JP2017126238A - システム管理装置、情報処理システム、システム管理方法及びプログラム - Google Patents

システム管理装置、情報処理システム、システム管理方法及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】端末機器との位置関係が異なる複数の装置の運用に際し、個々の装置に対する機能又はデータの割り当てを状況に応じて変更できるようにする。【解決手段】システム管理装置10は、システムを構成するネットワーク又は装置の状態と、当該システムにおいて提供されるサービスに用いられる機能の属性又は当該サービスに用いられるデータの属性のいずれかを示すパラメータを取得する取得部11と、取得されたパラメータに基づいて、システムを構成する装置のうちの第1の装置と当該第1の装置よりも端末機器に近い第2の装置のいずれかに、サービスに用いられる機能又はデータを割り当てる割当部12とを含む。【選択図】 図1

Description

本開示は、情報処理システムの管理に関する。
コンピュータの利用形態として、クラウドコンピューティングと、その派生形であるエッジコンピューティングが知られている(例えば、特許文献1参照)。ここにおいて、エッジコンピューティングとは、クラウドに相当するサーバに加え、ユーザにより近い別のサーバ(エッジサーバ)を設置する利用形態をいう。エッジサーバは、クラウドの負荷を分散させることが可能である。また、エッジサーバは、高速なレスポンスが要求される処理をクラウドの代わりに実行することで、通信に起因する遅延を抑制することが可能である。
特表2015−505404号公報
一般に、エッジコンピューティングにおいては、クラウドに要求される機能とエッジサーバに要求される機能とがあらかじめ決められている。しかし、ユーザにサービスを提供する場合には、通信量の一時的又は局所的な増大、サーバの不具合などのさまざまな要因によって、通信の品質が変化し得る。
本開示の例示的な目的の一つは、端末機器との位置関係が異なる複数の装置の運用に際し、個々の装置に対する機能又はデータの割り当てを状況に応じて変更できるようにすることである。
本開示の一態様に係るシステム管理装置は、システムを構成するネットワーク又は装置の状態と、当該システムにおいて提供されるサービスに用いられる機能の属性又は当該サービスに用いられるデータの属性のいずれかを示すパラメータを取得する取得手段と、前記取得されたパラメータに基づいて、前記装置のうちの第1の装置と当該第1の装置よりも端末機器に近い第2の装置のいずれかに、前記サービスに用いられる機能又はデータを割り当てる割当手段とを備える。
本開示の別の態様に係る情報処理システムは、第1の装置と、前記第1の装置及び端末機器とネットワークを介して接続され、当該第1の装置よりも端末機器に近い第2の装置とを含む複数の装置と、システムを構成するネットワーク又は装置の状態と、当該システムにおいて提供されるサービスに用いられる機能の属性又は当該サービスに用いられるデータの属性のいずれかを示すパラメータを取得する取得手段と、前記取得されたパラメータに基づいて、前記第1の装置と前記第2の装置のいずれかに、前記サービスに用いられる機能及びデータを割り当てる割当手段とを備える。
本開示のさらに別の態様に係るシステム管理方法は、システムを構成するネットワーク又は装置の状態と、当該システムにおいて提供されるサービスに用いられる機能の属性又は当該サービスに用いられるデータの属性のいずれかを示すパラメータを取得し、前記取得されたパラメータに基づいて、前記装置のうちの第1の装置と、当該第1の装置よりも端末機器に近い第2の装置のいずれかに、前記サービスに用いられる機能及びデータを割り当てる。
本開示のさらに別の態様に係るプログラムは、コンピュータに、システムを構成するネットワーク又は装置の状態と、当該システムにおいて提供されるサービスに用いられる機能の属性又は当該サービスに用いられるデータの属性のいずれかを示すパラメータを取得する処理と、前記取得されたパラメータに基づいて、前記装置のうちの第1の装置と、当該第1の装置よりも端末機器に近い第2の装置のいずれかに、前記サービスに用いられる機能及びデータを割り当てる処理とを実行させる。
本開示によれば、端末機器との位置関係が異なる複数の装置の運用に際し、個々の装置に対する機能又はデータの割り当てを状況に応じて変更することが可能である。
図1は、システム管理装置の構成を例示するブロック図である。 図2は、情報処理システムの構成を例示する模式図である。 図3は、システム管理装置が実行する処理の概要を例示するフローチャートである。 図4は、情報処理システムの構成を例示するブロック図である。 図5は、機能の類型を例示する模式図である。 図6は、ソフトウェアモジュールを例示する模式図である。 図7は、パラメータを例示する図である。 図8は、情報処理システムにおける動作の概要を例示するシーケンスチャートである。 図9は、再割当処理を例示するフローチャートである。 図10は、再割当処理の具体例を説明するための図である。 図11は、再割当処理の具体例を説明するための図である。 図12は、再割当処理の具体例を説明するための図である。 図13は、再割当処理の具体例を説明するための図である。 図14は、再割当処理の別の具体例を説明するための図である。 図15は、情報処理システムの構成を例示するブロック図である。 図16は、コンピュータ装置のハードウェア構成を例示するブロック図である。
