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2013 年度 実績報告書

高伸縮性情報基盤における応用処理と連携した実行時省電力データベースの研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 24300034
研究機関芝浦工業大学

研究代表者

中野 美由紀  芝浦工業大学, 公私立大学の部局等, 教授 (30227863)

研究分担者 小口 正人  お茶の水女子大学, その他部局等, 教授 (60328036)
山口 実靖  工学院大学, 工学部, 准教授 (50439262)
後藤 厚宏  情報セキュリティ大学院大学, その他の研究科, 教授 (90558868)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード実行時省電力 / データベース / クラウド・コンピューティング / 応用処理連携 / 性能評価
研究概要

本研究では、高伸縮性情報基盤の主要な応用処理であるデータベースを対象に、応用処理と連携した実行時省電力技法の研究開発を行う.すなわち、応用の知識(処理粒度、索引の有無等)、実行時特性(ライブラリィ挙動、入出力挙動、アクセス局所性等)を用い、応用の性能要求は満たしながら、実行時に省電力可能なデータベースの設計、評価システム構築を行うことを目的としている.
平成25年度は、平成24年度に行ったクラウド・コンピューティング技術の最新動向調査、省電力要件の検討に基づき、様々なアプリケーションに対応可能な省電力ミドルウェアの具体的な設計を行い、昨年度、一部の実装を行った高伸縮性情報基盤実験評価システムを用い、ミドルウエアを通じての省電力効果の実験・評価に着手した。また、ヴァーチャルマイグレーションによる大規模データアクセス処理の高速化を検討し、日本データベース学会論文誌にその成果を発表した.さらに、OSSのデータベース上にてデータベースベンチマークであるTPC-Hを用い、そのパラメタを変更すると共にディスク上のデータ配置を変更し、データベース処理実行時の消費電力を計測することで、ミドルウェアに配置された省電力機能が入出力挙動のモニタリングを行うことで、省電力可能なデータ配置を得られることを示した.また、一般的なクラウド環境(AWS)においてストレージの消費電力削減手法を検討し、ストレージ間データ再配置による停止時間の拡大により,一般的な仮想化環境でも,省電力の可能性があることを確認した.さらに、超巨大データ応用処理として、セキュリティ分野におけるマルウェア解析分野とスマートフォン位置情報を含むセンサーデータ解析分野において、データ量の急増に加え、プライバシー保護のための匿名化処理など、高負荷処理が必要であると同時に省電力化が必須であることを明らかにした.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

平成24年度には、データベース分野の世界的な国際会議であるICDEに本科研の根幹となる手法の論文が採択され、国際的に高い評価を受け、基幹データベースシステムを用いたアプリケーションの実行時省電力の可能性を一早く明らかにすることが可能となった。さらに基幹データベースシステムのみならず、OSSとしてのデータベースシステム、あるいは、MapReduce/Hadoop環境におけるアプリケーションの入出力挙動、バーチャルマイグレーションの環境におけるアプリケーションの入出力挙動を実際のアプリケーションを稼働させることで、明らかにした。これにより、基幹データベース上の定型的なデータベース問合せ処理に加え、様々な環境におけるアドホックな問合せ(一時問合せ)においても、本科研で開発している実行時省電力手法が十分に適応可能であることが明らかとなった。バーチャルマイグレーションの環境化における入出力挙動とその性能評価については、国内にて高い評価をうけ、日本データベース学会論文誌に平成25年度に採録された。
また、データベース分野において大変評価の高いジャーナルであるIEEE TKDEに提案手法を投稿し、一次査読の結果を修正し、再投稿中である。
以上のように、本来、最終年度にまとめるべき成果を最終年度前半で達成することが可能であり、当初計画以上に進展している。

今後の研究の推進方策

研究成果の公表に関しては、当初予定以上に進展しており、それにあわせ、高伸縮性情報基盤実験評価システムの実装を研究計画を予定どおりに推進すると共に、さまざまなアプリケーションを利用して実行時省電力の効果を得るべく、新たに、共同研究者を迎え、多様なアプリケーションを利用した性能評価環境を整え、さらなる成果を得る予定である。

