ITBLの核融合グリッドへの適用の可能性について
鈴木喜雄

日本原子力研究所
計算科学技術推進センター原子力計算機科学技術開発グループ
那珂研究所炉心プラズマ研究部プラズマ理論研究室(兼)アウトライングリッドについてグリッドの概要、グリッドの応用
ITBLプロジェクトについて
目的、計算機資源、構成
National Fusion Collaboratoryについて
参加機関、目的、構成
まとめアウトライングリッドについてグリッドの概要、グリッドの応用
ITBLプロジェクトについて
目的、計算機資源、構成
National Fusion Collaboratoryについて
参加機関、目的、構成
まとめグリッドの概要
グリッドとは計算資源、データ、実験装置などをネットワークを介して自由に使えるようにする技術
電力を送電線網(グリッド)を介して自由に使えることに由来

目的
科学者・技術者に分散環境において効率的な共同作業のツールを与える
分散資源の有効活用、使い勝手の向上
負荷分散と信頼性の向上

科学研究のパラダイムシフトの導出を期待グリッドの応用
分散スーパーコンピューティング
分散した計算資源の結合

高スループットコンピューティング
大規模問題の独立部を効率的に解くための計算資源取得

デスクトップスーパーコンピューティング
スーパーコンピュータを容易に利用可能なサービス提供

データ集約コンピューティング
複数の分散ファイルシステムからのデータ集約

協調環境
問題解決のための人-人の相互作用の促進‥‥‥アウトライングリッドについてグリッドの概要、グリッドの応用
ITBLプロジェクトについて
目的、計算機資源、構成
National Fusion Collaboratoryについて
参加機関、目的、構成
まとめITBLプロジェクトの目的
目的
大学や研究機関に分散された計算機・プログラム・データ等の知的資源を共有
研究者間の共同研究を支援 するための仮想研究環境の構築

ITBL計算機資源とアプリケーション
材料設計統合材料設計統合ﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾑ
ﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾑ

分散ﾃﾞｰﾀﾍﾞｰｽ
分散ﾃﾞｰﾀﾍﾞｰｽ
統合ｼｽﾃﾑ統合ｼｽﾃﾑ

共同実施者提供
東京大学生産技術研究所
東北大学(金属材料研究所・流体科学研究所・災害制御セン
ター)

京都大学島崎研究室
九州大学松尾研究室
北陸先端科学技術大学院大学

実大三次元
実大三次元
振動破壊実験
振動破壊実験
ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝｼｽﾃﾑ
ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝｼｽﾃﾑ

航空宇宙統合航空宇宙統合ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝｼｽﾃﾑ
ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝｼｽﾃﾑ

物質･材料研究機構（3月予定）
航空宇宙技術研究所
防災科学技術研究所
日本原子力研究所

細胞フル細胞フルｼﾐｭﾚｰｼｮﾝｼｽﾃﾑ
ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝｼｽﾃﾑ

生命機能情報生命機能情報解析ｼｽﾃﾑ解析ｼｽﾃﾑ

地域数値環境地域数値環境ｼｽﾃﾑ
ｼｽﾃﾑ
共同実施者開発
共同実施者開発

アプリケー
ション

ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ･
ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ･
ｿﾌﾄｳｪｱ（9本）
ｿﾌﾄｳｪｱ（9本）(東海研究所・那珂研究所・関西研究所・上野本部)

ITBL上で動作
ITBL上で動作

理化学研究所（3月予定）
日本科学技術振興機構（中止）

8GFlops
8GFlops

接続サイ ト

SX-6i

64GFlops
32GFlops
16GFlops
PC cluster

Super SINET (10Gbps)
SINET(1Gbps)

32GFlops
SV1ex

1.5GFlops
pSeries610

240GFlops 614GFlops 1TFlops
96GFlops 83.2GFlops 9.6Gflops 256GFlops 154GFlops 6.4GFlops 768GFlops 1.5TFlops
921GFlops 19.2GFlops 166GFlops
SR8000

VPP5000

Prime Power

SX-6

pSeries690

SR2201

Altix 3700

T3E-1200E

30機関ユーザー（約500名）
21計算機接続（15機種、9機関、約６TFlops ）Origin3200

Origin3800

SC/ES40

ITBLの構成 / 原研での活動
量子生命情報解析グループ (CCSE関西)
アプリケーション

基盤ソフト
ウェア
(ツール)

環境科学研究部 (東海研究所)

量子生命情報解析

コミュニ
ティ
TV会議

掲示板

数値環境システム

ジョブ実行
TME

Stampi基盤ソフトウェア
シングルサインオン認証(通信・セキュリティ)ハードウェア

並列処理支援技術開発グループ (CCSE上野)

Patras
ITBL

AVS
ITBL

・・

FW共存通信(Starpc)

計算機

並列処理基本システム開発グループ (CCSE上野)

可視化

・・

・・

ITBL利用推進室 (CCSE関西)