[第1実施形態]
図1は、本開示の一実施形態に係るシステム管理装置10の構成を示すブロック図である。システム管理装置10は、情報処理システムを管理するための情報処理装置である。システム管理装置10は、当該装置が管理する情報処理システムの一部であってもよいが、当該システムを外部から管理してもよい。
本実施形態における管理対象の情報処理システムは、端末機器に所定のサービスを提供するシステムである。ここでいうサービスは、他の装置との間でデータの授受を伴うサービスであり、例えば、いわゆるクラウドサービス(クラウドコンピューティングを用いて提供されるサービス)である。ただし、サービスの具体的な内容は、特に限定されない。
図2は、情報処理システムの構成を例示する模式図である。情報処理システムは、第1の装置101と、第2の装置102とを含む。この情報処理システムは、複数の端末機器103からのアクセスを受け付ける。この情報処理システムにおいて、第1の装置101、第2の装置102及び端末機器103の数は、特に限定されない。典型的には、第1の装置101の数は、第2の装置102の数よりも少なく、例えば1台であってもよい。
第1の装置101及び第2の装置102は、いずれも、所定のサービスを提供するために必要な処理を実行できるように構成されたコンピュータ装置(例えばサーバ装置)である。第1の装置101及び第2の装置102は、機能を分担し、互いに協働することによって所定のサービスを実現する。第1の装置101及び第2の装置102は、このサービスの実現に必要な構成(プロセッサ、メモリ、ストレージなど)を少なくとも有する。
第1の装置101及び第2の装置102は、計算資源(処理能力、データの記憶容量など)が互いに異なっていてもよい。典型的には、第1の装置101は、第2の装置102よりも処理能力が高く、データの記憶容量も多い。第2の装置102のそれぞれは、同一の構成であってもよいし、構成に相違があってもよい。
また、第1の装置101及び第2の装置102は、端末機器103との位置関係が異なる。具体的には、第2の装置102は、第1の装置101よりも端末機器103に近い。ここでいう「近い」とは、例えば、物理的な距離によって判断されてもよいが、ネットワーク的な距離によって判断されてもよい。ここにおいて、ネットワーク的に「近い」とは、経由する通信機器又はネットワークの数がより少ないことであってもよいし、端末機器103からみてRTT(Round Trip Time)がより小さい(速い)ことであってもよい。
例えば、第1の装置101と第2の装置102とは、各々が属するネットワークが異なる。具体的には、端末機器103がLTE(Long Term Evolution)網などの移動通信網を利用する電子機器である場合、第2の装置102は、移動通信網に含まれてもよい。第2の装置102は、より詳細には、MEC(Mobile Edge Computing)に対応した基地局であってもよい。一方、第1の装置101は、インターネットに含まれる。端末機器103は、第1の装置101とデータを授受する場合には、移動通信網を経由して通信を行う。
図1に示されるように、システム管理装置10は、取得部11と、割当部12とを備える。取得部11は、情報処理システムの管理に用いられるパラメータを取得する。割当部12は、取得部11により取得されたパラメータに基づいて、第1の装置101及び第2の装置102のいずれかに、情報処理システムにおいて提供されるサービスに用いられる機能又は当該サービスに用いられるデータを割り当てる。
取得部11により取得されるパラメータは、情報処理システムを構成するネットワーク又は装置の状態を示す。あるいは、取得部11により取得されるパラメータは、情報処理システムにおいて提供されるサービスに用いられる機能の属性又は当該サービスに用いられるデータの属性を示す。なお、取得部11により取得されるパラメータは、ネットワークの構成若しくは通信性能、第1の装置101及び第2の装置102の動作環境、第1の装置101及び第2の装置102が利用可能な計算資源又はデータの秘匿性を示してもよい。
ネットワークの状態を示すパラメータとしては、例えば、当該ネットワークの通信速度が用いられる。ネットワークの状態を示すパラメータは、あるネットワークと別のネットワークの間の通信速度であってもよい。このようなパラメータは、具体的には、スループット、帯域幅、レイテンシ、パケット損失率などである。ネットワークの状態とは、ネットワークのそのときどきの性能又は品質ともいえる。
