グリッド・コンピューティング : コンピュータ・パワーの金鉱を発見

グリッ ド・コンピューティングの本質をさぐるため、 Inner Circle の編集チームはさっそく、専門家である Wolfgang Gentzsch 氏のもとへ駆けつけ、グリッド・コンピューティングとは何か、何をもたらしてくれるのかなどをインタビューしました。ウォルフガング氏は、 Gridware社（2000年にサンが買収）の共同創立者であり、1985年から2000年まで、レーゲンスブルク大学（ドイツ）の数学と計算機科学科 の教授を歴任されています。

編集局: グリッド・コンピューティングとは何でしょうか？

ウォルフガング氏: グリッド・コンピューティングに関する私の定義は、3 つの C から始まります。コンピューティング（Computing)、コラボ レーション(Collaboration)、それにコミュニケーショ (Communication)です。インターネット・テクノロジを 利用してコンピューティング、コラ ボレーション、コミュニケーションを可能にすることによって、グリッドは問題解決の新モデルを提供してくれます。グリッド・コンピューティングは本質的に 分散アーキテクチャを実現します。つまり、電気が電力供給網を通じて配電されるのと同じように、Web を介してコンピューティング/データ・リソースを供給し、ユーザが必要なときに必要な場所でリソースを利用できるようにするのです。

グリッド・コンピューティングは、組織内のシステム・リソースを最大限に活用します。多くの企業では現在、コン ピューティング能力の大半が利用されず、無駄なものとなっています。これまで、各企業はアプリケーションごとに別々のマシンを購入し、利用していました。 その結果、 現在のインフラの大部分は、遊休リソースを抱えた多数のシステムがまるで島のように散在しています。一方でユーザはより多くのコンピューティング・リソー スをたえず求めており、その結果、各システムが同時に過負荷の状態になります。グリッド・コンピューティングは仮想化という考え方によって、遊休リソース をまとめ、シ ステム使用率を大幅に向上させます。グリッド・コンピューティングによって、ネットワークで結ばれたリソース ― デスクトップ、サーバ、ストレージ、データベース ― を結合し、最も必要とされる場所で必要なときに、大量のコンピューティング・パワーを活用できます。

グリッド・コンピューティングは必要に応じて、アプリケーションを処理するためのコンピューティング・リソースをユーザに与えるので、 コン ピューティングの経済性が一変します。

ウォルフガング氏: グリッド・コンピューティングはこれまでありえなかったような形で、複雑な計算を可能にします。コンピュータ資産を最大限に有効利用し、対資産収益を拡大 しなければならないという状況がグリッド・コンピューティングの需要を生み出したのです。グリッド・コンピューティングの登場によって、 手頃なコストで、計算量の多いアプリケーションのための動力源を増やすことができます。その結果、これまで以上に複雑な計算が可能になりました。

グリッド・コンピューティングによって、企業は新たな方法で高度な計算と解析を行うことがきるようになります。過去には考えられなかっ たことが、当たり前になります。 経営分析、自動車製造、コンピュータを利用した生命工学、ソフトウェア開発等々にとって、決定的なツールとなります。

TCO を引き下げながら、リソースを最大限に活用できるというグリッド・コンピューティングの能力は革命的なテクノロジであると言えます。私がグリッド・コン ピューティングは必然であると言う場合、複雑なコンピューティングに関する旧モデルはもはや存続しえないことを意味します。グリッド・コンピューティング は人々のコンピューティング・パワーを結集して複雑な計算に伴う問題を解決する、コスト効率の高い方法をもたらします。

ウォルフガング氏: ほとんどのテクノロジがそうであるように、グリッド・コンピューティングも科学技術のコミュニティから始まり、民間市場に広まりました。私は、グリッド・ コンピューティングを用いて、多 種多様なビジネス・アプリケーションを動かす傾向がすでに始まっているという印象を持っています。活用されていないリソースをそっくり利用できるよう にすることによって、グリッド・コンピューティングはさまざまな業界に新しいビジネス・チャンスをもたらしています。自動車製造業の場合、これまで以上に シ ミュレーションを重ね、車の安全性を高めることができます。金融業ではより多くのモンテカルロ・シミュレーションを実行し、埋もれているビジネス・チャン スを発掘することができます。エンターテイメント産業では、これまでより高度なレンダリングによって、デジタル・キャラクタをいっそうリアルにできます。 グリッド・コンピューティングは民間企業において、きわめて有用なツールになりつつあります。今後数年間で、民間市場におけるグリッド・コンピューティン グの採用はますます拡大すると思います。

