学術情報基盤オープンフォーラム2016

1

SINET5を活⽤した
インタークラウドサービスに向けて合⽥憲⼈

国⽴情報学研究所
クラウド基盤研究開発センター／クラウド⽀援室
National Institute of Informatics

2

インタークラウドとはInterCloud is a service-oriented
architectural framework for cloudfederation that supports utilitydriven interconnection of clouds.
Buyya, et.al., “Mastering CloudComputing”, Morgan Kaufmann, 2013

Cloud

Cloud

Cloud

Cloud

インターネット（Inter-net）がネットワークを相互接続することで世界規模のインフラを構築したように，クラウドシステムが相互接続，連携することで世界規模のインフラとしての“Cloud of Clouds”を実現 → インタークラウド
棟朝雅晴，アカデミックインタークラウドシンポジウム２０１４＠北海道⼤学,
2014

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3

品質保証
 急激な負荷増加に対する性能保証

 災害や障害に対する可⽤性
保証loadサービスjobGICTF, “インタークラウドのユースケースと機能要件”，GICTF White Paper, 2010
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4

利便性向上
 複数サービス間の連携（ワンストップサービス）

サービス

サービス

GICTF, “インタークラウドのユースケースと機能要件”，GICTF White Paper, 2010
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5

サービス継続 業務停⽌後のサービス継続性確保

閉店

VM/アプリユーザ
情報

GICTF, “インタークラウドのユースケースと機能要件”，GICTF White Paper, 2010
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6

単⼀プラットホームの限界 ビッグデータ解析

 インターネット上に分散した様々なデータソース（実験装置、センサー、DB等）
 全てのデータを1箇所（スパコン、クラウド）に集めて解析することが⾮現実的に

data
data

cloud

cloud

data
data

supercomputer

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7

SINET5上のインタークラウドサービス

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8SINET5 学術情報基盤の新展開

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9体制
所所 長 補 佐長

研究戦略室

グローバル・リエゾンオフィス

副 所 長

プレ研究センター・セキュリティ

副 所 長
Ｕ Ｒ Ａ
情報学プリンシプル研究系
アーキテクチャ科学研究系
コンテンツ科学研究系
情報社会相関研究系
研 究 施 設研究開発連携本部

学術基盤推進部

学術ネットワーク研究開発センター
知識コンテンツ科学研究センター
先端ソフトウェア工学・国際研究センター
社会共有知研究センター
量子情報国際研究センター
サイバーフィジカル情報学国際研究センター
ビッグデータ数理国際研究センター

クラウド基盤研究開発センター
データセット共同利用研究開発センター

クラウド支援室

未来価値創発型情報学研究連合
学術情報ネットワーク運営・連携本部
学術コンテンツ運営・連携本部

セキュリティ支援室
ＳＩＮＥＴ利用推進室

学術基盤課
学術コンテンツ課

学術リポジトリ推進室

先端ICTセンター

コンテンツシステム開発室

学術認証推進室

図書館連携・協力室
総務部

企 画 課
社会連携推進室
総 務 課
会 計 課

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⼤学が抱える課題(1)10

クラウド導⼊への⼼理的な課題

a. 外部のクラウドに対するセキュリティ⾯、信頼性に対する漠然とした不安b. 研究教育にどのようにクラウドを活⽤できるのかがわからない。
→そのため、必要性を感じない。
クラウド導入・利用の課題

クラウド導入予定大学数20

セキュリティ面・信頼性に不安がある

18

費用面に課題がある
学内合意や学内規程の見直しが必要

その他ICT基盤

16

教育・学習基盤、図書館

14

研究基盤

12
大学数

回答例

必要性を感じない

管理運営基盤10
8

ネットワーク回線の安定性・帯域の確保が必要

6

その他

2

4

管理運営基盤，ICT基盤のクラウド導入計画が進む一方で、教育・研究における導入は遅れている。
クラウドをどのように活用できるかわからない。

00

5

10

15

20

平成27年度 平成28年度 平成29年度 平成30年度 平成31年度 平成32年度
導入時期（＝システム更新時期）

大学数

文部科学省，クラウドコンピューティングの運用状況及び導入計画等について，2014年
National Institute of Informatics⼤学が抱える課題(2)11

クラウド導⼊⽅法に関する課題

a. クラウドサービスの導⼊や⽐較を⾏うための判断基準（安全性、信頼性、契約条件等）がわからない。
b. クラウドサービスに合った調達⽅法がわからない。

わからない・判
断できない
32%

利用したくない
2%

すでに利用している
2%

利用したい
8%

条件によっては利用したい
56%（『コミュニティで紡ぐ次世代大学ICT環境としてのアカデミッククラウド』最終報告会
資料「セキュリティに係るアカデミッククラウドシステムの調査検討」より．）
http://www.icer.kyushuu.ac.jp/sites/default/files/AC_last_report_document_2.pdf

National Institute of Informatics⼤学が抱える課題(3)12

技術的な課題a. これまで学内にあったサーバと同等の応答性能の確保
b. クラウド利⽤時におけるセキュリティの確保
c. クラウド上でのソフトウェア環境の構築には⾼度な知識と技術が必要。
クラウド
研究
基盤システム管理運営
基盤システム

教育・学習・
図書館
基盤システムICT
基盤システムインターネット管理運営
基盤システムICT
基盤システム研究
教育・学習・図書館
基盤システム基盤システム大学• 通信速度が遅くないか？
• データ通信は安全か？
• 大学のポリシーに基づいて、データを学内とクラウドに適切に保存したい。
• 学内サーバが混雑している場合にクラウドのサーバも組み合わせて利用したい。

