Umsetzungs- und Testbericht über den nachhaltigen Betrieb der Kern-Grid-Infrastruktur

30. September 2010

Die Grundlage für diesen Umsetzungs- und Testbericht bildet das am 11. September 2007 vorgestellten Geschäftsmodell der D-Grid Support Einrichtung (DGSE) [1]. Nähere Details zur Umsetzung der DGSE-Aufgaben sind in Abschnitt 1 zu finden..  Weitere Informationen über das Geschäftsmodell sind in den Statusberichten über das Geschäftsmodell für den Betrieb der Kern-Grid-Infrastruktur vom 3. Juli 2008 [2] und vom 25. Dezember 2008 [3], dem Umsetzungsbericht über den nachhaltigen Betrieb der Kern-Grid-Infrastruktur vom 7. Juli 2009 [4] und dem Umsetzungs- und Testbericht  über den  nachhaltigen Betrieb der Kern-Grid-Infrastruktur vom 10. Januar 2010 [5] enthalten.

Im Abschnitt 1 wird weiterhin der aktuelle Status einer Organisationsform für die  deutschen NGI (National Grid Initiative) im Rahmen von EGI (European Grid Initiative) dargestellt.
 
Bei der technischen Umsetzung sind im Berichtszeitraum keine größeren Schwierigkeiten aufgetreten. Erwähnt werden sollte lediglich das Technical Advisory Board (TAB), das die Rolle des bisher kaum angenommenen Service-Offering-Management (SOM) Prozesses übernommen hat. Im TAB sind für die drei Middlewares von D-Grid jeweils Nutzer und Anwender vertreten. Hinzugekommen ist noch ein Vertreter des Projektes WissGrid.

Ein Testbetrieb im Rahmen eines Geschäftsmodells konnte bis jetzt nicht etabliert werden. Gegenwärtig werden die Dienste der Kern-Grid-Infrastruktur aus DGI-Projektmitteln gedeckt und den Nutzern (Kunden) damit ohne Belastung zur Verfügung gestellt. Dies gilt auch für die Nutzer von Projekten, die bereist ausgelaufen sind. Damit wird hier auch das Modell der aufgeteilten Förderung realisiert, das auch vom Hochleistungsrechnen bekannt ist. Entsprechend enthalten die Nutzerprojekte auch keinen Anteil zur Finanzierung der Infrastrukturdienstleistungen.

1. Organisationsstruktur der DGSE

Die Gauß-Allianz e.V. hat die Aufgabe des deutschen NGI übernommen und vertritt damit Deutschland im EGI. Ein Konsortium in der Gauß-Allianz  wurde von der Gauß-Allianz mit der Durchführung der Gridaktivitäten beauftragt. Dieses Konsortium setzt sich aus den folgenden Teilnehmern des DGI zusammen:

  1. KIT (Karlsruher Institut für Technologie)

  2. BADW-LRZ (Leibniz-Rechenzentrum der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, Garching bei München)

  3. FZJ (Forschungszentrum Jülich)

  4. DESY (Deutsches Elektronensynchroton, Hamburg)

  5. LUH-RRZN (Leibniz-Universität Hannover, Regionales Rechenzentrum für Niedersachen)

Über die Teilnehmer wird eine enge inhaltliche Übereinstimmung zwischen NGI und DGI sichergestellt. Die EGI-Beitragsgebühr wird bis Juni 2011 aus den Projektmitteln der D-Grid GmbH übernommen. Die Gauß-Allianz hat zugesagt, die Vertretung aller Ressourcen-Anbieter im D-Grid zu übernehmen, wobei diese Ressourcen-Anbieter dazu nicht selbst Mitglieder des Gauß-Allianz-Vereins sein müssen. Weiterhin wird sich die Gauß-Allianz um eine Realisierung des nachhaltigen Betriebs der Kern-Grid-Infrastruktur im Sinne der DGSE nach Ende des Integrationsprojektes kümmern. Die Konsortiumsmitglieder sind auch in dem erfolgreichen EGI-Antrag InSPIRE beteiligt und planen so, ihre DGSE-Aktivitäten auf die internationale Ebene zu erweitern. Weiterhin übernimmt das FZJ in dem Middlewareprojekt EMI die Pflege und Weiterentwicklung von UNICORE. BADW-LRZ ist der Koordinator des Middlewareprojektes IGE, das sich die Unterstützung und Verbreitung der Middleware Globus zum Ziel gesetzt hat. Beide Projektanträge wurden inzwischen auch akzeptiert. Auch diese Aktivitäten überlappen sich teilweise mit dem D-Grid Anforderungen und stärken so die Nachhaltigkeit im D-Grid. 

2. Geschäftsmodell

Obwohl sich das Nutzungsversprechen der DGSE nicht grundsätzlich geändert hat, sind kleinere Anpassungen regelmäßig notwendig. So wurden inzwischen auch so genannte Gap-Projekte im D-Grid wie DMON abgeschlossen und in das Angebot der DGSE integriert. Dies hat auch kleinere Auswirkungen auf das Angebot der DGSE. Zur Vollständigkeit wird das Nutzungsversprechen der DGSE hier aktualisiert. Neben den bereits erwähnten Teilnehmern des NGI-Konsortiums in der Gauß-Allianz sind dies auch der DFN und das Albert-Einstein-Institut (AEI). Diese Gruppe garantiert in ihrer Gesamtheit die Verfügbarkeit der folgenden Dienste, ohne hier bereits eine Aufteilung der einzelnen Dienste auf die einzelnen Teilnehmer vorzunehmen.

  1. Middlewaresupport jeweils Unterstützung und Ausbildung primär für Administratoren, sekundär für Anwender
    a.    Globus
    b.    gLite
    c.    UNICORE
    d.    dCache und OGSA-DAI

  2. Betrieb der Referenzinstallation und Support

  3. Preproduction Testbed sowie Test und Empfehlung neuer D-Grid-Betriebsmodelle und Weiterentwicklung HelpDesk Architektur

  4. Betrieb und Support Zentrale Monitoring-Infrastruktur

  5. Betrieb und Support Zentrale Accounting-Infrastruktur

  6. Entwicklung, Betrieb und Support Zentrale Billing-Infrastruktur

  7. Betrieb Grid Operation Center einschließlich D-GOC-Management, Überwachung und Durchsetzung von Service Level Agreements, Grid Operator on Duty, Koordination mit anderen Grid Operation Centers, Betrieb zentraler Grid-Dienste (der Umfang hängt von den Diensten ab), Betrieb einer Certificate Authority, und einer Registration Authority.

  8. Betrieb des Grid Resource Registry Service

  9. Management von Virtuellen Organisationen

  10. Sicherheitsmanagement und –koordination

  11. Betrieb des Modules Konzeptes einschließlich myProxy

  12. DFNInternet Dienst und VPN Dienste (Für diese Dienste gibt es Entgeltlisten (www.dfn.de/dienstleistungen/dfninternet). Dies schließt ein: Betrieb einer EUGridPMA-akkreditierten Zertifizierungsstelle und Ausgabe entsprechender Zertifikate (auch für kurzlebige Zertifikate), betrieb der DFN AAI, Unterstützung bei Sicherheitsvorfällen durch das DFN-CERT, Beratung und Unterstützung beim Aufbau virtueller Netze.

  13.  Koordination eines Firewall-Kompetenzzentrums mit Fokus auf Grid-Fragestellungen

  14. Unterstützung durch die Forschungsstelle Recht im DFN bei juristischen Fragestellungen

  15. Support GAT / SAGA (inklusive Tutorials und Workshops) mit Anpassung und Neuentwicklung von Adaptoren

  16. Nachhaltigkeit und Dissemination


Weiterhin enthält das Angebot den Betrieb für zentrale Grid-Backup-Dienste, die nach Bedarf abgerechnet werden. Allerdings besteht gegenwärtig dazu noch kein Bedarf.

