アカデミッククラウド調査報告書2012

68,000円

執筆者: 

吉岡 信和/棟朝 雅晴/本橋 賢二/西村 一彦/谷沢 智史/横山 重俊

サイズ・判型: 

A4判

ページ数: 

210P

発売日: 

2012/08/24
クラウドコンピューティングは現在非常に話題となっています。特に、エンタープライズ向けのパブリッククラウドだけでなく、拠点内でのプライベートクラウドにも注目が集まっています。

クラウド技術の発展に伴い、エンタープライズだけでなく国内各大学や研究機関においても個別にサーバーやシステムを導入・運用するのではなく、さまざまなクラウドサービスを利用者に提供する形が一般的となっています。それにあわせてクラウド連携も活性化してきています。そこで、アカデミッククラウドの特徴や事例などを体系的にまとめ、解説することにより、システムの導入者と提供者の双方にとって、現状と今後の動向がわかる有用な1冊となっています。

内容は以下の通りです。

第1章「アカデミッククラウドを支える技術」
内容を理解するために必要な技術や用語についての整理および解説しています。

第2章「アカデミッククラウドへの期待」
エンタープライズのクラウドにはなくアカデミッククラウドに求められる特有のニーズを整理しています。

第3章「アカデミッククラウドの国内事例」
国内最大のアカデミッククラウドの事例として北海道大学、教育と研究のアカデミッククラウドの事例として国立情報学研究所、およびその他の国内の事例をまとめています。

第4章「アカデミッククラウドの海外事例」
海外のオープンクラウドの事例を中心にまとめています。

第5章「アカデミッククラウドの今後の展望」
クラウド連携など今後の展望についてまとめています。

本書では、必要な学術用サービスに対応して、必要なリソース管理技術や認証技術などが選択できるになっておりますので、アカデミッククラウドの導入や提供担当者とって役立つ内容となっています。

はじめに

第1章  アカデミッククラウドを支える技術
1.1  クラウドのアーキテクチャ階層とサービスの種類
1.1.1  クラウドを構成する要素
    位置、状況によらず利用できる
    要求により最適化される
    クライアントの高機能化、小型化
    ネットワークの高速化
    サーバ環境の高集積化
1.1.2  クラウドのアーキテクチャ階層
    IaaS(Infrastructure as a Service)
    DaaS(Desktop as a Service)
    PaaS(Platform as a Service)
    SaaS(Software as a Service)
1.1.3  クラウドの提供形態
    パブリッククラウド
    プライベートクラウド
    ハイブリッドクラウド
    コミュニティクラウド
1.2  リソース管理技術
1.2.1  リソース管理技術の概要
1.2.2  マシン(CPU, メモリなど)の仮想化
    仮想化の形態
    仮想化の対象
    Xen
    KVM
    Hyper-V
    VMware
    VirtualBox
    QEMU
    Microsoft Virtual PC
    libvirt
1.2.3  ストレージの仮想化
    ストレージ装置の利用形態
    ストレージ装置(外部記憶装置)の仮想化
    ファイルシステムの仮想化
    SAN(Storage Area Network)
    ファイバーチャネル
    iSCSI
    NFS
    SMB
1.2.4  ネットワークの仮想化
    VPN
    VLAN
    OpenFlow
    L2TP / IPsec
    Open vSwitch
    iptables
1.2.5  デスクトップの仮想化
    OS外:ビットマップ転送型
    OS内:描画命令依存型
    VNC(Virtual Network Computing)
    X Window System
    RDP(Remote Desktop Protocol)
1.2.6  アプリケーション実行環境の仮想化
    計算能力の仮想化
    IaaSとPaaS
    MPI
    OpenMP
    MapReduce
    Dryad
    Java VM
    .NET CLR
    Erlang
    Hadoop
1.2.7  データストアの仮想化
    リレーショナルデータベース
    NoSQLデータベース: キー・バリュー型データベース
    BigTable
    MongoDB
1.2.8  リッチクライアント技術
    Flash
    HTML5
1.2.9  モニタリング技術
    IPMI
    SNMP
    Syslog
    Nagios
    Zabbix
1.2.10  各種仮想化技術の統合
    Eucalyptus
    Nimbus
    OpenNebula
    OpenStack
1.3  認証技術
1.3.1  組織内でのユーザ情報管理・認証
    LDAP
    Active Directory
1.3.2  組織をまたがるユーザ情報管理・認証
    OpenID
    Shibboleth
1.3.3  認証に関する要素技術
    ユーザ・パスワード認証
    ワンタイムパスワード認証
    公開鍵・秘密鍵による認証