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13

クラウド接続サービス（運⽤中）SINETに直結した商⽤クラウドサービス（利⽤可能16）を 68の加⼊機関に提供中。（H28.1⽉現在）
 商⽤クラウドサービスを⾼速・安全・低価格で利⽤可能。
クラウドデータセンタ

直結
高性能セキュアネットワーク（L2VPN)

札幌

自由に選択可能：利用可：調整中

大学・研究機関等
福岡

この画像は表示できません。

神戸大阪岐
阜

横浜

東
京

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14

インタークラウド（計画中）
SINET5のネットワーク機能を活⽤することにより、⼤学キャンパスやクラウドを⾼速かつ安全に接続するサービス
a. 学内のユーザはクラウドに⾼速にアクセス可能。
b. ⼤学とクラウド間の通信は暗号化され、通信の安全性を確保。
c. ソフトウェア環境をクラウドに配備する機能を提供。

⼤学・商⽤クラウド間ハイブリッドクラウド

クラウドのより安全・⾼速な利⽤、クラウド化の促進

⼤学・研究機関間の共同研究基盤

組織間共同研究・教育の加速
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15

クラウド群連成基盤サービス（1）
クラウド上に計算機環境を配備してSINET5 VPLS経由で利⽤
利⽤フロー
1. VPN作成（SINETのサービスを利⽤）• SINETクラウドサービス, L2OD等
2. ポータル上で計算機環境配備を指⽰• 計算機環境テンプレート（NIIが⽤意）の選択、または⾃作テンプレー
トのアップロード• クラウド基盤の選択（インスタンス、認証情報等⼊⼒）
3. 配備された計算機環境を利⽤

クラウド基盤
教育実習
環境
hadoopクラスタ

コンテナ配備VPLS設定クラウド群連成基盤サービス

SINET
VPLSサービス(1)

テンプ
テンプレートレート(3)(2)

計算機環境テンプレート（案）• 教育・実習• データ解析（Hadoop, Spark, …）• HPC（MPI, バッチ, …）

学内VLAN

テンプ
レート

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16

講義・演習環境の構築
クラウド

受講生001用
コンテナ群

大学

受講生002用
コンテナ群

LoadBalancer

受講生003用
コンテナ群

NFS

受講生004用コンテナ群

受講生005用コンテナ群

受講生006用
コンテナ群

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17

クラウド群連成基盤サービス（2）複数拠点（クラウドや学内サーバ等）にまたがる計算機環境を配備する
ユーザの利⽤フロー：
1. 仮想ネットワーク作成（SINETのサービスを利⽤）• SINETクラウドサービス, L2OD等
2. ポータル上で計算機環境構築を指⽰• 計算機環境テンプレート（NIIが⽤意）の選択、または⾃作テンプレートのアップロード• クラウド基盤（インスタンス、認証情報等⼊⼒）、学内サーバ等の選択
3. 配備した計算機環境を利⽤
計算機環境テンプレート（案）• データバックアップ• webサービスバックアップサイト

クラウド基盤・オンプレ（大学等）複数可

バックアップ環境

コンテナ配備VPLS設定クラウド群連成基盤
サービス

SINET
VPLSサービス

テンプ
テンプレート
レート

(1)

プライマリ
(2)
環境

学内VLAN

(3)

(2)
テンプ
レート

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18

バックアップサイトの構築
backup site (cloud)container

original site
backupvirtual network

backupProxycontainer

container

serviceadmin.
virtual cloudproviderswitchDNS

user
National Institute of Informatics

19

ビッグデータ分析ワークフロー環境の構築

DB

tool

cache

cache

App

app
cloud

workflowsupercomputeruser

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20

クラウド群連成基盤の仕組み

National Institute of Informatics

21

オーバーレイクラウド（NII）
Applications

virtual cloud provider

BMCluster

Cluster

Cluster

L2Tunnels

L2Tunnels

L2Tunnels

BM

Real
Cloud Provider

VM

VM

Real
Cloud Provider

BMBM

Real
Cloud Provider

VM

VM

Real
Cloud Provider

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22

Virtual Cloud Provider
 ユーザからの要求（拠点、資源量、ネットワーク性能）に応じてユーザ専⽤の仮想クラウド環境をオンデマンドに作成

コンテナ
コンテナ

コンテナ

仮想ネットワーク

仮想クラウド環境
ユーザからのリクエストに応じて データ拠点と計算拠点間に仮想ネットワークをオンデマンドに構成
 コンテナ技術を用いて計算資源上のソフトウェア環境をオンデマンドに構成

コンテナ
コンテナ

コンテナ

大学等

VCP

コンテナ

大学等

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23

仮想ネットワーク
仮想ネットワークをどのように作る？
SINET5 L2VPLSサービス（計画中） ＋ ドメイン間の仮想ネ
ットワーク

SINET5では，ユーザがオンデマンドにL2VPLSを作成可能．

SINET5LANVLANL2VPLSLANVLAN

ドメイン間のbridge/transit/…
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24

プログラム実⾏環境の配備プログラム実⾏環境（OS，アプリ）をどうやって配備する？
Linuxコンテナ（LXC）
Linux Container
appbins/libs

appbins/libs

container

container

コンテナはOS上のユーザ空間を分離

container manager
OS (kernel)
hardware Docker Engine Docker Hub
https://www.docker.com

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まとめ
 SINET5を活⽤してクラウドを⾼速かつ安全に利⽤するための環境を整備
 クラウド群連成基盤サービス
 SINET5 L2VPLSを介して学内からクラウドに⾼速かつ安全にアクセス クラウド上にソフトウェア環境を容易に配備
ロードマップ
H28

H29

H30

ソフトウェア開発

ソフトウェア
改良

試験
運用

H32
ソフトウェア
高度化

試験結果を反映

システム
整備

H31

本格運用

H33