世界的に加速するポストゲノム研究を支える
Linuxハイパフォーマンスクラスタを短期間にフル稼働

横浜市立大学大学院総合理学研究科生体超分子システム科学専攻

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導入事例


	横浜市立大学大学院総合理学研究科生体超分子システム科学専攻



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	世界的に加速するポストゲノム研究を支えるLinuxハイパフォーマンスクラスタHP XC3000クラスタを短期間にフル稼働

	ヒトゲノムプロジェクトの進展により、ポストゲノム研究が加速している。生物の基本単位である分子のレベルで生体の挙動を探る構造生物学では、分子の動的構造を決めるシミュレーションが不可欠であり、そのために膨大なコンピュータパワーが必要になる。HPと住商エレクトロニクス株式会社（以下、住商エレクトロニクス）は、204ノード（408CPU）構成のLinuxハイパフォーマンスクラスタHP XC3000クラスタを、引き渡しからフル稼働までたった1ヵ月という短期間で導入。また、ハードとサポートのワンパッケージサービスを提供することで、研究者を運用負荷から解放し研究に全精力を傾注できる環境を整えた。


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お客様のチャレンジ

	最先端のポストゲノム研究を推進するために膨大なコンピュータパワーの確保が課題



	横浜市立大学大学院総合理学研究科生体超分子システム化学専攻教授　木寺詔紀氏

ヒトゲノムプロジェクトの進展により、ヒトの遺伝子や遺伝子産物であるタンパク質の構造と機能、およびそれらの相互作用を解明することが可能になってきた。例えば、遺伝病やガンなどの病気も遺伝子やタンパク質の異常として説明でき、この異常を標的としたゲノム創薬も可能になる。2001年4月に新設された横浜市立大学大学院総合理学研究科生体超分子システム科学専攻（鶴見キャンパス）は、こうしたタンパク質の構造と機能解明の総合的かつ戦略的な基礎研究を行うために、同一キャンパス・同一建物内の理化学研究所（以下：理研）と連携し、新しい教育・研究体制を整えている。

「鶴見キャンパスでは、横浜市立大学と理研の教員は双方の客員教員という身分を持っており、密接に連携して研究を行っていることが最大の特徴です」と、同専攻の木寺詔紀教授は語り、さらに次のように続ける。

「理研との密接な連携によって、先端的な研究を教育現場で活かすことができますので、最先端の研究を行うには大変恵まれた環境にあります。例えば、私たち情報科学研究室では、2年前米国の科学者等がノーベル化学賞を受賞した細胞の水の量を調整するアクアポーリンの機能解析を行っていますが、鶴見キャンパスのこの環境が大いに役立っています」

2003年度のノーベル化学賞は、「イオンや水の細胞内外の輸送に関係するタンパク質（アクアポーリン）」を明らかにしたことに対して授与された。木寺教授は、こうしたタンパク質などの生体高分子の立体構造、物性、機能についてコンピュータを用いて研究を行っている。

「生物の基本単位である分子レベルで生体の挙動を探る構造生物学では、分子の構造を決めるためシミュレーションが不可欠であり、そのために膨大なコンピュータパワーが必要になります」（木寺教授）

そのため同大大学院では、2001年4月の専攻新設時点でHPのスーパーコンピュータ「HP AlphaServer SCクラスタシステム（128CPU）」を導入し、タンパク質の立体構造に関する情報と分子シミュレーション法に基づく分子構造の予測や遺伝子機能の解析を行ってきた。

HPのソリューション

	HP XC3000クラスタとサポートをワンパッケージで提供



	横浜市立大学大学院総合理学研究科生体超分子システム化学専攻助教授　池口満徳氏

3年間駆使してきたHP AlphaServer SCクラスタシステムの更新時期が2004年夏に迫り、木寺教授は後継システムの検討を行った結果、コストパフォーマンスが高く、手間もかからず安定して使えるようになってきたLinuxクラスタシステムへの移行を決定する。

