Entwicklung eines objektorientierten Client-Server-Systems

zur Verteilung von Renderprozessen unter besonderer

Berücksichtigung von Userinteraktionen und

Abrechnungsmechanismen

Diplomarbeit

zur Erlangung des akademischen Grades

Diplom-Informatiker (FH)

an der

Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

Fachbereich Wirtschaftswissenschaften II

Studiengang Angewandte Informatik

Eingereicht von Daniel Wedewardt

Berlin, den 27. Mai 2002

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Kapitel 1

Inhaltsverzeichnis

1

InhaltsverzeichnisINHALTSVERZEICHNISINHALTSVERZEICHNIS

ii

2

Einleitung und Motivation

1

2.1

Einleitung .

1

2.2

Motivation .

1

3

Grundlagen

3

3.1

Allgemeines .

3

3.1.1

Interpolation nach Lagrange .

3

3.1.2

Three-Tier-Architektur .

5

3.1.3

Two-Tier-Architektur .

6

3.1.4

Demilitarisierte Zone .

6

3.2

Protokolle .

6

3.2.1

Internet Protocol .

8

3.2.2

Transport Control Protocol .

9

3.2.3

Hypertext Transport Protocol .

9

3.2.4

Secure Socket Layer .

11

3.3

Kommunikationstechniken .

13

3.3.1

Parallel Virtual Maschine .

13

3.3.2

Remote Method Invocation .

13

ii

---

iii

3.3.3

Common Object Request Broker Architekture .

15

3.3.4

Simple Object Access Protocol .

16

3.4

PHP .

16

3.4.1

Allgemeines

.

16

3.4.2

Variablen-Handling .

17

3.5

Datenbanken

.

18

3.6

3D-Computergra£k .

18

3.6.1

Modellierung .

19

3.6.2

Animation

.

19

3.6.3

Rendering .

19

4

Anforderung

22

4.1

IST-Analyse .

22

4.1.1

Renderbus

.

22

4.1.2

RenderControl V.2 .

23

4.2

Zielbestimmung .

24

4.2.1

Renderer .

24

4.3

Zielgruppe .

25

4.4

Einsatzgebiet .

26

4.5

Funktionsumfang .

26

4.5.1

GUI des Kunden .

26

4.5.2

GUI des Administrator .

28

4.5.3

Verteilanwendung

.

31

4.6

Hardwarespezi£kation

.

31

4.7

Betriebssystemspezi£kation

.

32

5

Konzeption und Entwurf

33

5.1

Datenbankentwurf .

33

5.1.1

Wahl des Datenbankbetriebsystems .

34

5.1.2

De£nition der Datenbanktabellen

.

34

---

iv

5.1.3

De£nition der Relationen .

36

5.2

verschiedene Client / Server Kommunikationsansätze .

39

5.2.1

Parallel Virtual Maschine .

39

5.2.2

Remote Methode Invocation .

40

5.2.3

Common Object Request Broker Architekture .

41

5.2.4

Fazit .

42

5.3

gra£sche Benutzerober¤äche .

42

5.3.1

Programmierung .

42

5.3.2

Gestaltung

.

46

5.4

Sicherheitsanforderungen .

47

5.4.1

Verschlüsselung .

48

5.4.2

Authentisierung .

48

5.4.3

Session-Management .

49

5.4.4

Angriff eines authentisierten Benutzers .

52

5.4.5

Angriffspunkt Datenbank .

53

5.4.6

Sicherheitsrisiko FTP .

54

5.4.7

Komplexitätsanalyse .

55

5.5

Verteilalgorithmus .

56

5.6

Abrechnungsmechanismen .

58

6

Implementierung

61

6.1

Entwicklungsumgebung

.

61

6.2

Klassendiagramm .

61

6.3

Probleme .

63

6.3.1

Renderer .

63

6.3.2

Überprüfung der tatsächlichen Existenz von gerenderten Frames 65

6.3.3

Anbindung von Renderknoten über das WAN .

66

6.3.4

Parallelität der Auftragsvergabe .