ウォルフガング氏: 具体的な利益、これに尽きます。企業はグリッド・コンピューティングが現実的な問題解決にどれほど役立つかを理解し始めています。現在、各企業の使用率は 平均して 20〜30% というところです。つまり、ほとんどの企業で、購入済みのコンピュータ・リソースの 70% 近くを無駄にしているわけです。グリッド・コンピューティングはリソースの割り当てを完全に自動化し、企業が所有するコンピュータ・リソースの 80〜90% を利用できるようにします。グリッド・コンピューティングは生産性にも大きな影響を与えます。ある調査によると、グリッド・コンピューティングによってエ ンジニアの生産性が 5 倍向上します。グリッド・コンピューティングを使用すると、エンジニアは 5 つのジョブを同時にサブミットできるので、より質の高い結果がより短時間で得られます。

グリッド・コンピューティングにはもう 1 つ、リソースの仮想化という大きな利点があります。ユーザはグリッドにジョブとリソース要件を送信するだけで、グリッド・エンジンが最適かつ最も負荷の少 ないシステムを選択して実行します。ユーザはどのシステムでジョブを実行すればよいか、システムの選択という謎解きゲームをしなくてすみます。グリッドが 代わりに世話を焼いてくれるので、ユーザにとっては非常に楽です。ジョブの所要時間が短縮され、ユーザが幸せになり、しかも会社は経費を節約できるので す。

グリッドは、ばらばらのシステムをまとめることもできます。企業はこれまで、アプリケーションごとに別々のシステムを購入 するのが普通でした。グリッド・エンジンはベンダーの異なるさまざまなシステムとの対話方法を理解できるため、ユーザに代わって異機種システムに自動的に 対応できます。

グリッド環境には可用性を高める、すなわちフェイルオーバーという利点もあります。グリッド内のあるシステムで障害が発生しても、他の システムでジョブ を完了できます。メインフレームの時代とは違います。当時、メインフレームで障害が発生すると、あらゆるアプリケーションとユーザが影響を受けました。現 在のグリッド環境ははるかに洗練されているので、障害システムから利用可能な別のシステムへジョブを再ルーティングできます。グリッドのチェックポイント 移行機能によって、アプリケーションは中止位置から処理するだけですみます。

このように、グリッド・コンピューティングの利点はたくさんあります。グリッド・コンピューティングが解決できる問題はど の企業も抱えていることなので、グリッド・コンピューティングが民間市場でもてはやされるのは当然です。

編集局: グリッド・コンピューティングは革命的なテクノロジとのことですが、その革命的なテクノロジをどうやって既存インフラを壊すことなく配備するのですか？

ウォルフガング氏: よい質問ですね。端的に言うと、グリッド・テクノロジの実装方法に尽きます。Sun では、グリッド・コンピューティングの採用と配備に関して発展的な戦略を生み出したので、ユーザを混乱させることはありません。グリッド・コンピューティ ングの 3 つの段階についてお話しましょう。部門グリッド、企業（エンタープライズ）グリッド、それにグローバル・グリッドです。

