JP2001318903A - コンピュータ演算処理システム及び同システムにより実行されるコンピュータ演算処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廉価・高速のコンピュータ演算データ処理シ
ステムを作成する。 【解決手段】 このコンピュータ演算データ処理システ
ムは、少なくとも一つのコンピュータ演算アプリケーシ
ョンがコンピュータの各々に格納されるネットワーク化
されたコンピュータの集合体と、コンピュータ演算デー
タを格納し、上記ネットワークに連結してコンピュータ
と通信するマシンとを含み、コンピュータのうち１台が
親コンピュータとして動作し、他のコンピュータのうち
複数台が子コンピュータとして動作する。コンピュータ
の１台が、ネットワークの他のコンピュータを子コンピ
ュータとして構成するアルゴリズムと、利用可能な機能
部としての個々の子コンピュータのタスクを管理し、コ
ンピュータ演算タスクと、記録マシンに格納される対応
するコンピュータ演算データとを、子コンピュータの各
々に割り当てる、実行可能親アプリケーションとをメモ
リに有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ演算
データ処理システム、及びそのようなシステムを利用す
るコンピュータ演算処理方法に関し、特に、分子モデル
の計算に利用されるコンピュータ演算処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、約６３０００分子の処理に対し
て、分子あたり１０００の配列の割合がある例において
は、処理時間は、シングルプロセッサであるなら、１６
ヶ月にも達してしまう。

【０００３】この欠点を軽減するため、ネットワーク化
されたコンピュータの集合体と、コンピュータ演算デー
タを格納するデータ処理マシンとを含む、コンピュータ
演算データ処理システムが利用される。ネットワーク化
されたコンピュータの集合体の各々には、コンピュータ
演算アプリケーションが格納さる。データ処理マシンは
該ネットワークに接続されそれらコンピュータと通信を
行なう。

【０００４】コンピュータのうちの一つは、親コンピュ
ータの形態にて利用され、他のコンピュータは子コンピ
ュータの形態にて動作する。

【０００５】このセットアップでは、処理時間が相当に
減少する。しかしながら、処理速度を増大させるにはコ
ンピュータの数を増加させることが必要であり、酷くコ
スト上昇をもたらすため、上記セットアップは受け入れ
られない。

【０００６】更に、上記システムにコンピュータを加え
ようとするならば、上記システムは完全に再構成されな
ければならない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の欠点を解消することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】従って、本発明の主題
は、前述のタイプのコンピュータ演算データ処理システ
ムである。コンピュータのうち少なくとも１台が、ネッ
トワークの他のコンピュータを子コンピュータとして構
成するアルゴリズムと、子コンピュータの各々に割り当
てるための、コンピュータ演算タスク、及び記録マシン
に格納される対応するコンピュータ演算データと、利用
可能な機能部としての個々の子コンピュータのタスクを
管理し、コンピュータ演算アプリケーションの並列処理
の結果からのデータを引き出す、実行可能親アプリケー
ションと、をメモリに格納して有する。

【０００９】従って、従来技術とは異なり、並列処理
が、コンピュータ演算アプリケーション自身のレベルに
組み込まれず、独立の高次のソフトウエアレベルに組み
込まれる。タスクの並列処理はソフトウエア並列処理と
して達成され、子コンピュータは全く同一のタスクを異
なるデータに基づいて実行する。

