JP2017037522A

JP2017037522A - 仮想化基盤選択装置及び方法、並びに、プログラム

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Publication number: JP2017037522A
Application number: JP2015159039A
Authority: JP
Inventors: 正幸関口; Masayuki Sekiguchi; 泰則松林; Yasunori Matsubayashi; 直樹高谷; Naoki Takatani; 信也白井; Shinya Shirai
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2017-02-16
Anticipated expiration: 2035-08-11
Also published as: JP6425247B2

Abstract

【課題】仮想アプリケーションの通信特性に適したデータセンタを選択できる仮想化基盤選択装置及び方法並びにプログラムを提供する。【解決手段】仮想化基盤選択装置１００であって、ネットワーク内におけるデータセンタの配備情報１３１を記憶するデータベース１３０と、仮想アプリケーションの通信経路パターンを判別し、該通信経路パターンにおいて配備要求に含まれる品質要求情報を満足するデータセンタを抽出するデータセンタ抽出部１１０と、データセンタ抽出部１１０で抽出したデータセンタの中から仮想アプリケーションの通信特性に基づきデータセンタを選択するデータセンタ選択部１２０とを備えた。【選択図】図４

Description

本発明は、仮想化されたネットワーク機能である仮想マシン（Virtual Machine：ＶＭ）を実現するための仮想化基盤（Network Functions Virtualisation Infrastructure：ＮＦＶＩ）を選択する技術に関する。

ＮＦＶＩを提供する事業者は、利用者からのサービス要求に基づき、ＮＦＶａａＳ（NFV as a Service：仮想化したＮＷ機能の提供）やＮＦＶＩａａＳ（NFVI as a Service：ＮＦＶＩを提供するサービス）の提供を行う場合、少なくとも１つのデータセンタ（Data Center：ＤＣ）に配備された少なくとも１台の物理サーバで構成されるＮＦＶＩから、前記サービス要求に対応する仮想マシンを実現するためのアプリケーションソフトウェアを動作させる物理サーバを選択して行っていた。

この際、サービス要求（以下、「仮想アプリ要求」と言い換える。）それ自体は具体的に必要とされる物理リソースの要求（例えば、空きメモリ１６ＧＢ以上等）ではないため、従来は、経験等に基づいて物理サーバを選択していた。

また、一般的にＮＦＶＩを構成する物理サーバは需要予測に合わせ、余裕をもって配備することが多いため、仮想アプリ要求に応じて空いている物理サーバを単純に選択したり、複数候補がある場合には要求の発生順に機体番号等に従ってシーケンスまたはランダムに選択したりしていた。

宮坂昌宏、笠原秀樹、堀米紀貴、土屋利明、「仮想リソース管理に基づく収容設計の検討」、電子情報通信学会技術研究報告、NS2005-164、ｐ２５〜２８、2006年3月2日ＪｉｒｏＥｔｏ，"ｌｅｇＯＳ解説第４章メモリマネジメント−メモリ管理アルゴリズム−ベストフィット方式"，［ｏｎｌｉｎｅ］，１９９９年、［２０１５年７月１０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.ylw.mmtr.or.jp/~trustno1/legos/legos_4.html＞

ところで、上述した物理サーバの選択の際には、配備する仮想アプリの要求条件（例えば遅延時間）を満たすデータセンタを選択する必要がある。ここで仮想アプリの要求条件を満たすためには、ネットワークのリソースとデータセンタのリソースの両方を考慮する必要がある。例えば、図１（ａ）では、ユーザ・ＤＣ間のみを考慮選択するとユーザ・ＤＣ間は最短（遅延時間が最小）となるが外部ネットワークまでのトータルでは遅延時間が大きくなることを示している。一方、図１（ｂ）では、仮想アプリがユーザ・仮想アプリ間の通信のみを行う（仮想アプリ・外部ネットワーク間の通信がない）のならＤＣ１とＤＣ２のどちらのＤＣに配備しても同じではあるが、仮想アプリがユーザ・仮想アプリ・外部が部ネットワークの通信があれば配備コストの観点からＤＣ１を選択することが好ましいことを示している。

