非定型問題を大規模分散環境で解くためのプログラミング環境に関する研究

Research Project

Project/Area Number	17700051
Research Category	Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Computer system/Network
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	横山大作東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助手 (80345272)
Project Period (FY)	2005 – 2006
Project Status	Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help	¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000) Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000) Fiscal Year 2005: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Keywords	並列計算 / 分散計算 / プログラミングフレームワーク / 探索問題 / 耐故障計算 / 分散ハッシュテーブル
Research Abstract	本研究では、組み合わせ最適化問題やゲーム木探索などにみられる、木状の依存関係を持つ非定型問題に対象を絞り、計算途中でも構成の変更が可能な分散計算環境を設計、構築し、自然な耐故障性を実現することを一つ目の目的としている。また、実問題への適用性を評価し、モデルの記述能力や探索効率を高めるための付加要素の導入方法などの検討、評価を行うことを二つ目の目的としている。本年度の研究では、前年度の研究で行ったプログラミングモデルやプログラム記述法の検討をもとに、提案する計算フレームワークの全体的な構成を検討し、計算時間や通信量に関するシミュレーションによってその得失についての評価を行った。また、耐故障性のある計算フレームワークの実装を行い、15パズルを実問題の例としてフレームワークを用いて解くプログラムを作成した。結果、提案フレームワークで耐故障性のある計算環境が実現可能であることが示された。また、実問題の効率的な実行に必要な追加的な機能要素を明確にすることができ、その導入方式に関する提案を行うこともできた。初年度設備費によって購入した比較的小規模な計算クラスタと、より大規模なクラスタを用いて行った評価実験により、耐故障性を実現するための再実行に起因するオーバヘッドは比較的軽微であり、比較的良好な効率で計算実行できることが示された。また、故障発生時の性能悪化に関する評価を行い、今回の実装に採用した耐故障性実装方式の問題点を明らかにすることができた。さらに、再利用する部分計算の記憶リソースへの分配方法の考察や、負荷分散の必要性、探索順序のコントロールの必要など、より複雑大規模な応用問題への今後の適用に際しての有用な知見が得られた。