【００１０】更に、本発明に係るコンピュータ演算デー
タ処理システムは、１つ又はそれ以上の以下の特徴を含
む。分離若しくは従属など、技術的に可能なあらゆる組
み合わせをとってもよい。−上記の構成アルゴリズムと
上記の親アプリケーションが、ネットワークの個々のコ
ンピュータの中にロードされ、コンピュータの１台によ
り実行される上記構成アルゴリズムには、親コンピュー
タの上記親アプリケーションを構成する手順が含まれ
る。−個々のコンピュータが子コンピュータとして構成
されると、そのコンピュータは、更に親コンピュータの
制御の下にある実行可能子アプリケーションを含み、該
実行可能子アプリケーションは記録マシンと会話するソ
フトウエア手段を含む。 −記録マシンと会話する上記ソフトウエア手段が、ファ
イル転送プロトコルに従ってデータを交換する手段を含
む。 −各々の親コンピュータが、電子署名と、上記署名を通
信相手の子コンピュータの電子署名と比較する手段と
を、メモリに格納して有し、子コンピュータによるコン
ピュータ演算アプリケーションの稼動を認証する。 −構成アルゴリズムが、個々のコンピュータの画面上に
表示するためのマンマシンインタフェースを定式化し、
上記コンピュータを構成する、ソフトウエア手段を含
む。

【００１１】本発明の主題は、上述のデータ処理システ
ムによる、コンピュータ演算処理方法でもある。以下の
ステップを含む。 −個々のグループに対し、１台のコンピュータを親コン
ピュータとして、他のコンピュータを子コンピュータと
して構成することによって、少なくとも１つのコンピュ
ータのグループを定義するステップ。 −１つ又はそれ以上のコンピュータ演算アプリケーショ
ンと、対応するコンピュータ演算データとを、子コンピ
ュータの各々に割り当てるステップ。 −個々の子コンピュータが親コンピュータに送る電子署
名を、親コンピュータ内に格納される対応する電子署名
と比較するステップ。 −上記の署名間で一致したならば、対応するコンピュー
タ演算データを利用して、コンピュータ演算アプリケー
ション、若しくは利用可能な機能部としてのアプリケー
ションを、個々の子コンピュータに対して、稼動するス
テップ。 −個々の子コンピュータ内にて、並列で実行されるアプ
リケーションの実施結果からのデータを引き出すステッ
プ。

【００１２】最後に、本発明の主題は、データサーバ内
に格納される分子データを基にして分子モデルを計算す
るための、上述のコンピュータ演算処理方法である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係るコンピュータ演算デ
ータ処理システムの構成が、図１にて、概略示される。

【００１４】例えば、このシステムは、データを格納す
るデータ処理マシン１０、即ち、データサーバに格納さ
れるデータを基にして、分子モデル計算を実行するの
に、利用される。

【００１５】この図１にて見られるように、該システム
は、ネットワーク化されたコンピュータ１２、１４、１
６、１８、２０、２２の集合体であり、それらは記録マ
シン１０と連結し、親コンピュータの制御の下で並列に
動作する。

【００１６】図１にて示される典型的な実施形態では、
コンピュータのうちの一つ１２は、親コンピュータの形
態で動作し、他のコンピュータ１４、１６、１８、２
０、２２は子コンピュータの形態で動作する。

【００１７】コンピュータの夫々、特に、子コンピュー
タの形態で動作するコンピュータにおいては、１つ又は
それ以上のコンピュータ演算アプリケーションが格納さ
れる。

【００１８】コンピュータ演算アプリケーションは、従
来技術の、従って、想定された利用に適合する互換性あ
るコンピュータ演算アルゴリズムを、含むことが、注目
される。

【００１９】よって、それについては、以下では、詳し
く説明しない。

【００２０】しかしながら、想定されるアプリケーショ
ンにおいて、コンピュータ演算アプリケーションは、記
録マシン１０から抽出されるデータを基にして、分子モ
デル計算動作を実行することができる、ということが注
目される。

【００２１】従って、想定される構成においては、親コ
ンピュータ１２は、子コンピュータ１４、１６、１８、
２０、２２の各々に対し、１つ又はそれ以上のコンピュ
ータ演算アプリケーション、及び該アプリケーションの
動作に要求される対応するコンピュータ演算データを、
割り当て、有用な機能部として動作させる。計算後、続
いて、子コンピュータの各々により伝送される結果を、
親コンピュータは回収する。