次年度の研究費の使用計画

研究成果の公表に関しては、当初予定以上に進展したため、高伸縮性情報基盤実験評価システムを拡充した追加実験を最終年度とすることで、高伸縮性情報基盤実験評価システムの拡張に予定していたストレージなどの購入が不要となった。
高伸縮性情報基盤実験評価システムの実装を研究計画を予定どおりに推進すると共に、さまざまなアプリケーションを利用して実行時省電力の効果を得るべく、新たに、共同研究者を迎え、多様なアプリケーションを利用した性能評価環境を整えるためにサーバを新たに購入する予定である。

  • 研究成果

    (36件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (33件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 大規模データベースにおけるアクセス局所性を利用したVMライブマイグレーショ ンスケジューリング手法の提案と評価2013

    • 著者名/発表者名
      石田 渉, 横山 大作, 中野 美由紀, 豊田 正史, 喜連川 優
    • 雑誌名

      日本データベース学会論文誌

      巻: Vol. 12, No.1 ページ: pp.73-78

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 社会の安心・安全に向けたビッグデータ処理ネットワークの課題2013

    • 著者名/発表者名
      後藤厚宏
    • 雑誌名

      Panasonic Technical Journal

      巻: 159-2 ページ: 4--8

  • [雑誌論文] クラウド事業者の相互連携でサービス継続性を高めるインタークラウド技術の動向2013

    • 著者名/発表者名
      後藤厚宏
    • 雑誌名

      電子情報通信学会誌

      巻: 197-2 ページ: 127--132

  • [学会発表] 複数問い合わせ処理の ワークロードに着目したSSDを用いたデータベースの最適化2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木恵介,早水悠登,横山大作,中野美由紀,喜連川優
    • 学会等名
      情報処理学会76回全 国大会,3N-1
    • 発表場所
      東京電機大学
    • 年月日
      20140311-20140313
  • [学会発表] データベースベンチマーク実行時のストレージ省電力手法に関する評価2014

    • 著者名/発表者名
      飯村 奈穂,西川 記史,中野 美由紀,小口 正人
    • 学会等名
      情報処理学会第76回全国大会
    • 発表場所
      東京電機大学
    • 年月日
      20140311-20140313
  • [学会発表] Cassandraを用いた並列分散処理機構の開発とHadoop Cassandraとの比較2014

    • 著者名/発表者名
      菱沼 直子,竹房 あつ子,中田 秀基,小口 正人
    • 学会等名
      情報処理学会第76回全国大会
    • 発表場所
      東京電機大学
    • 年月日
      20140311-20140313
  • [学会発表] 大規模環境におけるHDFSのレプリカ再配置処理のシミュレーションによる評価2014

    • 著者名/発表者名
      日開 朝美,竹房 あつ子,中田 秀基,小口 正人
    • 学会等名
      情報処理学会第76回全国大会
    • 発表場所
      東京電機大学
    • 年月日
      20140311-20140313
  • [学会発表] 大規模環境におけるHDFSの効率的なレプリカ再配置制御に向けたシミュレーション評価2014

    • 著者名/発表者名
      日開 朝美,竹房 あつ子,中田 秀基,小口 正人
    • 学会等名
      第6回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム(DEIM2014)
    • 発表場所
      淡路夢舞台
    • 年月日
      20140304-20140305
  • [学会発表] SSDを用いた大規模 データベースにおける複数問い合わせ処理高速化手法とその評価2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木恵介,早水悠登,横山大作,中野美由紀,喜連川優
    • 学会等名
      電子情報通信 学会第6回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム(第12回日本データ ベース学会年次大会(DEIM2014))
    • 発表場所
      淡路夢舞台
    • 年月日
      20140303-20140305
  • [学会発表] TPC-H実行時省電力化のためのストレージ制御手法の提案2014

    • 著者名/発表者名
      飯村 奈穂,西川 記史,中野 美由紀,小口 正人
    • 学会等名
      第6回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム(DEIM2014)
    • 発表場所
      淡路夢舞台
    • 年月日
      20140303-20140305
  • [学会発表] Hadoop Cassandra とCassandraを用いた並列分散処理機構の性能比較2014

    • 著者名/発表者名
      菱沼 直子,竹房 あつ子,中田 秀基,小口 正人
    • 学会等名
      第6回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム(DEIM2014)
    • 発表場所
      淡路夢舞台
    • 年月日
      20140303-20140305
  • [学会発表] Implementation of Data Affinity-based Distributed Parallel Processing on a Distributed Key Value Store2014

