大阪大学におけるCSIへの取り組み

大阪大学 サイバーメディアセンター
坂根栄作
東田学
下條真司
大阪大学

1

これまでの取り組み
 グリッド環境に対応した計算機センターとして実験環境の構築
学内IT認証基盤と計算資源用ＣＡの連携
計算資源利用者のアカウント管理の自動化
計算資源用認証局CP/CPSの策定
NAREGIミドルウェアβ1導入

 グリッド実験ネットワーク整備
SINET3接続のための10G-LRモジュールを導入

 E-scienceへの取り組み
 先端研究共用イノベーション開始
大阪大学

2

大阪大学におけるCSI整備
認証セキュリティ整備

学内 IT 認証基盤 CA(ホスティング)

NAREGI CA
計算機資源用 CA(NAREGI CA)

連携•学内無線LAN整備•グリッド実験NW整備

学内利用者
証明書発行

システム利用者
証明書発行

最先端高速ネットワーク
基盤の実現
教員
基礎データシステム

e-Learningシステム

学務情報システム

無線LAN
認証サーバ

グリッドシステム，スパコン

学内ITシステム

組織間連携

他大学、研究機関等

グリッド環境構築•NAREGI ミドルウェア導入•ＧＯＣの整備・運用•運用管理システム設計開発•E-scienceの取り組み
大学間システム連携・計算機リソースの学外提供

計算機リソース利用認証

シングルサインオン

学内利用者(教員，職員，学生)

大阪大学

証明書
ＤＢ

証明書
ＤＢ

証明書
ＤＢ

ネットワーク高度化

高度な利便性・セキュリ
ティを兼ね備えた認証基
盤の実現•計算機資源用ＣＡ整備•計算機資源用ＣＡと学内ＣＡの連係•各種シングルサインオン対応•運用ポリシー策定

計算機リソース利用者(他組織，民間含む)

3

計画
2005(H17)年度
認証セキュリティ整備

高度な利便性・セキュリティを兼ね備えた認証基盤の実現

2006(H18)年度

2007(H19)年度

CA 設備構築
計算資源用 CA(NAREGI CA)導入

CAポリシ策定
全学IT認証基盤との連携運用

カスタマイズ

グリッド環境構築
GOC整備

運用検討
試験運用開始大学間システム連携・計算機リソースの学外提供

ネットワーク高度化
最先端高速ネットワーク
基盤の実現

（参考）
学内IT認証基盤整備

大阪大学

NAREGI
α版導入

RADIUS
SSL-VPN整備

NAREGI
β版導入

学内無線LAN運用
SuperSINET次期

基幹ルータ整備

調達・構築

実験NW運用

試験運用

本格運用

4

学内IT認証基盤と計算資源用ＣＡの連携～Webエンロールを利用した利用者への証明書発行～
証明書発行用サーバ
学内利用者

学外利用者

学内 IT 認証基盤 CA

学内IT認証基盤
によるPKIログイン

証明書取得要求

ユーザ認証

メニュー
証明書発行
プロセス
簡略化

ライセンスID入力

提供情報生成認証

証明書
ＤＢ

学内ユーザIDと計算機リソースユーザIDのマッピング等

利用者管理
利用者管理
サーバ
サーバ

制御情報

対象利用者ID取得

証明書格納先選択

証明書取得

証明書発行

証明書
ＤＢ

計算資源用CA

ダウンロードログインから、証明書発行（未/済）まで管理

大阪大学

履歴管理
証明書発行済情報更新

NAREGINAREGI
ユーザ管理サーバ
ユーザ管理サーバ
(UMS)
(UMS)

5

計算資源利用者のアカウント管理の自動化
Grid
Grid LDAP
LDAP
利用者管理サーバ
利用者管理サーバ
利用者情報登録

計算資源用 CA
(NAREGI CA)

VOMS
VOMS

アカウント登録

Proxy証明書格納

MyProxy
MyProxy

VO情報Kerberos
Kerberos
Domain
Domain Server
Server（ADS）（ADS）

計算機リソース
利用者証明書

証明書管理サーバ
証明書管理サーバ
UMS
UMS

PKI－Kerberos
ログオン認証シングルサインオン

Kerberos
TicketNAREGIポータル
NAREGIポータル
WFT
WFT

エンドユーザPSE
PSE

アカウント登録
grid-mapfile登録

GVS
GVS
スーパーコンピュータ
スーパーコンピュータ
Front-EndFront-End

大阪大学

Proxy証明書取得

計算リソース
計算リソース
Grid
Grid VM
VM ServerServer
6計算資源用認証局CP/CPSの策定
 申請責任者が利用者の実在性・同一性を担保利用者の実在性と同一性の確認を申請責任者が行なう

