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1 1 学術クラウドサービスの実現に 向けた取り組み 国立情報学研究所先端 ICT センター 合田憲人

2 2 概要 n SINET における上位レイヤサービス n NII のクラウド事例 n 学術クラウドの実現に向けて

3 3 次期 SINET における上位レイヤサービスの充実 n n n 次期 SINETでは クラウド ビッグデータ HPCなどの進化を考慮して これまでのネットワークサービスとコンテンツサービスに加えて クラウドとネットワークの一括提供やeラーニングなど 学術コミュニティにとって魅力的なサービスを産業界や大学等との連携により展開することを目指す このためのクラウド基盤の整備が重要であり 文科省の アカデミッククラウド環境構築に係るシステム研究 の結果などを参考に 今後検討を行っていく トラヒックの量や流れが大きく変わる可能性があり 柔軟に対応できるネットワーク構成が必要である 商用クラウド HPCI 学術クラウド NII サービス 汎用クラウドサービス アカデミックディスカウント 新サービスのトライアル スーパーコンピュータ間連携 最先端科学分析支援 高速データ転送 シングルサインオン 学術特有のクラウドサービス 高性能 高セキュア ビッグデータ分析 e ラーニング 高度コラボレーションツール 相互バックアップなど コンテンツ 仮想 NW クラウド SDN サービス ( 仮想 L2 等 ) NW 状況分析 SINET 高速ワイヤレス 各種研究用センサー 研究用スマホ タブレット 大学 研究機関 2013

4 4 商用クラウド接続 u クラウドサービスプロバイダーが SINET に直結する枠組みを整備することで 高性能 高セキュア 低コストなクラウドサービスの提供を推進 u 現在 10 社が直接接続し サービスを提供中 10 社 クラウドサービスプロバイダー 札幌 :2 東京 :5 大阪 :2 博多 :2 DC サービス提供機関状態 東京伊藤忠テクノソリューションズ ( 株 ) 利用可 直結 自由に選択可能 東京 UQ コミュニケーションズ ( 株 ) 東京 NTT コミュニケーションズ ( 株 ) 利用可 利用可 大阪 ( 株 ) インターネットイニシアティブ 利用可 博多 ( 株 )NTT データ九州 利用可 札幌さくらインターネット ( 株 ) 利用可 大阪博多 NTT スマートコネクト ( 株 ) 利用可 東京 ( 株 ) データホテル 利用可 779 機関 東京富士通 ( 株 ) 利用可 大学 A 大学 B 札幌東日本電信電話 ( 株 ) 利用可

5 5 HPCI 革新的ハイパフォーマンス コンピューティング インフラ 認証基盤 ( シングルサインオンサービス ) 北海道大学 SR16000/M1 BS2000 ネットワーク基盤 (SINET4) 九州大学 FX10 CX400 SR16000 L2 東北大学 SX-9 Express5800 大阪大学 SX-9 SX-8R PCCluster 理化学研究所計算科学研究機構京 (K-computer) 東京大学 FX10 SR16000/M1 T2K EastHubPCCluster GPU Cluster WestHubPCCluster 筑波大学 T2K HA-PACS FIRST 京都大学 XE6 GreenBlade X 名古屋大学 FX1 HX600 M9000 海洋研究開発機構地球シミュレーター 2 東京工業大学 TSUBAME2.0

6 6 NII のクラウド edubase Cloud (1) 仮想マシン単位ではなく, 物理マシンを占有 (2) 研究グループ VLAN に直接接続 (3) クラスタ共有 Object Store Service 研究グループ A VLAN Object Store Service tinii (6) 学認連携 研究グループ B VLAN (5) 教育クラウドの拡張が可能 edubase Cloud #16., #17, 研究クラウド Machine(Physical/Virtual) Software(OS, Apps, ) 研究クラウド共用 VLAN (4)Cluster Installer(dodai) によりグループ内 IaaS などの計算環境が構築が容易

7 7 edubase Cloud 研究 教育のための実験 演習環境の提供 1 専有性 他への影響を恐れずのびのび実験 2 改変性 基盤からアプリまですべてを改良可能 外部クラウド 3 連携性 他のクラウドとの連携 4 保存性 学術コミュニティ内で環境を検索 利活用

8 8 edubase Cloud 利用例 n Java アプリケーション開発 ( 東京大学 実践工房 Beyohn プロジェクト ) Users Web service cac he Bey ohn Load balance r Web service cac he Bey ohn Automatic scale out Web Service cac he Bey ohn n 講義環境準備ツール (Java プログラム実装モデル検証 ) n NASA Ames NII 共同実験 Data Cache server DB n Eucalyptus プライベートクラウド基盤構築演習 n クラウド運用体験実習 n 実践的情報教育での利用 (enpit, トップエスイー )

9 9 既存クラスタ 研究クラウド ( 所内向け ) gunnii+4nii 物理マシンも扱え, 既存資産を活用できるクラウド 研究クラウド 既存クラスタの VLAN_ID とクラウド内クラスタ ID をマッピング グニー (gunniii) っと伸縮 クラスタ共有 Object Store Service tinii 貸出 既存クラスタ -A クラウド内クラスタ -A 返却 既存クラスタ -B あたかも研究室のネットワークにクラスタが追加されたごとく クラウド内クラスタ -B 物理マシンプール あたかも仮想マシンのごとく,GUI/CLI で物理マシンクラスタ構築