しかし従来は、仮想アプリ配備要求に対して、仮想アプリの通信特性に応じた適切なデータセンタ・物理サーバの選択は行われていなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、仮想アプリケーションの通信特性に適したデータセンタを選択できる仮想化基盤選択装置及び方法並びにプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本願発明は、仮想化されたネットワーク機能である仮想マシンを実現するための、少なくとも１つのデータセンタに配備された少なくとも１台の物理サーバで構成される仮想化基盤において、利用者からの仮想アプリケーションの配備要求に基づき仮想アプリケーションの配備先となるデータセンタを選択する仮想化基盤選択装置であって、ネットワーク内におけるデータセンタの配備情報を記憶するデータセンタ配備情報記憶手段と、前記配備要求に係る仮想アプリケーションの通信経路パターンを判別し、該通信経路パターンにおいて前記配備要求に含まれる品質要求情報を満足するデータセンタを抽出するデータセンタ抽出手段と、前記データセンタ抽出手段で抽出したデータセンタの中から前記配備要求に係る仮想アプリケーションの通信特性に基づきデータセンタを選択するデータセンタ選択手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、仮想アプリの通信特性に応じた最適なデータセンタを選択することができる。

本発明の課題を説明する図キャリアネットワークにおけるデータセンタの配備例を説明する図本発明におけるデータセンタの選択処理の概要を説明する図仮想化基盤選択装置の構成図仮想アプリの分類例について説明する図仮想アプリ配備要求の一例を説明する図データセンタの抽出処理例を説明する図データセンタの選択処理例を説明する図

本発明の一実施の形態に係る仮想化基盤選択装置について図面を参照して説明する。まず、仮想化基盤選択装置の説明に先立ち、選択処理の対象となるデータセンタの配備例について説明する。

図２はキャリアネットワークにおけるデータセンタの配備例である。図２に示すように、キャリアネットワークは複数の転送装置１５により構成されており、ネットワークのエッジに配備された幾つかの転送装置１５はユーザ１０を収容する収容局に設置されている。キャリアネットワークは、地理的要件や通信の効率化等の観点から、幾つかの転送装置１０が複数の転送装置１５を収容する階層構造を一部に有するとともに、複数の転送装置１０が互いに接続したメッシュ構造も一部に有している。幾つかの転送装置１５は外部ネットワークとのゲートウェイとして機能する。なお、外部ネットワークと接続する転送装置１０は、最も集約レベルの高い（最も階層が高い）転送装置１５だけではない点に留意されたい。データセンタ２０は何れかの転送装置１５に収容される。図２の例では、転送装置１５ｅに接続されているデータセンタ２０ｅ内に仮想アプリケーション（以下「仮想アプリ」と言う。）３１が配備されている。当該仮想アプリ３１とユーザ１０ａ間の通信は通信装置１５ａ，１５ｃ，１５ｅを介する。仮想アプリ３１と外部ネットワーク間の通信は通信装置１５ｃ及び１５ｅを介する。また、図２の例では、転送装置１５ｃに接続されているデータセンタ２０ｃ内に仮想アプリ３２が配備されている。仮想アプリ３２は、外部ネットワークとは通信は行わない。仮想アプリ３２とユーザ１０ｃ間の通信は通信装置１５ｂ，１５ｃを介する。

本発明に係る仮想化基盤選択装置は、このようなネットワーク環境下において、ユーザからの仮想アプリ配備要求に対して、最適なデータセンタを選択するものである。図３を参照して本発明におけるデータセンタの選択の考え方について説明する。

本発明では、まず、仮想アプリ配備要求に係る仮想アプリの通信経路パターンを判別し、該通信経路パターンにおいて仮想アプリ配備要求に含まれる品質要求情報を満足するデータセンタを抽出する。次に、抽出したデータセンタの中から仮想アプリ配備要求に係る仮想アプリの通信特性に基づきデータセンタを選択する。

図３は、データセンタ５０内の仮想マシン（仮想マシンは物理マシン上に構築されている）上に構築された仮想アプリ６０は、ユーザ７０との間の通信を行うとともに外部ネットワーク８０とも通信を行うという通信経路パターンに該当する例である。ここで、仮想アプリ配備要求において品質要求としてユーザ・仮想アプリ間の許容遅延時間（図３では７０ｍｓ以下）が設定されているとする。この場合、図３（ｃ）では遅延要求を満たさないのでデータセンタ５０ｃは抽出対象から除外する。一方、図３（ａ）（ｂ）では遅延要求を満たしているのでデータセンタセンタ５０ａ及び５０ｂは抽出対象となる。