Für die vom DFN-Verein angebotenen Netzwerkdienste für das Grid sind die Kosten über die  allgemeinen Netzwerkkosten abgedeckt.

Gegenwärtig gibt es unter den D-Grid Projekten noch eine Diskussion über die Priorität der für die Nutzer notwendigen DGSE Dienste. Die Ergebnisse dieser Diskussion sollen auch Eingang in den Aufstockungsantrag von DGI2 haben.

Das DGI und die DGSE Dienste sind auf die Anbieterseite fokussiert. Daher werden Aspekte und Geschäftsmodelle für Nutzer hier nicht näher betrachtet. Geschäftsmodellen für akademische Community-Grid werden dagegen in dem Projekt WissGrid evaluiert. Für Projekte mit industrieller Beteiligung werden in den Projekten eigene Geschäftsmodelle entwickelt. Langfristig ist zwischen den verschiedenen Projekten eine Feinabstimmung notwendig.  


3. Ertragsmodell

Wie bereits dargestellt, kann die Funktionsfähigkeit des Ertragsmodells in der Projektphase noch nicht beurteilt werden. Grundsätzlich können die Mittel der Kunden für die Dienste des Konsortiums der Gauß-Allianz aus folgenden Quellen herrühren

  • Einsparung aus dem eigenen Budget durch effizientere zentrale Bearbeitung einer Aufgabe
  • Bezahlung von Dienstleistungen durch die Kunden der jeweiligen Einheit
  • Mittel aus öffentlicher Förderung

Nach Meinung des DGI gibt es ein Einsparungspotential. Zur Ermittlung dieses Einsparungspotentials ist allerdings eine detaillierte Kostenanalyse erforderlich, zu der die meisten Rechenzentren von öffentlichen Einrichtungen zurzeit nicht in der Lage sind, da nur eine begrenzte Anzahl der öffentlichen Einrichtungen bereits längerfristige Erfahrungen mit einer Vollkostenbetrachtung hat. Die Vollkostenbetrachtung wird von kommerziellen Anbietern von IT-Ressourcen in der Regel durchgeführt, so dass diese Anbieter ein Einsparungspotential grundsätzlich bestimmen können. Allerdings betrachten diese Anbieter bisher D-Grid nicht als eine lohnende Plattform, da aufgrund der geteilten Förderung den Projekten keine Mittel für IT-Ressourcen zur Verfügung stehen.     

Aufgrund der geteilten Förderung können Wissenschaftler in den meisten öffentlichen Institutionen nicht für IT-Ressourcen oder IT-Dienste zahlen. Daher stehen Mittel aus diesem Kundenkreis nicht zur Verfügung. Nutzer aus anderen öffentlichen Institutionen müssen ebenfalls in der Regel keine Kosten direkt begleichen. Allenfalls findet ein gegenseitiger Ausgleich statt. Somit verbleiben externe kommerzielle Kunden. Im D-Grid haben kommerzielle Projektteilnehmer wiederholt ihr Interesse an einem solchen Dienstangebot durch die Rechenzentren der öffentlichen Institutionen geäußert. Leider haben die Rechenzentren bisher aus folgenden Gründen kaum Interesse gezeigt:
 

  1. Grundsätzlich kann sich ein Rechenzentrum bei Durchführung der Trennungsrechnung nach dem EU-Gemeinschaftsrahmen [6] auch wirtschaftlich betätigen. Die Preiskalkulation muss dann aber entweder auf der Basis von Vollkosten plus einer angemessenen Gewinnspanne oder aufgrund von Marktpreisen erfolgen. Bisher gibt es keine offiziellen Studien, die darlegen ob sich mit den Marktpreisen von Cloud Anbietern die Kosten decken lassen. Dies wäre aber eine Voraussetzung für ein Interesse einer öffentlichen Institution an einer derartigen Tätigkeit.