装置の状態を示すパラメータとしては、CPU(Central Processing Unit)の使用率、ストレージの空き容量などが用いられる。装置の状態を示すパラメータは、CPUの温度、ファンの回転数などであってもよいし、装置が設置されている環境(例えばサーバルーム)の温度や湿度であってもよい。
サービスに用いられる機能とは、当該サービスを目的や用途によって分類した機能のそれぞれをいう。ここでいう機能は、例えば、ソフトウェア(又はソフトウェアモジュール)単位で分類可能である。機能の属性を示すパラメータとしては、例えば、サービスに用いられるソフトウェアのセキュリティ上の重要度が用いられる。機能の属性を示すパラメータは、サービスの提供者(事業者)によって設定されてもよい。
サービスに用いられるデータには、サービスの開始前にあらかじめ用意されたデータが少なくとも含まれる。サービスに用いられるデータには、サービスの開始後に生成されるデータが含まれてもよい。データの属性を示すパラメータとしては、例えば、データのセキュリティ上の重要度が用いられる。データの属性を示すパラメータは、データサイズ、拡張子、暗号化の有無、暗号方式(強度)などであってもよいし、サービスの提供者によって設定されるその他の値であってもよい。
また、サービスの内容に地域性、すなわち地域毎の相違がある場合、機能又はデータの地域性を示す値(地域性の有無、地域を識別する識別情報、緯度と経度の組み合わせなど)がパラメータに含まれてもよい。換言すれば、ここでいう(機能又はデータの)属性は、地域性を含み得る。
取得部11は、上記以外のパラメータを取得してもよい。例えば、取得部11は、各装置のネットワークにおける位置(いずれのネットワークに属するか、端末機器103との距離など)を示すパラメータを取得してもよい。
例示されたこれらのパラメータは、システム管理装置10にあらかじめ記憶されているものと、システム管理装置10以外の装置から供給されるものとを含んでいる。ただし、取得部11は、時々刻々と変化するパラメータについては、外部の装置から取得する。取得部11は、このようなパラメータを反復的に(例えば、周期的に)取得する。
例示されたこれらのパラメータは、静的なパラメータと動的なパラメータとを含んでいるともいえる。ここにおいて、静的なパラメータとは、あらかじめ決められた値から変化しない(又は、ほぼ変化しない)パラメータをいう。一方、動的なパラメータとは、情報処理システムの運用中に値が変化する(換言すれば、静的なパラメータよりも高い頻度で変化し得る)パラメータをいう。例えば、上述されたCPUの使用率やストレージの空き容量といったパラメータは、動的なパラメータの一例に相当する。
割当部12は、取得部11により取得されたこのようなパラメータに基づいて、情報処理システムにおいて提供されるサービスに用いられる機能又はデータを、当該システムを構成する装置のいずれかに割り当てる。一の態様において、割当部12は、機能の割り当てとデータの割り当ての一方のみを実行する。別の態様において、割当部12は、機能の割り当てとデータの割り当ての双方を実行してもよい。割当部12は、情報処理システムにおいて提供されるサービスに用いられる機能又はデータを、第1の装置101及び第2の装置102のいずれかに割り当てる。なお、割当部12は、同一の機能又はデータを複数の別異の装置に割り当ててもよい。
割当部12は、例えば、(他の機能又はデータと比較して)重要度が高い機能又はデータを第1の装置101に割り当てる。あるいは、割当部12は、端末機器103に対して他の機能と比較して高速なレスポンスが要求される特定の機能(及び当該機能に対応付けられるデータ)を、1又は複数の第2の装置102に割り当てる。また、割当部12は、複数ある機能又はデータのうちの特定のものを、あらかじめ決められた特定の装置に分散させて割り当ててもよい。
また、割当部12は、パラメータが更新され、その値が変化した場合に、当該パラメータの変化に応じて機能又はデータの割り当てを変更してもよい。例えば、割当部12は、ある装置に関し、CPUの使用率が所定の閾値を超えた状態が所定の時間以上続いた場合や、ストレージの空き容量が所定の容量以下になった場合に、当該装置に割り当てられていた機能又はデータを他の装置に割り当ててもよい。あるいは、割当部12は、第1の装置101と第2の装置102を接続するネットワークの通信性能が所定の基準を下回った場合に、第1の装置101に割り当てられていた機能を1又は複数の第2の装置102に割り当ててもよい。
ある装置に割り当てられていた機能又はデータを他の装置に割り当て直す、すなわち再割り当てを実行する場合、割当部12は、当該機能又は当該データをより細分化し、細分化された機能又はデータを複数の装置に割り当ててもよい。すなわち、割当部12は、再割り当てに際し、機能又はデータを複数の装置に分散させてもよい。ただし、機能又はデータが不可分な場合は、この限りではない。
