2020 Fiscal Year Research-status Report
幅広い次元のトーラスにおいて高性能を発揮する確率的耐リンク故障経路選択手法の探求
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20K11729
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
金子 敬一 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20194904)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 高信頼システム / ディペンダブルコンピューティング / 耐故障経路選択 / トーラス / メッシュ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
トーラスにおいて，メッセージの後退を禁止した確率的耐リンク故障経路選択アルゴリズムを実現し，研究室にある計算機上に予備的な実験環境を構築した．さらに，予備実験によって得られたデータを統計的に解析したところ，性能の向上を確認した．現時点で，対外発表を行うために，研究成果を取り纏めている．この研究成果に加えて，トーラスにおける，耐クラスタ故障の経路選択アルゴリズムに関する研究を推進した．具体的には，複数の連結したノードからなるクラスタ全体が故障していても，それがある程度の大きさ以下であるならば，これを1つのノードと見なして扱うことができることを示した．これにより，多くの故障ノードに耐性をもつ耐故障経路選択アルゴリズムを開発した．例えば，k進n次元トーラスにおいて，直径が1以下のf個のクラスタ故障に対して，長さ高々n(2k+floor(k/2)-2)の経路で任意の2ノード間に経路を構築できることを示し，この成果を学術論文として発表した．また，トーラスにおいて，ノード対間に素な経路を構築することで，故障ノードを回避して高速な通信を行うためのアルゴリズムについても開発に成功した．具体的には，k進n次元トーラスにおいて，c対のノードに対して，時間計算量O(c^3n+kcn)で，長さ高々floor(k/2)n+(ceiling(3k/2)-2)(c-1)の素な経路を構築できることを示し，この成果を学術論文として発表した．さらに，2進n次元トーラスの一般形である，バイキューブを対象に，最短経路選択アルゴリズムを開発し，これを国際会議で発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
複数の国際会議が中止されたことで，対外発表の件数に関して，予定していた数よりも減少しているものの，トーラスにおけるメッセージの後退を禁止した確率的耐リンク故障経路選択アルゴリズムの実現を完了させることができた．また，計算機実験を行うための環境構築が終了している．さらに，構築した実験環境を用いた，計算機による予備実験についても終了しており，特に問題がないことを確認していることから，ほぼ当初の目標通りに進捗している．さらに，副次的効果として，トーラスにおける耐クラスタ故障経路選択アルゴリズムの開発に成功したという成果を得た．また，同じく，トーラスにおける頂点対間の素な経路選択アルゴリズムの開発に成功したという成果も得た．さらに，2進トーラスを拡張した一般形である，バイキューブという位相において，最短経路選択アルゴリズムを求めることに成功したという成果も上げている．以上の点から，本研究はおおむね順調に進展していると判断したため．
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は，まず，新たに求めた到達確率を使用するアルゴリズムを実現する．次に，昨年度開発した実験環境を拡張した後，予備実験を行って，実現したアルゴリズムに問題がないことを確認する．同時に，拡張した実験環境の整備・調整を行う．また，リンクの輻輳状況を表す関数の定式化を完成させる．2021年度の後半は，アルゴリズムの評価実験を実施する．その結果，性能向上が不十分であれば，トーラスの再帰構造を利用した代替の制限された大域情報の設計を試みる．実験結果のデータを統計的に解析し，研究成果を取り纏めて，国内研究会・大会等で発表後，国際会議に投稿・発表する．会議における討議を反映し，大規模な実験を行う．輻輳を考慮した手法の実現，予備実験を行い，環境を拡張する．2022年度は，実験データを解析し，国内会議で発表後，国際会議に投稿する．輻輳を考慮した手法の評価実験を行い，必要に応じて修正し，結果を解析する．
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| Causes of Carryover |
複数の国際会議が中止になったことに伴い，旅費および参加費が発生しなかった．また，開催された国際会議でも，オンラインによる実施となったものもあり，その場合は，旅費が発生しなかった．以上から，2020年度は，一切の旅費が発生しなかった．さらに，国際会議におけるトップレベルの研究者との議論・質疑応答を経て，大規模計算機実験を行う予定であったものの，国際会議における議論が不十分であった．そのため，大規模計算機実験を実施するための高性能計算機の購入を延期し，既存の計算機で予備実験をすることとしたので，物品費の支出も発生しなかった．生じた次年度使用額については，まず，2021年度の国際会議に参加するための旅費，参加費として，約45万円を使用する．また，高性能計算機の購入費として約80万円を充当する．
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