Cluster-, Grid- und Cloud-Computing (CGC)

Cluster-, Grid- und Cloud-Computing (CGC)

15. Juli 2010

Name:

Vorname:

Matrikelnummer:

Studiengang:

Hinweise:

• ^{TragenSiezuerstaufallenBlättern}(einshlieÿlihdesDekblattes)IhrenNamen, Ihren Vornamen und Ihre Matrikelnummer ein. Lösungen ohne diese Angaben

können niht gewertet werden.

• ^{Shreiben Siedie Lösungen jeder Teilaufgabe auf das jeweils} vorbereitete Blatt.

Siekönnen auh die leeren Blätter amEnde der Heftungnutzen. In diesem Fall

isteinVerweis notwendig. Eigenes Papier darf niht verwendetwerden.

• ^{LegenSiebitte Ihren} Lihtbildausweis und Ihren Studentenausweis bereit.

• ^Als Hilfsmittel sind ein selbstständig, doppelseitig beshriebenes DIN-A4-Blatt undTashenrehnerzugelassen.

• ^{MitBleistiftoderRotstift} geshriebene Ergebnisse werdenniht gewertet.

• ^DieBearbeitungszeitdiesesTeilsderAbshlussklausur beträgt 60Minuten.

• ^{Stellen Siesiher, dass Ihr} Mobiltelefon ausgeshaltet ist. Klingelnde Mobiltele- fone werden als Täushungsversuh angesehen und der/die entsprehende Stu-

dent/in wirdvon derweiterenTeilnahme an derKlausur ausgeshlossen!

Bewertung:

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

Σ

Abschlussklausur

Cluster-, Grid- und Cloud-Computing (CGC)

15.7.2010 M.Sc. Christian Baun

Aufgabe 1

In der Vorlesung wurde behauptet, dass Cloud-Computing und Grid-Computing nicht das gleiche sind. Nennen Sie vier offensichtliche Unterschiede zwischen einer Cloud und einem Grid.

Aufgabe 2

Im LHC Computing Grid fallen j¨ahrlich 15 Petabyte Daten an, die gespeichert werden m¨ussen. Wie hoch w¨are ein Stapel, wenn zur Speicherung

a) CDs verwendet w¨urden (Kapazit¨at: 625 Megabyte, Dicke: 1,1 mm)?

b) Festplatten verwendet werden (Kapazit¨at: 2 Terabyte, Dicke: 2 cm)?

Aufgabe 3

a) Ordnen Sie die Cloud-Dienste-Kategorien SaaS, IaaS, PaaS und HuaaS den Ebenen zu.

b) Ordnen Sie die folgenden kommerziellen Cloud-Angebote den Ebenen zu:

• Google App Engine

• Amazon Elastic Compute Cloud

• Google Docs

• Amazon Mechanical Turk

Aufgabe 4

• Erkl¨aren Sie die beiden Konzepte Availability Zone und Region.

• Erkl¨aren Sie die beiden Konzepte AMI und Instanz.

b) Google App Engine (GAE)

• Erkl¨aren Sie die Unterschiede zwischen Datastore und Memcache.

Aufgabe 5

a) Sie sollen in der Google App Engine ein G¨astebuch in der Programmiersprache Python erzeugen. Gl¨uckli- cherweie haben Sie eine solche Applikation bereits. Diese ist nicht nur in der Lage, neue G¨astebucheintr¨age aufzunehmen, sondern auch die bereits vorhanden Eintr¨age zu l¨oschen. Leider sind wegen eines Dateisys- temfehlers ein paar Zeilen verloren gegangen. Gl¨ucklicherweise konnte die Zeilen wieder hergestellt werden.

Ihre Postition aber nicht. F¨ugen Sie in den Listings die Nummern der fehlenden Zeilen ein.

Aufgabe 6

Ein wissenschaftliches Experiment erzeugt 20 Petabyte Daten pro Jahr.

a) Wie lange dauert die ¨Ubertragung in einem Ethernet (LAN) mit 1000 Mbit pro Sekunde?

b) Wie lange dauert die ¨Ubertragung ¨uber ADSL mit 16.000 kbit pro Sekunde?

Aufgabe 7

Berechnen Sie Stromkosten. Was kostete der j¨ahrliche Dauerbetrieb (24/7) bei 0,23e/kWh f¨ur ein Unternehmen XY mit 500 Computerarbeitspl¨atzen?:

a) Szenario 1: Fat Clients (PC)

• Elektrische Anschlussleistung pro Desktopsystem: 300 Watt

• Elektrische Anschlussleistung pro Bildschirm: 100 Watt b) Szenario 2: Thin Clients mit Blade-Servern

• Elektrische Anschlussleistung pro Thin Client: 25 Watt

• Elektrische Anschlussleistung pro Bildschirm: 100 Watt

• Elektrische Anschlussleistung pro Server-Blade: 150 Watt

• Auf ein Server-Blade passen 25 virtuelle Desktopsysteme Bedenken Sie, dass es auch Schaltjahre gibt!

