Universal Interface to Computing Ressources

Was ist Unicore?

| Autor / Redakteur: Ariane Rüdiger / Ulrike Ostler

Unicore ist ein Akronym für Universal Interface to Computing Ressources und ist eine Grid-Middleware-Suite.
Unicore ist ein Akronym für Universal Interface to Computing Ressources und ist eine Grid-Middleware-Suite. (Bild: © djama - stock.adob.com)

Die Abkürzung „Unicore“ steht für Universal Interface to Computing Ressources. Der Begriff stammt aus dem universitären Hochleistungsrechnen und beschreibt eine von der EU entwickelte Middleware-Suite unter Open-Source-(BSD)-Lizenz, die unterschiedliche IT-Ressourcen zu einer Grid-förmigen Struktur verknüpfen kann.

Die aktuelle Unicore-Softwarevariante ist jeweils auf Sourceforge verfügbar. Mit Unicore lassen sich sofort lauffähige Systeme aufbauen.

Allerdings ist Unicore ist nicht die einzige Grid-Middleware. Andere Varianten sind beispielsweise das „Globus“-Toolkit, „GNU parallel“, „Open Lava“ und als kommerzielle Variante „Oracle Grid Engine“.

Unicore geht auf das Jahr 1997 und ein vom damaligen Bundesministerium für Bildung und Wissenschaft finanziertes Forschungsprojekt zurück. Ziel war zunächst, eine Schnittstelle für umfangreiche, auch parallele Batch-Jobs zu entwickeln, wie sie die deutschen Höchstleistungsrechenzentren für ihre Kunden abwickeln.

Die Entwicklungsschritte

Im Jahr 1998 publizierten Foster und Kesselman ihr Buch „The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure“ und begründeten damit das Paradigma des Grid Computing, bei dem massenweise Rechnerknoten über eine spezielle Infrastruktur, das Grid, zusammengebunden werden. Ab 2001 finanzierte die EU weitere Forschungsarbeiten zu Unicore, diesmal im Bereich Workflow-Modellierung, einfache Bedienung und schneller Filetransfer. Auch die Interoperabilität mit anderen Grid-Services stand im Vordergrund.

Wissen und Ideen aus Unicore flossen in die Standardisierungsaktivitäten des Global (heute Open) Grid Forums ein. 2004 wurde Unicore unter BSD-Open-Source-Lizenz gestellt. Seit 2007 und der Version 6 von Unicore gibt es Unicore-Services auch Web-basiert. Zudem kam mit dem „Unicore Commandline Client“ ein neuer Client auf den Markt.

Seit 2011 stehen Daten-Management und datenintensive Applikationen im Mittelpunkt der Weiterentwicklung. Die derzeit aktuelle Version, Unicore 7, kam 2014 auf den Markt. Sie nutzt als Web-Services-Stack Apache CXF und den Apache HTTPClient 4.x.

Zuständig für die Weiterentwicklung von Unicore ist heute das Unicore-Forum. Vorstand und Ansprechpartner ist derzeit Professor Achim Streit am Steinbach Centre for Computing des KIT (Karlsruher Institut für Technologie). Mitglieder des Forums sind neben Vertretern der deutschen Hochleistungsrechenzentren und von einschlägigen Universitätsfakultäten beziehungsweise -rechenzentren auch HPE, T-Systems, die europäische Atomenergieagentur, die italienische Cineca und die Universität Warschau.

Die Dreischicht-Architektur

Die Architektur von Unicore setzt sich aus einer Client-, einer Service- und einer Ressourcenschicht zusammen. Zu den Ressourcen gehören beispielsweise File- und Batch-Systeme. Clients können über ein Webportal, eine Befehlszeile, eine RESTful-API und eine grafische Schnittstelle mit Unicore kommunizieren. Den Kern der Lösung bilden die Services (siehe: Grafik), zu denen auch ein Timesharing-Modul für die Ressourcenverteilung gehört.

Der Aufbau von Unicore mit den drei Schichten Clients, Services und Resources.
Der Aufbau von Unicore mit den drei Schichten Clients, Services und Resources. (Bild: Unicore)

Wichtige Eigenschaften von Unicore sind die Konformität zu den Standards des Open Grid Forum, von W3C, OASIS, dem Web Services Resource Framework (Version 1.2) und so weiter. Die Lösung ist konform zu im Supercomputing-Umfeld üblichen Standards wie HTTPS, X.509 (Zertifikate) SAML und XACML.

Unicore nutzt eine serviceorientierte Architektur und ist damit gegenüber heutigen Mikroservice-Architekturen möglicherweise schon wieder am Veralten. Angeblich (die Autorin konnte das leider nicht überprüfen) ist Unicore einfach zu installieren und zu konfigurieren. An Betriebssystemen werden auf allen Ebenen Linux, Unix, MacOS und Windows, an Batch-Systemen LoadLeveler, Torque und andere unterstützt.

Praktisch genutzt wird Unicore unter anderem vom europäischen Human Brain Project (HBP), bei dem Wissenschaftler über Unicore auf Hochleistungs-Ressourcen an verschiedenen europäischen Standorten, unter anderem Barcelona, Jülich, oder am KIT zugreifen können. Das Institut für Neurowissenschaften und Medizin am Forschungszentrum Jülich verwendet Unicore, um detaillierte, dreidimensionale Karten der Nervenfasern des menschlichen Hirns zu erstellen. Dabei müssen dreidimensioale, mit polarisiertem Licht hergestellte dünne Schichtaufnahmen verarbeitet werden.

Unicore dient hier als Workflow-System. Die Nanomatch GmbH erforscht unter Verwendung von Unicore als einheitliche Schnittstelle beim Zugriff auf diverse Rechnercluster vor Ort oder in Supercomputing-Zentren, um den Aufbau organischer Dünnschichten, ihre elektrischen Eigenschaften und Verbindungsstrukturen zu erforschen. Ziel ist hier die Entdeckung neuer Materialien.

* Araine Rüdiger ist freie Journalistin und lebt in München.

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