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コモディティグリッド技術による次世代テラスケールコンピューティング

研究報告コード R030000249
掲載日 2005年2月22日
研究者
  • 松岡 聡
研究者所属機関
  • 東京工業大学学術国際情報センター
研究機関
  • 東京工業大学
報告名称 コモディティグリッド技術による次世代テラスケールコンピューティング
報告概要 科学技術一般において、計算機を用い、従来には不可能だと思われていたレベルの計算パワーを湯水のように使ういわゆるE-Science の要求が高まっている。これらはTeraFlops 級の大規模計算およびデータ解析用の数百Tera~Peta バイト級のストレッジのニーズがあり、分野としては高エネルギー物理、原子力、量子コンピュータ設計、量子化学、分子レベル設計、オペレーションリサーチ、など、多岐にわたる。例えば、計算化学により抗がん剤の創薬には数十TeraFlopsの計算能力が必要とされており、高エネルギー物理学において新世代の加速器のデータ解析にはペタバイト級のオンライン(テープではない)ストレッジが必要とされる。一方、従来の大学の計算機センターなどを中心としたスパコン群は、新世代のE-Science のアプリケーションをサポートするには計算およびストレッジ両面にわたり能力的に不十分で、かつ圧倒的にコストが高い。特に、ストレッジに対しては最上級の計算機センターでもようやくテラバイト級のオンラインストレッジが提供される程度であり、これらのE-Science の要求とは数千倍の開きがある。従って、従来型のスパコンを多少増強しても全く意味が無く、新たな先進的技術による学内のE-Science の手法とそのインフラが必要である。世界的には、莫大な数の計算機を超高速ネットワークで結合することによって、超高性能計算(HPC)を分散的かつ仮想的に実現する超広域高性能計算手法、いわゆる「グリッド(Grid)」が上記の問題解決手法として注目されている。特に米国ではこの2-3 年間で急速に研究開発が進み、NGIおよびInternet2 などの超広帯域次世代インターネットと呼応して、急激にハード、ソフト、ストレッジ、および人的なインフラの整備が進行していて、各国立研の連携研究のNSF Alliance/NPACI/ TeraGrid/iVDGL/GridCenter、DOE のDOE2000/DISCOM、NASA のIPG などのGrid の国家プロジェクトに莫大な研究資金がつぎ込まれ、TeraFlops 級のインフラが構築されている。欧州では、CERN を中心にEUDataGrid プロジェクトにおいて10Peta バイト級の加速器のデータ処理を行うためのGrid の研究開発をはじめ、E-Science 実現のためにGrid 計算を最重要研究開発課題の一つと位置付けている。わが国のメーカ・大学・研究所はこの流れからは取り残されてきたが、近年ようやくその重要性が諸方面で認識されつつある。本研究では、グリッドに関する諸基礎技術、特にPC技術を主体とするコモディティテクノロジ中心の基礎的なテーマを扱い、それらを次世代の高性能計算としての「コモディティグリッド」によるテラスケール計算基盤の礎とすることを目的とする。具体的なテーマは、グリッド上の有効なプログラミングモデルやプログラム言語の構築のみならず、定量的な実行モデルやシミュレーションモデル、さらには実際の性能予測のための並列シミュレータの開発を狙う。また、コモディティグリッドの資源としてのコモディティクラスタの構築技術を探求し、それを基盤にさらにシミュレーションの並列実行、さらにはグリッドアプリケーション用のテストベッド開発を目指す。このために、計算資源たるクラスタの計算資源・負荷・ネットワーク接続速度・計算ライブラリの利用可能性などの情報収集および予測、計算の適切な負荷分散アルゴリズムおよびシステム、計算環境の仮想化技術、さらには広域のグリッドのテストベッド構築および管理技術などが必要となる。これらの基礎的技術の構築により、21 世紀の新たな広域計算インフラが構築可能となる。
画像

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研究分野
  • 計算機ソフトウエア一般
  • 計算機システム開発
  • システムプログラミング一般
  • オペレーティングシステム
  • 言語プロセッサ
関連発表論文 (1) 小川宏高,松岡聡「部分計算を用いたMPIプログラム最適化システム OMPI」情報処理学会論文誌 Vol.39-6, pp.1700-1708, 1998.
(2) 竹房あつ子,小川宏高,松岡聡ら「複数クライアントによるLAN/WANでのNinfの性能」情報処理学会論文誌,Vol.39-6, pp.1827-1838, 1998.
(3) 中田秀基,高木浩光,松岡聡ら「Ninfによる広域分散並列計算」情報処理学会論文誌 Vol.39-6, pp.1818-1826, 1998.
(4) 鈴村,中川,松岡,中田「クライアント・サーバ型のグローバルコンピューティングシステムの比較─Ninf,NetSolve,CORBA,Ninf-on-Globusの性能評価─」情報処理学会研究会報告99-HPC-34
(5) 竹房あつ子,合田憲人,松岡聡ら「広域計算システムのシミュレーションによる評価」情報処理学会 論文誌 Vol.40-5, pp.2192-2202, 1999.