まずは、部門グリッドです。最も単純な形のグリッドである 部門グリッドは現在、急速に普及しています。組織内のあらゆる部門のニーズにただちに対応できるからです。部門グリッドはネットワーク内の複数のシステム で構成されますが、ユーザのアクセス・ポイントは 1 つだけです。通常、プロジェクト・グループや部門など、少数のユーザが所有して使用する部門グリッドは、高いスループットとパフォーマンスの両方が要求さ れるジョブをサポートします。グリッド内のリソースは限られた数の反復作業に特化することも、または並列方式で稼働させて複雑な並列ジョブを実行すること もできます。たとえば、フォード社のエンジニアは Sun ONE Grid Engine を使用して部門グリッドを作成することによって、有限要素解析、計算流体力学、実験計画 (design-of-experiment; DOE) シミュレーションなど、計算量の多いアプリケーションを分割実行できるようになりました。グリッドを導入した結果、フォード社ではこのような複雑な作業を 日単位で はなく時間単位で完了できるようになったのです。何事もユーザがなじみやすいところから始めるという意味では、この部門グリッドからはじめることをお勧め します。

企業（エンタープライズ）グリッドは、このモデルの次の段階です。能力の拡大と経済性の向上の両方が求められる企業は、前述の部門グ リッドを 結合して企業（エンタープライズ）グリッドにすることができます。企業（エンタープライズ）グリッドによって、複数のプロジェクトまたは部門間で協調しな がらコンピューティング・リソースを共有で きます。企業（エンタープライズ）グリッドを利用すると、コラボレーション・エンジニアリング、データ・マイニング、アニメーション・レンダリングなど、 さまざまな作業を処理 できます。集積回路ソフトウェアを設計している Synopsys 社は、エンタープライズ・グリッドを採用しているよい例でしょう。Synopsys 社では企業（エンタープライズ）グリッドによって、企業の EDA (コンピュータによる設計の自動化) プロセスに開放できるコンピューティング・リソースが増えました。それまでテストに使用できる CPU は 25 個まででしたが、今では最大 180 個の CPU でテストを実行できます。

このモデルは最終的にグローバル・グリッドに発展し、インターネット上で真のコラボレーション環境を提供します。アプリ ケーション・ニーズが企（エンタープライズ）業グリッドの能力を超えた場合、企業はグローバル・グリッドによってパートナーのリソースを引き出すことがで きます。複数のサイトや企 業のニーズをサポートし、まかなえるように設計されたグローバル・グリッドは、ユーザが世界中どこにいようと、分散リソースのパワーを提供します。グロー バル・グリッドは企業（エンタープライズ）グリッドの集合であり、グローバルな使用ポリシーと標準プロトコルに基づきますが、実装方式は必ずしも同じでは ありません。コ ンピューティング・リソースは地理的に散在していてもかまいません。世界中のサイトがその対象となりうるのです。コンピューティング・リソースは個人でも 企業でも利用で きます。オーバーフローした作業をグリッド・プロバイダに送ることもできますし、複数の会社がデータを共有し、共同で作業することもできます。組織の境界 は簡単に超えることができます。

実例を挙げましょう。英国の 3 つの有力大学で構成される White Rose University Consortium という研究機関があります。このコンソーシアムはグローバル・グリッドを利用して、アプリケーションを共同利用し、リーズ、シェフィールド、ヨークの 3 か所にあるコンピュータリソースをまとめて利用できるようにしています。この場合、グリッドが共有ファシリティをトランスペアレントに管理するので、ユー ザは複雑な製 品設計に必要な大量の計算を短時間で完了できます。

ウォルフガング氏: そのとおりです。どのような業種であろうと、既存の IT インフラを使用して生産性と可用性を高め、停止時間を最小限に抑えるというのは、経済面で非常に理にかなっています。グリッド・コンピューティングによっ て、IT 組織はあらゆる異種リソースをまとめ合わせ、企業内外のアプリケーションに効率よくリソースを割り当てることができます。現在の IT 資産をすべて利用してしまった場合でも、その場でグリッドにリソースを容易に追加できます。

