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学術クラウドサービスの実現に向けた取り組み	
国立情報学研究所 先端ICTセンター
合田 憲人

National Institute of Informatics

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概要	n SINETにおける上位レイヤサービスn NIIのクラウド事例n 学術クラウドの実現に向けてNational Institute of Informatics	

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次期SINETにおける上位レイヤサービスの充実	
n 次期SINETでは、クラウド、ビッグデータ、HPCなどの進化を考慮して、これまでのネットワークサービスとコンテンツサービスに加えて、クラウドとネットワークの一括提供やeラーニングなど、学術コミュニティにとって魅力的なサービスを産業界や大学等との連携により展開することを目指す。
n このためのクラウド基盤の整備が重要であり、文科省の「アカデミッククラウド環境構築に係るシステム研究」の結果などを参考に、今後検討を行っていく。
n トラヒックの量や流れが大きく変わる可能性があり、柔軟に対応できるネットワーク構成が必要である。	

商用クラウド	

HPCI	

学術クラウド	

汎用クラウドサービス	• アカデミックディスカウン
ト	• 新サービスのトライアル	

スーパーコンピュータ間連携	
• 最先端科学分析支援	
• 高速データ転送	• シングルサインオン	

学術特有のクラウドサービス	
• 高性能・高セキュア	• ビッグデータ分析	• eラーニング	• 高度コラボレーションツール	
• 相互バックアップ など	

NIIサービス	
コンテンツ	仮想NW	SDNサービス（仮想L2等）	
NW状況分析	

クラウド	

SINET	
高速ワイヤレス	
各種研究用センサー	

研究用スマホ・タブレット	

© 2013 National Institute of Informatics

大学	

研究機関	
National Institute of Informatics

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商用クラウド接続	
u クラウドサービスプロバイダーがSINETに直結する枠組みを整備することで、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	u 現在10社が直接接続し、サービスを提供中	

１０社	

クラウドサービスプロバイダー	

札幌：２、東京：５、大阪：２、博多：２	
DC	 

サービス提供機関	 

状態	 

東京	  伊藤忠テクノソリューションズ(株)	  利用可	 

直結	
自由に選択可能	東京	  UQコミュニケーションズ(株)	 

利用可	 

東京	  NTTコミュニケーションズ(株)	 

利用可	 

大阪	  (株)インターネットイニシアティブ 	  利用可	 

７７９機関	大学A	大学B	博多	  (株)NTTデータ九州	 

利用可	 

札幌	  さくらインターネット(株)	 

利用可	 大阪	  NTTスマートコネクト(株)	 
博多	 

利用可	 

東京	  (株)データホテル	 

利用可	

東京	  富士通(株)	 

利用可	

札幌	  東日本電信電話(株)	 

利用可	

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HPCI	
革新的ハイパフォーマンス・コンピューティング・インフラ	

認証基盤（シングルサインオンサービス）

北海道大学	
SR16000/M1、BS2000	

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	

National Institute of Informatics

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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	

edubase Cloud	(3)クラスタ共有	  Object	  Store	  Service	  研究グループAVLAN	

Object StoreService	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	
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edubase Cloud
研究・教育のための実験・演習環境の提供	
①専有性	
他への影響を恐れず
のびのび実験	②改変性	
基盤からアプリまですべてを改良可能	

外部クラウド	

③連携性	
他のクラウドとの連携	

http://grace-center.jp/prj_educloud.html	

④保存性	
学術コミュニティ内で環境を検索・利活用	
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edubase Cloud利用例	
n Javaアプリケーション開発（東京大学「実践工房」Beyohnプロジェクト）n 講義環境準備ツール（Javaプログラム実装モデル検証）n NASA Ames – NII共同実験n Eucalyptusプライベートクラウド
基盤構築演習n クラウド運用体験実習n 実践的情報教育での利用（enPiT，トップエスイー）

Loadbalancer	

Users	

Automatic scale out	Web
service	
cac
he	

Bey
ohn	

Web
service	
cac
he	

Bey
ohn	

WebService	
cac
he	

Bey
ohn	

Cache
server	

Data	 DB	

National Institute of Informatics

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研究クラウド（所内向け）	
gunnii+4nii	
物理マシンも扱え，既存資産を活用できるクラウド	

既存クラスタ	
既存クラスタのVLAN_IDとクラウド内クラスタIDをマッピング	

研究クラウド	
クラスタ共有	Object Store Service	

グニー (gunniii)	
っと伸縮	tinii	
貸出	

既存クラスタ-A	

クラウド内	クラスタ-A	

返却	既存クラスタ-B	

あたかも研究室のネットワークにクラスタが追加されたごとく	

クラウド内	クラスタ-B	

物理マシンプール	
あたかも仮想マシンのごとく，GUI/CLIで物理マシンクラスタ構築	
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10

研究クラウド利用例	
n 所内研究者の研究プラットホームとしてü ネットワークシミュレーションパラメータサーベイ	ü インターネットトラヒックの解析	ü 量子情報シミュレーション	ü 物理系（レーザーネットワーク）のシミュレーション	ü 分散処理アルゴリズム開発	ü 動画像解析	ü クラウド利用技術に関する研究開発	
ü 実験社会心理学研究用実験サーバ	ü 分散処理によるネットワークトラフィック分析	ü 分散ストレージ実験の１サイトとして参加	
ü 分散オブジェクトストア実験	ü 自然言語処理	

n 教育クラウドの拡張として	ü クラウド基盤提供 edubase Cloud #16, #17 	
ü クラウド基盤 IaaS構築演習	

National Institute of Informatics

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学術クラウドの実現に向けて	
n 大学の既存設備
ü BCP（バックアップ，学内の計画停電対応）
ü 学内プライベートクラウドでは資源が足りない．
ü 大学間連携（教育・研究）の促進は必須．

n 商用クラウドü ネットワーク性能
ü コストü データ保存目的	  高性能かつセキュアなネットワークに接続された	  インタークラウドによる研究教育支援	  National Institute of Informatics