(6) Yukihiko Sohda, Hirotaka Ogawa, Satoshi Matsuoka. OMPC++─A Portable High-Performance Implementation of DSM using OpenC++ Reflection, Proc. Reflection '99, Saint Malo, France, Springer LNCS 1616, pp. 215-234, July 1999.
(7) 佐藤三久,草野和寛,中田秀基,関口智嗣,松岡聡「グローバルコンピューティングシステムNinfを用いた数値流体解析コンポーネントnetCFD」第10回計算流体シンポジウム, 1999.
(8) 佐藤三久,田中良夫,草野和寛,中田秀基,関口智嗣,長嶋雲兵,松岡聡「Ninfによる遠隔計算資源アクセスシステムの構築とグローバルコンピューティングシステムの性能評価」情報処理学会研究報告 99-HPC-75
(9) 竹房あつ子,合田憲人,中田秀基,松岡聡,長嶋雲兵「グローバルコンピューティングシミュレータの概要」情報処理学会研究報告 99-HPC-75
(10) 早田恭彦,小川宏高,松岡聡「OpenC++のリフレクション機能を用いた分散共有メモリの実現」情報処理学会 論文誌:プログラミング Vol.40, No.SIGl (PRO 2), pp.13-22, 1999.
(11) Hidemoto Nakada, Mitsuhisa Sato, Satoshi Sekiguchi. Design and Implementations of Ninf: towards a Global Computing Infrastructure. Future Generation Computing Systems, Metacomputing Issue, Vol.15, Issues 5-6, pp.649-658, 1999.
(12) Atsuko Takefusa, Satoshi Matsuoka, Hidemoto Nakada, Kento Aida, Umpei Nagashima. Overview of a Performance Evaluation System for Global Computing Scheduling Algorithms, Proc. 8th IEEE International Symposium on High Performance Distributed Computing (HPDC8). IEEE Computer Society Press, pp.97-104, Aug., 1999.
(13) 鈴村豊太郎,松岡聡,中田秀基,関口智嗣「Jiniを用いたComputing Portals Systemの開発」情報処理学会研究報告 2000-HPC-81, May 2000.
(14)竹 房あつ子,合田憲人,松岡聡,中田秀基ら「グローバルコンピューティングのスケジューリングのための性能評価システム」情報処理学会論文誌, Vol.41 No.5, May 2000, pp.1628-1638.
(15) 中田秀基,松岡聡ら「グローバルコンピューティングのためのスケジューリングフレームワーク」情報処理学会 論文誌 Vol.41 No.5, May 2000, pp.1617-1627.
(16) Shigeo Itou, Satoshi Matsuoka, Hirokazu Hasegawa. AJaPack; A Performance Portable Parallel Java Numerical Library, Proceedings of the ACM 2000 Java Grande Conference, The ACM Press, June, 2000, pp.140-149
(17) 中川,鈴村豊太郎,松岡聡,中田秀基「クライアント・サーバ型のグローバルコンピューティングシステムの比較─Ninf,NetSolve,CORBAの性能評価─」情報処理学会並列処理シンポジウム JSPP2000 論文集,Jun, 2000, pp.277-284.
(18) Henri Casanova and Satoshi Matsuoka. Network-Enabled Server Systems and the Computational Grid. Whitepaper for Gridforum Advanced Programming Models Working Group, July, 2000.
(19) 野田裕介,栄純明,松岡聡,小川宏高「MPC++ Multi-Thread Template Libraryの様々な通信レイヤ上での実装と性能評価」情報処理学会研究報告 2000-HPC-82(SWoPP'2000),Aug. 2000, pp.137-142.
(20) 岩崎聖,松岡聡,栄純明,小川宏高「PCクラスタにおけるEthernetによる高速ユーザレベルバリアの性能評価」情報処理学会研究会報告。2000-HPC-82,Aug 2000, pp.131-136.
(21) Mitsuhisa Sato, Kazuhiro Kusano, Hidemoto Nakada, Satoshi Sekiguchi, Satoshi Matsuoka. NetCFD: a Ninf CFD component for Global Computing, and its Java applet GUI. Proc. HPC Asia 2000, 2000, pp.501-506.
(22) 栄純明,松岡聡「MPC++-on-MPIのコモディティクラスタ環境における評価」情報処理学会論文誌 ハイパフォーマンスコンピューティングシステム Vol.41 No.SIG 8(HPS2),pp.60-72, Nov. 2000.
(23) T. Suzumura, T. Nakagawa, S. Matsuoka, H. Nakada, and S. Sekiguchi. Are Global Computing Systems Useful? Comparison of Client-server Global Computing Systems Ninf, NetSolve Versus CORBA. Jn Proc. 14th IEEE Intl. Parallel & Distributed Processing Symp., IEEE Computer Society Press, pp. 547-556. 2000.