申請責任者の確認
利用者

大規模計算機システム利用申請（証明書申請）

申請責任者

経理責任者

大阪大学

利用者受付

導入初期
|従来の利用申請で証明書申請を兼ねる|従来の業務をベースとする認証局業務~対面による本人性確認を担保できずÎAPGrid PMA 準拠とはならず
Îその他、可能な限り Minimum CA
requirements を満たすように運用規程を策定
国際連携を見据えて
業務内容の改変？
外部組織の認証局に依拠？

対面による本人性確認は運用上不可

利用者管理システムDB

NAREGIミドルウェアβ1導入
Authority Node

User Management Server

NAREGI-CA

gLite VOMS

PortalPSE

MyProxyWork Flow Tools

GVS Service Provider

Super Scheduler SS client

Super Scheduler SS Server

SS NodePortal Node

IS NodeInformation Service

MyProxy+

GridVM Server NodeGVS Parallel Visualizer

Information Service LRPS

GridVM Scheduler

GridVM Engine

Gfarm Server

GVS Parallel Visualizer
GridVM Engine
GridVM Client Node
GridVM Client Node

Data Access Management System
Metadata Management System

大阪大学

8グリッド環境の構築「e-Science 研究分野の振興を支援する委託事業」をNAREGI Grid Middleware β1 により推進。
グリッド基盤の運用管理など、センターにとって有益なノウハウを蓄積。
NAREGI β2 を大規模計算機システムに導入し、すべての計算機資源をグリッド資源として提供。
e-Science
平成19年3月★東北大・阪大連携実験
阪大レーザー研の分子動力学大規模シミュレー
ションを NAREGI ミドルウェアにより試行する。東北大、阪大の計算資源を SINET によって接続し、サイト間 GridMPI の実行に成功。
管理ノード：阪大
計算資源：東北大, 阪大 ~65Gflops

e-Science

継続中★データグリッド環境の検討
阪大超高圧電子顕微鏡センターで得られるイメージデータの共有手法として NAREGI Data Grid 技術の適用を検討。先行する UHVEM-CMCNCMIR ファイル共有環境との統合を目指す。

e-Science
平成19年2月★ NII NAREGI・阪大連携実験
ペタコン

阪大レーザー研の分子動力学大規模シミュレーショ
ンを NAREGI ミドルウェアにより試行する。計算機資源として NII NAREGI の PC クラスタを利用し、阪大からのジョブサブミッションおよび GridMPI による31並列計算の実行に成功。
管理ノード：阪大
計算資源：NII NAREGI ~392Gflops

継続中★東工大・阪大連携実験
次世代計算研究環境における情報基盤センターグリッドの運用を想定し、技術的、制度的な課題を洗い出す。
両センターの保有する O(10) Tflopsの計算機資源を接続。より現実的な連携モデル（ユーザ連携、計算資源連携）へ向け、ステップバイステップで長期的に進める。

Single PKI domain

UHVEM: Ultra-High Voltage Electron Microscopy
CMC: Cybermedia Center
NCMIR: National Center for Microscopy and Imaging Research <http://ncmir.ucsd.edu/>

グリッドサービスの展開拠点• グリッドコンピューティング基盤構築– 大規模計算機システム（全国共同利用施設）
既存の利用形態と両立しつつ、本格的なグリッドサービスを提供– NAREGI Grid Middleware β2 を導入• ローカルバッチキューシステム対応、運用管理システム開発– 他センターとの連携を推進– e-Science 研究分野への支援• VO ホスティングの検討• NAREGI でカバーできないグリッド技術の支援・資源提供• グリッド認証局の立ち上げ、運用– 全国共同利用におけるグリッド PKI ドメインをサポートする認証局のモデルケース

阪大・東工大連携実験• 次世代計算研究環境における情報基盤センターグリッドの運用を想定し、技術的、制度的な課題を洗い出す。
• 両センターの保有する O(10) Tflops の計算機資源を接続。
• より現実的な連携モデル（ユーザ連携、計算資源連携）へ向け、ステップバイステップで長期的に進める。

計画• Phase-1（H19/11月）– 阪大：管理ノード、計算資源– 東工大：計算資源• Phase-2（H19/12月）– Phase-1をベースに東工大の管理ノードを接続• Phase-3（H20/3月）– 他機関との更なる連携：九大、KEK、…

