OSSS:研究

クラウドコンピューティングの高度化技術

今日,世界中のユーザーを対象とする各種ネットワークサービスも,各種組織用システムも,クラウドコンピューティング技術を活用して構築することが一般的となっています。クラウドコンピューティングでは,膨大なサーバー群やストレージを集中管理するために,高度な並列分散技術や省エネルギー化技術の開発が求められています。本研究では,実際のクラウドサービスの動作解析を行いながら,機械学習等の最新の研究アプローチを活用しつつ,研究開発を推進しています。

予測に基づく省電力ストレージシステムのアーキテクチャ 74.4 KB View full-size Download
  • K. Hasebe, T. Sawada, and K. Kato: A Game Theoretic Approach to Power Reduction in Distributed Storage Systems, Journal of Information Processing, vol.24, no.1, pp.173-181, 2016. 
  • Koji Hasebe, unpei. Okoshi, and Kazuhiko Kato. Power-Saving in Storage Systems for Cloud Data Sharing Services with Data Access Prediction. IEICE Transactions, vol.E98-D, no.10, pp.1744-1754, Oct 2015. 
  • Koji Hasebe, Naofumi Nishita, and Kazuhiko Kato. Highly Available Primary-Backup Mechanism for Internet Services with Optimistic Consensus. IEEE Third International Workshop on Cloud Computing Interclouds, Multiclouds, Federations, and Interoperability (Intercloud 2014), pp.410-416, March, 2014.
  • Koji Hasebe, Takumi Sawada, and Kazuhiko Kato. Using a Potential Game for Power Reduction in Distributed Storage Systems. IEEE International Workshop on Software Defined Systems (SDS 2014), pp.550-555, March, 2014.


新交通システムのための知的運行管理システム

自動車を非接触型インタフェースで隊列走行可能とした新交通システムにおける運行管理を,集中制御と分散制御を組み合わせて行う自動運行管理システムの開発を行っています。
 インターネットではいくつものルーターを経てネットワークパケットが目的地に届けられます。このシステムでは,キャビンカーをパケットとみなし,パケットスイッチングをするかのように,キャビンカーが目的地に送り届けられます。
電子連結車両 52.6 KB View full-size Download

左図:インターネットのパケットスイッチングのように車両スイッチングする道路網ネットワーク,右図:結節点(左図における四角ノード)における車両スイッチング 78.8 KB View full-size Download
  • K. Hasebe, K. Kato, H. Abe, R. Akiya, M. Kawamoto: Traffic Management for Last-Mile Public Transportation Systems Using Autonomous Vehicles, IEEE 3rd Int. Smart Cities Conf. (ISC2 2017), Sep. 2017.  To appear.
  • 秋谷,加藤,阿部,長谷部:隊列走行可能な交通システムの実稼働可能なシミュレータの開発,情報処理学会 システムソフトウェアとオペレーティングシステム研究会,研究報告,2017年7月(SWoPP 2017)。
  • 秋谷,加藤,阿部,長谷部:隊列走行可能な端末交通システムの障害時動作切り替え方法,情報処理学会 第79回全国大会,2017年。学会ページ
  • 根本,長谷部,加藤:電子連結車両を用いた端末交通システムにおける運行スケジュールの最適化手法,2017年3月。学会ページ
  • 長谷部,加藤,阿部,川本:隊列走行可能な端末交通システムにおける旅客輸送方式,日本ソフトウェア科学会 第33回大会,2016年9月。PDF

SDNを利用した分散システム基盤

Software Defined Networking (SDN) や Multipath TCP などの技術に、機械学習技術などを応用し、広域ネットワーク上で大量のデータを効率的に扱うための基盤ソフトウェアを開発しています。ビッグデータ処理の普及や、e-サイエンスの大規模化などにより、巨大なデータを広域にまたがって移動させる機会が増えつつあります。また、仮想化技術の普及やコンテナ型仮想化の登場により、データセンター内やデータセンター間ネットワークに対する需要も高度かつ複雑になりつつあります。それらの課題に対する解決策として、SDN や Multipath TCP などの近年普及しつつある技術を用いた各種基盤ソフトウェアの提案・設計開発・実証実験を行っています。
SDNを利用した分散システム基盤 85.3 KB View full-size Download
  • Susumu Date, Hirotake Abe, Dashdavaa Khureltulga, Keichi Takahashi, Yoshiyuki Kido, Yasuhiro Watashiba, Pongsakorn U-chupala, Kohei Ichikawa, Hiroaki Yamanaka, Eiji Kawai, Shinji Shimojo,
    SDN-accelerated HPC Infrastructure for Scientific Research,
    International Journal of Information Technology, Volume 22, Number 01,
    Singapore Computer Society, 2016.
  • Yoshiyuki Kido, Kohei Ichikawa, Susumu Date, Yasuhiro Watashiba, Hirotake Abe, Hiroaki Yamanaka, Eiji Kawai, Haruo Takemura, Shinji Shimojo. SAGE-based Tiled Display Wall Enhanced with OpenFlow-based Dynamic Routing Functionality Triggered by User Interaction, Future Generation Computer Systems, vol.56, pp.303-314, Elsevier, Mar. 2016.
  • Mizuki Oka, Hirotake Abe and Takashi Ikegami. Dynamic homeostasis in packet switching networks. Adaptive Behavior, vol. 23, no. 1, pp. 50-63, February 2015 .
  • Yasuhiro Watashiba, Susumu Date, Hirotake Abe, Yoshiyuki Kido, Kohei Ichikawa, Hiroaki Yamanaka, Eiji Kawai, Shinji Shimojo, and Haruo Takemura. Efficacy Analysis of a SDN-enhanced Resource Management System through NAS Parallel Benchmarks. The Review of Socionetwork Strategies, vol. 8, no. 2, pp. 69-84, Springer Japan, December 2014.
  • 渡場康弘,木戸善之,伊達進,阿部洋丈,市川昊平,山中広明,河合栄治.竹村治雄.計算資源とネットワーク資源を考慮した割当ポリシを配備可能とするジョブ管理フレームワーク,電子情報通信学会論文誌,Vol.J97-D, No.6, pp.1082-1093, 2014年6月.
  • Daiki Morita, Kohei Ichikawa, Hirotake Abe, Susumu Date and Shinji Shimojo. Implementation and Evaluation of Multiple Deduplication Methods for VM Disk Images Composing a Virtual Cluster. INFORMATION, Vol.16, No.8(B), pp.6055-6068, International Information Institute, August, 2013.