第2章  学術活動に対するクラウドへの期待
2.1  学務業務に関する活動の概要
2.1.1  広報に関する活動
    広報活動を支えるサービスの要件
    広報活動を支えるクラウドインフラ
    広報用インフラの典型例
2.1.2  入試に関する活動
    入試業務を支えるサービスの要件
    入試活動を支えるクラウドインフラ
    入試用インフラの典型例
2.1.3  学生対応に関する活動
    学生対応を支えるサービスの特徴
    学生対応業務を支えるクラウドインフラ
2.1.4  非常時に行う活動
    非常時対応を支えるサービスの要件
    非常時の活動を支えるクラウドインフラ
    平常時および非常時用インフラの典型例
2.1.5  イベントに関する活動
2.1.6  一般的な事務業務に関する活動
2.2  教育に関する活動の概要
2.2.1  講義に関する活動の概要
    講義活動を支えるサービスの要件
    講義活動を支えるクラウドインフラ
    講義・演習用インフラの典型例
2.2.2  卒業課題に関する活動
    卒業課題活動を支えるサービスの要件
    卒業課題の活動を支えるクラウドインフラ
    卒業課題用インフラの典型例
2.3  研究に関する活動
    研究活動を支えるサービスの要件
    研究の活動を支えるクラウドインフラ
    研究用インフラの典型例
2.4  図書館に関する活動
    図書館業務を支えるサービスの要件
    図書館の活動を支えるクラウドインフラ
    図書館インフラの典型例

第3章  アカデミッククラウドの国内事例
3.1  日本最大のアカデミッククラウド:北海道大学
3.1.1  北海道大学アカデミッククラウド
3.1.2  システム設計・構成
    システム設計の経緯とその背景について
    ハードウェアシステム設計について
    ソフトウェアシステム設計について
3.1.3  提供サービスの概要
    基本サービスの概要
    ホスティングサーバ
    プロジェクトサーバ
3.1.4  活用事例について
3.2  国立情報学研究所(NII)の事例
3.2.1  教育クラウド  edubase Cloud [1]
    edubase Cloudの概要
    edubase Cloudの利用状況
    edubase Cloudの運用からの知見
3.2.2  研究クラウド  gunnii [2]
    教育クラウドの運用を通じて得られた要求条件
    研究クラウド構築にあたってヒアリングを通じて得られた要求条件
    アカデミッククラウドアーキテクチャ設計
    インタークラウドオブジェクトストアサービス
    学認連携
    研究クラウド gunniiの特徴と実装
3.2.3  今後の展開
3.2.4  参考文献
3.3  その他の国内事例
3.3.1  静岡大学クラウド情報基盤
3.3.2  東京工業大学ストレージシステム
3.3.3  九州大学キャンパスクラウドシステム
3.3.4  明治大学のクラウドシステム
3.3.5  北陸先端技術大学院大学  学内プライベートクラウド
3.3.6  東京工科大学クラウドサービスセンター
3.3.7  東京農工大学ハイブリッドクラウド
3.3.8  国士舘大学  学内ICT基盤
3.3.9  早稲田大学のプライベートクラウド
3.3.10  神戸大学のプライベートクラウド基盤

