広域仮想計算機基盤のための仮想ネットワークテストベッド構築に関する研究

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K00170
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 市川 昊平 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 准教授 (90511676)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 広域計算環境 / クラウドコンピューティング / Software Defined Network / OpenFlow

研究実績の概要

仮想計算機技術の発達により、地理的に分散する大学や組織が提供する計算機資源をソフトウェア制御技術により動的に多数確保し、仮想計算資源を共有するマルチサイト・クラウド実験基盤の構築技術は成熟しつつある。しかし、このような広域に分散する仮想計算機基盤と統合して活用可能なネットワークの実験基盤の整備はまだ発展途上にある。本研究では、広域に分散するSDN (Software Defined Networking)サービスを複数相互接続し、仮想計算機基盤の構築と同時に、その仮想計算機基盤間をつなぐネットワークに関しても仮想化技術によってソフトウェアで完全に制御可能なネットワーク実験基盤（テストベッド）の構築を目指し、研究開発を実施している。
当該年度は昨年度に引き続き、1) 国際環境におけるOpenFlowの相互接続網の構築、2) 複数管理ドメインにまたがるOpenFlowネットワークの仮想化技術の構築に取り組んだ。国際環境におけるOpenFlowの相互接続網の構築の構築にあたっては、昨年度までに構築済みであった日本3拠点、アメリカ3拠点、台湾1拠点に加え、タイ1拠点に拡張し、実証実験環境の充実を図った。また、また、複数管理ドメインにまたがるOpenFlowネットワークの仮想化技術の構築にむけ、各国にまたがるOpenFlowネットワークの状況を俯瞰し、管理可能とするOpenFlowネットワークモニタリングツールの研究開発を進め、現在利用可能な実証実験環境で実験を実施した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究では、研究計画として、1) OpenFlow相互接続網の構築、2) 複数管理ドメインにまたがるOpenFlowネットワークの仮想化技術の構築、3) 複数管理ドメイン仮想化技術の実証実験、4) 実アプリケーションを用いたネットワーク実験基盤の実証的評価という4つのマイルストーンを設定して進めている。当該年度では、研究計画通り、1)のOpenFlow相互接続網の構築を継続して実施しつつ、2)および3)の複数管理ドメインにまたがるネットワーク仮想化技術の構築およびその実証実験に取り組んでいる。そのため、概ね当初の計画通り研究開発が推移していることから、順調に進展していると判断している。

今後の研究の推進方策

当該年度は当初の研究開発通り、順調に研究開発が進展しているため、次年度以降も計画通り進める予定である。本研究では、OpenFlow相互接続網の構築および拡張を継続的に行うため、国内外の研究者と継続的な議論を展開している。次年度の拡張に向けては、現在マレーシアの研究者と議論を深めている段階である。また、日本国内回線に関しては、現在まではNICTが提供しているJGNを基盤に開発してきたが、NIIが提供するSINETも相互に利用する構成の検討を開始している。

次年度使用額が生じた理由

本研究では、広域分散環境を構築する上で、実証のための物品の購入を計画していたが、当該年度は既存の学内資産を利用することで一部の目的が達成可能であったため、物品費を抑えた。
また当該年度に予定していた国際会議発表の開催時期が次年度に延期されたため、未使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

当該年度未使用分の物品費は次年度においてより大規模な実証環境構築および実験に利用する計画である。また次年度に開催が延期された国際会議において成果発表を行うことで、旅費も利用する計画である。