図3は、システム管理装置10が実行する処理の概要を示すフローチャートである。ステップS101において、取得部11は、パラメータを取得する。なお、取得部11は、複数あるパラメータを同時に取得する必要はなく、割り当てに必要なパラメータを適当なタイミングで取得すればよい。取得部11が割り当てに必要なパラメータを取得したら、割当部12は、ステップS102において、情報処理システムにおいて提供されるサービスに用いられる機能又はデータを、当該システムを構成する装置のいずれかに割り当てる。割当部12は、ステップS101において取得されたパラメータに基づいてこの割り当てを実行する。
例えば、割当部12は、ステップS101において取得されたパラメータを用いて、第1の装置101及び第2の装置102のそれぞれに与えられている負荷を示す数値(スコア)を算出してもよい。この場合、割当部12は、算出されたスコアが低い装置(すなわち負荷が小さい装置)に対して優先的に機能又はデータを割り当てる。あるいは、割当部12は、算出されたスコアが高い装置(すなわち負荷が大きい)を割り当ての対象から除外してもよい。
以上のとおり、本実施形態のシステム管理装置10は、サービスに用いられる機能又はデータを、さまざまなパラメータに基づいて第1の装置101又は第2の装置102に割り当てる。したがって、システム管理装置10によれば、個々の装置に対する機能又はデータの割り当てを、パラメータに応じて、換言すれば状況に応じて変更することが可能である。
[第2実施形態]
図4は、本開示の別の実施形態に係る情報処理システム20の構成を示すブロック図である。本実施形態は、上述された第1実施形態の具体例の一つに相当する。本実施形態において、第1実施形態において説明された事項と共通し、又は類似する事項の説明は、適宜省略される。
情報処理システム20は、管理装置21と、クラウドコンピュータ22と、エッジコンピュータ231、232、…、23mと、移動通信端末241、24、…、24nとを備える。なお、エッジコンピュータ231、232、…、23mは、各々を区別する必要がない場合には、「エッジコンピュータ23」と総称される。同様に、移動通信端末241、24、…、24nも、各々を区別する必要がない場合には、「移動通信端末24」と総称される。なお、m及びnの実際の値(すなわちエッジコンピュータ23及び移動通信端末24の台数)は、2以上であれば特に限定されないが、ここでは典型的な例としてn>mであるとする。
クラウドコンピュータ22は、第1のネットワークNW1(例えば、インターネット)を介してエッジコンピュータ23と通信する。エッジコンピュータ23は、第1のネットワークNW1と異なる第2のネットワークNW2(例えば、移動通信網)に属する。第1のネットワークNW1及び第2のネットワークNW2は、通信可能に相互接続されている。また、第1のネットワークNW1及び第2のネットワークNW2は、図示されない他の機器を含み得る。
管理装置21は、情報処理システム20を管理する。ここでいう管理は、情報処理システム20において提供されるサービスに用いられる機能及びデータの割り当てを含む。管理装置21は、第1のネットワークNW1と第2のネットワークNW2のいずれに属してもよいし、これらのいずれにも属さなくてもよい。管理装置21は、第1実施形態のシステム管理装置10の一例に相当する。すなわち、管理装置21は、上述された取得部11及び割当部12に相当する構成要素を含み得る。取得部11及び割当部12は、管理装置21に記憶された1又は複数のコンピュータプログラムによって実現されてもよい。
クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23は、協働して所定のサービスを提供する。エッジコンピュータ231、232、…、23mは、クラウドコンピュータ22と比べて移動通信端末24と近くなるように分散して配置される。例えば、移動通信端末24が複数の地域(国、県など)で使用される場合、エッジコンピュータ231、232、…、23mは、それぞれの地域に配置される。一方、クラウドコンピュータ22は、移動通信端末24が使用される地域に依存せずに配置されてもよい。例えば、クラウドコンピュータ22は、情報処理システム20によるサービスが提供されていない地域に配置されてもよい。クラウドコンピュータ22は、第1実施形態の第1の装置101の一例に相当する。エッジコンピュータ23は、第1実施形態の第2の装置102の一例に相当する。
移動通信端末24は、情報処理システム20において提供されるサービスの利用者が所持する通信端末である。移動通信端末24は、例えば、いわゆるスマートフォン又はタブレット端末であるが、これらに限定されない。例えば、移動通信端末24は、通信機能を有する携帯型のゲーム機やメディアプレーヤであってもよい。移動通信端末24は、第2のネットワークNW2を介してデータ通信を行い、サービスの提供を受ける。移動通信端末24は、第1の実施形態の端末機器103の一例に相当する。