  2. Größere Rechenzentren haben allenfalls temporär frei verfügbare Ressourcen. Eine vertragliche Bindung von solchen Ressourcen an kommerzielle Unternehmen würde den eigenen Nutzern schaden und daher von der Institution nicht unterstützt. An einer Bereitstellung von Ressourcen je nach aktueller Verfügbarkeit sind kommerzielle Unternehmen im Allgemeinen nicht interessiert.
     
  3. Einer Verwendung von öffentlichen Ressourcen für kommerzielle Zwecke stehen vielfach die Förderbedingungen entgegen.


Es ist daher nicht klar, ob langfristig ein Potential in der kommerziellen Nutzung von öffentlichen IT-Ressourcen und IT-Diensten besteht.

Es verbleibt die öffentliche Förderung, die aufgrund des Gemeinschaftsrahmens nur für den hoheitlichen Betrieb verwendet werden kann. Für dieses Modell bestehen langjährige Erfahrungen, die sich aber nur in Ausnahmefällen auf einen institutionsübergreifenden Betrieb erstrecken. Derartige Ausnahmefälle sind zum Beispiel die Versorgung von Forschungseinrichtung mit Bandbreite durch den DFN Verein. Hier ist aber ein einfach quantifizierbares homogenes Gut (die Bandbreite) betroffen, was bei dem Griddiensten nicht zutrifft. Ein ähnliches Konzept gilt auch für das Höchstleistungstrechnen. Dabei handelt es sich aber um eine Speziallösung, die Rechenleistung an spezielle Kunden auf Antrag vergibt. Diese Kunden sind meist Experten in der Benutzung dieser Rechner. Auch diese Voraussetzungen treffen für das D-Grid im Allgemeinen nicht zu. Daher ist die Etablierung eines institutsübergreifenden Finanzierungsmodells noch mit erheblichen offenen Fragen behaftet. Gleiches gilt auch für den Übergang vom Projektbetrieb auf einen nachhaltigen Betrieb. Aus diesem Grund soll die Projektförderung der DGI-Dienste auch in den nächsten zwei Jahren für die noch laufenden Projekte aufrechterhalten werden. Dazu wird ein Aufstockungsantrag durch DGI-Partner gestellt. Die so finanzierten Dienste sollen dann auch Forschern aus den bereits ausgelaufenen Projekten ohne Bezahlung zu Gute kommen. So soll die Verwendung der Gridtechnologie in Deutschland weiter gefördert werden.  


Literatur

[1] Geschäftsmodell Deutsche Grid Support Einrichtung (DGSE), September 2007, www.d-grid.de >Intern>Download/Upload>Steuerungsausschuss://interne Dokumente

[2] Statusbericht über das Geschäftsmodell für den Betrieb der Kern-Grid-Infrastruktur, Juli 2008, www.d-grid.de >Intern>Download/Upload>Steuerungsausschuss:// interne Dokumente

[3] Statusbericht über die Umsetzung des Geschäftsmodells für den Betrieb der Kern-Grid-Infrastruktur, Dezember 2008, www.d-grid.de >Intern>Download/Upload>Steuerungsaus-schuss://interne Dokumente

[4] Umsetzungsbericht über den nachhaltigen Betrieb der Kern-Grid-Infrastruktur, Juli 2009, www.d-grid.de >Intern>Download/Upload>Steuerungsausschuss://interne Dokumente

[5] Umsetzungs- und Testbericht über den nachhaltigen Betrieb der Kern-Grid-Infrastruktur, Januar 2010, www.d-grid.de >Intern>Download/Upload>Steuerungsausschuss://interne Dokumente

[6] Gemeinschaftsrahmen Amtsblatt der europäischen Union: Gemeinschaftsrahmen für staatliche Beihilfen für Forschung, Entwicklung und Innovation, 2006/C 323/01.
http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:C:2006:323:0001:0026:DE:PDF