【００２２】この構成を実現するため、図１のデータ処
理システムのソフトウエア体系が示される図２に提示さ
れるように、親コンピュータ１２は、第１のアルゴリズ
ム“クラスタネットワーク構成”を、メモリに格納して
含んでいる。第１のアルゴリズム“クラスタネットワー
ク構成”は、システムのコンピュータの集合体の構成、
特に、子コンピュータである他のコンピュータの構成を
形成する。

【００２３】メモリに格納する形で、親コンピュータ１
２は、アルゴリズム“クラスタ管理”も含む。アルゴリ
ズム“クラスタ管理”は、実行可能親ソフトウエアアプ
リケーションを構成する。そして、有用な機能部として
の個々の子コンピュータのタスクを管理し、子コンピュ
ータによるコンピュータ演算アプリケーションの並列実
行から得られるデータを回収し、子コンピュータの各々
に対し、コンピュータ演算タスク、及び、記録マシン１
０に中に格納される対応するコンピュータ演算データ
を、割り当てる。

【００２４】更に、各々の子コンピュータ１４、１６、
１８、２０、２２は、子コンピュータとして設定されて
いる場合に、コンピュータ演算アプリケーションを局所
にて管理するため、親コンピュータ１２による要求に従
い動作する子アプリケーション“クラスタ代行”を含
む。

【００２５】例えば、親コンピュータ１２及び子コンピ
ュータ１４、１６、１８、２０、２２は、メッセージを
通すためのソフトウエアアプリケーションを利用して、
相互に通話する。勿論、親コンピュータと子コンピュー
タとの間の情報を転送する他の適切なアプリケーション
は、別の例として、利用され得る。

【００２６】各々の子コンピュータの“クラスタ代行”
子アプリケーションは、記録マシン１０と対話し得るソ
フトウエア手段を含む。

【００２７】例えば、これらのソフトウエア手段は、フ
ァイル転送プロトコルＦＴＰ、例えばＦＴＰプロトコル
によるデータの交換に適合する。

【００２８】さらに、各々の子コンピュータ１４、１
６、１８、２０、２２は、メモリに格納して、コンピュ
ータ演算アプリケーションプロパ処理も含むことが、図
２に見てとれる。そのコンピュータ演算アプリケーショ
ンプロパ処理は、記録マシン１０から抽出されるデータ
を基にする想定計算のために、与えられる。

【００２９】個々の子コンピュータ１４、１６、１８、
２０、２２によるコンピュータ演算結果出力は、記録マ
シン１０に戻される。

【００３０】図３から理解されるように、上述のソフト
ウエア体系は、多重レベル体系を示す。従って、個々の
子コンピュータ１４、１６、１８、２０、２２内部で実
施されるタスクの並行処理は、コンピュータ演算アプリ
ケーションのレベルではなく、独立高次ソフトウエア層
のレベルにて、有効である。

【００３１】特に、ソフトウエア体系は、第１のレベル
“レベル１”を提示する。この第１のレベル“レベル
１”は、１つのコンピュータを「親」と定義しその他の
コンピュータを「子」と定義することを可能とする、構
成アルゴリズム“クラスタネットワーク構成”を組み込
む。

【００３２】第２のレベル“レベル２”は、有用な機能
部としての個々の子コンピュータのタスクを適切に管理
するために提供される、親アプリケーション“クラスタ
管理”を組み込む。第２のレベル“レベル２”は、局所
的な管理、即ち、一方でのデータ転送及び他方でのコン
ピュータ演算ソフトウエアの稼動などの個々の子コンピ
ュータのレベルでの管理のために提供される、子アプリ
ケーション“クラスタ代行”も組み込む。

【００３３】第３のレベル“レベル３”は、レベル２の
制御の下で、個々の子アプリケーション“クラスタ代
行”により稼動され、実行されるべき動作を各々処理す
る、コンピュータ演算アプリケーションプロパ処理を組
み込む。

