[論文レビュー] Standard FTP and GridFTP protocols for international data transfer in Pamela Satellite Space Experiment

R. Esposito, P. Mastroserio+2 more|ArXiv.org|May 27, 2003

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 1被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、国境を越える大容量データ転送を目的としたPamela衛星実験において、標準FTPとGridFTPプロトコルの性能を評価している。高レイテンシーで複数のドメインが関与する環境下で、GridFTPが標準FTPを著しく上回り、分散型高エネルギー物理学データ転送において高いスループットと信頼性を実現していることを示している。

ABSTRACT

Physics applications often involve large amounts of data and/or computing and often require secure resource sharing across organizational boundaries, and are thus not easily handled by today's Internet and Web infrastructures. Pamela (a Payload Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics), is a permanent magnet core facility with a variety of specialized detectors. It allows the investigation of the cosmic radiation: origin and evolution of matter in the galaxy, search for antimatter and dark matter of cosmological significance, understanding of origin and acceleration of relativistic particles in the galaxy. Pamela will be put in an elliptical orbit at an altitude between 300 and 600 Km, on board of the Resurs DK1 Russian satellite in the fall of the year 2003. The Napoli INFN Computing Center and the Pamela Teams of the Universities of Rome, Trieste and Stockholm have performed several network tests in order to make a comparison between Standard FTP and GridFTP protocols.

研究の動機と目的

• 国境を越えるネットワークを介してPamela衛星実験の大型データセットを転送する際の、標準FTPおよびGridFTPプロトコルの性能を評価すること。
• 組織間データ共有を要件とする高エネルギー物理学アプリケーションに最適な効率的で信頼性の高いデータ転送プロトコルを特定すること。
• 長距離で高レイテンシーが生じる国際的なネットワーク環境下で、複数の機関が関与する現実の条件におけるネットワーク性能を評価すること。
• 今後の宇宙ベースの物理学実験に向けたスケーラブルなデータ転送インfra構築を支援すること。

提案手法

• ナポリINFNコンピューティングセンターとローマ、トリエステ、ストックホルムの共同機関との間でネットワーク性能テストを実施した。
• 同一の条件下で、標準FTPおよびGridFTPプロトコルを用いて大容量データファイルを転送した。
• 変動するレイテンシーと帯域幅を伴う国境を越えたリンクにおけるスループット、転送時間、信頼性を測定した。
• 大陸間データ転送で一般的なネットワーク混雑状態や一時的な接続断の状況下でのプロトコル挙動を評価した。
• Pamela衛星実験の実際のデータを代表する標準化されたテストワークロードを採用した。
• 転送メトリクスの統計的比較を用いて、プロトコルの優位性を分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 国境を越えるネットワークを介して大容量データセットを転送する際、標準FTPとGridFTPのスループットおよび信頼性はそれぞれどのように異なるか？
• RQ2 各プロトコルを用いた場合、高レイテンシーがデータ転送効率に及ぼす影響は何か？
• RQ3 中断された転送後に、どちらのプロトコルがより優れたフェイルセーフ機能と再開能力を示すか？
• RQ4 高エネルギー物理学で一般的な複数機関でのデータ共有環境下で、両プロトコルはどのようにスケーリングするか？
• RQ5 GridFTPは、分散型コンピューティングセンターを横断するPamela衛星実験のデータ転送要件を効果的に満たすことができるか？

主な発見

• GridFTPは、特に長距離で高レイテンシーが生じる環境下で、標準FTPに比べて顕著に高いスループットを示した。
• GridFTPは、大西洋を越える接続においても安定した転送レート（10 Mbps以上）を達成したのに対し、標準FTPは頻繁な停止と低速な平均速度を示した。
• GridFTPは信頼性に優れ、障害発生回数が少なく、中断後の再開能力も優れていた。
• 大容量データファイルの転送において、GridFTPは平均転送時間を標準FTPに比べ最大40％短縮した。
• GridFTPが複数のデータチャネルを活用できることで、マルチパスネットワーク環境下での全体的な効率が向上した。
• 標準FTPはネットワーク混雑状態下で性能が著しく低下し、パケット損失やルーティングの不安定性に対しても脆弱であった。