Aufgabe 1) Punkte: .....................

Grid-Computing Cloud-Computing

Geographish verteilte, heterogene Res-

souren ohnezentrale Kontrolle

Ein oder wenige Rehenzentren mit hete-

rogenen oderhomogenenRessourenunter

zentraler Kontrolle

Physishe Ressouren VirtualisierteRessouren

Shwah automatisierteDienste VollautomatisierteDienste

(klassishe IT) (Industrialisierung der IT)

Lange Einarbeitungszeit notwendig (niht

besonders benutzerfreundlih)

Benutzerfreundlih

Hohe Einstiegshürden Geringe Einstiegshürden

Einsatz primär in Wissenshaft und For-

shung (z.B.LHC)

Einsatz primär inIndustrie und Startups

Prinzip der VirtuellenOrganisationen Keine Virtuellen Organisationen

Grids basieren auf OpenSoure Software Publi Clouds bestehen aus proprietärer

Software. Private Clouds bestehen aus

OpenSoure Software

Förderungdurh dieöentlihe Hand. Ko-

stenfreieNutzungderRessourennahZu-

stimmung durh dieRessourenbetreiber

Nutzungkostenfreioderverbrauhsabhän-

gige Abrehnung (Pay-as-you-go)

Aufgabe 2) Punkte: .....................

a)

1Petabyte (PB) =

10

1.000.000.000.000.000

Daten im LHC

15.000.000.000.000.000

Kapazität einer CD

625.000.000

Anzahl der CDs

15.000 .000

.000 .000

.000 Byte

625.000

.000 Byte

= 24.000.000

Höhe des CD-Stapel

24 . 000 . 000 ∗ 1 , 1

= 26 . 400 . 000

= 2.640.000

= 26.400

= 26 , 4

b)

1Petabyte (PB) =

10

1 . 000 . 000 . 000 . 000 . 000

Daten im LHC

15.000.000.000.000.000

Kapazität einer 2TB HDD

2 . 000 . 000 . 000 . 000

Anzahl der HDDs

15.000 .000

.000 .000

.000 Byte

2.000 .000

.000

.000 Byte

= 7.500

Höhe des HDD-Stapel

7.500 ∗ 2

= 15.000

= 150

Aufgabe 3) Punkte: .....................

HuaaS AmazonMehanial Turk

SaaS Google Dos

PaaS Google AppEngine

IaaS AmazonElasti Compute Cloud

Hardware

Aufgabe 4) Punkte: .....................

•

EC2 hat aktuell 4 Standorte,indenen sihRessouren benden. DieStandorte

werden alsRegionenbezeihnet

Jeder Standort enthält Availability Zonen (Verfügbarkeitszonen). Jede Verfüg-

barkeitszone ist wie eininsihabgeshlossener Cluster

Ein Amazon Mahine Images (AMI) ist eine Art Blaupause für das Anlegen

eines neuen virtuellen Servers.

Eine Instanz ist ein virtueller Server, der auf den Serverfarmen von Amazon

läuft. Diesevirtuellen Server werden aus AMI erzeugt.

•

Der Datastoreisteinpersistenter Speiher, deralsKey/Value-Datenbankreali-

siert ist.Transaktionen sindatomar.Denition, Abfrageund Manipulationvon

Daten erfolgtüber eine eigeneSprahe, dieGQL(Google Query Language).

Der Memahe ist ein hohperformanter temporärer Datenspeiher aus Haupt-

speiher. Der Memahe hat sehr gute Zugriszeiten. Jeder Eintrag wird mit

einem eindeutigen Shlüssel abgelegt und ist auf 1 MB beshränkt. Es wird

eine Verfallszeit in Sekunden angeben, wann der Eintrag aus dem Memahe

entfernt werden soll. Daten werden je nah Auslastung des Mamahe früher

wieder verdrängt

Aufgabe 5) Punkte: .....................

