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アカデミッククラウドによる 教育 研究 支援 の展望. 名古屋大学 情報連携統括本部 情報戦略室 情報基盤センター 情報科学研究科 梶田 将司 2009 年 5 月. Agenda. 背景 クラウドコンピューティングの時代へ 大学とクラウド. uPortal ( 大学ポータル開発フレームワーク). CAS ( シングルサインオン). 名古屋大学ポータル. 情報サービスの統合化技術. 情報サービス統合技術・組織基盤. S/W 開発フレームワーク (安否確認) Service Delivery Network (災害対策).
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アカデミッククラウドによる教育研究支援の展望アカデミッククラウドによる教育研究支援の展望 名古屋大学情報連携統括本部情報戦略室 情報基盤センター情報科学研究科 梶田将司 2009年5月
Agenda • 背景 • クラウドコンピューティングの時代へ • 大学とクラウド
uPortal (大学ポータル開発フレームワーク) CAS (シングルサインオン) 名古屋大学ポータル 情報サービスの統合化技術
情報サービス統合技術・組織基盤 S/W開発フレームワーク(安否確認) Service Delivery Network (災害対策) サーバ共有(教員プロフィールDB) ポータルUI更新(uPortal+VTスキン) アプリ連携(教務システム) 全学ID+SSO (LDAP+CASサーバ) 大学ポータルフレームワーク(国際化uPortal) データ永続化(Oracle 10g RAC)負荷分散(ロードバランサ・SSLアクセラレータ) 情報連携統括本部設置災害対策室との連携 全学ID (LDAPサーバ) 大学ポータルフレームワーク(国際化uPortal) データ永続化(Postgres) 教員プロフィールDB連絡会との連携 情報戦略組織の検討(WG+FS室) 利用規程・内規制定全学IDの全学的承認 学務情報システム推進委員会との連携 大学ポータル専門委員会設置 名古屋大学ポータルの時間的変遷 統合度 100% 第3世代 第2世代 第1世代 2002年度 2003年度 2004年度 2005年度 2006年度 時間
CampusInfo 安否確認 Others 教員プロフィールDB 教務システム 名古屋大学ホームページ MyNUContents Sakai Tools MyNUApps Portal User Interface S/W Development Framework Middleware (RMSDB) Middleware (CAS) Middleware (LDAP) Middleware (Web, Servlet) Servers (H/W, OS) Internal Network (Load Balancing, SSL) 名古屋大学ポータル関連サービス 名古屋大学ポータル 名古屋大学ポータル統合スタック メディアセンター 部局・学科…. 災害対策室 評価企画室 広報室 図書館 総務部人事課 学務部 全学技術センター
クラウド=第3の波 ユーティリティであること 到達可能であること 参加可能であること 情報通信基盤に求められる機能 ウェブ 2.0 ウェブ 1.0 情報通信基盤の社会基盤としての進化度 ネットワークの時代 ウェブの時代 クラウドの時代 TCP/IP 1969 2007 年 1991 分散化(Decentralized) 集中化(Centralized)
クラウドコンピューティング • マッキンゼー社による定義 • 購入する側にとって,ハードウェア管理が高度に抽象化されている • 購入する側は,可変な事業運営費としてインフラコストを負担する • インフラキャパシティは高度に伸縮性がある(伸ばす方にも縮める方にも)
クラウド型サービスの類型 • 提供レイヤーでの分類 • Software-as-a-Service (SaaS) • アプリケーションやサービスを提供 • Gmail や Salesforce.comなど • Platform-as-a-Service (PaaS) • アプリケーションを開発・提供するための仕組みを提供 • Google App Engine や Amazon AWS など • Infrastructure-as-a-Service (IaaS) • 仮想化された計算機資源を提供 • Amazon AWS や Windows Azure など • 提供対象での分類 • パブリッククラウド • 企業や個人など,一般向けサービスとして提供 • プライベートクラウド(エンタープライズクラウド) • 企業や大学などの組織内のクラウド
アカデミッククラウド環境 グリーン IT プライバシ データ A 共同研究対象 クラウド型教育・研究・業務サービス広域仮想化情報サービスプラットフォーム データ A Z B セキュリティ K 災害対策 Z B J C X J C X P 高度IT人材育成 Z C J 費用対効果改善 R P A データ Z X T C E A A J K データ Z B P Z B Z B データ Y大学ポータル J Z J J C 分散配置計算機リソース群 X X C X C E X A P K P P Z Z T 名古屋大学ポータル B B R X大学ポータル Z R K T A P E Y大学構成員 名古屋大学構成員 X大学構成員 仮想化された分散配置計算機リソース群上でHPCサービスから教育研究に必要なサービスまでを動的に構成・提供可能な大学間連携型学術情報プラットフォーム