67

7

Fazit

69

---

v

A Glossar

I

B Tabellenverzeichnis

XIII

C Abbildungsverzeichnis

XIV

D Literaturverzeichnis

XV

---

Hinweise zur Benutzung dieses

Dokumentes

Bei der Erstellung dieses Dokumentes wurde darauf geachtet, dass auch Laien einen

Sachverhalt nachvollziehen können. Fachbegriffe, welche allgemein in ihrer Abkür-

zung gebraucht werden, werden bei der ersten Verwendung ausgeschrieben. Im wei-

teren Verlauf nur noch als Abkürzung weiterverwendet. Aus Gründen der besseren

Lesbarkeit kann es vorkommen, dass Abkürzungen doppelt beschrieben werden (bei-

spielsweise.: HTTP-Protokoll). Fremdworte, Eigenbezeichnungen und Abkürzungen

sind im Glossar zu £nden. Der dort angebrachte Hinweis ist zu beachten. Im Glossar

erklärte Begriffe sind Kursiv vom übrigen Text abgehoben.

vi

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Danksagung

Ich danke allen Menschen, die mich während der Erstellung meiner Diplomarbeit be-

gleitet haben, meine Macken ertragen haben und immer wieder durch neue Ideen dazu

beigetragen haben, die Arbeit ein Stück besser werden zu lassen. Würde ich an dieser

Stelle alle Menschen aufzählen, so würden wohl einige Seiten beschrieben werden,

darum beschränke ich mich auf die für mich Wichtigsten:

· Britta

· meiner lieben Familie

· meinen lieben Komilitonen, denn geteiltes Leid ist halbes Leid

· der Firma DIGITAL SYSTEMS, insbesondere Danny und Herrn Loos

vii

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Kapitel 2

Einleitung und Motivation

2.1

Einleitung

Dem computeranimierten Film wird eine große Zukunft vorhergesagt. Die Zahl der

Produktionen steigt von Jahr zu Jahr. Doch nicht jede Produktions£rma kann es sich

leisten, selbst für genügend Rechenkapazität zu sorgen. Das ist die Stunde der Dienst-

leister. Die Firma DIGITAL SYSTEMS ist einer dieser Dienstleister. Sie bieten ihre

Rechenkapazität gegen ein Entgeld an. Auf diese Weise kann es sich auch eine klei-

ne Produktions£rma leisten, einen aufwändigen Film zu produzieren. Sie muss sich

um die Unterhaltung der Computer, welche die Rechenkapazität zur Verfügung stel-

len, keine Gedanken machen. Sie wendet sich einfach an den Dienstleister und dieser

übernimmt das Rendern, den rechenintensiven Teil der Produktion eines computera-

nimierten Filmes. Für den Dienstleister stellt sich jedoch das Problem, wie er seine

Leistung möglichst transparent dem Kunden gegenüber abrechnen und wie er den ei-

genen Administrationsaufwand möglichst minimieren kann. Zudem muss der Dienst-

leister sicherstellen, dass seine Computer möglichst gleichmäßig ausgelastet sind und

berücksichtigen, dass ein Auftrag so schnell wie möglich beendet werden soll. In der

Diplomarbeit soll gezeigt werden, dass es möglich ist, eine Renderfarm mit geringst-

möglichem Aufwand zu betreiben, indem der Kunde einen Großteil der Aufgaben

selbst erledigen kann. Der Administrator soll nur im Notfall eingreifen müssen.

2.2

Motivation

Bereits während des Studiums habe ich mich mit dem Thema der Verteilung von Ar-

beitsintensiven Prozessen auf mehrere Computer beschäftigt. Um ein Semesterbeleg

rechtzeitig abliefern zu können, entstand die Idee, die ungenutze Rechenpower eines

1

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KAPITEL 2. EINLEITUNG UND MOTIVATION

2

ganzen Unix-Labors zu vereinen, anstatt auf nur einem Rechner des selben Labors

die gesamte Arbeit ausführen zu lassen. Bei der Suche nach einem Thema für die Di-

plomarbeit kam der Zufall ins Spiel. Auf der CeBIT 2001 traf ich per Zufall auf die

Firma DIGITAL SYSTEMS aus Leipzig. Sie gehört zu den wenigen Firmen, welche

Rechenzeit gegen Bezahlung anbietet. Ich hatte die Gelegenheit die damals aktuelle

Version der Software zum Verteilen von Renderprozessen zu begutachten. Auf den

ersten Blick war mein Interesse geweckt diese Software zu vervollkommnen. Aber

erst die Ideen der Firma machten den Service, der er heute ist. Die Zusammenarbeit

hat sich als äußerst produktiv erwiesen und wird sich in Zukunft auch als weiterhin

produktiv erweisen, da ich das Glück habe, direkt nach Beendigung des Studiums als

fester Mitarbeiter eingestellt zu werden.

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