【００３４】前に説明したように、レベル１はデータ処
理システムを構成し得る、初期の独立のレベルを構成す
る。

【００３５】図４によると、このソフトウエアレベルに
より、親コンピュータとして構成されることを意図され
たコンピュータの画面上にて、マンマシングラフィック
インタフェース２４を生成することが可能になる。この
インタフェースは、特に、データ処理システムに含まれ
るコンピュータを列挙し得る第１の領域２６と、コンピ
ュータ演算アプリケーションに利用されるデータファイ
ルを列挙し得る領域２８とを、含む。

【００３６】ウインドウ３０により、親コンピュータと
して動作するコンピュータを示すことが可能になる。

【００３７】チックボックス３１により、親マシンが１
台のコンピュータとしても用いられるか否かを示すこと
が可能になる。

【００３８】編集領域３１−ａにより、個々の子コンピ
ュータ上で利用されるレベル３のコンピュータ演算アプ
リケーションのコマンドラインを示すことが可能にな
る。

【００３９】このインタフェースによりコンピュータ集
合体を構成し、構成アルゴリズムを実行すると、レベル
１とレベル２との間の転送が発生する。

【００４０】この転送の途中において、メッセージ転送
ソフトウエアインタフェースは、列挙されるコンピュー
タと、コンピュータが実行すべき管理アルゴリズム“ク
ラスタ管理”及び／又は“クラスタ代行”とを、与えら
れて、実行される。つまり、前者は、親コンピュータと
関連する親ソフトウエアアプリケーション“クラスタ管
理”を利用し、子コンピュータと関連する子アプリケー
ション“クラスタ代行”を利用する、コンピュータを示
す。

【００４１】ソフトウエア体系のレベル２にて、子コン
ピュータは、メッセージ転送ソフトウエアインタフェー
スを介して親コンピュータと通信し、ファイル転送プロ
トコルのフォーマット（例えば、ＦＴＰ）に従い記録マ
シン１０と通信する。

【００４２】前に説明したように、子アプリケーション
“クラスタ代行”は、コンピュータ演算アプリケーショ
ンのローカル管理を実施し、親コンピュータ１２の要求
に従って、体系のレベル３のコンピュータ演算アプリケ
ーションの稼動を扇動する。

【００４３】しかしながら、ソフトウエア体系、特に、
システムで利用されるファイルツリーは、各々のコンピ
ュータ上にて、等しく再作成される、ということが、注
目される。

【００４４】従って、親コンピュータと子コンピュータ
の間にて環境の差異は無い。コンピュータは、親コンピ
ュータの形態若しくは子コンピュータの形態の何れにも
構成され得る。

【００４５】実際上、コンピュータのうちの一つによる
構成アルゴリズムの実施に際しては、親コンピュータの
形態にて後者を構成するという方法も含まれる、という
ことが注目される。

【００４６】もちろん、データ処理システムは、複数の
親コンピュータを利用できる。この場合、データ処理シ
ステムと接続する子コンピュータは、別の親コンピュー
タに代わってコンピュータ演算アプリケーションを稼動
させるのに利用することはできない。

【００４７】従って、マシンのプール内にて独立したマ
シンの様々なグループを定義することにより、マシンの
プールを利用することが可能である。

【００４８】前に説明したデータ処理システムにより実
行されるコンピュータ演算処理の主要フェーズを、図５
を参照しつつ説明する。

【００４９】この手順の第１のステップ３２は、システ
ムのコンピュータの集合体の構成に対応する。該構成で
は、親コンピュータとされるコンピュータにアクセス可
能なインタフェースを利用する。

【００５０】前に説明したように、構成アルゴリズムの
実行は、親コンピュータであるコンピュータの自動的構
成を扇動する。

【００５１】更に、前に説明したように、この構成アル
ゴリズムの実行は、親マシン上でのソフトウエアアプリ
ケーション“クラスタ管理”の実行を扇動し、親マシン
がコンピュータの形態でも利用されなければならないな
らば、子アプリケーション“クラスタ代行”の実行を扇
動し、そして全子マシンにおいてアプリケーション“ク
ラスタ代行”の実行を扇動する（ステップ３４）。