図5は、本実施形態における機能の類型を示す模式図である。情報処理システム20において提供される機能は、第1のグループ〜第3のグループのいずれかに分類される。第1のグループに分類される機能は、原則としてクラウドコンピュータ22に割り当てられる機能である。第2のグループに分類される機能は、原則としてエッジコンピュータ23に割り当てられる機能である。第3のグループに割り当てられる機能は、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23のいずれにも割り当て可能な機能である。
第1のグループに分類される機能は、例えば、クラウドコンピュータ22に割り当てられるべき合理的な理由を有する。具体的には、第1のグループに分類される機能は、クラウドコンピュータ22に記憶されているデータを用いる必要がある機能であってもよい。あるいは、第1のグループに分類される機能は、機密性が高く、分散して記憶されることが望ましくないデータを取り扱う機能であってもよい。
第2のグループに分類される機能は、同様に、エッジコンピュータ23に割り当てられるべき合理的な理由を有していてもよい。具体的には、第2のグループに分類される機能は、移動通信端末24に対して(他の機能と比較して)高速なレスポンスが要求される機能であってもよい。あるいは、第2のグループに分類される機能は、移動通信端末24において送受信されるデータ量が(他の機能と比較して)多くなる傾向を有する機能であってもよい。
第1のグループ又は第2のグループに分類される機能は、その割り当てが固定されているともいえる。ただし、第1のグループ又は第2のグループに分類される機能の割り当てには、例外が存在する。例えば、第1のグループに分類される機能は、クラウドコンピュータ22が故障するなどして動作できない状態になった場合には、エッジコンピュータ23に例外的に割り当てられてもよい。また、第2のグループに分類される機能は、いずれかのエッジコンピュータ23の負荷が過大になったりした場合には、原則的には他のエッジコンピュータ23に割り当てられるが、例外的にクラウドコンピュータ22に割り当てられてもよい。
なお、情報処理システム20において提供されるサービスに用いられるデータについても、サービスと同様の類型化が可能である。つまり、情報処理システム20において提供されるサービスに用いられるデータは、上述された第1のグループ〜第3のグループのいずれかに分類可能である。なお、これらのデータは、モジュールにその一部として含まれていてもよい。
図6は、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23に記憶されるソフトウェアモジュールを示す模式図である。本実施形態において提供されるサービスは、複数のソフトウェアモジュールによって実現される。ソフトウェアモジュール(以下単に「モジュール」ともいう。)のそれぞれは、上述された機能に対応する。なお、それぞれの機能は、単一のモジュールによって実現されてもよいし、複数のモジュールの組み合わせによって実現されてもよい。
クラウドコンピュータ22は、第1のグループに分類される機能に対応するモジュールと第3のグループに分類される機能に対応するモジュールとをあらかじめ記憶している。一方、エッジコンピュータ23は、第2のグループに分類される機能に対応するモジュールと第3のグループに分類される機能に対応するモジュールとをあらかじめ記憶している。なお、図6に示されたモジュールは、サービスの開始時までに個々の装置に記憶されればよい。
なお、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23は、自装置に割り当てられるか否かを問わずに全てのモジュールをあらかじめ記憶していてもよい。この場合、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23は、管理装置21によって割り当てられたモジュールのみを実行し、管理装置21によって割り当てられていないモジュールを実行しない。管理装置21による割り当てとは、所期の装置にモジュール(及びデータ)そのものを供給することであってもよいが、所期の装置にモジュール(及びデータ)を利用する権限を付与することであってもよい。
図7は、本実施形態のパラメータを例示する図である。本実施形態のパラメータは、クラウドコンピュータ22に関するパラメータと、エッジコンピュータ23に関するパラメータと、ネットワークに関するパラメータと、モジュールに関するパラメータと、データに関するパラメータとを含む。
クラウドコンピュータ22に関するパラメータは、例えば、クラウドコンピュータ22の状態を示す。クラウドコンピュータ22に関するパラメータは、クラウドコンピュータ22のCPUの動作周波数やコア数のような静的なパラメータと、CPUの使用率又は温度、ファンの回転数、ストレージの空き容量などのような動的なパラメータとを含んでもよい。クラウドコンピュータ22に割り当てられているモジュール又はデータも、動的なパラメータに含まれ得る。なお、ここでいう静的なパラメータは、「静的」とはいえども、変化することがあってもよい。例えば、CPUを換装した場合や、ストレージを増設した場合などには、関連するパラメータが変化し得る。
