JP2005078284A

JP2005078284A - ネットワーク型グリッドコンピューティングシステム

Info

Publication number: JP2005078284A
Application number: JP2003306707A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Yamanaka; 直明山中
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2005-03-24

Abstract

【課題】ネットワークのリソース情報を加味した制御を行なうことにより、分散コンピューティングを最適化する。
【解決手段】マスタコンピュータおよびスレーブコンピュータにそれぞれ接続されたエッジルータは、マスタコンピュータおよびスレーブコンピュータ相互間に設定されたリンクの帯域情報を収集し、この収集した帯域情報を含む情報をマスタコンピュータに通知する。タスクを割当てるときには、使用率および帯域情報の双方をパラメータとしてスレーブコンピュータに対するタスク割当てを計算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、マスタコンピュータがスレーブコンピュータにタスク分配を行い、１つの計算を分散して行なうグリッドコンピューティングに利用する。特に、タスク割当ての制御技術に関する。

図８に、従来のグリッドコンピューティングのネットワーク構成を示す。複数のコンピュータがネットワークを介して接続されており、マスタコンピュータ１では、計算したいタスクを複数のスレーブコンピュータ２−１、２−２、２−３に分配する。コンピュータ間は、専用のプロトコルを作り、計算機の計算能力を使用率として、相互に伝えている。図９に、計算機のリソースの状況の例を示す。図９の例では、スレーブコンピュータ２−１と２−３とが比較的低使用率であり、マスタコンピュータは、スレーブコンピュータ２−１と２−３にタスクを渡し、計算を行なっている。また、スレーブコンピュータ２−２は、コンピュータのリソースはほとんど残りが無いために、タスクの割当ては行なわない（例えば、非特許文献１または２参照）。
三浦謙一、"ブロードバンド本命の光（ＦＴＴＨ）が企業を変える"［ｏｎｌｉｎｅ］、２００３年７月１日、［平成１５年８月２９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.zdnet.co.jp/news/0307/01/nj00_niigrid.html＞国立情報学研究所グリッド研究開発推進拠点［ｏｎｌｉｎｅ］、２００３年６月、［平成１５年８月２９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.naregi.org/concept.html＞

図１０に、従来のグリッドコンピューティングでの問題点を示す。マスタコンピュータ１から、スレーブコンピュータ２−３のネットワーク上の帯域が極めて少なく、スレーブコンピュータ２−３の計算能力は十分にあるが、データの転送に時間がかかり、ネットワーク全体としてのスループットが向上しない。この理由は、マスタコンピュータはコンピュータ間の接続のリソースは管理しておらず、コンピュータのリソースのみ管理しているからである。

これを解決する手法は、十分に太い帯域のコンピュータ間でメッシュに接続することも考えられるが、ネットワークのリソースの有効利用する観点からは望ましくない。

本発明は、このような背景に行なわれたものであって、ネットワークのリソース情報を加味した制御を行なうことにより、分散コンピューティングを最適化することができるネットワーク型グリッドコンピューティングシステムを提供することを目的とする。

本発明の第一の観点は、マスタコンピュータと複数のスレーブコンピュータとを備え、このマスタコンピュータとスレーブコンピュータとはネットワークを介して接続され、前記マスタコンピュータは、複数の前記スレーブコンピュータの使用率が記録されたテーブルと、このテーブルに記録された使用率に基づき前記スレーブコンピュータにタスクを割当てる手段とを備えたネットワーク型グリッドコンピューティングシステムである。

ここで、本発明の特徴とするところは、前記ネットワークは、前記マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータにそれぞれ接続されたエッジルータを備え、このエッジルータは、前記マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータ相互間に設定されたリンクの帯域情報を収集する手段と、この収集する手段により収集した前記帯域情報を含む情報を前記マスタコンピュータに通知する手段とを備え、前記タスクを割当てる手段は、前記使用率および前記帯域情報の双方をパラメータとして前記スレーブコンピュータに対するタスク割当てを計算する手段を備えたところにある（請求項１）。

