グリッド入門講座【前編】

グリッドの要素技術を知る

（2007年03月28日）

グリッドの要素技術

　では、上述したようなグリッドは、どのような技術から構成されるのだろうか。

　上の記述からもわかるとおり、グリッド・テクノロジーは、仮想化の技術であり、それを利用する最大の目的は、IT基盤（ネットワーク機器やコンピュータ、実験装置などから成るハードウェア・インフラ）の上で、アプリケーションを「安全に、安定して、かつ、簡単に動作させること」にある。

　その目的を達成するためには、いくつかの要素技術に対応したソフトウェアを組み合わせ、相互に連携させなければならない。

　そうした要素技術――すなわち、グリッドを構成するソフトウェアの要素技術は以下に示すとおりである（図2）。

セキュリティ
資源管理
情報サービス
スケジューリング
データ管理
プログラミング環境
アプリケーション実行支援

図2：グリッドの技術要素」の図を挿入

　以下、各要素技術について簡単に説明したい。

グリッドのセキュリティ

　グリッドの「セキュリティ」機能は、大きく「認証」と「通信の暗号化」の2つの技術から成る。

　これらの技術はすでに、インターネット上で数多く存在しており、グリッド上でも、そうした既存の技術をそのまま用いたり、若干の拡張を施して使用したりしている。

　例えば、グリッドのセキュリティ確保によく用いられる技術として、「公開鍵認証」の仕組みが挙げられる。また、最近では、この技術に暗号技術を適用した「公開鍵暗号方式」が一般的に用いられている。

　加えて、グリッドでは、シングル・サインオンと呼ばれる技術も使用される。シングル・サインオンとは、言うまでもなく、複数のITリソースにおけるユーザー認証の手続きを1回で済ませるための仕組みだ。

　上述したとおり、グリッドでは通常、公開鍵認証の技術によって認証が行われる。そのため、例えば、10台のコンピュータのリソースを用いようとした場合、本来であれば、10回の認証プロセスを踏まなければならない。それを1回の認証プロセスで済ませるための技術がシングル・サインオンの仕組みであるのだ。

グリッドの資源管理

　一方、グリッドにおける「資源管理」とは、特定のITリソースをグリッドにつなげ、グリッドの一部として機能させるための技術を指す（図3）。

図3：グリッドにおける資源管理」

　資源管理のソフトウェアは、ユーザーーからの処理要求を受け付けて、自身が管理する（または、動作している）コンピュータに、その処理を実行させる。この際、資源管理のソフトウェアは、アクセス制御を行い、ユーザーから送られてきたジョブを「本当に自分のところで実行してよいのかどうか」を判断する。

　グリッドではまた、資源管理の技術を応用した「資源予約」のテクノロジーも用いられる。

　例えば、バッチ系システムのジョブ管理では、「このジョブを実行せよ」というユーザー要求があった際に、「空き」のITリソースを見つけ出してジョブを投じたり、空きのITリソースが出てくるまでジョブを待機させたりする。

　これに対して、資源予約の仕組みでは、例えば、「土曜日の午後1時～3時まで、コンピューティング・ノードの1番から5番を使って、このジョブを実行する」といった具合に、特定のジョブで使用するITリソースをあらかじめ決めておく。

　これにより、特定のジョブを、決められたスケジュールに沿って実行することが可能になる。

　また、資源管理の技術には、フォルト・トレラント機能（耐障害性を確保するための機能）も関連する。

　この機能の代表的な1つは、チェック・ポインティングと呼ばれる仕組みだ。この仕組みは、実行中のプログラムの途中経過を定期的に保存しておき、何らかの理由でシステム（そのプログラムを動作させているシステム）がダウンしてしまった際に、直前に保存した状態に（プログラムを）戻し、異常のない他のノード上で、プログラムを再開するというものである。

　こうした仕組みを構築した場合、プログラムの実行に常時使用できるコンピューティング・ノードの数が、実際に設置されているノードよりも少なくなるというネックがある。しかし、その代りに、システム全体の可用性は確保されることになる。

資源管理とプロビジョニング

　資源管理の技術に関連したテクノロジーとしては、「プロビジョニング」と呼ばれるものもある。

　例えば、複数のITリソースから成るプールがあるとする。企業のデータセンターにおける通常の運用形態では、プールを成す各ITリソースの役割分担が決められており、それに沿って、異なるアプリケーションが個々のITリソース上で動作している。

　プロビジョニングの技術は、このようなリソース・プールにおけるITリソースの役割分担を、必要に応じて動的に変更したり、各ITリースに対するアプリケーションの配置を自律的に変えたりするためのものだ。

　この仕組みをよりわかりやすくするために、ここで1つの例を示したい。

　まず、リソース・プールのITリソースが、「A」「B」「C」の3つのグループに分かれているとしよう。そして、その中のグループ「A」のジョブが非常に混雑しており、「B」のほうにはかなりの余裕があるとする。

　このような場合、「A」のいくつかのジョブを「B」に振り分けることが、リソースの利用効率を高める一手となる。
　ただし、担当する業務が異なれば、ITリソース上で動作しているソフトウェアも異なる。そこで、「A」のジョブを「B」に振り向けるには、「B」のITリソースに対して、「A」のジョブを処理できるソフトウェアをインストールする必要が生じる。

　また、「A」の“繁忙期”が終了した時点で、「B」のITリソースにインストールしたソフトウェアをアン・インストールし、元の状態に戻してやらなければならない。

　通常、こうした処理は人手によって行われるケースが多い。それを自動的に処理するというのが、プロビジョニングの技術である。
　このほか、グリッドにおける資源管理の領域では、リソース監視を行うソフトウェアも登場してきている。

　この種のソフトウェアは、各コンピューティング・ノードの使用状況やパフォーマンス情報を収集し、（管理者やユーザーに対して）リポーティングを行う。これらのソフトウェアを用いることで、各ITリソースの使用状況を的確にとらえ、資源管理のプロセスを効率化することが可能になる。

　また現在は、コンピュータの使用状況のみならず、ネットワーク・トラフィックの状況を監視するソフトウェアもある。

　これらのツールを使用することで、ITリソースの使用状況に応じた課金の仕組みを構築することも可能になる。

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