Phase-1接続（案）
連携VO（仮）VO管理者：阪大
リソースプロバイダ：阪大、東工大
CA/RAUMS

PortalVOMS

SS

PortalIS-NAS

IS-NAS

SS

大阪大学

UMS
VOMS

東京工業大学

IS-CDAS
IS-CDAS
GridVM Server

GridVM Server

GridVM Clients

GridVM Clients

Single PKI domain

Phase-1連携実験進捗• NAREGI Grid Middleware β2– 大阪大学• ミドルウェアの動作確認（９月完了を目処に）– 東京工業大学• 管理ノードはRPMパッケージを利用• GridVMノードは先行して構築• 運用体制の整備– 大阪大学• 認証局（ほぼ完了）• VO管理体制– 新規立ち上げ（受理、承認過程）– 利用申請時におけるVO参加資格審査？

• リソースプロバイダ（資源提供に至るまでの手続き）– 東京工業大学• リソースプロバイダ

UHVEM
CCD camera
controller

データグリッド環境構築に向けて
Data flow in the PRIME 2007 project

dataCybermedia Center
Research Center for Ultra-High
Voltage Electron Microscopy

WebDAV/Samba/SCP
IMOD

Storage

WebDAV

data

data

data

Cell Centered Database
National Center for Microscopy and Imaging Research
Courtesy by Young Chun

UHVEM

NAREGI Data Grid による統合

データプロバイダ
CCD camera
controller

UVHEMを中心とするVO

data

Cybermedia Center
Research Center for Ultra-High
Voltage Electron Microscopy

SCP/gfreg (gfarm)
IMOD

Gfarm

SS/IS

data
WebDAV

NAREGI Portal

GridVMs

Tomographic/3D
reconstruction

data

data

Cell Centered Database
National Center for Microscopy and Imaging Research

資源提供に特化したミドルウェアの開発
NAREGI Portal

Super Scheduler

PC Cluster (SUSE Linux Enterprise Server 10)
スケジューラは NQS II (Linux) を採用
平成19年度の運用においてNAREGI標準対応スケジューラとの併存は困難

Information Service

ベクトル型スーパーコンピュータ (SX-8R)
NQS II (SUPER-UX):NAREGI β2 対応スケジューラÎNQS II (Linux) の Grid VM 対応~Grid VM 対応とする改良~IS クライアントの開発

大阪大学

18

我が国におけるe-scienceの問題点
 今後科学を進めていくには情報基盤が必須
 そのためには、最新の情報技術を支えていく基盤と優秀な技術者が必要
 しかし、コミュニティにおいてエンジニアと研究者の区別がついていない
自前主義がはびこっていて、内製で済ませようとする
科学者は情報基盤にお金を使おうとしない
CSIもNii内予算で支えられている
大阪大学

19

次世代スパコンに期待すること
計算科学から我が国の科学技術をけん引する人材育成拠点として高度なコンピュータ科学技術者
産額連携
E-science, Visualizationの拠点として

我が国の計算機環境の仮想化

大阪大学

先行開発区域の位置づけ
先行開発区域自立性
２期計画に頼ることなく「知の循環」を自立的に推進する機能・空間・しくみ

拡張性
周辺地域と結び付き、2期開発へと拡張していく
機能、動線、しくみ

２期開発の促進大梅田地区の形成

大規模市民イベントの開催イメージ

大阪北口広場 25

可視化センターを中核ハブとした情報発信・人的交流の促進
可視化センターの機能
可視化センターの機能

理研、大学等

研究成果の発信
研究成果の発信
科学技術の教育・啓蒙
科学技術の教育・啓蒙

科学技術への関心醸成
科学技術への関心醸成
研究者へのフィードバック
研究者へのフィードバック
一般来訪者
一般来訪者

研究機関・研究者
研究機関・研究者

新たなメディアアート
新たなメディアアート
手法の提案
手法の提案

可視化センター
可視化センター

分かりやすい可視化手法・
分かりやすい可視化手法・
展示手法の提案
展示手法の提案
博物館・美術館・博物館・美術館・アーティスト
アーティスト

新たなメディアアートの享受
新たなメディアアートの享受
制作者へのフィードバック
制作者へのフィードバック
新たなメディアアート
新たなメディアアートの発信・展示の発信・展示

アルツエレクトロニカ
大阪市科学館、美術館

さまざまな先端的映像体験設備を用意
さまざまな先端的映像体験設備を用意

CAVEを用いた広視野立体映像

タイルディスプレイを用いた超高精細映像

ボリュームディスプレイを用いた3次元映像(http://www.ntticc.or.jp/Archive/2003/Frontiers_of_Communication/Works/cave_j.html)(http://www.evl.uic.edu/cavern/sage/gallery/lambdavision.jpg)(http://www.actuality-systems.com/site/content/gallery.html)