第4章  アカデミッククラウドの海外事例
4.1  FutureGridプロジェクト
4.1.1  FutureGridプロジェクトとは
4.1.2  FutureGridパートナーの役割
4.1.3  FutureGridアーキテクチャー
4.1.4  FutureGridハードウェア
4.1.5  FutureGridネットワーク
4.1.6  FutureGridモニタリング
4.2  OpenCirrus
4.2.1  OpenCirrusとは
4.2.2  OpenCirrusアーキテクチャー
4.2.3  OpenCirrusハードウェア
4.3  Open Cloud Consortium (OCC)
4.3.1  OCCとは
4.3.2  Open Cloud Testbed (OCT)
4.4  Cloud and Autonomic Computing Center (CAC)
4.5  NeCTAR Research Cloud
4.6  ノースカロライナ州立大学  VCL
4.7  カリフォルニア大学サンタバーバラ校Eucalyptus
4.8  シカゴ大学
4.8.1  Nimbus
4.8.2  Haizea
4.9  NASA Nebula
4.1  カリフォルニア大学バークレー校  Mesos
4.11  Science Clouds

第5章  アカデミッククラウドの今後の展望
5.1  大学でのクラウド活用の将来像
5.1.1  クラウド活用の目的
5.1.2  クラウド化の理想像
5.1.3  大学におけるクラウド化の課題
5.2  アカデミックコミュニティとしてのクラウド活用
5.3  学術クラウドの相互運用技術
5.3.1  学術インタークラウドシステムの実現に向けて
5.3.2  学術クラウド連携に向けた必要条件
    認証連携、APIキー等認証情報の管理機能
    利用者、グループ、プロジェクト管理機能
    利用資源管理機能
    Virtual Private Cloud (VPC)、仮想システム管理機能
    課金管理、予算管理機能
    情報公開、情報共有機能、問い合わせ受付管理機能
    管理者向け機能、提供資源登録管理機能
5.3.3  今後に向けた展望