編集局: グリッド・コンピューティングが IT に与える影響とは、具体的にどういったものですか？

ウォルフガング氏: グリッド・コンピューティングは多くの ITベンダーが説明しているように、分散コンピューティングの新しい動きです。企業は IT インフラを投合し、さまざまな作業を効率よくこなすための方法を日々追求しています。グリッド・コンピューティングを利用すると、各システムの価値を最大 限引き出すことができます。 たとえば、小売店で顧客の購買状況を分析するために、週に一度、バッチ処理を実行するとします。システムがその分析を実行していないときには、小売店の Web サイトとしてそのシステムを利用できます。Webサイトは、休日など、トラフィック量の多いときにはリソースを増やさなければなりません。このときも、 バッチ処理が不要で遊ん でいるコンピュータ・リソースを Web サービス用のシステムに追加できます。つまりグリッド・コンピューティングによって、IT インフラのコンピューティング・パワーを使用する、借用する、または配置転換することが可能となり、計算の多いジョブ、データの多いジョブ、またはトラン ザク ションの多いジョブを効率よくこなすことができます。

今日では、グリッド・コンピューティングを Web サービスと関連付けて考えようという動きがあります。事実、ユーザが他の Web サービスとまったく同じようにグリッドにアクセスできるようにする新しい標準 Open Grid Services Architecture (OGSA) が開発されています。

編集局: 標準の話が出ましたが、グリッド・コンピューティングの標準に関する Sun の見解はどうなのですか？

ウォルフガング氏: Sun では、グリッド・コンピューティングが成功するにはオープン標準が不可欠であると確信しています。UNIX オペレーティング・システム、TCP/IP、NFS、Java テクノロジはいずれも、Sun の主導でオープン・システムというアプローチを実証しています。Sun は、重要なグリッド・テクノロジ (Grid Engine 製品群) をオープン・ソースとして利用できるようにした最初のシステム・サプライヤです。また、The Global Grid Forum を発足当初の 1999 年から後援しています。さらに、DRM 間でアプリケーションを移植できるようにするための標準作りにおいても、Distributed Resource Management Application API (DRMAA) の作業グループを支援しています。

編集局: マーケティング上の誇大宣伝が原因で、グリッド・コンピューティングが実態以上のものを約束する万能な技術になっているきらいがありますが、これについて はどう考えますか？

ウォルフガング氏: 誇大宣伝によってグリッド・コンピューティングの価値が下がるようなことはないと思います。この 3 年間、Sun は 8 千を超えるお客様にグリッド・テクノロジを提供してきました。コミュニティも、このグリッド・コンピューティングの技術がグローバル分散コンピューティン グの基盤テクノロジに なるということを認めています。グリッド・コンピューティングが次世代インターネットと考える人もいます。まだ何年かかかるでしょうが、OGSA 規格によって科学技術アプリケーションとビジネス・アプリケーションの結合が可能になれば、この見解が証明されるはずです。

編集局: 科学技術コンピューティングとビジネス・コンピューティングの結合というと、ハイパフォーマンス技術コンピューティング (HPTC)、一般に R&D の概念ですが、それがビジネスの世界で受け入れられるということですね。

ウォルフガング氏: そうです。HPTC はきわめて複雑な科学技術分野へのテクノロジの応用です。科学技術コンピューティングとビジネス・コンピューティングの急速な統合によって、ビジネスの領 域でもコラボレーション・コンピューティングが競争力を得るために不可欠になっています。すでに指摘したように、自動車を設計するにしろ、デジタル・アイ ドルを作り出すにしろ、医薬品を開発するにしろ、最大限のコンピューティング・パワーとデータ・フローが必須なのです。

編集局: グリッド・コンピューティングは HPTC とどのような関係にあるのですか？

ウォルフガング氏: HPTC はある意味で、グリッド・コンピューティングの"ゆりかご"と考えられます。1990 年代、研究者たちはローカル・リソースだけでアプリケーションを処理するのではなく、それ以上のことを追求し始め、いわゆるメタコンピュータを構築しまし た。そして、このインフラを作り上げるソフトウェアが Globus や Avaki につながりました。現在、グリッド・テクノロジは HPTC ノード、スーパーコンピュータ、スーパークラスタ、テクニカル・サーバをはじめ、あらゆる種類のコンピューティングを支えるインフラを提供しています。ま た、近い将来、各企業が一体となり、グリッド・コンピューティングを用いるユーティリティ・ビジネス・モデルとして、Web サービスを介して HPTC を実装する方向に進むでしょう。

