◊◊◊◊◊◊特集◊◇◇◇◇◇

新システムのネットワーク環境について
戸田哲也 1

1 はじめに情報科学センター新計算機システム（以下新システム）は，旧システムと同様に，ワークステーションを用いた大規模分散型システム（以下，分散システム）である．新システムの機能は，大き <CPUサーバと

thernetで接続されている．
ファイルサーバとに分かれており，それぞれが E
分散システムは，数種類の計算機複数台を，ネットワーク接続した環境である．このような分散システ
ムにおいて，ネットワークの性能や安定性はシステム全体の性能や安定性に大きく寄与する．現在では，利用者数•利用時間数の増加，ネットワーク・アプリケーションの増加等ネットワークに依存する度合が従来に比べ大変高くなってきた．そのため，高度な性能・安定性を持つネットワークヘの要求は従来よりも切実なものとなっている．
新システムでは，将来のネットワークトラフィックの増加にも対応し，障害にも強いネットワーク環境構築を目指した．本稿では，ネットワーク環境の概要，設計上の注意点，及び運用上の効果について教育システムを例に述べる．

2 ネットワーク環境の概要
新システムのネットワーク環境では，特に高速なデータ転送を必要とする部分には， lOOMビット／秒をOOBASE‑T2を採用し，また一斉利用時でも常に一定の帯域を確保するため実現できる高速イーサネット lにF
ast
Ethernetスイッチも導入している．本節では，ネットワーク環境のうち主要な部分を説明する．

ファイルサーバと CPUサーバとの接続
教育システムでは，各キャンパスに，2台のファイルサーバと数台の CPUサーバ（飯塚 12台，戸畑 8台）により構成されている．図 2に，ファイルサーバと CPUサーバの接続図を示す．各ファイルサーバ，各 CPU サーバはそれぞれ異なる 2 つのネットワークインターフェイスを持ち，独立した 2 つのネット
1情報科学センター戸畑キャンパス，tod
a@isc.
kyutech.
ac.
jp210MEthernetと同様に CSMA/CD方式を採り，かつ 10倍に高速化したもの

13ー•..．．．．．.

二二』
lOOBaseT‑......... lOBaseT

ファイルサーバx靖末x灌末 x靖末

ファイルサーバ

x遍末 x纏末x灌末 X 嬉末

X 靖末

利用看

図 1：ネットワークの概要

ileServ
er1と F
ileServ
er2上には，ユーザのホームデイレクトワーク装置により接続されている．図中， F
リがそれぞれのファイルサーバに 2つのファイルシステム，合計 4つのファイルシステムに分かれ，分散配置されている．各 CPUサーバは，ファイルサーバ上にあるユーザのホームデイレクトリと，またその他ファイルサーバ上のいくつかのファイルシステムを機能別に NFSマウントしている．
しかしながら，ファイルサーバを増強3し，ネットワークトラフィックの分散化だけでは，ファイルのアクセス時間は短縮できない．そこで，ファイルサーバ •CPU サーバ間は lOOBASE-T を採用し， FastEth­ernetスイッチを経由して接続することにより，高速なネットワークと出来る限りの帯域確保を目指した．

CPUサーバと X 端末を接続するネットワーク
本センターでは，利用の手引をオンライン化し，黒板などの講義支援システムも運用している．

W W W を用いてユーザに提供している．また，電子これらのシステムを実現するためには，大量の画像情報をCPUサーバから X 端末に送信できる能力が必要であり， CPUサーバと X 端末との接続にも高速なネッ4台の X端末を収容するネットワーク装置と CPUサーパの接トワークが必要である．新システムでは， 200BaseT を採用した．またこのネットワーク装置は，コストパフォーマンスを考慮し， 2台 CPUサー統に， 1バヘは lOOBaseTで接続され，24台の X 端末は 10B
aseT により接続される Et
hernetスイッチとした（
図 3参照）．
勺日システムではファイルサーバは 1台で運用していた