索引

<<掲載資料一覧>>
資料1.1.1  クラウドの典型的な構成
資料1.1.2  CPUのトランジスタ数、クロック数の変化
資料1.1.3  古典的なコンピュータのアーキテクチャと*aaS
資料1.1.4  IaaSの利用形態の一例
資料1.1.5  仮想的なストレージ(ボリューム)サービス
資料1.1.6  PaaSの利用形態の一例
資料1.1.7  SaaSの利用形態の一例
資料1.1.8  パブリッククラウド
資料1.1.9  プライベートクラウド
資料1.1.10  ハイブリッドクラウドの構成例
資料1.1.11  コミュニティクラウドの構成例
資料1.2.1  サービスごとの主な技術要素
資料1.2.2  リソース管理技術とサービスの関係
資料1.2.3  完全仮想化の概要
資料1.2.4  準仮想化の概要
資料1.2.5  ストレージ装置の利用形態の概要
資料1.2.6  ストレージ装置の仮想化
資料1.2.7  ファイルシステムの仮想化
資料1.2.8  用途別にネットワークを用意する例
資料1.2.9  ファイバーチャネルのプロトコル構成
資料1.2.10  ネットワークとプロトコルレイヤー
資料1.2.11  OSI参照モデルにおける階層構造
資料1.2.12  L2 VPNのパケットの流れの例
資料1.2.13  L3 VPNのパケットの流れの例
資料1.2.14  タグVLANのパケットの構成例
資料1.2.15  OpenFlowスイッチとコントローラの構成
資料1.2.16  GUI画面の転送
資料1.2.17   アプリケーションの実行環境
資料1.2.18   HTTPとWebアプリケーション
資料1.2.19   分散アプリケーション
資料1.2.20   IaaSとPaaSの関係
資料1.2.21   MapとReduceの関係
資料1.2.22  HTML5の主な構成要素
資料1.3.1   ディレクトリサービスで扱う情報
資料1.3.2   外部の認証系を用いた認証
資料1.3.3   パスワードによる認証
資料1.3.4  公開鍵・秘密鍵による認証
資料2.1.1  学術活動の概要
資料2.1.2  大学の活動を支えるITサービス群
資料2.1.3  学務活動
資料2.1.4  入試に関する活動と関係者
資料2.1.5  入試に関する活動とそれを支えるサービスとインフラ
資料2.1.6  クラウド上でのWebサーバの典型的な構築例
資料2.1.7  クラウド上での学生情報管理サービスの実現例
資料2.1.8  非常時への対応の例
資料2.2.9  講義に関する活動の概要
資料2.2.10  講義に関する活動とサービス
資料2.2.11  講義・演習用インフラの典型例
資料2.2.12  卒業課題に関する活動
資料2.2.13  卒業課題のためのサービスの実現例
資料2.3.14  研究に関する活動
資料2.3.15  構内に設置された独自性の高い設備を利用する場合
資料2.4.16  図書館に関する活動
資料2.4.17  図書館用のサービス
資料2.4.18  図書館用サービスの構築例
資料3.1.1  北海道大学アカデミッククラウド:ハードウェアシステムの概要
資料3.1.2  北海道大学アカデミッククラウド:ソフトウェアシステムの概要
資料3.1.3  北海道大学アカデミッククラウド:ポータル画面例
資料3.1.4  「ホスティングサーバ」における提供パッケージ
資料3.1.5  「プロジェクトサーバ」のサービスレベルと負担金
資料3.2.1  edubase Cloudの特徴
資料3.2.2  仮想マシンを使用する基本的な流れ
資料3.2.3  クラウドクライアント
資料3.2.4  分散処理アプリケーションの実行例
資料3.2.5  分散処理アプリケーションのジョブ状況表示の例
資料3.2.6  大規模モデル検証アプリケーションの実行例
資料3.2.7  仮想計算機システム変換アプリケーションの構成
資料3.2.8  Beyohnプロジェクトの概要
資料3.2.9  実証モデル検証の講義での利用シーン
資料3.2.10  Elastic Private Cloud
資料3.2.11  CaaSの位置付け
資料3.2.12  Dodai-deploy活用方法
資料3.2.13  Dodai-computeのアーキテクチャ
資料3.2.14  Dodai-deploy のアーキテクチャ
資料3.2.15  インタークラウドオブジェクトストアサービス
資料3.2.16  Colonyアーキテクチャ
資料3.2.17  研究クラウドの特徴
資料3.2.18  研究クラウドシステム構成
資料3.2.19  物理マシン貸し出し  利用イメージ
資料3.2.20  クラウド基盤一括導入  利用イメージ
資料3.3.1  システムの概念図
資料3.3.2  新情報基盤の概念図
資料3.3.3  サブシステム群
資料3.3.4  キャンパスクラウドシステム構成図
資料3.3.5  性能諸元
資料3.3.6  システム構成図
資料3.3.7  システム構成(導入前と導入後)
資料3.3.8  システム構成図
資料3.3.9  システム構成図
資料3.3.10  システム構成要素
資料3.3.11  システム構成(導入前と導入後)
資料3.3.12  システム構成
資料4.1.1  FutureGridパートナーの役割
資料4.1.2  FutureGridアーキテクチャー
資料4.1.3  FutureGridコンピューティングリソース
資料4.1.4  FutureGridストレージリソース
資料4.1.5  FutureGridネットワーク
資料4.1.6  FutureGridのコア使用状況
資料4.2.1  OpenCirrusサービスアーキテクチャー
資料4.2.2  OpenCirrusハードウェア
資料4.3.1  OCTシステム構成
資料4.3.2  OCTモニタリングおよび可視化システム
資料4.5.1  NeCTAR Research Cloud仮想マシンの種類
資料4.7.1  Eucalyptusのアーキテクチャー
資料4.8.1  Nimbus cloudinit.dの例
資料4.9.1  NASA Nebulaのメリット
資料4.9.2  OpenStackアーキテクチャー
資料4.10.1  Mesosの概念図
資料5.1.1  大学のクラウド化の目的とその効果
資料5.1.2  大学のクラウド化の理想例
資料5.2.1  アカデミックコミュニティクラウドの概要
資料5.2.2  アカデミックコミュニティクラウドの実現例