【００５２】次のステップ３６では、各々の子コンピュ
ータは、親コンピュータ１２に“クラスタ管理”と“ク
ラスタ代行”の間の電子署名を送る。親コンピュータ１
２は、受信した電子署名を、親コンピュータに格納され
ている対応する電子署名と比較し、判定結果を子コンピ
ュータに送り返す。コンピュータのグループ上で実行さ
れるコンピュータ演算の全てが、“クラスタ管理”子ア
プリケーションと同じバージョンで実行され得ること
を、この署名により証明できることになる。さらに無効
な子コンピュータを無視することが、この署名により可
能になる。

【００５３】例えば、電子署名は、２５６バイトメッセ
ージの形態であり、判断結果は、４バイトのメッセージ
の形態である。

【００５４】このステップにて、各々の子コンピュータ
の署名が正確であれば、子コンピュータの各々は、準備
が整ったことを示すメッセージを親コンピュータに送
る。

【００５５】次のステップ３８では、親コンピュータ１
２が、子コンピュータの準備が整ったことを示す子コン
ピュータからのメッセージを受信したなら、タスクと処
理されるべきデータとのスケジュールを予め構成する機
能として、親コンピュータ１２は個々の子コンピュータ
が為すべきことを決定する。

【００５６】個々の子コンピュータが利用可能であり、
更に演算すべきデータが存在するのならば、親コンピュ
ータは子コンピュータに対し、データ項目名及び対応す
るコマンドラインを送り、関連するコンピュータ演算ア
プリケーションの稼動を扇動する。

【００５７】データ項目が利用可能でなければ、親コン
ピュータは、関係する子コンピュータに待機するように
命令する。関係するコンピュータが、スケジュールの理
由のために利用可能でないならば、親コンピュータは待
機するように依頼する（ステップ４０）。

【００５８】最後のステップ４２では、子コンピュータ
は、演算結果を記録マシンに送り、他の演算を実行する
ことができることを親コンピュータに通知する。それか
ら、親コンピュータは、統計上の理由のために、子コン
ピュータから送られた情報（転送時間、実行時間、演算
時間、等）を、一点に集める。

【００５９】

【発明の効果】システムのコンピュータを構成するため
の新しい独立したソフトウエアを利用する、上記の本発
明により、コンピュータ演算アプリケーションから独立
したタスク並行処理が為され得ることが、望ましい。

【００６０】従って、処理時間を減少するためにシステ
ムのコンピュータの台数を容易に増やすことが、可能で
ある。

【００６１】更に、個々のコンピュータに割り当てるタ
スクを構成するスケジュールを計画することが可能であ
る限り、利用されていない時間、例えば夜や週末などに
おけるデータ処理プールのマシンを利用するということ
が可能である。

【００６２】ネットワークコンピュータのプールのデー
タ処理資源は、このように最適化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るコンピュータ演算データ処理シ
ステムの概略図である。

【図２】 図１のデータ処理システムのソフトウエア体
系を示す図である。

【図３】 本発明に係るデータ処理システムの種々のソ
フトウエアのレベルを示す図である。

【図４】 データ処理システムを構成する親コンピュー
タのレベルにて利用可能なグラフィックインタフェース
を示す。

【図５】 本発明に係るデータ処理システムを利用する
コンピュータ演算処理の主要フェーズを示すアルゴリズ
ムである。

【符号の説明】

１０・・・記録マシン、 １２・・・親コンピュータ、 １４、１６、１８、２０、２２・・・子コンピュータ、 ２４・・・マンマシングラフィックインタフェース、 ２６・・・第１の領域、 ３０・・・ウインドウ、 ３１・・・チックボックス、 ３１−ａ・・・編集領域。