14

―‑
"…
・‑

lOOBaseT

ファイルサーバ 1CPU サーバ

ファイルサーパ 2

戸畑 8台 飯 塚 12台

図2: ファイルサーバと CPUサーバとの接続‑‑‑‑‑lOOBaseT‑・‑‑‑ lOBaseT

7 ァイルサーバヘx鳩末

ファイルサーパへ

X 靖末

9 滑束x靖 束x増 末x靖 末

図3:CPUサーバと X端末を接続するネットワーク

3 (Fast)Ethernetス イ ッ チ に よ る ネ ッ ト ワ ー ク 帯 域 の 確 保
旧システムのネットワークは一本の物理的な線を複数の計算機（や端末）が共有するバス型接続であったため，1台の計算機 (CPUサーバや X 端末）が別の 1台の計算機と通信を行うと，同一時間には他の計算機は通信を行なう事ができなかった．つまり，ネットワークが本来持っている性能，lOMbps のネットワークであっても lOMbpsの帯域を利用できる性能が実際には利用できなかった．新システムでは，主要Fast)
Ethernetスイッチを採用し，同一時間に 2つ以上の通信と「完全に」保障されたなネットワークに (lOMbps又は lOOMbpsの通信帯域を確保した．

x端末と CPUサーバとの接続に Ethernetスイッチを採用したこと勺そして 100BaseT を採用したことにより，次のような効果があった．

•一斉同時操作のレスポンスが向上

15

•ネットワークトラフィックが分散でき、混雑が緩和•電子黒板の表示スピードが改善

また，

CPU サーバ間を Fast
Ethernet スイッチにより接続することで， PVM(Parallel
VirtualMa‑chine)の利用や先の電子黒板 [1ドの利用等において，大きな効果があった．

4 障害対策システムを安定運用するためには一般的に，•監視•二重化•負荷分散などが考えられている．本システムにおいてもこれらの障害対策を行なうことにより，より安定した運用を目指している．

4.
1 SNMPマネージャによる監視
SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol)5は現在ほとんどのネットワーク機器に実装され，広く利用されている．本システムではこの SNMPを実装した機器の異常停止や，異常なネットワークトラフィックの発生の監視を行なっている．

SNMPによる機器の異常停止の検知
機器の稼働状況を監視するため，職員が通常勤務している部屋にシステム制御監視用wsを設置し，このws上で監視用の SNMPマネージャを稼働させている．この監視システムは．障害が発生した場合，障害発生機器の表示色が変わるとともに．警報が鳴る．これをもとに，障害発生の発見と，障害機器の特定を行ない，迅速な復旧に勤めている．
以下に，現在この監視システムが監視する機器を示す．

•各サブシステムのファイルサーバ•各サブシステムの CPU サーバ•各サブシステムの基幹ネットを構成する FastEtemet スイッチ
4幾つかの並列プログラミングの手法を用い，CPUサーバ同士が通信している5ネットワークを簡単に管理するためのプロトコル16

• CPUサーバと X 端末をつなぐ Ethernetスイッチ•各サブシステム及び学内 LAN を構成する主要ルータ

4.2 二重化
銀行のシステムのような完全な二重化では，同一機器を 2系統用意し，一方を通常時使用し，他方は万ーの障害に備えバックアップとする．そして障害が発生すると，このバックアップ機器を本来のものと置き換え，障害発生前の状態と同じ状態で利用できるようにするものである．このようなシステムでは，障害発生時も通常時と何ら変わることなくシステムが利用できる半面，冗長な構成のため機器の利用率のという観点からは無駄（もちろん採用する場所によっては無駄などとは言えないが）が多いものとなる．
本センターのシステムではこのような冗長性を持つ完全な二重化を行なうことは出来ないが，同種類の役割をもつ機器群をほぽ同一に設定・設置することにより，一方で障害が発生した場合でも，他方を障害からの一時回避的に利用することが可能な構成とし，システムの二重化を実現している．これにより局所的な障害がシステム全体の停止とならないことを目指した．

CPUサーバ（と端末ネットワーク）の二重化
新システムでは，端末側ネットワークを構成するネットワーク接続装置に 24台の X 端末と 2台の CPUサーバを収容している．この構成により X 端末は常に 2台の CPUサーバと通信できる状態を確保している．平常時， X 端末の半数 (12台）は 1台の CPUサーバ，半数はもう 1台の CPUサーバの端末として動作している．これと同時に， CPUサーバ A につながる X 端末には CPUサーバ B を， CPUサーバ