これにより、例えば、ネットワークの残余帯域が少ないリンクに多くのタスク割当てを行なってしまうといった不適切なタスク割当てを回避することができ、ネットワークのリソース情報も反映した最適なタスク割当てを行なうことができる。

また、前記収集する手段および前記通知する手段は、ＯＳＰＦ(Open Shortest
Path First)のルーティングプロトコルを用いて前記帯域情報の収集および通知を実行する手段を備えることができる（請求項２）。

これにより、本発明を実現するために特殊なプロトコルを新規に考案することなく、比較的容易に本発明を実現することができる。

さらに、ＯＳＰＦパケット内に前記スレーブコンピュータの使用率情報を併せて搭載する手段を備えることができる（請求項３）。

これにより、各スレーブコンピュータにおける使用率情報もネットワークの帯域情報と併せてエッジルータにより収集および通知を行なうことができるため、使用率情報の交換を簡単に行なうことができる。

本発明の第二の観点は、本発明のネットワーク型グリッドコンピューティングシステムに適用される前記マスタコンピュータであって、本発明の特徴とするところは、自マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータにそれぞれ接続された前記ネットワーク内のエッジルータが収集した自マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータ相互間に設定されたリンクの帯域情報を含む情報の通知を受信する手段を備え、前記タスクを割当てる手段は、前記使用率および前記帯域情報の双方をパラメータとして前記スレーブコンピュータに対するタスク割当てを計算する手段を備えたところにある（請求項４）。

本発明の第三の観点は、本発明のネットワーク型グリッドコンピューティングシステムに適用される前記ネットワークに備えられたエッジルータであって、本発明の特徴とするところは、前記マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータにそれぞれ接続され、前記マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータ相互間に設定されたリンクの帯域情報を収集する手段と、この収集する手段により収集した前記帯域情報を含む情報を前記マスタコンピュータに通知する手段とを備えたところにある（請求項５）。

また、前記収集する手段および前記通知する手段は、ＯＳＰＦのルーティングプロトコルを用いて前記帯域情報の収集および通知を実行する手段を備えることができる（請求項６）。

さらに、ＯＳＰＦパケット内に前記スレーブコンピュータの使用率情報を併せて搭載する手段を備えることができる（請求項７）。

本発明の第四の観点は、本発明のネットワーク型グリッドコンピューティングシステムに適用される前記マスタコンピュータを実現するプログラムであって、本発明の特徴とするところは、情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、自マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータにそれぞれ接続された前記ネットワーク内のエッジルータが収集した自マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータ相互間に設定されたリンクの帯域情報を含む情報の通知を受信する機能を実現させ、前記タスクを割当てる機能として、前記使用率および前記帯域情報の双方をパラメータとして前記スレーブコンピュータに対するタスク割当てを計算する機能を実現させるところにある（請求項８）。

また、本発明のプログラムは、本発明のネットワーク型グリッドコンピューティングシステムに適用される前記ネットワークに備えられたエッジルータを実現させるプログラムであって、本発明の特徴とするところは、情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、前記マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータ相互間に設定されたリンクの帯域情報を収集する機能と、この収集する機能により収集した前記帯域情報を含む情報を前記マスタコンピュータに通知する機能とを実現させるところにある（請求項９）。

また、前記収集する機能および前記通知する機能は、ＯＳＰＦのルーティングプロトコルを用いて前記帯域情報の収集および通知を実行する機能を実現させることができる（請求項１０）。

さらに、ＯＳＰＦパケット内に前記スレーブコンピュータの使用率情報を併せて搭載する機能を実現させることができる（請求項１１）。

本発明の第五の観点は、本発明のプログラムが記録された前記情報処理装置読取可能な記録媒体である（請求項１２）。本発明のプログラムは本発明の記録媒体に記録されることにより、前記情報処理装置は、この記録媒体を用いて本発明のプログラムをインストールすることができる。あるいは、本発明のプログラムを保持するサーバからネットワークを介して直接前記情報処理装置に本発明のプログラムをインストールすることもできる。

