Service-Oriented Ad Hoc Grid Computing

Die vorliegenden Dissertation behandelt den Entwurf und die Implementierung einer sogenannten ad hoc Grid Infrastruktur. Die Vision eines ad hoc Grids ist eine Weiterentwicklung des service-orientierten Grids hin zu einer robusteren, flexibleren und einfacher anzuwendenden Grid-Umgebung, die nach wie vor ihre Standardkonformität und Interoperabilität mit anderen Grid-Systemen bewahrt. Herkömmliche Grid-Middleware-Systeme konzentrieren sich auf eine Systemsicht, die sich dem "High Performance Computing" (HPC) verschrieben hat, in dem in einem Grid mehrere Rechner-Cluster oder Supercomputer zusammenfasst werden und der Zugriff auf diese Ressourcen auch über Organisationsgrenzen hinweg erlaubt wird. Die in dieser Arbeit vorgestellte Idee des ad hoc Grid Computing geht über diese klassische Sicht hinaus und kombiniert standardkonforme Grid Middlewarekomponenten, die auch in klassischen Grid-Systemen eingesetzt werden können, mit flexibleren Komponenten und Anwendungsmustern. Dies erlaubt es, eine verteilte Grid-Umgebung aus einer Kombination von dedizierten HPC-Ressourcen und einer Menge von aus Personal Computern (PC) aufgebauten "Desktop Grids" zu formen. Als Einführung in das Anwendungsumfeld für eine solche service-orientierte ad hoc Grid Middleware werden zunächst drei Beispiele aus den Bereichen medizinische Forschung, Medienanalyse und Ingenieurwissenschaften skizziert. Von diesen einführenden Beispielanwendungen werden im Anschluss Anforderungen sowohl an eine Laufzeitumgebung für eine service-orientierte ad hoc Grid Middleware als auch die notwendigen Hilfsmittel zur Applikationsentwicklung in einem solchen Umfeld abgeleitet. Die gewonnenen Anforderungen stellen die Grundlage für den Entwurf und die Implementierung des Marburg ad hoc Grid Environment (MAGE) und der Grid Development Tools for Eclipse (GDT) dar. MAGE ist eine Implementierung einer WSRF-konformen Grid Middleware, welche die in der Einleitung dieser Dissertation dargestellten Eigenschaften eines ad hoc Grids erfüllt. GDT erweitert die weit verbreitete Software-Entwicklungsumgebung Eclipse um Komponenten, die die Applikationsentwicklung sowohl für traditionelle service-orientierte Grid Middleware als auch für das ad hoc Grid vereinfachen. Im Rahmen dieser Arbeit wird damit der erste vollständig modell-getriebene Ansatz zur Grid-Service-Entwicklung und ein integrierter Ansatz zur Applikationsentwicklung und Verwaltung der Infrastruktur im Umfeld des service-orientierten Grid Computing präsentiert. Abgeschlossen wird die vorliegende Dissertation durch eine quantitative Diskussion der durch die Erweiterung einer service-orientierten Grid Middleware eingeführten Mehraufwände sowie der dadurch gewonnen qualitativen Verbesserungen und einem Ausblick auf zukünftige Forschungsthemen im Umfeld dieser Arbeit.