メニーコア計算機向けのビッグデータ並列処理方式

数十〜数百台規模のCPUコア数を持つメニーコア計算機が利用可能となってきました。ハードウェア環境は整ってきたものの,メニーコアを効率的に活用するプログラミングは未だ発展途上段階にあります。本研究では,メモリ上に構築したB+木が,バランス性を保ちながらメモリ空間を分割し,さらに葉ノードが双方向リンクしている性質を利用します。各コアがB+木構造によってデータを保持し,最小化された同期オーバヘッドで高効率にマージすることにより高並列計算をする手法を開発しています。

B+Tree 50.4 KB View full-size Download
  • 天沼 駿亮,鷹野 駿介,加藤 和彦,阿部 洋丈.メニーコアマシン環境における並列B木マージを利用したビッグデータ処理方式の検討.日本ソフトウェア科学会第32回大会,2015年9月.PDF

BitVisor: 準パススルー型アーキテクチャに基づく仮想マシンモニタ

オペレーティングシステムと計算機ハードウェアの間に入って,ハードウェアを仮想化し,仮想マシンの機能を提供するシステムソフトウェアを仮想マシンモニタ(VMM)と呼びます。VMMとしては,VMware, Hyper-V,Xen等のシステムが有名ですが,それらは高機能ではありますが,商用システムであるためにソースコードが公開されていなかったり,公開されていてもコード量が台規模で,VMMそのものを拡張するのは容易ではありません。
BitVisorは,実用性を失うことなしに,機能を最小限に絞り込んだ,軽量性と拡張性を兼ね備えたVMMです。国内外のさまざまなシステム研究のプラットフォームとして利用されたり,商用システムの一部に組み込まれて実用に供しています。例えば,東京大学の教育用計算機システムや,筑波大学の全学計算機システムで使われています。
BitVisor: 準パススルー型アーキテクチャに基づく仮想マシンモニタ 133 KB View full-size Download
  • S. Takekoshi, T. Shinagawa, K. Kato: Testing Device Drivers against Hardware Failures in Real Environments.  In Proceedings of the 31st ACM Symposium On Applied Computing (ACM SAC 2016), Apr 2016.  
  • T. Fukai, Y. Omote, T. Shinagawa, Kazuhiko Kato, "OS-Independent Live Migration Scheme for Bare-metal Clouds”, 8th IEEE/ACM International Conference on Utility and Cloud Computing, Dec. 2015.  Best Paper Award.
  • Y. Omote, T. Shinagawa, K. Kato: Improving Agility and Elasticity in Bare-metal Cloud, ACM International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems (ASPLOS), Mar 2015. 
  • Y. Oyama, T. Giang, Y. Chubachi, T. Shinagawa,  K. Kato, “Detecting Malware Signatures in a Thin Hypervisor”, In Proceedings of the 27th Annual ACM Symposium on Applied Computing (SAC 2012), March 2012.
  • Y. Omote, Y. Chubachi, T. Shinagawa, T. Kitamura, H. Eiraku, K. Matsubara, “Hypervisor-based Background Encryption”, 27th ACM Symposium On Applied Computing (SAC 2012), pp. 1829-1836, Mar 2012. 
  • Y. Matsuhashi, T. Shinagawa, Y. Ishii, N. Hirooka, K. Kato, “Transparent VPN Failure Recovery with Virtualization. Future Generation Computer Systems", Elsevier, Vol. 28, No. 1, pp. 78-84, Jan 2012.
  • Y. Omote, T. Shinagawa, K. Kato, "Transparent Network Boot with a Virtual Machine Monitor", IPSJ Transactions on Advaced Computing Systems, Vol. 4, No. 4, pp. 228-245, Oct. 2011.  (In Japanese)
  • T. Shinagawa, H. Eiraku, K. Tanimoto, K. Omote, S. Hasegawa, T. Horie, M. Hirano, K. Kourai, Y. Oyama, E. Kawai, K. Kono, S. Chiba, Y. Shinjo and K. Kato. "BitVisor: A Thin Hypervisor for Enforcing I/O Device Security", In Proceedings of the 2009 ACM SIGPLAN/SIGOPS International Conference on Virtual Execution Environments (VEE 2009), Mar. 2009. pp. 121-130.
(以下作成中)
                                                                                                                                                     
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