これにより、汎用の情報処理装置を用いて、ネットワークのリソース情報を加味した制御を行なうことにより、分散コンピューティングを最適化することができるネットワーク型グリッドコンピューティングシステムを実現することができる。

本発明によれば、ネットワークのリソース情報を加味した制御を行なうことにより、分散コンピューティングを最適化することができる。

（第一実施例）
第一実施例を図１ないし図５を参照して説明する。図１に本実施例のグリッドコンピューティングネットワークの構成を示す。３−１〜３−４は、エッジルータである。エッジルータ３−１〜３−４間は、図２にフォーマットを示したＯＳＰＦ−ＴＥ(Open Shortest Path First-Traffic Engineering)を用いて通信を行なっており（請求項２）、ネットワーク全体のトポロジ（リンクステート）を作ることができるＯＳＰＦ−ＴＥには、Ｓｕｂ−ＴＬＵの拡張として、最大帯域(Maximum
bandwidth)や、最大利用可能帯域(Maximum reservable bandwidth)を搭載することができる。図２はOSPF-TE Opaque
LSA format(RFC2370)を示す。

すなわち、本実施例は、図１に示すように、マスタコンピュータ１と複数のスレーブコンピュータ２−１〜２−３とを備え、このマスタコンピュータ１とスレーブコンピュータ２−１〜２−３とはネットワークを介して接続され、マスタコンピュータ１は、図３に示すように、複数のスレーブコンピュータ２−１〜２−３の使用率が記録されたテーブル１１と、このテーブル１１に記録された使用率に基づき前記スレーブコンピュータにタスクを割当てるタスク割当計算部１２とを備えたネットワーク型グリッドコンピューティングシステムである。

ここで、本実施例の特徴とするところは、ネットワークは、マスタコンピュータ１およびスレーブコンピュータ２−１〜２−３にそれぞれ接続されたエッジルータ３−１〜３−４を備え、このエッジルータ３−１〜３−４は、図３に示すように、マスタコンピュータ１およびスレーブコンピュータ２−１〜２−３相互間に設定されたリンクの帯域情報を収集する情報収集部１４と、この情報収集部１４により収集した前記帯域情報を含む情報をマスタコンピュータ１に通知する情報送信部１３とを備え、マスタコンピュータ１は、リソース情報受信部１０によりエッジルータ３−１から送信された帯域情報を受信し、タスク割当計算部１２は、前記使用率および前記帯域情報の双方をパラメータとしてスレーブコンピュータ２−１〜２−３に対するタスク割当てを計算する手段を備えたところにある（請求項１、４、５）。

また、情報収集部１４および情報送信部１３は、ＯＳＰＦのルーティングプロトコルを用いて前記帯域情報の収集および通知を実行する手段を備える（請求項２、６）。

ＯＳＰＦ−ＴＥで収集し、エッジルータ３−１で完成したリンクステートを図４に示す。図４において、ネットワーク内の全てのトポロジと残余帯域を例として示した。この他に、最大帯域やホップ数等も重要な情報である。

集めたリンクステート情報は、図１にあるように、エッジルータ３−１からマスタコンピュータ１へ周知され、マスタコンピュータは、図５に示すように、各スレーブコンピュータ２−１〜２−３とマスタコンピュータ１へのネットワーク残余帯域をテーブル１１として持つことができる（請求項１、４）。この例では、スレーブコンピュータ２−３へのネットワークの残余帯域不足を考えて、割当タスクを０．２と、従来例と比べて小さくしている。

（第二実施例）
第二実施例を図６および図７を参照して説明する。図６に、第二実施例のＯＳＰＦ−ＴＥ拡張の構成を示す。第二実施例では、Ｔｙｐｅ３として、グリッドコンピュータを定義する。その中に、コンピュータのタイプ、ＩＤ、コンピュータパワー、残余コンピュータパワーを搭載してある（請求項３、７）。