    • 著者名/発表者名
      Naoko Hishinuma, Atsuko Takefusa, Hidemoto Nakada, and Masato Oguchi
    • 学会等名
      8th ACM International Conference on Ubiquitous Information Management and Communication (IMCOM2014)
    • 発表場所
      Siem Reap, Cambodia
    • 年月日
      20140109-20140111
  • [学会発表] SSDを利用したリレー ショナルデータベースにおける大規模意思決定支援クエリ処理性能の特性2013

    • 著者名/発表者名
      鈴木恵介,早水悠登,横山大作,中野美由紀,喜連川優
    • 学会等名
      電子 情報通信学会データ工学研究会,電子情報通信学会技術報 告,Vol.113,No.150,DE2013-24,pp.117-122
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      20130723-20130723
  • [学会発表] データ工学からみたビッグデータの潮流と課題2013

    • 著者名/発表者名
      中野美由紀
    • 学会等名
      JST光ネットワークシステム技術第171委員会 第48回研究会
    • 発表場所
      メルパルク松山
    • 年月日
      20130719-20130720
    • 招待講演
  • [学会発表] データベース処理実行時における省電力化のためのストレージ制御手法の提案2013

    • 著者名/発表者名
      飯村 奈穂,西川 記史,中野 美由紀,小口 正人
    • 学会等名
      マルチメディア,分散,協調とモバイル(DICOMO2013)シンポジウム
    • 発表場所
      十勝川温泉ホテル大平原
    • 年月日
      20130710-20130712
  • [学会発表] Cassandraによるデータアフィニティを考慮した並列分散処理の実装2013

    • 著者名/発表者名
      菱沼 直子,竹房 あつ子,中田 秀基,小口 正人
    • 学会等名
      マルチメディア,分散,協調とモバイル(DICOMO2013)シンポジウム
    • 発表場所
      十勝川温泉ホテル大平原
    • 年月日
      20130710-20130712
  • [学会発表] Hadoopのノード削除時のレプリカ生成の高速化手法の提案2013

    • 著者名/発表者名
      日開 朝美,竹房 あつ子,中田 秀基,小口 正人
    • 学会等名
      マルチメディア,分散,協調とモバイル(DICOMO2013)シンポジウム
    • 発表場所
      十勝川温泉ホテル大平原
    • 年月日
      20130710-20130712
  • [学会発表] データアフィニティを考慮したCassandraによる並列分散処理の実装と評価2013

    • 著者名/発表者名
      菱沼 直子, 竹房 あつ子, 中田 秀基, 小口 正人
    • 学会等名
      先進的計算基盤システムシンポジウム(SACSIS2013)
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      20130522-20130524
  • [学会発表] Hadoop のノード脱退時および削除時のレプリカ生成の高速化2013

    • 著者名/発表者名
      日開 朝美, 竹房 あつ子, 中田 秀基, 小口 正人
    • 学会等名
      先進的計算基盤システムシンポジウム(SACSIS2013)
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      20130522-20130524
  • [学会発表] データ工学からみたビッグデータの課題

    • 著者名/発表者名
      中野美由紀
    • 学会等名
      グリッド協議会 福島セミナー「クラウドが解決する課題 」
    • 発表場所
      会津大学
  • [学会発表] データベースの動作情報を用いた仮想化環境におけるHDDのアクセス低減に関する一考察

    • 著者名/発表者名
      若色 匠・山口実靖
    • 学会等名
      第12回情報科学技技術フォーラム (FIT2013), C-025
    • 発表場所
      鳥取大学
  • [学会発表] データベーステーブル再配置による仮想化環境におけるHDDアクセス低減に関する一考察

    • 著者名/発表者名
      若色 匠,山口実靖
    • 学会等名
      情報処理学会 第76回全国大会, 1K-6
    • 発表場所
      東京電機大学
  • [学会発表] 応用情報を用いたDBデータ配置に関する一考察

    • 著者名/発表者名
      谷貝俊輔,山口実靖
    • 学会等名
      情報処理学会 第76回全国大会, 3N-2
    • 発表場所
      東京電機大学
  • [学会発表] 仮想化環境におけるデータマイグレーションによるDBMS性能の向上に関する一考察