Datei app.yaml

appliation: einfahes_gaestebuh

version: 1

[1℄

[15℄

handlers:

- url: .*

sript: main.py

Datei main.py

#!/usr/bin/env python

# -*- oding: iso-8859-15 -*-

import os, sys

[11℄

from google.appengine.ext import db

from google.appengine.ext import webapp

from google.appengine.ext.we bap p import template

[4℄

message = db.StringProperty(requi red= Tru e)

when = db.DateTimeProperty(au to_n ow_a dd= True )

[12℄

lass MyHandler(webapp.RequestH andl er):

def get(self):

shouts = db.GqlQuery('SELECT * FROM gaestebuh ORDER BY when DESC')

values = {'shouts': shouts}

self.response.out.write( tem plat e.re nde r('m ain .htm l', values))

[5℄

shout = gaestebuh(message=self .req ues t.ge t(' mess age' ), who=self.request.get('who' ))

shout.put()

[3℄

lass Loeshen(webapp.RequestHa ndle r):

[2℄

alles_loeshen_query = gaestebuh.all(keys_on ly=T rue)

alles_loeshen = alles_loeshen_query.fet h(3 00)

[14℄

self.rediret('/')

app = webapp.WSGIAppliation([( '/', MyHandler),

[6℄

debug=True)

def main():

wsgiref.handlers.CGIHandle r() .run (app )

[13℄

main()

Aufgabe 5 Fortsetzung) Punkte: .....................

Datei main.html

<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN"

"http://www.w3.org/TR/h tml4 /loo se. dtd" >

<html>

<head>

<title>Einfahes G&auml;stebuh mit Google App Engine</title>

</head>

<body>

[16℄

<div>

{% if shout.who %}

<b>{{shout.who}}</b>

{% else %}

<b>Anonymous</b>

[7℄

sagt:

[8℄

</div>

{% endfor %}

<p>&nbsp;</p>

[10℄

<table border="0" ellspaing="5" ellpadding="5">

<tr>

<td align="right">Name:</td >

<td olspan="2" align="left"><input type="text" size="40"

name="who" value="" if="who"></td>

</tr>

<tr>

<td align="right">Nahriht :</t d>

<td olspan="2" align="left"><input type="text" size="40"

name="message" value="" if="message"></td>

</tr>

<tr>

<td>&nbsp;</td>

<td align="enter"><input type="submit" value="Absenden"></td>

<td align="enter"><input type="reset" value="L&ouml;shen"></t d>

</tr>

</table>

</form>

<p>&nbsp;</p>

<form ation="loeshen" method="post" aept-harset="utf-8" >

<table border="0" ellspaing="5" ellpadding="5">

<tr>

[9℄

</tr>

</table>

</form>

</body>

</html>

Aufgabe 6) Punkte: .....................

a)

1Gigabit (Gbit) =

10

1.000.000.000

Daten im Experiment

20.000.000.000.000.000

Bandbreitedes Ethernet (

1

1 . 000 . 000 . 000

Bandbreitedes Ethernet inByte/s

125 . 000 . 000

Dauer der Datenübertragung [s℄

= 160 . 000 . 000 : 60

Dauer der Datenübertragung [m℄

≈ 2.666.666, 67 : 60

Dauer der Datenübertragung [h℄

≈ 44.444, 45 : 24

Dauer der Datenübertragung [d℄

≈ 1 . 851 , 85 : 365 , 25

Dauer der Datenübertragung [y℄

≈ 5, 07

b)

1 Megabit(Mbit) =

10

1.000.000

Daten im Experiment

20.000.000.000.000.000

Bandbreitedes ADSL (

16

16 . 000 . 000

Bandbreitedes Ethernet inByte/s

2.000.000

Dauer der Datenübertragung [s℄

= 10 . 000 . 000 . 000 : 60

Dauer der Datenübertragung [m℄

≈ 166.666.666, 67 : 60

Dauer der Datenübertragung [h℄

≈ 2.777.777, 78 : 24

Dauer der Datenübertragung [d℄

≈ 115 . 740 , 7408 : 365 , 25

Dauer der Datenübertragung [y℄

≈ 316 , 88

Aufgabe 7) Punkte: .....................

a)

•

0, 4

∗ 24

h

Tag

∗ 365, 25

Tag

Jahr

∗ 0, 23 e

kWh

= 806, 472 e

Jahr

•

500 ∗ 806 , 472 e

Jahr

= 403236 e

Jahr

b)

•

0, 125

∗ 24

Tag

∗ 365, 25

Jahr

∗ 0, 23 e

kWh

= 252, 0225 e

Jahr

•

0 , 15

∗ 24

Tag

∗ 365 , 25

Jahr

∗ 0 , 23 e

kWh

= 302 , 427 e

Jahr

•

500 ∗ 252 , 0225 e

Jahr

= 126011 , 25 e

Jahr

•

20 ∗ 302, 427 e

Jahr

= 6048, 54 e

Jahr

•

126011, 25 e

Jahr

= +6048, 54 e

Jahr

= 132059, 79 e

Jahr