増大する一方の HPTC の負荷に 1 社で対応しようとすると、システム・コストが大きくなりすぎて追いつかないので、この展望は大いに的を射ています。グリッド・コンピューティングでは、 HPTC をユーティリティの形に変えて、オンデマンド方式でハイパフォーマンス・コンピューティングを利用できます。したがって、HPTC こそグリッド・コンピューティングの起源だとも言えますが、グリッド・コンピューティングの進歩によって現在の HPTC があるのです。つまり、HPTC とグリッド・コンピューティングの間には多大な相互作用があります。

編集局: 最後の質問です。グリッド・コンピューティングに関するこのディスカッションを読者はどのように活かせばよいのでしょうか？

ウォルフガング氏: Sun のテクノロジによって、現在、部門と企業（エンタープライズ）レベルのグリッド・コンピューティングが可能です。次のステップは、The Global Grid Forum コミュニティの規格とテクノロジがインターネットと結合することによって実現される一連のグローバル・グリッドです。インターネットだけでもユニバーサル な接続性と情報アクセスが提供されますが、あともう一歩があります。その最後の一歩がグリッド・コンピューティングなのです。グリッド・コンピューティン グはハーネス接続の可能性をもたらし、人々の働き方を変えます。ユーザは世界全体を利用可能なコンピューティング・リソースとして考えることができるよう になります。

企業はただちに、しかも容易に情報やサービスにアクセスし、問題を解決し、世界中のだれにでもサービスを提供できます。グ ローバルなコミュニティがインターネットを利用して通信するのと同じように、世界中でグリッドを使用して計算する日がやってきます。

私はグリッドを将来の IT インフラとみなしています。コンピューティング、コミュニケーション、コラボレーションの形を確実に変えるインフラです。アカデミック・グリッド、リサー チ・グリッド、エンターテイメント・グリッド、コミュニティ・グリッド・・・好きなように呼んでください。 グリッド・コンピューティングの要求はサービス主導型になり、軽量クライアントがインターネットを介して、または企業内のコンピューティング・リソースに アクセスします。データ・センターは安全かつ信頼できるものとなり、世界中どこからでも利用できます。アプリケーションは計算サイクル、データ処理、計 測、課金、モニタなどを含め、ネットワークで提供される広大なサービス・スペクトラムに組み込まれます。

スタンドプレーと思われたくはありませんが、グリッド・コンピューティングによって仕事のやり方が完全に変わります。ま た、このようなテクノロジが広く求められている以上、コンピューティングの未来においてもポジションは約束されています。

グリッド・コンピューティングが Axyz Animation にもたらした生命力

会社
Axyz Animation, Inc.（カナダ） はコマーシャル、テレビ番組、映画のデジタル SFX (特殊効果) を専門に扱う企業です。

業界
デジタル SFX。共同作業型のエンジニアリングとハイパフォーマンス技術コンピューティング (HPTC) が重要。

課題
デジタル SFX の世界はつねに、カーテンコールとの競争です。アニメ制作者やテクニカル・ディレクタはさまざまなショットで多数のコンテンツを作らなければならず、ま た、それをレビュー用にファームに転送し、フレーム単位でレンダリングする必要があります。レンダリングは膨大な計算量を伴う作業なので、利用できるリ ソースを見つけて作業をうまく振り分けることに手間暇がかかります。

ソリューション
Axyz 社は柔軟なソリューションを求めていました。つまり、分散プロセスの処理に関して初期段階からやり直す必要がなく、かつ実装の柔軟性が得られるものという の が条件でした。Axyz 社は、アニメ制作者があらゆるプロセスを同じコマンドでサブミットできるという点を評価して、Sun ONE Grid Engine ソフトウェアに切り替えました。Sun ONE Grid Engine ソフトウェアの導入によって、Axyz 社のアニメ制作者はサーバ・ファームのあらゆる CPU を使用してジョブを実行できるようになったのです。そのマシンが利用できるかどうかを心配したり、面倒なチューニングの操作がなくな りました。

企業にとってのメリット

Sun のグリッド・コンピューティング・ソリューションの詳細 : こ ちら
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