(24) K. Aida, A. Takefusa, H. Nakada, and S. Matsuoka. Performance Evaluation Model for Scheduling in Global Computing Systems. The International Journal of High Performance Computing Applications, Sage Science Press, Vol. 14 No.3, Fall 2000, pp.268-279.
(25) Satoshi Matsuoka, Hidemoto Nakada, Mitsuhisa Sato, Satoshi Sekiguchi. Design issues of Network Enabled Server Systems for the Grid, Proc. GRID'2000: International Workshop on Grid Computihg, Bangalore, India, Springer LNCS 1971, pp.4-17, Dec. 2000 (Invited paper).
(26) Craig Lee, Satoshi Matsuoka, Domenico Talia, Alan Sussman, Nicholas Karonis, Gabrielle Allen, Mary Thomas. A Grid Programming Primer, (Draft 2.4). Whitepaper for Global Grid Forum Advanced Programming Models Working Group, Mar. 2001, Amsteradam, the Netherlands (available from http://www.gridforum.org).
(27) Rajkummar Buyya, Tom Eidson, Dennis Gannon, Erwin Laure, Satoshi Matsuoka, Thierry Priol, Joel Saltz, Ed Seidel, and Yoshio Tanaka. Problem Solving Environment Comparison. Whitepaper for Global Grid Forum Advanced Programming Models Working Group, Mar. 2001, Amsteradam, the Netherlands (available from http://www. gridforum.org).
(28) Osamu Tatebe, Youhei Morita, Satoshi Matsuoka, Noriyuki Soda, Hiroyuki Sato, Yoshio Tanaka, Satoshi Sekiguchi, Yoshiyuki Watase, Masatoshi Imori and Tomio Kobayashi, Grid Data Farm for Petascale Data Intensive Computing, Techinical Report, Electrotechnical Laboratory, TR-2001-4, 2001.
(29) Henri Casanova, Satoshi Matsuoka, and Jack Dongarra. Network-Enabled Server Systems and the Computational Grid. Proc. High Performance Computing Symposium (HPC'01). Advanced Simulation Technologies Conference, April 22-26 in Seattle, Washington (USA), 2001.
(30) Satoshi Matsuoka. Grid RPC meets Data Grid: Network Enabled Services for Data Farming on the Grid. In Proc. IEEE Symposium on Cluster Computing and the Grid (CCGrid 2001), Brisbane, Australia, IEEE Press, pp.13-15, May 2001 (Invited Paper).
(31) 竹房あつ子,松岡聡「Grid計算環境におけるデッドラインスケジューリング手法の性能」情報処理学会 JSPP2001 予稿集,京都,2001年6月.
(32) Y. Sohda, H. Nakada, and S. Matsuoka. Implementation of a Portable Software DSM in Java. In Proc. ACM JavaGrande/ISCOPE 2001, San Francisco, The ACM Press, pp.163-172, June 2001.
(33) Y. Sakae and S. Matsuoka. MPC++ Performance for Commodity Clustering. In Proc. High Performance Network Computing (HPCN 2001), Amsterdam, The Netherlands, Springer LNCS No. 2110, pp.503-512, June 2001.
(34) 建部修見,森田洋平,松岡聡,関口智嗣,曽田哲之,「広域大規模データ解析のためのGrid Datafarmアーキテクチャ」,情報処理学会研究報告,2001-HPC-87,SWoPP2001, pp.177-182
(35) Atsuko Takefusa, Satoshi Matsuoka, Henri Casanova, and Fancine Berman. A Study of Deadline Scheduling for Client-Server Systems on the Computational Grid. The 10th IEEE International Symposium on High Performance Distributed Computing (HPDC10), IEEE Computer Society Press, pp.406-415, Aug. 2001.
(36) Youhei Morita, Osamu Tatebe, Satoshi Matsuoka, Noriyuki Soda, Hiroyuki Sato, Yoshio Tanaka, Satoshi Sekiguchi, S. Kawabata, Yoshiyuki Watase, Masatoshi Imori, Tomio Kobayashi, “Grid Data Farm for Atlas Simulation Data Challenges,” Proceedings of International Conference on Computing of High Energy and Nuclear Physics, Peking, China, pp.699-701, Sep. 2001.
(37) Toyotaro Suzumura, Satoshi Matsuoka, and Hidemoto Nakada. A Jjni-based Computing Portal System, Proceedings of IEEE/ACM Supercomputing '2001, IEEE Computer Society, Denver, Colorado, Nov. 2001 (to appear, CD-ROM Procedings).
研究制度
  • さきがけ研究21 「情報と知」領域
研究報告資料
  • 松岡 聡. コモディティグリッド技術による次世代テラスケールコンピューティング. 「さきがけ研究21」研究報告会 「情報と知」領域 講演要旨集 第II期研究者(研究期間:1998-2001),2001. p.167 - 181.

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