retry
!
Elimino i dati e riprovo
![Page 43: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/43.jpg)
IL RECUPERO DA GUASTI PARZIALI
Molti trasferimenti in corso
![Page 44: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/44.jpg)
IL RECUPERO DA GUASTI PARZIALI
Interruzione (crash) Relay 1
![Page 45: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/45.jpg)
IL RECUPERO DA GUASTI PARZIALI
Relay 1 online, solo messaggistica JMS
![Page 46: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/46.jpg)
IL RECUPERO DA GUASTI PARZIALI
Ripristino completo del nodo Relay 1
![Page 47: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/47.jpg)
L’ADATTAMENTO DINAMICO
Cosa succede se cambia la
topologia della rete?
!
Il grafo rilevato viene
correttamente aggiornato?
![Page 48: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/48.jpg)
L’ADATTAMENTO DINAMICO
HTTP Server on Workstation
![Page 49: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/49.jpg)
L’ADATTAMENTO DINAMICO
HTTP Server Failure?
![Page 50: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/50.jpg)
L’ADATTAMENTO DINAMICO
![Page 51: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/51.jpg)
L’IMPATTO DEL CHUNKINGSp
eed
[MiB
/s]
Diretto 1 Relay 2 Relay
Senza Chunking Con Chunking
![Page 52: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/52.jpg)
IL RILASCIO DELLE RISORSE
![Page 53: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/53.jpg)
IL RILASCIO DELLE RISORSE
![Page 54: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/54.jpg)
IL RILASCIO DELLE RISORSE
![Page 55: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/55.jpg)
IL RILASCIO DELLE RISORSE
![Page 56: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/56.jpg)
LE CONCLUSIONI
Nascondere la complessità (interfaccia JMS)
Verificare i trasferimenti
Atomicità e persistenza dei trasferimenti
Adattamento dinamico a ingresso/uscita nodi
Usare molteplici protocolli esistenti
Uso di una quantità predicibile di risorse
Portabilità sulle tre piattaforme principali
![Page 57: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/57.jpg)
LE CONCLUSIONI
Nascondere la complessità (interfaccia JMS)
Verificare i trasferimenti
Atomicità e persistenza dei trasferimenti
Adattamento dinamico a ingresso/uscita nodi
Usare molteplici protocolli esistenti
Uso di una quantità predicibile di risorse
Portabilità sulle tre piattaforme principali
![Page 58: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/58.jpg)
LE CONCLUSIONI
Nascondere la complessità (interfaccia JMS)
Verificare i trasferimenti
Atomicità e persistenza dei trasferimenti
Adattamento dinamico a ingresso/uscita nodi
Usare molteplici protocolli esistenti
Uso di una quantità predicibile di risorse
Portabilità sulle tre piattaforme principali
![Page 59: Presentazione: Progetto e realizzazione di un sistema robusto di gestione dei dati per ambienti di esecuzione distribuita.](https://reader033.fdocumenti.com/reader033/viewer/2022060200/5598b9f91a28abc14a8b4664/html5/thumbnails/59.jpg)
LE CONCLUSIONI
Nascondere la complessità (interfaccia JMS)
Verificare i trasferimenti
Atomicità e persistenza dei trasferimenti
Adattamento dinamico a ingresso/uscita nodi
Usare molteplici protocolli esistenti
Uso di una quantità predicibile di risorse
Portabilità sulle tre piattaforme principali
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LE CONCLUSIONI
Nascondere la complessità (interfaccia JMS)
Verificare i trasferimenti
Atomicità e persistenza dei trasferimenti
Adattamento dinamico a ingresso/uscita nodi
Usare molteplici protocolli esistenti
Uso di una quantità predicibile di risorse
Portabilità sulle tre piattaforme principali
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LE CONCLUSIONI
Nascondere la complessità (interfaccia JMS)
Verificare i trasferimenti
Atomicità e persistenza dei trasferimenti
Adattamento dinamico a ingresso/uscita nodi
Usare molteplici protocolli esistenti
Uso di una quantità predicibile di risorse
Portabilità sulle tre piattaforme principali
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LE CONCLUSIONI
Nascondere la complessità (interfaccia JMS)
Verificare i trasferimenti
Atomicità e persistenza dei trasferimenti
Adattamento dinamico a ingresso/uscita nodi
Usare molteplici protocolli esistenti
Uso di una quantità predicibile di risorse
Portabilità sulle tre piattaforme principali
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LE CONCLUSIONI
Nascondere la complessità (interfaccia JMS)
Verificare i trasferimenti
Atomicità e persistenza dei trasferimenti
Adattamento dinamico a ingresso/uscita nodi
Usare molteplici protocolli esistenti
Uso di una quantità predicibile di risorse
Portabilità sulle tre piattaforme principali