学術情報基盤オープンフォーラム2017

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オンデマンドクラウド
構築サービスの概要

⽵房 あつ⼦
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

NIIのクラウド導⼊・利⽤⽀援

利⽤導⼊検討調達

学認クラウド 導⼊⽀援サービス
スタートアップ
チェックリスト
ガイド
個別相談
セミナー

提供中

オンデマンドクラウド構築サービス

2018年度予定
クラウドゲートウェイ
2017年度予定
SINET
クラウド接続サービス
提供中
National Institute of Informatics

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⼤学におけるクラウド導⼊への技術的課題
n これまで学内にあったサーバと同等の応答性能の確保
n クラウド利⽤時におけるセキュリティの確保
n 学内の残る設備（サーバ）とクラウドを組み合わせて利⽤する⽅法がわからない
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

拠点間の通信性能安全性
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。

National Institute of Informatics

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クラウド導⼊後の課題
n 基幹業務アプリ以外はコスト的にサポートに頼れない
n ⾃⼒で教育、研究アプリをクラウドで構築するには？

Ø 商⽤クラウド毎にサービスメニューやユーザインタフェースが異なる
Ø アプリケーションのインストールやアップデート作業につまずくü OS、カーネルバージョンの違いü インストールされているライブラリとの相性

n クラウドならではの使い⽅ってどうすればいい？
Ø バックアップサイトの構築
Ø 負荷分散、スケールアウト／インØ 可⽤性を⾼める

loadjob

àノウハウが共有できないか？
National Institute of Informatics

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SINETクラウド接続サービスの活⽤
n SINETに直結した商⽤クラウドサービス（利⽤可能21）を87の加⼊機関に提供中Ø 商⽤クラウドサービスを⾼速・安全・低価格で利⽤可能:C8@>G<;E<2078L?ME@C#((!)
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National Institute of Informatics

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NII⽀援⽅策1: インタークラウド
n SINET5のネットワーク機能を活⽤し、⼤学キャンパスとクラウドを⾼速かつ安全に接続するサービス

Ø 学内のユーザはクラウドに⾼速にアクセス可能Ø ⼤学とクラウド間の通信路が隔離され、通信の安全性を確保
Ø 学内サーバや（複数の）クラウドを組み合わせて利⽤するための設定を⾃動化

大学・商用クラウド間ハイブリッドクラウド• 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• 学内サーバ混雑時にクラウドのサーバも組み合わせて利用

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• 共同研究グループ
内での研究データ共有（高速・安全なアクセス）• ビックデータ解析のために、複数組織のコンピュータを組み合わせて共同利用

組織間共同研究・教育の加速
National Institute of Informatics

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NII⽀援⽅策2: アプリケーションテンプレート
n ⼤学で利⽤される典型的なアプリケーションをテンプレート化

Ø Jupyter Notebook形式でアプリケーション構築・運⽤⼿順を提供
Ø 学習管理システム（LMS）、講義・演習環境、HPCほか
Ø 機能拡張や他のアプリケーション構築のためのツールキットも提供

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オンデマンドクラウド構築サービス
H30年10月開始予定

アプリケーションテンプレート
Application

Application

L2/3 Net

L2/3 Net

Application

Application

ClusterCluster

L2 Overlay

L2 Overlay

インタークラウドサービス
BMBM

VM

VM

BMBM

VM

VM

SINET5
Real
Cloud Provider

Real
Cloud Provider

Real
Cloud Provider

Real
Cloud Provider
National Institute of Informatics

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オンデマンドクラウド構築サービス(2) 政谷Notebook(5) 横山先生
講義・演習環境アプリケーションテンプレート

Application

Application(4) 浜元先生
学習管理システムL2/3 Net

L2/3 Net

BMBM(3)H30年10月開始予定
那須野様ゲノムデータ解析

Application

Application

Cluster

Cluster

L2 Overlay

L2 Overlay

インタークラウドサービス(1) 竹房インタークラウド

VM

VM

VM

BMBM

VM

SINET5
Real
Cloud Provider

Real
Cloud Provider

Real
Cloud Provider

Real
Cloud Provider
National Institute of Informatics

10

インタークラウドサービス

National Institute of Informatics11

インタークラウドサービス
n NII開発のVirtual Cloud Provider（VCP）ソフトウェアにより、SINET接続の仮想クラウド環境を提供

Ø SINET接続拠点間ネットワークの接続設定の技術的⽀援
Ø Dockerコンテナを活⽤した仮想クラウド環境の構築
Ø クラウドプロバイダごとのインタフェースの差異を吸収するAPI提供   

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    



VCP

 