B につながる X 端末には CPUサーバ A をそれぞれバックアップホストとして登録している．これにより，万ー通常接続している CPUサーバに障害が発生した場合でも， X 端末を再起動する事でバックアップホスト選択メニューが表示されバックアップホストヘの切り替えが可能となり，利用者は継続してシステムを利用することが可能となる．

（図4)

CPU サーバ B切り替え疇CPU サーバBへ

CPU サーバAへ［バックアップホスト BJ

己旦旦旦旦旦且己
CPU サーバ Bへ［バックアップホスト A]

図4:CPUサ←バニ重化によるバックアップ

1
7

CPUサーバとファイルサーバ接続ネットワークの二重化
2台， 戸畑 8台の CPUサーバそして 2台づつのファイルサーバが，全て新教育システムでは，飯塚 1
このネットワークを構成するために 2つのネットワークインターフェイスを持ち，2系統のネットワーク). これにより， 一方のネットワーク構成機器や， CPUサーバ等がもつネットワークを構成している（図 2
インターフェイスに障害が起こった場合でも，他方のネットワークを利用し，接続を確保することが可能となっている．

5

負 荷 分 散 を 考 慮 し た NFS構成

新システムのファイルサーバの構成はファイルサーバ 1（以下 FS1)に／home/
11,/home/12を， ファイルサーバ 2（以下 FS2)に／home/
21,/home/22 を配置しユーザのホームデイレクトリを分散配置している． また各ファイルサーバは 2つのネットワークインターフェイス（以下 I/F1,I/F2)を持っている．
これらを図 5のように構成する事により， ネットワーク的な負荷分散（表 1)をはかっている．

Slの ／home/11 は，実際の設定では，各 CPU サーバでは F/F1に付けられた名前で，FSl の I/
horne/
1
2 は FSl の I/F
2 に付けられた名前により NFSマウトする． このような設定を行なうことにFSl)へのアクセス要求もそれぞれのネットワークインターフェイスに分散さより， 同ーファイルサーバ (れる． これをさらに 2台のファイルサーバにより構成することにより全体のネットワーク負荷や， ファイルサーバヘの負荷をバランス良く分散させることが出来き，安定した NFSサーバの性能と， ネットワークを越えた高速なファイルヘのアクセスを可能としている．

＂

ファイルサーバi

ファイルサーバ1(FS 11

ファイルサーパ2(FS 2)r・・・・・・・・・・・＇ X
・・・・・・・・・:

・:・ トラフィックの集中！
：:！
：
：
：
：
：
：

□：i
：

CPU サ ー バ A・‑‑‑・‑‑‑・・‑‑‑・‑・‑‑‑‑‑‑‑
ネットワーク 2！
ir,;:

CPU サーバ A

CPU サーバ B

CPU サーバ B

Ethernet Switch によるネットワーク〜〜旧バス型ネットワーク〜

図5:NFS

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ファイルサーバ

ネットワーク 1 ネットワーク 2

デイレクトリ/home/
11(31)1/home/
12(32)/home/
21(41)2/home/
22(42)゜゜

O =アクセスに利用される主なネットワーク

゜゜

表1:NFS利用ネットワーク

6 おわりに本稿では，新システムにおけるネットワーク構成と，安定運用への取り組みについて述べた．新システ
ムの LAN環境は十分高速なものである．

しかし，ネットワーク高速化の要求はとどまるところを知らなぃ．ひとたび外の世界に目をやると，現在のインターネットの混雑に対し既に多くのユーザがネットワー
クに対し不満を漏らしている．センターにおいても，センター LANや，インターネットを利用したさまざまな活用が展開されることが予測される．．今後はこれらを見据えて，総合的に高性能なネットワーク環境を構築するための技術力の蓄積が必要になる．

参考文献[1] 山之上卓，藤木健士：電子黒板，九州工業大学情報科学センター広報第 8 号，

199
5年 11月， pp.
35‑
43.

19