    • 著者名/発表者名
      宮島絵里,山口実靖
    • 学会等名
      情報処理学会 第76回全国大会, 1K-8
    • 発表場所
      東京電機大学
  • [学会発表] KVSにおける仮想ノードを用いた動的ノード追加の性能伸張性に関する一考察

    • 著者名/発表者名
      御代川翔平,徳田大輝,山口実靖
    • 学会等名
      情報処理学会 第76回全国大会, 3N-4
    • 発表場所
      東京電機大学
  • [学会発表] 仮想化環境におけるKVS性能に関する一考察

    • 著者名/発表者名
      徳田大輝,御代川翔平,山口実靖
    • 学会等名
      情報処理学会 第76回全国大会, 1K-7
    • 発表場所
      東京電機大学
  • [学会発表] 仮想化環境におけるキャッシュヒット率を考慮したVMメモリ割り当て

    • 著者名/発表者名
      坂本雅哉・山口実靖
    • 学会等名
      第12回情報科学技技術フォーラム (FIT2013), RC-009
    • 発表場所
      鳥取大学
  • [学会発表] 仮想化環境における読込書込比率を考慮した動的VMメモリ割当

    • 著者名/発表者名
      坂本雅哉,山口実靖
    • 学会等名
      情報処理学会 第76回全国大会, 1K-2
    • 発表場所
      東京電機大学
  • [学会発表] 二重キャッシュ環境における負の参照の時間的局所性を考慮したキャッシュ置換

    • 著者名/発表者名
      杉本洋輝,山口実靖
    • 学会等名
      情報処理学会 第76回全国大会, 1K-4
    • 発表場所
      東京電機大学
  • [学会発表] I/O Scheduling in Android Devices with Flash Storage

    • 著者名/発表者名
      Yuta Nakamura, Shun Nomura, Kyosuke Nagata, Saneyasu Yamaguchi
    • 学会等名
      8th International Conference on Ubiquitous Information Management and Communication ACM IMCOM (ICUIMC) 2014
    • 発表場所
      カンボジア
  • [学会発表] Android OSのI/Oスケジューリングに関する一考察

    • 著者名/発表者名
      中村優太・永田恭介・野村 駿・山口実靖
    • 学会等名
      信学技報, vol. 113, no. 150, DE2013-22, pp. 95-100, 情報処理学会研究報告. データベース・システム研究会報告 2013-DBS-157(17), 情報処理学会研究報告. 情報学基礎研究会報告 2013-IFAT-111(17)
    • 発表場所
      札幌
  • [学会発表] フラッシュストレージ搭載Android端末におけるI/Oスケジューリング

    • 著者名/発表者名
      中村優太・永田恭輔・野村 駿・山口実靖
    • 学会等名
      第12回情報科学技技術フォーラム (FIT2013), C-020
    • 発表場所
      鳥取大学
  • [学会発表] フレームワークを利用したWebアプリケーション開発時におけるセッション汚染対策の検討

    • 著者名/発表者名
      木村勇一, 後藤厚宏
    • 学会等名
      第12回情報科学技技術フォーラム (FIT2013), B-025
    • 発表場所
      鳥取大学
  • [学会発表] 企業間における情報セキュリティ連携アーキテクチャの検討

    • 著者名/発表者名
      長内 仁, 後藤厚宏
    • 学会等名
      SCIS2014, 1A1-4, 電子情報通信学会
    • 発表場所
      鹿児島市 城山観光ホテル
  • [学会発表] 企業によるクラウドサービス利用時のIDライフサイクル管理における運用負荷軽減に関する考察

    • 著者名/発表者名
      岩渕琢磨, 後藤厚宏
    • 学会等名
      SCIS2014, 4B1-6, 電子情報通信学会
    • 発表場所
      鹿児島市 城山観光ホテル
  • [学会発表] 既存Webアプリケーションの入力処理の脆弱性調査と対策

    • 著者名/発表者名
      木村勇一, 後藤厚宏
    • 学会等名
      情報処理学会研究報告. ソフトウェア工学研究会報告 2014-SE-183(2), 1-8,
    • 発表場所
      日本化学会館

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公開日: 2015-05-28  

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