JP2011209900A - データセンタネットワーク設計方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コンピュータによってネットワークトポロジ及びデータセンタ配置を設計するデータセンタネットワーク設計方法は、ノード情報取得手段が、各ノードの位置及び収容ユーザ数を取得するステップと、候補生成手段が、前記取得された各ノードの位置及び収容ユーザ数に基づいて、所定の制約条件を満たすネットワークトポロジ及びデータセンタ配置の候補を生成するステップと、評価手段が、複数の評価尺度の関係を定量化して、前記ネットワークトポロジ及びデータセンタ配置の候補を評価するステップと、を有する。
【選択図】図1
Description
コンピュータによってネットワークトポロジ及びデータセンタ配置を設計するデータセンタネットワーク設計方法であって、
ノード情報取得手段が、各ノードの位置及び収容ユーザ数を取得するステップと、
候補生成手段が、前記取得された各ノードの位置及び収容ユーザ数に基づいて、所定の制約条件を満たすネットワークトポロジ及びデータセンタ配置の候補を生成するステップと、
評価手段が、複数の評価尺度の関係を定量化して、前記ネットワークトポロジ及びデータセンタ配置の候補を評価するステップと、
を有することを特徴とする。
コンピュータにネットワークトポロジ及びデータセンタ配置を設計させるプログラムであって、
前記コンピュータを、
各ノードの位置及び収容ユーザ数を取得させるノード情報取得手段、
前記取得された各ノードの位置及び収容ユーザ数に基づいて、所定の制約条件を満たすネットワークトポロジ及びデータセンタ配置の候補を生成させる候補生成手段、及び
複数の評価尺度の関係を定量化して、前記ネットワークトポロジ及びデータセンタ配置の候補を評価させる評価手段、
として機能させることを特徴とする。
図1は、本発明の実施例に係るデータセンタネットワーク設計装置10の構成図である。データセンタネットワーク設計装置10は、AHPを用いて、ネットワークトポロジ及びデータセンタ配置を設計する。データセンタネットワーク設計装置10は、プログラムされたコンピュータでもよい。
通常、意思決定においては、「問題P」、「評価尺度V」、「代替案A」の三種類の要素が存在する。AHPでは、これら要素を図6に示すような階層構造で把握する。ただし図6では便宜上、互いに関連のある一部の要素間のみを直線で結んでいる。評価尺度Vは複数の階層構造V1,V2,・・・(図6では2階層)をとることも可能である。そして各要素間の関連性の強さ(重み)を算出し、最終的に、各代替案AiのスコアSiを導出する。
AHPを用いたDC−NW設計法について述べる前に、まずDC−NW設計時の想定条件について述べる。ここでは、NWの一般化した構成要素としてノード及びリンクを考える。N個のノードの位置が与えられ、全ノード間にリンクの設置を可能とする(途中に山脈が存在するなどリンク設置が困難な箇所が存在する場合にも、設置可能であるとする)。リンクの設置可能な箇所数LはL=N(N−1)/2となる。ただし設置リンクは双方向であるとし、両端のノード間の両方向にトラヒックが流れることを想定する。Nの任意のノードにDCを設置可能とし、任意に与えた個数S個のDCを配置する。Nの各ノードの位置に加え、収容ユーザ数が与えられ、各ノードnの需要量比率は収容ユーザ数を全ユーザ数で除したユーザ数比率rnに比例するとする。またパケットの転送経路として、リンク距離を各リンクのコストとするOSPFによる最小コスト経路を想定する。
AHPを用いてDC−NWを評価するためには、まず評価対象となる候補集合を生成する必要がある。L本のリンク設置可能位置に対して、リンクを設置する箇所を選択することで候補トポロジが生成されるため、構成可能な候補トポロジの全数は2Lとなる。またDC設置の可能な組合せ数はNCS=N(N−1)・・・(N−S+1)/S(S−1)・・・1となり、各DC配置パタンに対して2Lのトポロジを構成可能であるため、N個のノードとS個のDCを用いて構成可能なDC−NWの総数はNCS2N(N−1)/2となる。
AHPをDC−NW設計に適用すると、トップの階層(階層0:図6における階層0)には解くべき問題P(この場合、"最適なDC−NWの選択")が、中央の階層(階層1:図6における階層1)には評価尺度Viが、そしてボトム(階層2:図6における階層3)には候補DC−NWが並ぶ。
各DC−NW候補を評価する評価尺度として、総リンクコスト(V1)と平均経路長(V2)の二つを考える。すなわち図6におけるV1 1を総リンクコストとし、V2 1を平均経路長とする。両評価尺度とも値が小さいほど優れている。
V1をNW全体の総相対リンクコストとする。すなわちリンクeの相対コストをCe、Eを設置リンクの集合とするとき、
V2としてDCサービスの通信フローの平均経路長を考える。各DCのノードiから、DCが設置されていないノードjに至る最小経路長をdi,jとする。SのDCの中でdi,jが最小となるDCをsjとするとき、ノードjの収容ユーザに対しては正常時sjが用いられる。V2を
次に、日米欧の三つの地域を対象に、前述の方法でDC−NWを設計した数値結果について述べる。