図７にＯＳＰＦ−ＴＥを用いて広告され再現されたグリッドネットワーク全体のリンクステートを示す。このように従来ある網内のルーティングプロトコルを拡張し、コンピューティングリソースとネットワークリソースとを広告し、最適に分散コンピューティングを行なう。

（第三実施例）
本発明は、汎用の情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に本発明のマスタコンピュータまたはエッジルータに相応する機能を実現させるプログラムとして実現することができる（請求項８〜１１）。このプログラムは、記録媒体に記録されて情報処理装置にインストールされ（請求項１２）、あるいは通信回線を介して情報処理装置にインストールされることにより当該情報処理装置に、本実施例のマスタコンピュータのリソース情報受信部１０、テーブル１１、タスク割当計算部１２、エッジルータの情報送信部１３、情報収集部１４にそれぞれ相応する機能を実現させることができる。

本発明によれば、ネットワークのリソース情報を加味した制御を行なうことにより、分散コンピューティングを最適化することができるため、グリッドコンピューティングシステムを有効利用することができる。これにより、従来と比較して高速かつ大容量のグリッドコンピューティングシステムを実現することができる。

本実施例のグリッドコンピューティングシステムの全体構成図。ＯＳＰＦ−ＴＥＯｐａｑｕｅＬＳＡｆｏｒｍａｔを示す図。本実施例のマスタコンピュータおよびエッジルータの構成図。エッジルータで把握したリンクステートを示す図。本実施例のタスク分配例を示す図。第二実施例のＯＳＰＦ−ＴＥを示す図。第二実施例のマスタコンピュータ上に再現ささたぐりっとネットワーク全体のリンクステートを示す図。従来のグリッドコンピューティングシステムの全体構成図。従来のタスク分配例を示す図。従来の問題点を説明するための図。

符号の説明

１マスタコンピュータ
２−１、２−２、２−３スレーブコンピュータ
３−１、３−２、３−３、３−４エッジルータ
１０リソース情報受信部
１１テーブル
１２タスク割当計算部
１３情報送信部
１４情報収集部

