1	

学術コミュニティにおける	  クラウド利活用促進に向けて	
合田 憲人
国立情報学研究所 先端ICTセンター	

Kento Aida, National Institute of Informatics	

2

将来の研究教育環境	
n 研究・教育に必要なツールやコンテンツがクラウドにn 欧米ではクラウドを利活用した最先端研究教育環境の整備が進行中	
学術
クラウド
サービス

学術
クラウド
サービス

商用
クラウド
サービス	

学術
クラウド
サービス

商用
クラウドサービス	

NIIクラウドサービス
Open	  Access	
研究	  データ	  研究環境	

ビック
データ	

研究者	

吒各
吼
呁
吝
叺

教材	

教育環境	
CiNii		

国際共	  同研究	HPC	MOOCs	

教員	学生	Kento Aida, National Institute of Informatics	

3	

Internet2 NET+	n パブリッククラウドサービスを調達してInternet2参加組織（大学等）に対して提供Ø 49のクラウド事業者が参加（うち22事業者が正式にサービスを提供）

n 独自のサービス検証n サービス事業者との契約もNET+が実施
n シングルサインオン（InCommon）

NET+の提供サービス例	
IaaS	  認証	ビデオ会議	e-­‐learning	  クラウドストレージ	
暗号化	
インターネットTV・電話	
ファイル転送	
CMS	  0	  2	  4	  6	  8	  
事業者数	

10	  

Ø 300キャンパスからの利用

Ø $200M の経費削減効果	
Kento Aida, National Institute of Informatics	

4	クラウド連携	
n NeCTAR Research CloudØ オーストラリア国内の8拠点の計算資源を結び、学術機関向けにIaaSサービス（30000コア）を提供
http://www.nectar.org.au/research-cloud/n MIT, Univ. Texas, Notre Dame Univ.
Ø 学内の計算資源と商用クラウド（Rackspace）をInternet2の高速回線で結び、ハイブリッドクラウドを構築する計画を進行中
Ø HPC、Big Data解析への利用
http://www.internet2.edu/news/detail/5365/n CERNØ CERNの計算資源と商用クラウド（Rackspace）からなるハイブリッドクラウドを構築する計画を進行中
Ø LHC実験データの解析
http://openlab.web.cern.ch/resources/press_release/rackspace-and-cern-openlabcollaborate-deliver-“big-bang”-hybrid-cloud/Kento Aida, National Institute of Informatics	

5	

SINET4とクラウド	

Kento Aida, National Institute of Informatics	

6	

クラウドDC接続	
u クラウドサービスプロバイダ（DC）をSINETに直結する枠組みを整備	
u 高性能・高セキュア・低コストなクラウドサービスの提供を推進	
クラウドサービスプロバイダ（DC）	

直結	

DC	 

大学A	

大学B	

状態	 

札幌	  さくらインターネット(株)	 

利用可	 

札幌	  東日本電信電話(株)	 

利用可	

東京	  伊藤忠テクノソリューションズ(株)	 

利用可	 

東京	  NTTコミュニケーションズ(株)	 

利用可	 

東京	  (株)データホテル	 

利用可	

東京	  富士通(株)	 

利用可	

東京	  UQコミュニケーションズ(株)	 

利用可	  

アマゾンデータサービスジャパン(株)	

利用可	  大阪	  (株)インターネットイニシアティブ 	 

利用可	 

大阪
NTTスマートコネクト(株)	 
福岡	

利用可	 

福岡	 (株)NTTデータ九州	 

利用可	 

東京	

７７９機関	

サービス提供機関	 

Kento Aida, National Institute of Informatics	

7JAIRO Cloud	u JAIRO Cloud = NIIが開発・提供する機関リポジトリのクラウドサービス— 独自で機関リポジトリの構築・運用が難しい大学等に対して、研究成果の収集・保存・発信を容易にする仕組みを提供※ 機関リポジトリとは、大学・研究機関等で生み出されたさまざまな知的生産物（論文、実験データ、教材等）を集約・蓄積・保存し、発信するためのインターネット上の電子書庫	
NIIのクラウド上に機関ごとのサイトを構築。利用機関はコンテンツ管理をするだけ	

JAIRO  Cloudにより・大学でのシステム運用負荷の軽減により機関リポジトリ数の拡大・必要な機能を備えたシステムをクラウド上で提供することで全体の効率化・学術情報のオープンアクセスを推進

日本の機関リポジトリ数	

大学はJAIRO Cloudを利用して機関リポジトリを構築
研究者はJAIRO Cloudに研究成果（雑誌論文，学位論文等）を搭載

600	  
A大学

大学の研究成果をオープンアクセスで	公開	
NIIは機関リポジトリのソフトウェアをNIIのクラウドに構築・提供

C大学

B共同利用機関JAIRO	  Cloud利用	400	  

独自構築	80	  66	  104	  300	  200	  100	  0	  運用機関（ＮＩＩ）

JAIRO	  Cloudで公開予定	

500	  2	  10	  57	  101	  143	  194	  286	   295	  228	   257	  機関リポジトリで本文閲覧可能なコンテンツ数は120万件突破	
Kento Aida, National Institute of Informatics	