「コストパフォーマンスの点でLinuxクラスタシステムへの移行を決めました。ただ、今までこの規模のシステムは完全な立ち上げまで1年はかかっていました。そうなると、実質的な稼働は2年間です。それでは研究に遅れが出てしまうし、対投資効果が見えません。AlphaServerは導入直後からフル稼働できましたから、今回のLinuxクラスタも導入直後からのフル稼働が条件でした。幸い移行する2004年にはLinuxクラスタシステムの技術が成熟した時期に入りました。導入してからすぐにフル稼働とういことが前提条件でした」（木寺教授）

ビジネスシステムであればWindowsクラスタシステムへの移行も検討に上るのだが、加速するポストゲノム研究を世界に互して行うには「安定性と優れたパフォーマンスの両面」から、どうしてもLinuxクラスタシステムへ移行するしかなかった。数社のLinuxクラスタシステムを比較検討した結果、HP XC3000クラスタが採用される。さらに、本来の研究に注力するために、運用負担がかからない点も重要であった。

「Linuxクラスタシステムを導入する際には、研究に注力するため運用に負担をかけたくないので、常駐のSEが不要であること、ハードとサポートが一つのパッケージになっていることが条件でした。多くのLinuxクラスタシステムは寄せ集めであり、保守の一貫性に欠けていたのです。ハードウェアと保守の一貫性が重要なのです」（木寺教授）

「引き渡しからフル稼働まで1ヵ月、当初の予定通りでした」（同専攻池口満徳助教授）

HPは、204ノード（408CPU）構成のHP XC3000クラスタを提案。このXCクラスタは、高い拡張性と信頼性を実現するHPProLiant DL360サーバ192ノード+ HP ProLiant DL380サーバ12ノードでシステムを構成している。クラスタ部分の構成と保守をHPが行い、システム全体の調達ならびにシステム・インテグレーションはHPとHPC（ハイパフォーマンス・コンピューティング）分野でパートナーシップを組んでいる住商エレクトロニクスが担当。両社の協調によって優れたシステムの安定稼動を実現している。

ビジネスベネフィット

	パフォーマンスが6～8倍速くなり、複数プロジェクトを同時並行で進行

HP XC3000クラスタがフル稼働して約半年、池口助教授が開発したアプリケーションソフト『Marble』のLinuxへのチューニングもスムーズにいき、シミュレーション速度は大幅にアップ。その効果は明らかだった。ちなみに、『Marble』とは豊かな研究を発展させるための確実な土台という意味を込めたものだという。

「旧来に比べてパフォーマンスは6～8倍速くなりました。障害が起きたらメールでHPと住商エレクトロニクスに連絡がいき、迅速な保守が可能になっています。デッドタイムが少ないので、使い勝手は24時間フル稼働です。ノンストップ稼働は大規模なシステムになればなるほど重要になります。さらに、ソフトウェアに関する不具合もHPが解決してくれるなど、保守には大変満足しています」（池口助教授）

「与えられた予算の中で最高のものを使いたい。当時はAlphaServerが最高でしたが、今はLinuxクラスタがある種のスタンダードになっています。現在、128CPUずつの3グループで稼働しており、複数の研究プロジェクトを同時並行して進めることができます。比較的トラブルも少なく、マシンスペックは期待通りで不満はありません」（木寺教授）

引き渡しから1ヵ月という短期間でフル稼働したLinux ハイパフォーマンスクラスタHP XC3000は、世界的に加速するポストゲノム研究を支える基盤として威力を発揮することは間違いない。

	横浜市立大学大学院総合理学研究科のチャレンジ


	コストパフォーマンスの高いLinuxクラスタシステムへの移行導入してからすぐにフル稼働できるLinuxクラスタシステム研究に注力できるよう運用負荷のないシステムの導入

	ITソリューション


	204ノード（408CPU）構成のHP XC3000クラスタハードウェアからサポートまでのワンパッケージシステム住商エレクトロニクス様とのパートナーシップ

	結果


	大規模Linuxクラスタシステムを短期間でフル稼働デッドタイムが少ないノンストップ稼働を実現


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