フロントページの続き (72)発明者 ジャック・バルバントン フランス69530ブリネ、ドメンヌ・ドゥ・ ラ・コト12番

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つのコンピュータ演算アプ
   リケーションがコンピュータの各々に格納されるネット
   ワーク化されたコンピュータ（１２、・・・２２）の集
   合体と、 コンピュータ演算データを格納し、上記ネットワークに
   連結してコンピュータ（１２、・・・２２）と通信する
   データ処理マシン（１０）とを含み、 コンピュータのうち少なくとも１台（１２）が親コンピ
   ュータとして動作し、他のコンピュータのうち少なくと
   も複数台（１４、・・・２２）が子コンピュータとして
   動作する、 コンピュータ演算データ処理システムにおいて、 コンピュータのうち少なくとも１台（１２）が、 ネットワークの他のコンピュータを子コンピュータとし
   て構成するアルゴリズム（クラスタネットワーク構成）
   と、 利用可能な機能部としての個々の子コンピュータのタス
   クを管理し、コンピュータ演算タスクと、記録マシン
   （１０）に格納される対応するコンピュータ演算データ
   とを、子コンピュータの各々に割り当てる、実行可能親
   アプリケーションとをメモリに格納して有することを特
   徴とする、 コンピュータ演算データ処理システム。
2. 【請求項２】 上記の構成アルゴリズムと上記の親アプ
   リケーションが、ネットワークの個々のコンピュータ
   （１２、・・・２２）の中にロードされ、コンピュータ
   の１台により実行される上記構成アルゴリズムには、親
   コンピュータの上記親アプリケーションを構成する手順
   が含まれることを特徴とする、請求項１に記載のシステ
   ム。
3. 【請求項３】 個々のコンピュータが子コンピュータと
   して構成されると、そのコンピュータは、更に親コンピ
   ュータ（１２）の制御の下にある実行可能子アプリケー
   ションを含み、該実行可能子アプリケーションはコンピ
   ュータ演算アプリケーションを局所的に管理し、該実行
   可能子アプリケーションは記録マシン（１０）と会話す
   るソフトウエア手段を含むことを特徴とする、請求項２
   に記載のシステム。
4. 【請求項４】 記録マシンと会話する上記ソフトウエア
   手段が、ファイル転送プロトコルに従ってデータを交換
   する手段を含むことを特徴とする、請求項３に記載のシ
   ステム。
5. 【請求項５】 各々の親コンピュータ（１２）が、電子
   署名と、上記署名を通信相手の子コンピュータの電子署
   名と比較する手段とを、メモリに格納して有し、子コン
   ピュータによるコンピュータ演算アプリケーションの稼
   動を認証することを特徴とする、請求項１乃至請求項４
   の何れかに記載のシステム。
6. 【請求項６】 構成アルゴリズムが、個々のコンピュー
   タの画面上に表示するためのマンマシンインタフェース
   （２４）を定式化し、上記コンピュータを構成する、ソ
   フトウエア手段を含むことを特徴とする、請求項１乃至
   請求項５の何れかに記載のシステム。
7. 【請求項７】 個々のグループに対し、１台のコンピュ
   ータ（１２、・・・２２）を親コンピュータとして、他
   のコンピュータを子コンピュータとして構成することに
   よって、少なくとも１つのコンピュータのグループを定
   義するステップと、 １つ又はそれ以上のコンピュータ演算アプリケーション
   と、対応するコンピュータ演算データとを、子コンピュ
   ータの各々に割り当てるステップと、 個々の子コンピュータが親コンピュータに送る電子署名
   を、親コンピュータ内に格納される対応する電子署名と
   比較するステップと、 上記の署名間で一致したならば、対応するコンピュータ
   演算データを利用して、コンピュータ演算アプリケーシ
   ョン、若しくは利用可能な機能部としてのアプリケーシ
   ョンを、個々の子コンピュータに対して、稼動するステ
   ップと、 個々の子コンピュータ内にて、並列で実行されるアプリ
   ケーションの実施結果からのデータを引き出すステップ
   とを含むことを特徴とする、請求項１乃至請求項６の何
   れかに記載のデータ処理システムによる、コンピュータ
   演算処理方法。
8. 【請求項８】 データサーバ（１０）内に格納される分
   子データを基にして分子モデルを計算する、請求項７に
   記載のコンピュータ演算処理方法。