国立情報学研究所における アカデミックインタークラウド構築事例 2015.3.20 国立情報学研究所 (NII) 横山重俊 1
1. はじめに 2
自己紹介 国立情報学研究所 (NII) において, クラウド基盤の企画 開発 運用を担当 本日の内容 アカデミックインタークラウド構築事例として, NII の事例を紹介 3
国立情報学研究所について 大学共同利用機関法人情報 システム研究機構国立情報学研究所 (National Institute of Informatics) http://www.nii.ac.jp/ 情報学研究の他, 大学共同利用サービスの提供を行っています コンテンツ クラウド 認証連携 ネットワーク 4
2. 背景 5
NII で運用しているクラウド 教育クラウド edubase Cloud (2010.5 - ) 研究クラウド gunnii + tinii (2012.7 - ) アカデミックインタークラウド基盤 (2013.12 - ) 6
(1) 教育クラウド 7
edubase Cloud とは 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 http://grace-center.jp/prj_educloud.html 4 保存性 学術コミュニティ内で環境を検索 利活用 8
実践的情報教育での利用 9
(2) 研究クラウド 10
研究クラウド構築の背景 幹部側の要求 : 投資対効果向上 ( より大きな研究成果 ) 研究者側の要求 : 研究効率アップ ( より早く, より簡単 ) リソース共有化による利用率向上 運用集中化による効率化 大規模研究環境構築の迅速化 運用作業の軽減 クラウドの導入により一挙解決!! いいえ, 次の課題があります 物理マシン相当の安定的性能確保 既存計算機リソースと接続 11
研究環境の現状 1 物理マシンクラスタ提供 研究環境 -C 研究環境 -A 研究環境 -B 物理スイッチ 物理マシン 物理ストレージ 物理スイッチ 物理マシン 物理ストレージ 物理スイッチ 物理マシン 物理ストレージ 2 仮想マシンクラスタ提供 研究環境 -A 研究環境 -B 研究環境 -C (VM : 仮想マシン ) VM VM VM VM VM VM VM VM VM IaaS 物理スイッチ 物理マシン 物理ストレージ 12
Cluster as a Service(CaaS) の導入 1. ソフトウェア構成設定機能 物理マシンクラスタ -A 物理マシンクラスタ -B 物理マシンクラスタ -C 2. ソフトウェアインストール機能 貸出 Cluster as a Service (CaaS) 返却 3. クラスタ構築機能 4. リソースプール管理 物理サーバプール 13
研究クラウド - gunnii+tinii - 物理マシンも扱え, 既存資産を活用できるベアメタルクラウド - 既存クラスタ 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 貸出 クラスタ共有 Object Store Service tinii 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 クラウド内クラスタ -B 物理マシンプール あたかもプロジェクトセグメントにクラスタが追加されたごとく あたかも仮想マシンのごとく GUI/CLI でクラスタ構築 14
アカデミックインタークラウドの必要性 現状 課題 海外アカデミッククラウド 九州大学クラウド 大阪大学クラウド 北海道大学クラウド NII クラウド パブリッククラウド 単一クラウドでは以下のような課題への対応が難しい. リソース容量不足 法定停電時バックアップ 災害時バックアップ 大学毎のクラウド構築が進行 パブリッククラウドの SINET 接続と利用 大規模分散データ処理 実時間分散データ分析処理 クラウド連携による解決への期待 アカデミックインタークラウド 15
3. アカデミックインタークラウド 16
アカデミックインタークラウド 地域クラウド 海外アカデミッククラウド 九州クラウド 北海道クラウド東北クラウド北陸クラウドインタークラウド基盤関西クラウド東海クラウド関東クラウド四国クラウド パブリッククラウド 地域クラウドが普及 インタークラウド基盤により連携 17
4. 国立情報学研究所における アカデミックインタークラウド 構築事例 18
4-1. アカデミックインタークラウド 基盤 19
オンデマンドクラウド構築でクラウド連携 既存アプローチ クラウド連携は, クラウド運用者が運用している異種のクラウドをネットワーク機能とそれに付随する Glue 機能によって結びつけることにより作りだしたリソースを使って実現する. サービス実行用クラスタ - α クラウド -A ハードウェア -1 サービス実行用クラスタ -β Network with Glue software クラウド -B ハードウェア -2 サービス実行用クラスタ -γ クラウド -A 運用者 クラウド -B 運用者 提案アプローチ サービス実行用クラスタ - α サービス実行用クラスタ -β サービス実行用クラスタ - γ クラウド運用者とクラウド基盤を支えるハードウェアの運用者を分離する. クラウド -A クラウド -B クラウド -C クラウド連携は, 複数のハードウェア運用者から確保したリソースを SINET で繋ぎその上にクラウドを作りだすことで実現する. クラウド -A 運用者 ハードウェア -1 ハードウェア -1 運用者 クラウド -B 運用者 SINET クラウド -C 運用者 ハードウェア -2 ハードウェア -2 運用者 分離 20
アカデミックインタークラウド基盤 - アカデミックコミュニティクラウドの Hub - 大学クラウド 大学側クラスタの VLAN_ID 等とクラウド内クラスタ ID をマッピング インタークラウド基盤 (compute) インタークラウド基盤内クラスタ -A インタークラウド基盤 (storage) 大学内クラスタ -A 大学内クラスタ -B 連携 インタークラウド基盤内クラスタ-B 連携 インタークラウド基盤内クラスタ-C 物理マシンプール インタークラウド Object Store Service colony 大学内クラスタ -C 大学内クラスタ -D あたかも大学側クラスタにクラスタが追加されたごとく 連携 インタークラウド基盤内クラスタ -D 物理マシンプール あたかも大学間が同一データ内で直結されるがごとく あたかもローカルと同一オブジェクトストアのごとく 21