エッジコンピュータ23に関するパラメータは、クラウドコンピュータ22に関するパラメータと同様のパラメータが含まれ得る。エッジコンピュータ23に関するパラメータは、エッジコンピュータ231、232、…、23mのそれぞれで異なり得る。エッジコンピュータ23に関するパラメータは、エッジコンピュータ231〜23mのそれぞれに接続されている移動通信端末24の数を含んでもよい。
ネットワークに関するパラメータは、第1のネットワークNW1の状態を示すパラメータと、第2のネットワークNW2の状態を示すパラメータとを含み得る。ネットワークに関するパラメータは、例えば、当該ネットワークの通信速度を示す。また、ネットワークに関するパラメータは、当該ネットワークに発生している障害を示す情報を含んでもよい。
モジュールに関するパラメータは、情報処理システム20において用いられるモジュールの属性を示す。モジュールに関するパラメータは、モジュールのセキュリティレベル、データサイズ、分類されるグループ(図5参照)などを示す。
データに関するパラメータは、情報処理システム20において用いられるデータの属性を示す。データに関するパラメータは、データのセキュリティレベル、データサイズ、暗号化の有無などを示す。なお、ここでいうデータがモジュールに含まれる場合、そのパラメータとしては、当該モジュールのパラメータが準用されてもよい。
本実施形態のパラメータは、上記のほかに、移動通信端末24に関するパラメータを含んでもよい。移動通信端末24に関するパラメータは、例えば、サービスを利用中である移動通信端末24の総数(情報処理システム20への同時接続数)を示す。
情報処理システム20の構成は、以上のとおりである。この構成のもと、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23は、移動通信端末24に対してサービスを提供する。管理装置21は、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23によるサービスの提供に際し、当該サービスに用いられる機能及びデータの割り当てを実行する。
図8は、情報処理システム20における動作の概要を示すシーケンスチャートである。同図に示される処理のうち、ステップS201〜S206の処理は、サービスの開始前に実行される。また、同図に示される処理の実行順序は、図示された順序に必ずしも限定されない。
サービスの開始に先立ち、管理装置21は、クラウドコンピュータ22とエッジコンピュータ231〜23mのそれぞれとからパラメータを取得する(ステップS201、S202)。また、管理装置21は、ネットワーク、モジュール又はデータに関するパラメータを自装置の記憶手段からそれぞれ取得する(ステップS203)。これらのパラメータの一部(例えば初期値)は、管理装置21にあらかじめ記憶されていてもよい。
管理装置21は、ステップS201〜S203において取得されたパラメータに基づいて、情報処理システム20において用いられるモジュール及びデータをクラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23のいずれかに割り当てる(ステップS204)。以下においては、説明の便宜上、ステップS204における割り当てを「最初」の割り当てという。
具体的には、管理装置21は、まず、第1のグループに分類されるモジュール及びデータをクラウドコンピュータ22に割り当て、第2のグループに分類されるモジュール及びデータをエッジコンピュータ23に割り当てる。次いで、管理装置21は、パラメータに基づいて、第3のグループに分類されるモジュール及びデータをクラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23のいずれかに割り当てる。管理装置21は、ネットワークの状態、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23の状態、モジュール及びデータの属性といった種々の要素を総合的に判断し、第3のグループに分類されるモジュール及びデータの割り当てを決定する。
なお、第1のグループ又は第2のグループに分類されるモジュール及びデータは、ステップS201〜S203において取得されたパラメータによらずに割り当てられてもよい。つまり、これらのモジュール及びデータは、サービスの開始前にあっては、その割り当て先があらかじめ決められていてもよい。