10 10 研究クラウド利用例 n 所内研究者の研究プラットホームとして ü ネットワークシミュレーションパラメータサーベイ ü インターネットトラヒックの解析 ü 量子情報シミュレーション ü 物理系 ( レーザーネットワーク ) のシミュレーション ü 分散処理アルゴリズム開発 ü 動画像解析 ü クラウド利用技術に関する研究開発 ü 実験社会心理学研究用実験サーバ ü 分散処理によるネットワークトラフィック分析 ü 分散ストレージ実験の 1 サイトとして参加 ü 分散オブジェクトストア実験 ü 自然言語処理 n 教育クラウドの拡張として ü クラウド基盤提供 edubase Cloud #16, #17 ü クラウド基盤 IaaS 構築演習

11 11 学術クラウドの実現に向けて n 大学の既存設備 ü BCP( バックアップ, 学内の計画停電対応 ) ü 学内プライベートクラウドでは資源が足りない. ü 大学間連携 ( 教育 研究 ) の促進は必須. n 商用クラウド ü ネットワーク性能 ü コスト ü データ保存 目的高性能かつセキュアなネットワークに接続されたインタークラウドによる研究教育支援

12 アカデミックコミュニティクラウド 地域クラウド 海外アカデミッククラウド 関西クラウド 北陸クラウド 北海道クラウド 東北クラウド インタークラウド基盤 パブリッククラウド 九州クラウド 東海クラウド四国クラウド 関東クラウド 地域クラウドが普及 インタークラウド基盤により連携 Na+onal Ins+tute of Informa+cs 12

13 13 学術クラウドサービスの検討例 高速かつ安全なバックアップ学内のデータとクラウドストレージを高速かつ安全に同期することにより, 貴重な実験データのバックアップを実現. サービス可用性向上大学のネットワークサービス ( サーバ ) を高速かつ安全に移行することにより, サービスの可用性向上を実現. 次期 SINET 高速かつセキュアな仮想ネットワークをオンデマンドに構成 実験データ ネットワークサーバ 研究グループ 大学 A 研究グループ 大学 B

14 14 学術クラウドサービスの検討例 ( 続 ) ビックデータ処理の基盤クラウド上のビックデータを学内およびクラウド上の計算資源を利用して解析することにより, 大規模データ処理を実現. 新たな共同研究プラットホーム異なる組織の研究グループ間で計算資源を共有することにより, 共同研究プラットフォームを実現. 次期 SINET 高速かつセキュアな仮想ネットワークをオンデマンドに構成 研究グループ研究グループ研究グループ 大学 A 大学 B 大学 C

15 15 学術インタークラウド基盤 学術インタークラウド基盤 (AIC) ネットワーク (AICN) 計算 (AICC) ストレージ (AICS)

16 16 計算サービス (AICC) n 研究クラウドで利用している CaaS を利用 Deploy インタフェースを使ったクラウド基盤構築 IaaS の Compute インタフェースを使ったクラスタ構築 Cluster as a Service の Deploy インタフェースを使ったクラウド基盤構築 Cluster as a Service の Compute インタフェースを使ったクラスタ構築 既に標準化されたインタフェース (IPMI, PXE boot など ) を活用 PaaS VM Cluster IaaS IaaS PaaS Bare- metal Cluster Applica4ons VM Cluster Bare- metal Cluster CaaS Hardware/Network Bare- metal Cluster

17 広域分散オブジェクトストレージ (AICS) Swift 広域分散オブジェクトストレージと地域オブジェクトストレージのシームレスな連携 Swift for inter-cloud Storage-I の地域分散による障害対応, アクセス性能向上 Swift Swift for inter-cloud Swift Swift for inter-cloud Storage-A Storage-B Storage-C Storage-I 地域オブジェクトストレージ 広域分散オブジェクトストレージ Na+onal Ins+tute of Informa+cs 17

18 ネットワークサービス (AICN) n オンデマンド L2 VPN ü 大学内のネットワークセグメントを AIC 内に延伸 n 上位層サービス ü IPアドレス動的移行,Firewall as a Service (FWaaS) AIC 高速アクセスクラスタA クラスタB クラスタC 高速通信 高性能学術ネットワーク 大学 A 内 VPLS 大学 B 内 VPLS 大学 C 内 VPLS 研究グループ大学 A 研究グループ大学 B 研究グループ大学 C

19 インタークラウドテストベッド準備状況 consumer 研究クラウド 一ツ橋 研究クラウド 西千葉 北大 1G 10G 1G ネットワーク状況分析 Netflow collector SINET (VPLS) 100M 10G provider インタークラウド基盤 ( さくらインターネット 石狩 インタークラウド基盤 西千葉 インタークラウド基盤プロトタイプ インタークラウド基盤 (β 社 ) ( 議論中 ) Na+onal Ins+tute of Informa+cs 19

20 20 まとめ n SINET における上位レイヤサービスについて,NII が運用しているクラウドを中心として紹介. n 将来の学術クラウドの実現に向けた検討状況を紹介. 新たな学術クラウドサービスに対するご意見を歓迎します.