8	

HPCI	n 全国のスパコンをSINET4で高速に接続n シングルサインオンを実現	

北海道大学	
SR16000/M1、BS2000	

認証基盤（シングルサインオンサービス）
ネットワーク基盤（SINET4）
九州大学	
FX10 、CX400 、SR16000 L2	

東北大学	
SX-9、Express5800	

大阪大学	
SX-9、SX-8R、PCCluster	

理化学研究所 計算科学研究機構	
京 （K-computer）	

京都大学	
XE6、GreenBlade8000、2548X	

東京大学	
FX10、SR16000/M1、T2K 、
EastHubPCCluster、	GPU Cluster、WestHubPCCluster	筑波大学	
T2K、HA-PACS、FIRST	

名古屋大学	
FX1、HX600、M9000	
海洋研究開発機構	
地球シミュレーター2	

東京工業大学	
TSUBAME2.0	

Kento Aida, National Institute of Informatics

9

NIIのクラウド	
(1)仮想マシン単位ではなく，物理マシンを占有	(2)研究グループVLANに	直接接続	(3)クラスタ共有	  Object	  Store	  Service	  教育クラウド	
研究グループA
VLAN	

Object Store
Service	tinii	

(6)学認連携	

研究グループB VLAN	

(5)教育クラウドの拡張が可能	

edubase Cloud #16., #17, …	
Machine(Physical/Virtual)	
Software(OS, Apps, …)	

研究クラウド	
研究クラウド共用 VLAN	(4)Cluster Installer(dodai)により	グループ内IaaSなどの	計算環境が構築が容易	
Kento Aida, National Institute of Informatics	

10	

クラウド利活用促進に向けて	

Kento Aida, National Institute of Informatics	

11	

クラウド利活用促進に向けて	
n 大学等（研究機関含む）における IT 資源への経済的負担が増大する一方で，オンライン教育やビッグデータ利活用のための新たなIT資源需要が増大	n クラウドは有効な解決策であるが，課題山積Ø クラウドの構築・運用の技術的ハードルが高い．
ü 全ての大学がクラウドを持てるわけではない．

Ø パブリッククラウドの事業者選択が難しい．
ü 通信速度，安全性，費用ü そもそも選択基準がない．

全国の6割の大学等がクラウド利用を妨げる理由として安全性への不安を指摘※※文科省委託事業「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」	

クラウドを利活用した最先端の研究教育環境実現のための	  取り組みが必要	  クラウドゲートウェイ ＋ インタークラウド	Kento Aida, National Institute of Informatics	

12	

クラウドゲートウェイ（仮称）	
n 大学等向けクラウドサービスの収集・提供
Ø 大学等が利用するクラウドサービスに関する選択基準の策定
Ø 選択基準に基づくクラウドサービスの仕様調査・分類

n クラウドサービスの共同調達
n クラウドサービスを利用するためのポータル（クラウドゲートウェイ）整備
パブリッククラウドサービス（商用）	  事務	事務		

共同調達によるボリ
ュームディスカウントにより、大学等のクラウド経費を削減

オンライン
講義			  オンライン	  教育		  	  学習管理		  	  	  ファイル共有
IaaS

学術クラウドサービス（大学等）	  学術情報検索	
学術情報検索	

計算機・ストレージ		   ファイル共有，IaaS	  データベース		  計算機・ストレージ		  	  	  
	ユーザ毎にカスタマイズされたポータル

共同調達	
仕様調査・分類	

Cloud Gateway toppage	
データ
T

大学等が利用するクラウドの仕様調査・分類により、 大学等の仕様策定コストを軽減

文献検索	

クラウドゲートウェイ	  議

データ管理		  	  大学等		  	  大学等		  	  大学等	ポータル	V会

収集		  
	  大学等	

計算	

成果公
開	

Kento Aida, National Institute of Informatics	

13	

ポータルシステム	n 基本機能Ø 大学向けクラウドサービスメニューを提供ü クラウドサービスの選択基準に基づく仕様調査・分類結果

Ø 認証・アクセス管理ü 学認による認証
ü Gakunin mAPによるアクセス管理

Ø UI画面管理ü 属性（ユーザ，グループ）に基づくカスタマイズn 先進機能（将来的に検討）Ø クラウドサービスの検索・推薦
Ø 課金・契約管理	Kento Aida, National Institute of Informatics	

