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作成： 1999/02/16 関口 智嗣
データ番号 ：190016
ネットワーク数値情報ライブラリ Ninf-設計
目的 ：計算科学のためのネットワーク利用基盤技術の概要
研究実施機関名 ：工業技術院 電子技術総合研究所 情報アーキテクチャ部
応用分野 ：計算科学研究、高性能計算、計算機利用技術
概要 ：
広域分散ネットワーク上での高性能計算のための基盤システムを提供することを目的としてNinfを設計している。ユーザはNinfシステムで提供される実行可能なライブラリをネットワーク上の計算資源として利用し、分散計算システムを構成できる。
詳細説明 ：
ネットワーク数値情報ライブラリ Ninf (Network enabled Information Services for the Global Computing Infrastructure)は科学技術計算におけるGlobal Computing を実現する基盤システムとして提案されている。
Ninf 基本システムはクライアント-サーバモデルに基づき Ninf サーバを通じて提供される。 Ninf サーバにおいては計算資源がサーバホスト上のリモートライブラリとして実現されている。ユーザはクライアントプログラムを C, C++, Fortran, Java, Lisp といった既存のプログラムを利用して作成することができる。そこで、 Ninf_Call("foo", arglist)というルーチンでサーバ上のライブラリfooを呼び出す。引数リストであるarglistはNinf server に送られ、サーバ上でライブラリが実行されその結果がクライアントに送り返される。 Ninf remote procedure call (RPC)は既存のプログラムと親和性の高いインターフェースを提供されるので、ユーザはNinf RPC を用いることでネットワークプログラムの煩雑さにとらわれず、ワールドワイドコンピューティングが容易に実現できる。
Ninf は「利用するためのインターフェースをできる限り透過かつ柔軟にする」という基本方針に基づき、その設計にあたっての特徴は下記のようにまとめられる。
1. ユーザはクライアントプログラムの中で多くの時間を要する部分を複数同時に遠隔地の高性能計算機システム (スーパーコンピュータ、超並列計算機、ワークステーションクラスタ、高性能ワークステーション等)をサーバーとして計算させることができる。この時にクライアントはサーバーの OS、最適化手法、ハードウエアといったプラットフォームの特徴などを全く考慮する必要がなく、ライブラリのインターフェースだけをユーザが指定すれば良い。ネットワーク経由であっても非常に高速な実行が可能になる。
2. ソースプログラムとして提供される情報に比べてインストールなどの作業も必要なく、必要な時に最新のものを利用することができる。極端に言えば、ftp さえあればnetlib のようなソフトウエアリポジトリからライブラリのソースプログラムを入手し、ローカルマシンで実行することが可能である。しかし、ファイルを入手し、コンパイルし様々な異機種ネットワーク上でプログラムを常に維持した状態に保つことは非常に多くの労力を要する。 Ninfはこれらの作業を集中的に実施することでそうしたコストを削減できる。このことによって、計算資源の共有のみならず共有されるライブラリを選択することにより各サイトで保守されている高品質な計算ルーチンを使うことができる。
3. Ninf のプログラムインターフェースは既存の C, C++, Fortran, Java, Lisp ユーザからも極力簡単に使用できるような仕様にしてある。ユーザにネットワークプログラミングの知識がなくてもサーバのライブラリを呼び出せるようにした。また、すでに LAPACK のようなライブラリを使用しているプログラムから容易に Ninf を利用した形式に変更できるようにした。さらにサーバの指定は環境変数、URL, configファイル等で指定できるようにした。
4. Ninf のネットワークデータベースサーバはハイパフォーマンスコンピューティングが対象とする数表や、国勢図会や白書などの統計数値データなどをいつでもどこからでもネットワークを通じてアクセスすることを可能とする。これによりユーザは印刷物からの転写を不要としその際に紛れ込む人的エラーを排除することができる。Ninf によりユーザは計算の途中で直接ネットワーク上の最新データを読み込み、最新の成果を計算することが可能となる。 Ninf を用いることで最新の数値の維持や品質管理を集中的に行うことができる。このように、多少遅いネットワーク環境で高速実行ができなくても高品質のデータやライブラリの供給が可能になる。
図1 Ninf概要図
コメント ：
ネットワークが十分に高速であれば、計算資源における制約は少なくなる。これらをネットワーク上で結合してそれぞれを高性能計算機で実現することの利点は大きい。たとえ、ネットワークが低速であっても、Ninfの利用簡便性、最新の数値情報、高品質な結果を与えるライブラリは実用的である。
原論文１ Data source 1：
ネットワーク数値情報ライブラリ: - Ninf の設計 -
関口 智嗣、佐藤 三久、長嶋 雲兵
電子技術総合研究所、お茶の水女子大学
情報処理学会研究報告 94-HPC-52 (1994)
原論文２ Data source 2：
ネットワーク数値情報ライブラリ Ninf − システム実装と評価
関口 智嗣、中田 秀基、佐藤 三久、長嶋 雲兵、松岡 聡
電子技術総合研究所、新情報処理開発機構、お茶の水女子大学、東京大学工学部
情報処理学会研究報告 96-HPC-62 (1996)
参考資料１ Reference 1：
ネットワーク数値情報ライブラリ Ninf のメタサーバアーキテクチャ
中田 秀基、関口 智嗣、佐藤 三久、長嶋 雲兵、松岡 聡、草野 貴之
電子技術総合研究所、新情報処理開発機構、お茶の水女子大学、東京大学工学部
情報処理学会研究報告 95-HPC (1996)
キーワード：科学技術計算、ハイパフォーマンスコンピューティング、情報サービス、高速ネットワーク、広域分散、リモートライブラリ、ワールドワイドコンピューティング
Computational Science and Engineering, High Performance Computing, Information Services, High Speed Network, Globally Distributed Computing, Remote Library, World-Wide Computing
分類コード：190101, 190302, 190303
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