アカデミックコミュニティクラウド	
地域クラウド	
北海道クラウド	

海外	
アカデミック	クラウド	

北陸クラウド	
関西クラウド	

九州クラウド	

東北クラウド	

インタークラウド基盤	

東海クラウド	
四国クラウド	

パブリック	
クラウド	

関東クラウド	• 地域クラウドが普及	• インタークラウド基盤により連携
Na+onal	  Ins+tute	  of	  Informa+cs	  	12

13	学術クラウドサービスの検討例	
高速かつ安全なバックアップ

サービス可用性向上

学内のデータとクラウドストレー
ジを高速かつ安全に同期することにより，貴重な実験データのバックアップを実現．	

大学のネットワークサービス（サーバ）を高速かつ安全に移行することにより，サービスの可用性向上を実現．

次期SINET
高速かつセキュアな仮想ネットワークをオンデマンドに構成	

実験データ	

ネットワークサーバ	

研究グループ	研究グループ	

大学A	

大学B	
National Institute of Informatics	

14	

学術クラウドサービスの検討例（続）	
ビックデータ処理の基盤

新たな共同研究プラットホーム

クラウド上のビックデータを学内およびクラウド上の計算資源を利用して解析することにより，大規模データ処理を実現．	

異なる組織の研究グループ間で計算資源を共有することにより，共同研究プラットフォームを実現．	

次期SINET
高速かつセキュアな仮想ネットワークをオンデマンドに構成	

研究グループ	研究グループ	研究グループ	

大学A	

大学B	

大学C	
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15

学術インタークラウド基盤	
学術インタークラウド基盤（AIC）	  ネットワーク（AICN）
FTBO

計算（AICC）

ストレージ（AICS）	  FTJK;# $9FTBOFTJK?SLPWGAWKXFTBOFTJKFTJKAWKXFTBOFTJKFTJKYAWKXFTBOFTJKFTJKSHWRXUZFTJK

172<FTJK:F
TJK36>7594

AWKXFTBOFTJKSHWRXU

172<3MXK86>=3594

AWKXFTBO!%)'&.".,-'"'-/(&'&,*,+0
172<VXEU9DQICFNJN@;594

National Institute of Informatics

16	

計算サービス（AICC）	
n 研究クラウドで利用しているCaaSを利用	

Applica4ons	

Deploy インタフェース	を使ったクラウド基盤構築	

PaaS	

IaaS の	Compute インタフェース	を使ったクラスタ構築	

VM	  Cluster	

VM	  Cluster	

Cluster as a Service の	
Deploy インタフェース	
を使ったクラウド基盤構築	

IaaS	

IaaS	

PaaS	

Cluster as a Service の	Compute インタフェース	
を使ったクラスタ構築	

Bare-­‐metal	  Cluster	Bare-­‐metal	  Cluster	Bare-­‐metal	  Cluster	

既に標準化されたインタフェース（IPMI, PXE bootなど）を活用	

CaaS	
Hardware/Network	
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広域分散オブジェクトストレージ（AICS）	
Swift	
Swift forinter-cloud	

Swift	

Storage-Iの地域分散による	障害対応，アクセス性能向上	

Swift forinter-cloud	

Swift forinter-cloud	

広域分散オブジェクトストレー
ジと地域オブジェクトストレージのシームレスな連携	

Storage-A	
Storage-B	
Storage-C	

地域	オブジェクト	
ストレージ	

Swift	
Storage-I	

広域分散	
オブジェクト	ストレージ	

Na+onal	  Ins+tute	  of	  Informa+cs	  17

ネットワークサービス（AICN）	
n オンデマンド L2 VPN
ü 大学内のネットワークセグメントをAIC内に延伸n 上位層サービス
ü IPアドレス動的移行，Firewall as a Service (FWaaS)	
AIC	
クラスタA	

高速アクセス	

クラスタB	

高速通信	

クラスタC	

高性能学術ネットワーク

大学A内
VPLS	

大学B内
VPLS	

大学C内
VPLS	

研究グループ	研究グループ	研究グループ	

大学A	

大学B	

大学C	

インタークラウドテストベッド準備状況	
consumer	

研究クラウド（NII)	
@一ツ橋	

1G	

ネットワーク	
状況分析	

10G	

北大	

1G	

SINET	

Netflow	collector	(VPLS)	

100M	

provider	

研究クラウド（NII)	
@西千葉 	

インタークラウド基盤	
（さくらインターネット)	
@石狩	

10G	

インタークラウド基盤（NII)	
@西千葉	
インタークラウド	基盤プロトタイプ	

インタークラウド基盤	
（β社)	
（議論中）	

Na+onal	  Ins+tute	  of	  Informa+cs	  19	

20	まとめ	n SINETにおける上位レイヤサービスについて，NIIが運用しているクラウドを中心として紹介．
n 将来の学術クラウドの実現に向けた検討状況を紹介．	

新たな学術クラウドサービスに対するご意見を歓迎します．	

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