National Institute of Informatics

12

仮想クラウド環境の構築例

1. クラウド環境配備（お試し）

2. SINET5経由でのクラウド
利⽤環境配備クラウド基盤

クラウド基盤
教育実習
環境

教育実習
環境
hadoopクラスタ

hadoopクラスタ
コンテナ配備SINET
VPLSサービス

VCP

(2)

テンプ
テンプ
レート
レート

(1)

コンテナ配備VPLS設定

(1)

VCP

(3)

テンプテンプレートレート(2)
学内VLAN

テンプレートユースケース：• 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National Institute of Informatics

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仮想クラウド環境の構築例
3. SINET5経由でのインタークラウド環境配備
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SINET
VPLSサービス

VPLS設定

VCP
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

ユースケース：• データバックアップ• webサービスバックアップサイト
National Institute of Informatics

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拠点間ネットワークの構築
拠点リソース間ネットワークをどのように作る？
SINET5 L2VPLS ＋ 各ドメインの仮想ネットワーク

1. 各拠点内でのVLAN確保申請
2. SINET L2VPLS申請（⼤学A、クラウドB、…＋VCP拠点）
3. ネットワーク設定（BGPルータ、ゲートウェイ）ßVCPが⽀援

LANVLANSINET5L2VPLSLANVLAN

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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
Linux Container
appbins/libs

appbins/libs

Container

Container

コンテナはOS上のユーザ空間を分離

VCP Base Container
OS (kernel)
Hardware / VM

ü Docker Engineü Docker Hub
https://www.docker.com

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VCPによる仮想クラウド環境構築
ベースネットとベースコンテナで各ユーザ（仮想クラウド管理者）に構成される仮想クラウド環境構築
提供されるコントローラで仮想クラウド制御
テンプレートをGWをハブにした⽤いたアプリ構築
クラウド連携App App
GG
W ベースネット

仮想クラウドコントローラ 2

GW

配備:
VCP
マネージャ

クラウド
資源確保

SINET5

仮想クラウドコントローラ 1W

BCVM

BCVM

クラウドA
GWApp

アプリ
コンテナ

BC

ベース
コンテナ

VM
BC
VM

BC
VM

仮想/物理
計算機

クラウドB

VCPシステム
クラウドC
National Institute of Informatics

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VCPによる仮想クラウド環境構築
IPSecによるトンネリングで暗号化
G
W ベースネット

仮想クラウドコントローラ 2

GW

配備:
VCP
マネージャ

G
W

App
BC
VM

App
BC
VM

クラウドA

Internet

仮想クラウドコントローラ 1

GW

App

アプリ
コンテナ

BC

ベース
コンテナ

VM
BC
VM

BC
VM

仮想/物理計算機

クラウドB

VCPシステム
クラウドC
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インタークラウドサービスインタフェース
n クラウドプロバイダのAPIの差異を吸収するAPIを提供

Jupyter Notebook

Ø Notebookからの利⽤を容易にする
Python APIを提供
Ø REST APIと仮想クラウド環境の構成を宣⾔的に記述可能なCCIで制御# CCIのサンプル- vc:
description: HPC cluster
name: hpc-cluster- unit:image : xyz/hpc-cluster:1.0 #コンテナイメージ
cloud_provider : ”cloud A” #クラウドプロバイダ
cloud_params :# クラウド関連パラメータ
instance-type: “xxx”
disk_size: 8:

アプリテンプレート

Python API
POST +CCI

REST I/F
仮想クラウドコントローラTerraform

VCP

https://www.terraform.io/

API A

クラウ
ドA

API B

クラウ
ドB

API B

クラウ
ドC

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インタークラウドサービスの使い所
n こういう場合は効果的！

Ø SINETクラウド接続サービスを使ってみたいØ クラウドプロバイダをあまり意識せずにアプリケーション構築したいØ 必要なときに構築し、不要なときはシャットダウンするような利⽤形
態（⾼い再利⽤性）

n こういう場合は向かないØ クラウド開発エキスパート
Ø SINET5の100Gbps環境をフルに使いたいØ 特定のクラウドの尖ったサービスを利⽤したいà「アプリケーションテンプレート」である程度⽀援可能

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まとめ
n クラウド利⽤⽀援のための「オンデマンドクラウド構築サービス」を提供予定

インタークラウドサービス ＋ アプリケーションテンプレート
Ø インタークラウドサービスでは、Virtual Cloud Provider（VCP）
により、SINET接続の仮想クラウド環境を提供
Ø アプリケーションテンプレートも開発中

n H30年度から本格運⽤開始
Ø H29年度試験運⽤開始

試⾏運⽤にご協⼒いただける⽅はご⼀報ください
連絡先: cld-office-support@nii.ac.jp

H28年度
システム
整備

H29年度

H30年度
試験運用

H31年度

H32年度

H33年度

本格運用

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