Claims

マスタコンピュータと複数のスレーブコンピュータとを備え、
このマスタコンピュータとスレーブコンピュータとはネットワークを介して接続され、
前記マスタコンピュータは、
複数の前記スレーブコンピュータの使用率が記録されたテーブルと、
このテーブルに記録された使用率に基づき前記スレーブコンピュータにタスクを割当てる手段と
を備えたネットワーク型グリッドコンピューティングシステムにおいて、
前記ネットワークは、前記マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータにそれぞれ接続されたエッジルータを備え、
このエッジルータは、
前記マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータ相互間に設定されたリンクの帯域情報を収集する手段と、
この収集する手段により収集した前記帯域情報を含む情報を前記マスタコンピュータに通知する手段と
を備え、
前記タスクを割当てる手段は、前記使用率および前記帯域情報の双方をパラメータとして前記スレーブコンピュータに対するタスク割当てを計算する手段を備えた
ことを特徴とするネットワーク型グリッドコンピューティングシステム。
前記収集する手段および前記通知する手段は、ＯＳＰＦ(Open Shortest
Path First)のルーティングプロトコルを用いて前記帯域情報の収集および通知を実行する手段を備えた請求項１記載のネットワーク型グリッドコンピューティングシステム。
ＯＳＰＦパケット内に前記スレーブコンピュータの使用率情報を併せて搭載する手段を備えた請求項２記載のネットワーク型グリッドコンピューティングシステム。
マスタコンピュータと複数のスレーブコンピュータとを備え、
このマスタコンピュータとスレーブコンピュータとはネットワークを介して接続され、
前記マスタコンピュータは、
複数の前記スレーブコンピュータの使用率が記録されたテーブルと、
このテーブルに記録された使用率に基づき前記スレーブコンピュータにタスクを割当てる手段と
を備えたネットワーク型グリッドコンピューティングシステムに適用される前記マスタコンピュータにおいて、
自マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータにそれぞれ接続された前記ネットワーク内のエッジルータが収集した自マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータ相互間に設定されたリンクの帯域情報を含む情報の通知を受信する手段を備え、
前記タスクを割当てる手段は、前記使用率および前記帯域情報の双方をパラメータとして前記スレーブコンピュータに対するタスク割当てを計算する手段を備えた
ことを特徴とするマスタコンピュータ。
マスタコンピュータと複数のスレーブコンピュータとを備え、
このマスタコンピュータとスレーブコンピュータとはネットワークを介して接続され、
前記マスタコンピュータは、
複数の前記スレーブコンピュータの使用率が記録されたテーブルと、
このテーブルに記録された使用率に基づき前記スレーブコンピュータにタスクを割当てる手段と
を備えたネットワーク型グリッドコンピューティングシステムに適用される前記ネットワークに備えられたエッジルータにおいて、
前記マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータにそれぞれ接続され、
前記マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータ相互間に設定されたリンクの帯域情報を収集する手段と、
この収集する手段により収集した前記帯域情報を含む情報を前記マスタコンピュータに通知する手段と
を備えた
ことを特徴とするエッジルータ。
前記収集する手段および前記通知する手段は、ＯＳＰＦのルーティングプロトコルを用いて前記帯域情報の収集および通知を実行する手段を備えた請求項５記載のエッジルータ。
ＯＳＰＦパケット内に前記スレーブコンピュータの使用率情報を併せて搭載する手段を備えた請求項６記載のエッジルータ。
マスタコンピュータと複数のスレーブコンピュータとを備え、
このマスタコンピュータとスレーブコンピュータとはネットワークを介して接続され、
前記マスタコンピュータは、
複数の前記スレーブコンピュータの使用率が記録されたテーブルと、
このテーブルに記録された使用率に基づき前記スレーブコンピュータにタスクを割当てる機能と
を備えたネットワーク型グリッドコンピューティングシステムに適用される前記マスタコンピュータを実現するプログラムにおいて、
情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、
自マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータにそれぞれ接続された前記ネットワーク内のエッジルータが収集した自マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータ相互間に設定されたリンクの帯域情報を含む情報の通知を受信する機能を実現させ、
前記タスクを割当てる機能として、前記使用率および前記帯域情報の双方をパラメータとして前記スレーブコンピュータに対するタスク割当てを計算する機能を実現させる
ことを特徴とするプログラム。
マスタコンピュータと複数のスレーブコンピュータとを備え、
このマスタコンピュータとスレーブコンピュータとはネットワークを介して接続され、
前記マスタコンピュータは、
複数の前記スレーブコンピュータの使用率が記録されたテーブルと、
このテーブルに記録された使用率に基づき前記スレーブコンピュータにタスクを割当てる機能と
を備えたネットワーク型グリッドコンピューティングシステムに適用される前記ネットワークに備えられたエッジルータを実現させるプログラムにおいて、
情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、
前記マスタコンピュータおよび前記スレーブコンピュータ相互間に設定されたリンクの帯域情報を収集する機能と、
この収集する機能により収集した前記帯域情報を含む情報を前記マスタコンピュータに通知する機能と
を実現させることを特徴とするプログラム。
前記収集する機能および前記通知する機能は、ＯＳＰＦのルーティングプロトコルを用いて前記帯域情報の収集および通知を実行する機能を実現させる請求項９記載のプログラム。
ＯＳＰＦパケット内に前記スレーブコンピュータの使用率情報を併せて搭載する機能を実現させる請求項１０記載のプログラム。
請求項８ないし１１のいずれかに記載のプログラムが記録された前記情報処理装置読み取り可能な記録媒体。