研究成果

• [国際共同研究] University of California, San Diego/University of Florida/Indiana University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of California, San Diego/University of Florida/Indiana University
• [国際共同研究] National Applied Research Laboratories(台湾)
  • 国名: その他の国・地域
  • 外国機関名: National Applied Research Laboratories
• [国際共同研究] Kasetsart University/Thammasat University(タイ)
  • 国名: タイ
  • 外国機関名: Kasetsart University/Thammasat University
• [雑誌論文] PRAGMA-ENT: An International SDN Testbed for a Cyberinfrastructure in the Pacific Rim (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ichikawa, Pongsakorn U-chupala, Che Huang, Chawanat Nakasan, Te-Lung Liu, Jo-Yu Chang, Li-Chi Ku, Whey-Fone Tsai, Jason Haga, Hiroaki Yamanaka, Eiji Kawai, Yoshiyuki Kido, Susumu Date, Shinji Shimojo, Philip Papadopoulos, Mauricio Tsugawa, Matthew Collins, Kyuho Jeong, Renato Figueiredo, Jose Fortes
  • 雑誌名: Concurrency And Computation: Practice And Experience 巻: － ページ: e4138
  • DOI: 10.1002/cpe.4138
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Simple Multipath OpenFlow Controller using topology-based algorithm for Multipath TCP (2017)
  • 著者名/発表者名: Chawanat Nakasan, Kohei Ichikawa, Hajimu Iida, Putchong Uthayopas
  • 雑誌名: Concurrency And Computation: Practice And Experience 巻: － ページ: e4134
  • DOI: 10.1002/cpe.4134
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Virtual Screening Techniques and Current Computational Infrastructures (2016)
  • 著者名/発表者名: Jason H. Haga, Kohei Ichikawa, Susumu Date
  • 雑誌名: Current Pharmaceutical Design 巻: 22 ページ: 3576-3584
  • DOI: 10.2174/1381612822666160414142530
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] SDN-accelerated HPC Infrastructure for Scientific Research (2016)
  • 著者名/発表者名: Susumu Date, Hirotake Abe, Dashdavaa Khureltulga, Keichi Takahashi, Yoshiyuki Kido, Yasuhiro Watashiba, Pongsakorn U-chupala, Kohei Ichikawa, Hiroaki Yamanaka, Eiji Kawai, and Shinji Shimojo
  • 雑誌名: International Journal of Information Technology 巻: 22 ページ: －
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Toward Construction of Resilient Software-Defined IT Infrastructure for Supporting Disaster Management Applications (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Watashiba, Jose Fortes, Jason Haga, Kohei Ichikawa, Susumu Date, Hirotake Abe, Yoshiyuki Kido, Hiroaki Yamanaka, Ryousei Takano, Ryusuke Egawa
  • 学会等名: International Symposium on Grids and Clouds 2017 (ISGC2017)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2017-03-05 – 2017-03-10
  • 国際学会
• [学会発表] An Implementation of OpenFlow Network Monitoring and Visualization Tools (2016)
  • 著者名/発表者名: Wassapon Watanakeesuntorn, Kohei Ichikawa, Putchong Uthayopas
  • 学会等名: PRAGMA31 Workshop
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2016-09-07 – 2016-09-10
  • 国際学会
• [学会発表] Implementing and Testing Ceph Distributed File System with Multipath TCP (2016)
  • 著者名/発表者名: Chawanat Nakasan, Kohei Ichikawa, Hajimu Iida
  • 学会等名: PRAGMA31 Workshop
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2016-09-07 – 2016-09-10
  • 国際学会
• [学会発表] Container Rebalancing: Towards Proactive Linux Containers Placement Optimization in a Data Center (2016)
  • 著者名/発表者名: Pongsakorn U-chupala, Yasuhiro Watashiba, Kohei Ichikawa, Susumu Date, Hajimu Iida
  • 学会等名: PRAGMA31 Workshop
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2016-09-07 – 2016-09-10
  • 国際学会
• [学会発表] A design and implementation of global distributed POSIX file system on the top of multiple independent cloud services (2016)
  • 著者名/発表者名: Ikuo Nakagawa, Hiroki Kashiwazaki, Shinji Shimojo, Kohei Ichikawa, Tohru Kondo, Yoshiaki Kitaguchi, Yutaka Kikuchi, Shigetoshi Yokoyama, Shunji Abe
  • 学会等名: 5th IIAI International Congress on Advanced Applied Informatics (IIAI-AAI)
  • 発表場所: 熊本市国際交流会館、熊本県熊本市
  • 年月日: 2016-07-10 – 2016-07-14
  • 国際学会
• [学会発表] An SDN-Based Multipath GridFTP for High-Speed Data Transfer (2016)
  • 著者名/発表者名: Che Huang, Chawanat Nakasan, Kohei Ichikawa, Hajimu Iida
  • 学会等名: 2016 IEEE 36th International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS)
  • 発表場所: 奈良ホテル、奈良県奈良市
  • 年月日: 2016-06-27 – 2016-06-30
  • 国際学会
• [学会発表] Hydra: A High-throughput Virtual Screening Data Visualization and Analysis Tool (2016)
  • 著者名/発表者名: Curtis Sera, Shelby Matlock, Yasuhiro Watashiba, Kohei Ichikawa and Jason Haga
  • 学会等名: International Conference on Computational Science 2016 (ICCS 2016)
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-06-06 – 2016-06-08
  • 国際学会
• [学会発表] Design of a flow-level monitoring middleware for automatic flow categorization (2016)
  • 著者名/発表者名: Xuliang Wang, Pongsakorn U-chupala, Kohei Ichikawa, Yasuhiro Watashiba, Chantana Chantrapornchai, Putchong Uthayopas, Hajimu Iida
  • 学会等名: 電子情報通信学会 インターネットアーキテクチャ研究会
  • 発表場所: 佐賀大学、佐賀県佐賀市
  • 年月日: 2016-06-06 – 2016-06-07
• [学会発表] Architecture of Virtualized Computational Resource Allocation on SDN-enhanced Job Management System Framework (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Watashiba, Susumu Date, Hirotake Abe, Kohei Ichikawa, Yoshiyuki Kido, Hiroaki Yamanaka, Eiji Kawai and Shinji Shimojo
  • 学会等名: Proceedings of the 39th IEEE International Convention on Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics (MIPRO 2016)
  • 発表場所: Opatija, Croatia
  • 年月日: 2016-05-30 – 2016-06-03
  • 国際学会
• [備考] PRAGMA-ENT
  • URL: https://github.com/pragmagrid/pragma_ent/wiki