2021 Fiscal Year Research-status Report

Development of Rubust Framework for Distributed Collaborateve High Performance Edge Computing

Research Project

Project/Area Number	20K11744
Research Institution	University of Fukui
Principal Investigator	森眞一郎福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (20243058)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	並列処理 / 分散処理 / 高性能計算 / エッジコンピューティング / 耐故障性 / インタラクティブシミュレーション / ヒューマンインザループ / サイバーフィジカルシステム
Outline of Annual Research Achievements	[シミュレーションキャッシングを用いた頑健な弱連携エッジサーバ構成法に関する検討] 遠隔地にある大規模計算サーバCSと地理的に分散したエッジサーバRSで実行しているシミュレーション間で情報を交換し連携することでそれぞれのシミュレーション結果を改善する間接連携型のエッジサーバ連携法（R2年度実装）について多階層化を行い，3階層モデルに関して商用クラウドサービス上のCSと福井大学内に設置した下位2階層のサーバを用いて動作確認を行った．この際、CSとRS間での通信障害、下位2層のサーバ間での通信障害の単一障害、ならびに、これらの通信障害が同時に発生した場合の多重障害（現在は2重障害）に対してもシステム全体のブラックアウトが発生せず、通信障害からの復帰後に全サーバの復帰動作ができることを確認した． [シミュレーションキャッシング・フレームワークの双方向一貫性制御拡張] 昨年度実装したCS-RS間の双方向の一貫性制御機構を階層毎に計算ノード数が異なる場合への対応を行った．また，入力データの集約効率を上げるフィルタリングモデルの検討を行い、同一データの価値が階層間で異なる点を考慮したフィルタリングモデルの一例をシステムに実装した．また，ロールバック型の一貫性制御の実装可能性について検討を行った． [時系列シミュレーションの実時間処理技術との連携に関する研究] a)『投機的手法を用いたシミュレーション手法』とb)『連続性を考慮した補正計算を用いたシミュレーション手法』を併用し実時間応答性と計算精度の両方を改善するフレームワークを開発し予備実装ならびに予備評価を行い中規模シミュレーションにおいて改善がみられることを確認した．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason フレームワークの多階層化、双方向一貫性制御拡張に関してはプロトタイプの実装が完了しており，3階層での通信障害耐性についても動作が確認できている．
Strategy for Future Research Activity	[シミュレーションキャッシングを用いた頑健な弱連携エッジサーバ構成法に関する検討]令和3年度に引き続きCSを介してRS間が連携する間接連携モデルの改良を行うとともに，RS間の直接連携を許すモデルについても検討を行う．縮退状態からの様々な復帰モデルについても検討を行なう． [シミュレーションキャッシング・フレームワークの双方向一貫性制御拡張]令和３年度に引き続きCS-RS間の双方向の一貫性制御機構における実装上の制約条件を緩和するとともに，多階層化とともに問題となる入力データの集約モデルの改善ならびに評価を行う。また，実際のセンサデータとの連携法についても検討を行う． [時系列シミュレーションの実時間処理技術との連携に関する研究]a)反復解法に対する『投機的手法を用いたシミュレーション手法』, b)直接解法に対する『連続性を考慮した補正計算と多重追跡実行を用いたシミュレーション手法』組み合わせた実時間性向上手法の効果を大規模シミュレーションに対して適用しその効果を検証するとともに、シミュレーションキャッシングフレームワークのCSやRSに導入する手法の検討を行う．
Causes of Carryover	国際会議がオンライン開催となり予定していた旅費の支出がなくなったため。令和4年度はハイブリッド開催が計画されておりその旅費として充当予定。