14

GakuNin mAPのアーキテクチャ	
サービス P	

サービス Q	SPP	

isMemberOf:
SID-P, GID-4	

SP
Q	
SP管理者	

SPコネクタ	

GakuNinmAP	

グループ	
4	

グループ	
管理者	

グループ	
１	

大学 A	
IdP
A	

SPコネクタ	

SPへのアクセス	

西村他，“個人属性と集合属性が共存する認証認可モデル”，
信学会IA研究会，2014年9月12日，東工大	グループ	３	グループ	
２	

大学 B	
IdP
B	

大学 C	IdPC	Kento Aida, National Institute of Informatics	

15	

インタークラウド（仮称）	
n 全国規模の高性能ネットワークと計算資源を一体的に利用する基盤を提供Ø 学内やクラウドの計算資源をオンデマンドに仮想ネットワークで結び、高速かつ安全な通信を実現
Ø 計算資源へのソフトウェアデプロイ・設定をオンデマンドに実施
複数のクラウド事業者の計算資源と学内計算資源をハイブリッドに活用
学外の（複数）クラウドをより安全・高速に利用
クラウド事業者		  	  	  	  	  	  	  クラウド事業者		  	  	  	  	  	  	  クラウド事業者		  	  	  	  	  	  	  複数の大学や事業者のクラウド（オンプレも含む）を効率的に相互利用
大学間の共同研究・教育の加速	   クラウド事業者		  	  	  	  	  	  		  大学		  	  	  	  	  	  	大学		  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  大学		  	  	  	  	  	  	  
研究所	Kento Aida, National Institute of Informatics	

16	

クラウド化を支えるネットワークの高速化	
u 大学IT資源のクラウド化拡大により、これまでの学内通信がSINET上に展開	  ü 大学・SINET間接続は10Gbps以上が主流に	
ü SINET・クラウドDC間接続の増強	  ü SINETバックボーンの増強（100Gbps、将来的には400Gbps〜1Tbps）	
現在

次期SINET時代
クラウドDC
どんどん高速に100～500Gbps

1～10Gbps
34%
100～500Mbps 55%～100Mbps         5%	

SINET

SINET

10Gbps～22%
1～10Gbps
63%
100～500Mbps   14%	大学LAN

回線速度は学術情報基盤実態調査（平成２５年度）の学内LAN及び対外接続速度より10～100Gbps

化

大学LAN

Kento Aida, National Institute of Informatics	

17	

クラウド化を支えるネットワークの安全性確保	
u 大学とクラウドDC群を結合した仮想大学LANを柔軟に構成して各種ICT機能を提供u 学認を用いたセキュアな認証機構を提供
HPC、学術クラウド、商用クラウド
学内基幹システム

研究教育システム

その他

NIIサービス

認証、  Web、  メール、VPN、  ルータ等

コンピュート、  ストレージ、処理ソフト等

学務ｼｽﾃﾑ、  TVｼｽﾃﾑ等

コンテンツ、教育、仮想NW等

学認	
（クラウドに安全にシングルサインオン）	

SINET

仮想大学LAN	（各大学が自由かつオンデマンドに設定）	

学内LAN
Kento Aida, National Institute of Informatics	

18	

クラウド群連成基盤	
n クラウド群連成基盤が、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、インタークラウド環境をオンデマンドに作成
n クラウド群連成基盤をクラウドゲートウェイ上にサービスとして学術クラウドサービス（大学等）	  パブリッククラウドサービス	  提供		  	  	  	  コンテナ		  	  	  	  データベース	

計算機・ストレージ	コンテナ	

ユーザからのリクエストに応じてü 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ü 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

計算機・ストレージ	

コンテナ	

データベース		  	  	  コンテナ		  	  	クラウド群連成基盤	  クラウドゲートウェイ	  計算機・ストレージ	コンテナ		  コンテナ		  	  	  大学等		  コンテナ		  	  	  大学等	Kento Aida, National Institute of Informatics	

19	

クラウド群連成基盤利用例	
n バックアップサイトオンデマンド構築	
バックアップサイト	

サービス運営サイト		  	   	backup	  	  	  	  	  サービス		  仮想ネットワーク	

backup	
Proxy		  	  	  	  	  	  	  	  コンテナ	

コンテナ	

サービス
管理者	
クラウド群連成基盤	  切替	

DNS	

利用者	
Kento Aida, National Institute of Informatics	

20	

実証実験	
n NIIのJAIRO Cloud上のデータのバックアップを北大クラウド上にバックアップn NII拠点のJAIRO Cloud障害時に、北大クラウド上にオンデマンドにJAIRO Cloudサイトを立ち上げ	
北大NII

インタークラウド基盤
コンピュート
将来計画

リストア

インタークラウド基盤
コンピュート

リストア

既存のローカルバックアップ

curl 等

インタークラウド
基盤
ストレージ

rsync

北大ストレージサービス

Kento Aida, National Institute of Informatics	

21	

まとめ	n 学術コミュニティにおけるクラウド利活用を促進するための基盤サービス（案）を紹介．
Ø クラウドゲートウェイØ インタークラウドn クラウドを利活用するための活動を大学や研究機関と連携しながら推進．（各プレーヤーの得意分野を融合）

クラウドを利活用した新しい研究教育環境の実現	

Kento Aida, National Institute of Informatics