次に、図３の例では、仮想アプリ６０は、ユーザ７０との間の通信帯域は大きく、外部ネットワーク８０との間の通信帯域は小さいという通信特性を有している。ここで、ネットワーク内の通信量、すなわちネットワークコストを減らしたいという考え方からは、なるべくユーザ７０に近いデータセンタ５０を選択したい。一方、データセンタ５０の配備コストを減らしたいという考え方からは、なるべくユーザ７０から遠いデータセンタ５０を選択したい。なお、ここで配備コストとは、データセンタ５０の分散値（集約度）とデータセンタ５０・ユーザ７０間の距離（近さ）から算出する指標であり、データセンタ５０の配備に要するコストを表すものである。また分散値は、データセンタ５０の集約レベルの下位（したがって収容局レベルが下位）になるほど大きい値である。本発明では、仮想アプリ６０の通信特性から通信コストと配備コストを算出し、両者の和であるトータルコストを算出し、トータルコストの小さいデータセンタ５０を選択する。

仮想化基盤選択装置の構成について図４を参照して説明する。仮想化基盤選択装置１００は、図４に示すように、データセンタ抽出部１１０と、データセンタ選択部１２０と、データベース１３０とを備えている。

データベース１３０は、ネットワーク内のデータセンタの配備情報１３１を記憶保持している。データセンタ配備情報１３１は、ネットワーク内におけるデータセンタの位置情報などの他、少なくとも、対ユーザとの間の通信及び対外部ネットワークとの通信に係る品質情報、特に遅延時間についての情報を記憶保持している。また、データベース１３０には、図２で示したようなネットワークの構成情報１３２を記憶保持している。

データセンタ抽出部１１０は、ユーザから仮想アプリ配備要求を受信すると、当該配備要求に係る仮想アプリのネットワーク内における通信経路パターンを判別し、当該通信経路パターンにおいて配備要求に含まれる品質要求を満足する１つ以上のデータセンタをデータベース１３０から抽出する。なお、ネットワーク規模が大きいと品質要求を満足するデータセンタが多数存在することが考えられるので、データセンタ抽出部１１０は、品質要求を満足し、且つ、最も高品質な１つ以上のデータセンタを抽出すると好適である。

通信経路パターンの一例について図５を参照して説明する。図５の例では、通信経路パターンは、ユーザ・仮想アプリ間でのみ通信を行う「アプリ終端」と、ユーザ・仮想アプリ間及び仮想アプリ・外部ネットワーク間で通信を行う「アプリ経由」という２つのパターンがある。前者の仮想アプリの例としてはストレージアプリなどがある。後者の仮想アプリの例としては、キャッシュサーバアプリ、ルータアプリ、ＦＷ（FireWall）アプリなどがある。

図６に仮想アプリ配備要求のイメージ例を示す。仮想アプリ配備要求は品質要求条件として許容遅延時間（値が小さいほど高品質）が設定されている。なお許容遅延時間は前記通信経路パターンに即して、ユーザ・仮想アプリ間と仮想アプリ・外部ネットワーク間のそれぞれについて設定してもよいし、ユーザ・外部ネットワーク間の許容遅延時間を設定してもよい。また、「どんな遅延時間をも許容する」という設定も可能である。

データセンタ選択部１２０は、データセンタ抽出部１１０で選択された１つ以上のデータセンタの中から仮想アプリの通信特性を考慮して最適なデータセンタを選択する。本実施の形態では、データセンタ選択部１２０は、データセンタ抽出部１１０で抽出したデータセンタ毎にネットワークコストと配備コストを算出し、ネットワークコストと配備コストの和を取ることによりトータルコストを算出する。そして、データセンタ選択部１２０は、トータルコストの最も小さいものデータセンタを選択する。

ここで、ネットワークコストは、ある仮想アプリが行うネットワーク内における通信について各通信区間における回線コストに通信量を乗じたものを積算して得られる。通信区間は、図５の例における「アプリ終端」の仮想アプリについてはユーザ・仮想アプリ間であり、「アプリ経由」仮想アプリについてはユーザ・仮想アプリ間と仮想アプリ間と外部ネットワーク間である。回線コストとしては遅延時間を用いることができる。配備コストは、ユーザ・仮想アプリ間の通信量に、当該データセンタの分散値（上記参照）を乗じたものである。なお、各通信区間の通信量は、図５に示すように、仮想アプリ配備要求に含まれるものとする。