利用例 : クラウドマイグレーション実験 OpenStack@ 研究クラウド ( 先 ) 仮想マシン 192.168.4.3, OpenStack@ 北大 ( 元 ) 仮想マシン 192.168.4.3, 10.1.4. 30, 物理マシン L2VPN 接続 10.1.4.133, 物理マシン DBs Proposals Objects colony volumes snapshots 10.1.4.34, 35, 36 + 10.1.4.133 22
4-2 Overlay Cloud 23
海運とクラウド コンテンツ コンテナ コンテナ管理システム コンテナ管理システム連携 1950s - 海運 積荷 コンテナ コンテナ船 港湾システム 海運システム IT アプリケーション仮想サーバクラウドインタークラウド 2000s -? 24
海運とクラウド コンテンツ コンテナ コンテナ管理システム コンテナ管理システム連携 1950s - 海運 積荷 コンテナ コンテナ船 港湾システム 海運システム IT アプリケーション仮想サーバクラウドインタークラウド 2000s -? 25
海運における Separation of Concerns Separation of Concerns 26
海運における Separation of Concerns Separation of Concerns New System Separation of Concerns
海運とクラウド コンテンツ コンテナ コンテナ管理システム コンテナ管理システム連携 1950s - 海運 積荷 コンテナ コンテナ船 港湾システム 海運システム IT アプリケーション仮想サーバクラウドインタークラウド 2000s - コンテナ = VM? 28
コンテナ = Container Virtual Cloud Provider Cluster Cluster Cluster L2Tunnels New System L2Tunnels L2Tunnels BM BM VM VM VM VM VM VM Real Cloud Provider Real Cloud Provider Real Cloud Provider Real Cloud Provider BM: Bare-metal Machine / VM: Virtual Machine
Overlay cloud Applications Overlay Cloud Separation of Concerns New Cluster System Cluster Cluster L2Tunnels L2Tunnels L2Tunnels BM BM VM VM VM VM VM VM Separation of Concerns Real Cloud Provider Real Cloud Provider Real Cloud Provider Real Cloud Provider : docker, BM: Baremetal Machine, VM: Virtual Machine 30
アカデミックインタークラウド基盤 ベアメタルクラウド技術によるインタークラウド実現 Bare-metal Servers Data Center- α Cloud-A Bare-metal L2 On demand connection Bare-metal On demand Academic Inter-Cloud (AIC) Cloud-B Bare-metal L2 Servers Connection Data Center- β SINET ( L2VPN on demand ) 31
Overlay Cloud コンテナ技術によるインタークラウド実現範囲拡大 Cloud-A Cloud-B Docker Virtual Servers Public Cloud- 1 Docker Docker Docker Docker Bare-metal L2 Servers Connection Data Center- α Bare-metal On demand L2 connection Bare-metal On demand Bare-metal Servers L2 Connection Docker Virtual Servers L2 Academic Inter-cloud Connection Infrastructure (AIC) Data Center- β Public Cloud- 2 SINET ( L2VPN on demand ) 32
Virtual Cloud Provider と Container Hub Virtual Cloud # JAIRO Backup Site SINET Virtual Cloud # Mesos Cluster Automatic High Availability Secure Location Awareness Cost Effective Portability Simple / Easy Internet Virtual Cloud # other Console / Dashboard Administrator Resource Aggregator Virtual Cloud Provider Container Manager AICN Academic Inter-Cloud Hokudai Cloud CloudLab Public Cloud App Templ Image Container Hub 33
5. おわりに 34
まとめ クラウド利用の第 3 の波が訪れている. ( 第 1 波 ) パブリッククラウドの出現 (AWS, ) ( 第 2 波 ) オープンクラウドの出現 (OpenStack, ) ( 第 3 波 ) コンテナエンジンの活用 (Docker, ) それらは共存し, インタークラウド形成する. Internet Web Cloud Computing 第 1 波 第 2 波 第 3 波 35
Thank you