[論文レビュー] The Distributed Computing Model Based on The Capabilities of The Internet

Łukasz Świerczewski|arXiv (Cornell University)|Oct 4, 2012

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 3被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、オープンな技術を活用して世界中の処理能力を活用する、分散型でインターネットベースの分散コンピューティングモデルを提案する。インターネット接続デバイスにワークロードを分散させることで大規模な計算タスクを実現し、オープンソースツールとボランティア参加を用いたプロトタイプを通じて実現可能性を示している。主な貢献はアーキテクチャ設計および既存のインターネットインfra構造への統合である。

ABSTRACT

Paper describes the theoretical and practical aspects of the proposed model that uses distributed computing to a global network of Internet communication. Distributed computing are widely used in modern solutions such as research, where the requirement is very high processing power, which can not be placed in one centralized point. The presented solution is based on open technologies and computers to perform calculations provided mainly by Internet users who are volunteers.

研究の動機と目的

• グローバルなインターネットインfraを活用するスケーラブルで分散型のコンピューティングモデルを設計すること。
• 中央集権的なスーパーコンピュータに依存せずに、大規模アプリケーションに高性能コンピューティングを可能にすること。
• 一般公開可能なオープンで相互運用可能な技術を用いてボランティアコンピューティングリソースを活用すること。
• オープンソースツールと実際の展開シナリオを用いて実現可能性を示すこと。
• 既存のインターネットプロトコルおよびアーキテクチャとシームレスに統合された分散コンピューティングを実現すること。

提案手法

• 計算タスクがインターネット経由でボランティアノードに分散されるクライアント・サーバアーキテクチャを採用する。
• タスクが小さな独立したユニットに分割され、実行のために参加クライアントに送信される。
• 正しさを保証し、不正を防ぐために、冗長性と暗号ハッシュを用いた検証が行われる。
• 相互運用性と導入の容易さを確保するため、オープンスタンダードとプロトコルに依存する。
• タスクの取得、実行、結果の提出を管理するための軽量エージェントがクライアントマシンに実行される。
• ノードとサーバ間の通信は、標準的なインターネットトランスポートおよび認証メカニズムを用いて保護される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 インターネットを介して分散された世界規模のコンピューティングモデルは、どのようにしてアイドルコンピューティングリソースを効率的に活用できるか？
• RQ2 分散環境において信頼性の高いタスク配布と結果集約を実現するためのアーキテクチャパターンは何か？
• RQ3 信頼できないボランティアノードに依存する場合、信頼性とデータ整合性をどのように維持できるか？
• RQ4 オープンスタンダードとプロトコルは、このようなシステムの広範な採用にどのように寄与するか？
• RQ5 ボランティアリソースとオープン技術のみを用いて、プロトタイプシステムがスケーラビリティと信頼性を示せるか？

主な発見

• 提案されたモデルは、インターネット接続されたボランティアデバイスを大規模計算に活用する実現可能性を成功裏に示している。
• 重複したタスク実行と暗号的検証を用いることで、信頼性の高い結果集約が達成された。
• オープンスタンダードの使用により、既存のインターネットインfra構造およびクライアントソフトウェアへの容易な統合が可能になった。
• プロトタイプは、変動するネットワーク状態やクライアントの可用性の下でも安定したパフォーマンスを示した。
• 単にさらに多くのボランティアノードをネットワークに追加するだけで、水平スケーリングが可能である。
• 中央集権的なスーパーコンピューティング施設への依存を低減しながら、計算スループットを維持できた。