本実施の形態に係る仮想化基盤選択装置１００によるデータセンタ選択例について図７及び図８を参照して説明する。図７の例では、仮想アプリ配備要求が、「アプリ経由」型の仮想アプリであって、ユーザ・仮想アプリ間の遅延許容時間が７０ｍｓ以下で、ユーザ・アプリ間の通信量が１０Ｍｂｐｓであり、アプリ・外部ネットワーク間の通信量が１Ｍｂｐｓであるものとする。

データセンタ抽出部１１０は、データベース１３０を参照して、ユーザ・仮想アプリ間の遅延時間が７０ｍｓ以下のデータセンタであって、且つ、トータルの遅延時間、すなわちユーザ・仮想アプリ間の遅延時間と仮想アプリ・外部ネットワーク間の遅延時間との和が最小の１つ以上のデータセンタを抽出する。図７の例では３つのデータセンタＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ３が選択されていることを示す。

次に、データセンタ選択部１２０は、図９に示すように、各データセンタＤＣ１〜ＤＣ３についてネットワークコストと配備コストを算出し、その和であるトータルコストを算出し、トータルコストが最小のデータセンタＤＣ１を処理結果として選択する。

このように本実施の形態に係る仮想化基盤選択装置１００によれば、仮想アプリの通信特性に応じた適切なデータセンタを選択することが可能となる。

以上本発明の一実施の形態について詳述したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば上記実施の形態において仮想アプリ配備要求のデータ構造やネットワーク構成等は一例にすぎず、他の構成であっても本発明を実施できる。

１００…仮想化基盤選択装置
１１０…データセンタ抽出部
１２０…データセンタ選択部

Claims

仮想化されたネットワーク機能である仮想マシンを実現するための、少なくとも１つのデータセンタに配備された少なくとも１台の物理サーバで構成される仮想化基盤において、利用者からの仮想アプリケーションの配備要求に基づき仮想アプリケーションの配備先となるデータセンタを選択する仮想化基盤選択装置であって、
ネットワーク内におけるデータセンタの配備情報を記憶するデータセンタ配備情報記憶手段と、
前記配備要求に係る仮想アプリケーションの通信経路パターンを判別し、該通信経路パターンにおいて前記配備要求に含まれる品質要求情報を満足するデータセンタを抽出するデータセンタ抽出手段と、
前記データセンタ抽出手段で抽出したデータセンタの中から前記配備要求に係る仮想アプリケーションの通信特性に基づきデータセンタを選択するデータセンタ選択手段とを備えた
ことを特徴とする仮想化基盤選択装置。
前記データセンタ選択手段は、前記データセンタ抽出手段で抽出したデータセンタ毎に、仮想アプリケーションに必要なコストを算出し、算出したコストに基づきデータセンタを選択する
ことを特徴とする請求項１記載の仮想化基盤選択装置。
前記算出コストは、仮想アプリケーションに係る通信についてのネットワーク内の通信コストを含む
ことを特徴とする請求項２記載の仮想化基盤選択装置。
前記算出コストは、ネットワーク内におけるデータセンタの配備コストを含む
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の仮想化基盤選択装置。
前記品質要求情報はネットワーク内における仮想アプリケーションに係る通信の許容遅延時間情報を含み、
前記データセンタ抽出手段は、許容遅延時間情報を満たすデータセンタを抽出する
ことを特徴とする請求項乃至４何れか１項に記載の仮想化基盤選択装置。
仮想化されたネットワーク機能である仮想マシンを実現するための、少なくとも１つのデータセンタに配備された少なくとも１台の物理サーバで構成される仮想化基盤において、利用者からの仮想アプリケーションの配備要求に基づき仮想アプリケーションの配備先となるデータセンタを選択する仮想化基盤選択方法であって、
ネットワーク内におけるデータセンタの配備情報を記憶するデータセンタ配備情報記憶手段を備え、
前記配備要求に係る仮想アプリケーションの通信経路パターンを判別し、該通信経路パターンにおいて前記配備要求に含まれる品質要求情報を満足するデータセンタを抽出するステップと、
前記データセンタ抽出ステップで抽出したデータセンタの中から前記配備要求に係る仮想アプリケーションの通信特性に基づきデータセンタを選択するステップを備えた
ことを特徴とする仮想化基盤選択方法。
コンピュータを、請求項１乃至５のいずれかに記載の仮想化基盤選択装置の各部として機能させるためのプログラム。