各ノードnの収容ユーザ数比率rnをノードnの割当て人口比率に設定する。日本(JPN)、米国(USA)、欧州(EUR)の三つの地域において、ノード数Nを7とし、ノード配置を人口の大きな上位7つの場所に設定する。表2に、各地域においてノードを配置した地名と割当て人口Pnを示す。
表3にDC数Sを1もしくは2に設定したときの、前述の二つの制約条件、すなわち(i)SLF時の全ノード間の接続性と、(ii)正常時と全SLFパタンにおいて全くトラヒックが流れないリンクが存在しない、という条件を満たす候補DC−NW数を示す。DCの設置パタン数はS=1のとき7でS=2のとき21となり、S=2の方が構成可能なDC−NW数は7倍となる。しかし設置DCの増加に伴い通信フローの経由リンク数が減少するため制約条件(ii)を満たすトポロジのパタン数が大幅に減少する結果、候補数はS=2の方が少ない。
次に、生成された制約条件を満たす全候補DC−NWを対象にAHPを適用し、候補DC−NWを評価した結果を示す。AHPの適用に際しては各評価尺度を重視する度合(評価シナリオ)を設定する必要があるが、本稿では、(1)コストを重視する場合(シナリオ1)と、(2)品質を重視する場合(シナリオ2)の二つの評価シナリオを想定する。シナリオ1においては、表1に示した一対比較値をa12=3,a21=1/3に設定した。各評価尺度の重みはw1=0.75,w2=0.25となり、評価尺度数が2個であるため整合度C.I.は必ず0になる。一方シナリオ2においては、一対比較値をa12=1/3,a21=3に設定し、各評価尺度の重みをw1=0.25,w2=0.75に設定した。
このようにして得られたAHPの適用結果についてまとめる。表4に、各コストモデル(CM)、評価シナリオ(SC)、設置DC数S、地域に対して、望ましいNWトポロジをまとめる。
以上説明したように、本発明の実施例によれば、各ノードの位置と収容ユーザ数とが与えられ、任意のノード間にリンクを設置することが可能であり、任意のノードにデータセンタを設置することが可能であるときに、予め考慮した制約条件を満たし、任意に与えた個数のデータセンタを配置したデータセンタネットワークのネットワークトポロジとデータセンタ配置を同時に設計できる。
101 入力装置
102 DC−NW候補集合生成装置
103 AHP評価実施装置
104 評価結果出力装置
Claims (8)
- コンピュータによってネットワークトポロジ及びデータセンタ配置を設計するデータセンタネットワーク設計方法であって、
ノード情報取得手段が、各ノードの位置及び収容ユーザ数を取得するステップと、
候補生成手段が、前記取得された各ノードの位置及び収容ユーザ数に基づいて、所定の制約条件を満たすネットワークトポロジ及びデータセンタ配置の候補を生成するステップと、
評価手段が、複数の評価尺度の関係を定量化して、前記ネットワークトポロジ及びデータセンタ配置の候補を評価するステップと、
を有するデータセンタネットワーク設計方法。 - 前記評価手段は、総リンクコストと正常時の平均経路長とを前記複数の評価尺度として用い、総リンクコストの逆数と正常時の平均経路長の逆数とに基づいて前記複数の評価尺度の重みを算出することで、前記ネットワークトポロジ及びデータセンタ配置の候補を評価する請求項1に記載のデータセンタネットワーク設計方法。
- 前記総リンクコストは、定数、設計リンク容量又は定数と設計リンク容量との線形和に基づいて算出された単位長あたりのリンクコストから算出される、請求項2に記載のデータセンタネットワーク設計方法。
- 前記設計リンク容量は、正常時におけるリンクの収容ユーザ数と、単独リンク障害時におけるリンクの収容ユーザ数とのうち大きい方から算出される、請求項3に記載のデータセンタネットワーク設計方法。
- 前記候補生成手段は、単独リンク障害時におけるノード間の接続性を維持すること、且つ、正常時及び単独リンク障害時でトラヒックが流れないリンクが存在しないことを、前記所定の制約条件として候補を生成する、請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載のデータセンタネットワーク設計方法。
- 前記候補生成手段は、各ノードの位置からノード間の距離を算出し、単独リンク障害時において全てのノード間の最短経路が算出可能な候補、且つ、正常時及び単独リンク障害時において全てのノード間の最短経路で収容ユーザ数がゼロとなるリンクが存在しない候補を生成する、請求項5に記載のデータセンタネットワーク設計方法。
- 前記評価手段が、AHP(Analytic Hiearchy Process)を用いて、前記ネットワークトポロジ及びデータセンタ配置を評価する、請求項1乃至6のうちいずれか1項に記載のデータセンタネットワーク設計方法。
- コンピュータにネットワークトポロジ及びデータセンタ配置を設計させるプログラムであって、
前記コンピュータを、
各ノードの位置及び収容ユーザ数を取得させるノード情報取得手段、
前記取得された各ノードの位置及び収容ユーザ数に基づいて、所定の制約条件を満たすネットワークトポロジ及びデータセンタ配置の候補を生成させる候補生成手段、及び
複数の評価尺度の関係を定量化して、前記ネットワークトポロジ及びデータセンタ配置の候補を評価させる評価手段、
として機能させるためのプログラム。
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