CampusInfo 安否確認 Others 教員プロフィールDB 教務システム 名古屋大学ホームページ MyNUContents Sakai Tools MyNUApps Portal User Interface S/W Development Framework Middleware (RMSDB) Middleware (CAS) Middleware (LDAP) Middleware (Web, Servlet) Servers (H/W, OS) Internal Network (Load Balancing, SSL) 名古屋大学ポータル関連サービス 名古屋大学ポータル 名古屋大学ポータル統合スタック SaaS型 PaaS型 SaaS型 PaaS型 IaaS型
アカデミッククラウドにおけるサービスピラミッドと研究の対象アカデミッククラウドにおけるサービスピラミッドと研究の対象
アカデミッククラウド環境の利用例裾野の広いサービスを動的に構成・提供可能アカデミッククラウド環境の利用例裾野の広いサービスを動的に構成・提供可能 ACL(新規研究開発) • 計算機クラスタによる多体化学系の反応現象の解析・シミュレーション 仮想端末上での成績等の高セキュリティ業務用データの使用 • ペタコン・スパコンでの実行用ソフトウェアの高速化・デバッグ 学蔵(新規研究開発) • グリッド環境での計算 部局・学科・研究室等のウェブ・メールサーバ スパコン 大学レベルのHPCアプリケーション • 業務用データの保管 大学・部局レベルの教育・研究・業務系アプリケーション 履修登録等の高負荷時の臨時サーバとして使用 • 仮想マシンのイメージの保管 SINET 大規模仮想化 計算機リソース基盤(要求設備) 専門分野固有の教育・研究アプリケーション • E-Learning 教材の保管 3次元 CAD ソフトウェアによる構造物設計に関する学生実験 • 全学メールボックスの保管 専門分野共通の教育・研究アプリケーション Matlabによるディジタル信号処理に関する学生実験 レポート執筆のためのOffice系アプリの利用 学生が自宅からでも利用できる仮想端末 Mathematicaによる微分方程式に関する課題レポート 自学自習型 CD-ROM 教材による外国語教育 研究データのSPSS による統計解析 ハードウェア更新 からの解放 計算機リソースに対する過大・過小投資のリスクの軽減 電気代抑制 「統計的多重化」による計算機リソースの効率的な利用 (任意の時間に,多数のユーザが,様々な目的に使うこと) セキュリティ向上 平成22年度概算要求(名古屋大学) 大規模調達による コスト削減 ソフトウェアライセンスの厳格管理
クラウド型専門教育実習環境オンデマンドで仮想化計算機リソースにより構成される仮想コンピューティング実験室クラウド型専門教育実習環境オンデマンドで仮想化計算機リソースにより構成される仮想コンピューティング実験室 ユーザ A @ 自宅,実習室,端末室等 RDC や ssh により利用 リクエスト 選択 仮想マシンイメージ アプリごとの仮想マシンイメージバンク リソース管理マネジャ ユーザAの仮想実習 マシン リソース割当 個人用ストレージ 仮想化された計算機リソース J 大学ポータル 連携 X C E A 認証・権限管理システム K P Z T B R コース管理システム クラウド型専門教育実習環境 ブレードサーバ群
災害対策のための7センター連携型データ貯蔵サービス「学蔵(Gakuzoh)」(仮称)災害対策のための7センター連携型データ貯蔵サービス「学蔵(Gakuzoh)」(仮称) 各大学の機関情報システム 学蔵ノード(京都大学) 教務システム 人事 システム 学術データ 学蔵ノード(大阪大学) 学蔵ノード(北海道大学) 学蔵ノード(九州大学) 財務会計システム コース管理 東海地域用バックアップ 学蔵ノード(名古屋大学) 学蔵ノード(東北大学) 学蔵ノード(東京大学) 仮想的なWrite-Onlyストレージ
学蔵短期パイロットシステム構成案 SINETや JGN2+ ストレージアプライアンスサーバ 学蔵ノード(A大学) 学蔵ノード(B大学) 地域間BKUP 学蔵ノード(名古屋大学) 地域内BKUP VPN BKUP対象SYS(ユーザ大学)
オープンな研究開発の推進 • Hadoop (Apache) • 大規模データ処理アプリケーションを開発・実行可能 • Google のサービス基盤と同等機能 • Google File System <-> Hadoop Distributed FileSystem • MapReduce <-> HadoopMapReduce • BigTable <-> hBase • DB ボトルネックの解消へ • VCL (Apache, NCSU) • Virtual Computing Laboratory • オンデマンド型仮想計算機構成・サービス提供 • Eucalyptus (UCSB) • Elastic Utility Computing Architecture for Linking Your Programs To Useful Systems • Amazon EC2 と互換性のあるインタフェース
大学とクラウド • これまでやってきたことのクラウドでの対応 • ハウジング,ホスティング,端末利用,… • 管理コストという「不良債権」の回収 • セキュリティ対策,S/W ライセンス管理,… • 計算機リソースの有効活用の新たな手段 • 「統計的多重化」 • コスト削減 • 運用要員育成 ``おもてなしの心’’ 限られた財政的・人的資源を効率的に有効活用した日本的情報サービス提供モデルを確立