通信・セキュリティの問題点
安全性・・・
盗聴・改ざん・なりすましへの対応 FWとの共存

利便性

・・・
複数ID管理インターネット(SuperSINET)利用

Internet

通信・セキュリティ
シングルサインオンによる全計算機への等価なアクセス
SSLによる認証
STARPC(HTTPSカプセル化)によるFWと共存した暗号化通信
利用者

電子証明書による
相互認証

ITBLサーバ

証明書とユーザID
関連付け

F
W

433ポートのみ使用
暗号化通信
暗サ号

化

通ーバ
相
証 互認

サイト(研究機関)

信FW

ITBLサーバ
サイト(研究機関)

計算機

ツール
協調環境

(研究コミュニティの形成)

TV会議
掲示板
キャビネット
協調可視化

ツール
分散スーパーコンピューティング、高スループットコンピューティング
デスクトップスーパーコンピューティング、データ集約コンピューティング
FW越えRPC、異機種間MPI通信
資源管理
ウェブUI、ビジュアルワークフロー
ファイルマネージャー
F
W

F
W

構造計算

構造計算&流体計算
連成
構造計算

流体計算

流体計算

アプリケーション (数値環境システム)
大気モデル⇒汚染モデル⇒可視化という一連の処理を1台の計算機で各ケース毎に実行

基盤ソフトの利用

可視化を含む一連の処理を複数の計算機で複数のケースに対して同時に実行可能

TME, AVS/ITBLを用いた3ケース同時実行
AVS/ITBL
TME & AVS/ITBL

ImageViewer

split output
case 1case 2case 3
atmospheric model
PrimePowerKansai site

pollution model
VPP5000
Tokai site

AVS/ITBL
GP400STokyo site

time evolution

アプリケーション (量子生命情報解析)
分散したデータバンクと解析ツール 基盤ソフト データバンク、解析ツールの統合による独立した解析の利用
及び分散環境での同時実行
TMEを用いた情報共有
TME
TME
phylogenetictreeamino acidgeneration ofdraw acheck the validity
sequence data multiple alignment phylogenetic treeof the tree

アウトライングリッドについてグリッドの概要、グリッドの応用
ITBLプロジェクトについて
目的、計算機資源、構成
National Fusion Collaboratoryについて参加機関、目的、構成まとめ

USでのFusionGrid事例 (GlobusWORLD2004から)
National Fusion Collaboratory (NFC) 参加機関
C-Mod at MIT
DIII-D at General Atomics
NSTX at PPPL
Argonne National LaboratoryLawrence Berkeley National laboratory
Princeton University
University of Utah
目的
Scientific codes, data, and visualization infrastructure
Applications on remote high-performance computers
Increased network interaction of codes and data
Strong increase in multi-location collaboration
Simplification and lower cost

USでのFusionGridについて (http://www.fusiongrid.org/)
構成
BasicsGrid ID
グリッド認証Globus Toolkit グリッド基盤ソフトウェア
MDSplus
データアクセス基盤ソフトウェア
Codes
TRANSP
解析コード
GS2
解析コード
SCIRun
可視化コード
Data
Alcator C-Mod 実験装置
DIII-D
実験装置
NSTX
実験装置
TRANSP
解析コード
NIMROD
解析コード
Communication
Access Grid
コミュニケーションシステム
Tiled Wall
グループコラボレーション

Basics
Grid ID

グリッド認証DOEグリッド認証局(CA)により承認されたX.509証明書を使用
シングルサインオン実行のため、grid-proxy-initプログラム(globus認証)を利用
Globus Toolkit

グリッド基盤ソフトウェア

計算グリッド及びグリッドベースアプリケーション構築ツール
MDSplus

データアクセス基盤ソフトウェア

データ取得、蓄積とデータ管理ツール

CodesTRANSP

解析コード

トカマクプラズマの時間発展解析及びシミュレーションツール
GS2

解析コード

磁化プラズマの低周波数乱流の研究のために開発されたアプリケーション
SCIRun

可視化コードインタラクティブ操作を可能とする問題解析環境
核融合パッケージ有り
オープンソースCommunication
Access Grid

コミュニケーションシステム

大画面ディスプレイ、プレゼンテーションとインタラクティブ、環境グリッドミドルウェアと可視化環境へのインタフェースを含むシステム
Tiled Wall

グループコミュニケーション

コラボレーションのための没入システム

USでのFusionGrid事例 (GlobusWORLD2004から)

USでのFusionGrid事例 (GlobusWORLD2004から)

USでのFusionGrid事例 (GlobusWORLD2004から)

DIII-D pulse at San Diego
DIII-D data Available
First analysis begins
Computation at PPPL
Monitor data on network
Output arrives at San Diego
for preparation of next pulse

まとめ
ITBL (Information-Technology-Based Laboratory)プロジェクトでは、大学や研究機関に分散された計算機・プログラム・データ等の知的資源を共有研究者間の共同研究を支援するための仮想研究環境の構築を目的としている
この実現のため、日本原子力研究所では、ITBLでは、特にセキュリティを重要視した環境構築が行われており、様々なグリッドの応用に適応している
USにおいて、主要7機関によりNational Fusion Collaboratoryが推進中である