管理装置21は、それぞれのモジュール及びデータの割り当てをクラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23に通知する(ステップS205、S206)。例えば、管理装置21は、モジュール及びデータの割り当て先を記述した通知データをクラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23に送信する。
ステップS205、S206の通知を受け付けると、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23は、協働してサービスを開始する(ステップS207)。具体的には、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23のそれぞれは、管理装置21によって割り当てられたデータを用いて、管理装置21によって各々に割り当てられたモジュールを実行することにより、情報処理システム20において提供される所定のサービスを実現する。なお、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23は、サービスを開始するために必要なデータ(モジュール自体を含む。)が不足していれば、当該データを記憶している記憶装置から当該データをダウンロードしてもよい。この記憶装置は、管理装置21であってもよいし、他の装置であってもよい。
サービスの開始後、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23は、移動通信端末24からの要求に従って所定の処理を実行する。クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23は、適当なタイミングで、パラメータを管理装置21に送信する(ステップS208、S209)。例えば、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23は、パラメータに有意な変化が生じたタイミングで、パラメータを管理装置21に送信する。あるいは、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23は、パラメータが変化したか否かによらず、あらかじめ決められたタイミング(例えば、5分間隔、10分間隔など)で、パラメータを管理装置21に送信してもよい。つまり、ステップS208、S209の処理は、実際には繰り返し実行され得る処理である。
管理装置21は、サービスの開始後(すなわち最初の割り当て後)にパラメータを新たに取得すると、所定の条件が満たされたか否かを判断する(ステップS210)。換言すれば、管理装置21は、モジュール又はデータの割り当てを最初の割り当てから変更する必要があるかを判断する。ここでいう条件は、例えば、特定のパラメータについて設定された閾値を当該パラメータが上回る(又は下回る)ことである。また、ここでいう条件は、複数のパラメータの組み合わせによって設定されてもよいし、条件自体が複数設定されていてもよい。管理装置21は、パラメータを取得する毎にステップS210の判断を実行してもよいが、複数のパラメータを取得してからステップS210の判断を実行してもよい。
所定の条件が満たされると(ステップS210:YES)、管理装置21は、モジュール又はデータの割り当てを再度実行する(ステップS211)。ステップS211の処理のことを、以下においては「再割当処理」という。管理装置21は、再割当処理の結果を示すデータをクラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23に送信する(ステップS212、S213)。一方、所定の条件が満たされていなければ(ステップS210:NO)、管理装置21は、再割当処理を実行しない。管理装置21は、パラメータを再び取得した場合には、ステップS210の判断を再度実行する。
図9は、再割当処理を示すフローチャートである。この再割当処理において、管理装置21は、ステップS210において満たされた条件が第1の条件であるか否かを判断する(ステップS301)。ここにおいて、第1の条件は、クラウドコンピュータ22に関連する条件である。第1の条件は、例えば、クラウドコンピュータ22に対する負荷が所定のレベル以上になることや、第1のネットワークNW1の性能が所定のレベル以下になることである。
第1の条件が満たされた場合(ステップS301:YES)、管理装置21は、クラウドコンピュータ22に割り当てられている機能又はデータをエッジコンピュータ23のいずれかに割り当てる(ステップS302)。例えば、管理装置21は、クラウドコンピュータ22に割り当てられている機能を、エッジコンピュータ23のうち、処理の負荷が最も低いものに対して割り当てる。あるいは、管理装置21は、クラウドコンピュータ22に割り当てられている機能を、エッジコンピュータ23のうち、処理の負荷が最も低いものに対して割り当てる。
第1の条件が満たされていない場合(ステップS301:NO)、管理装置21は、第1の条件と異なる別の条件(第2の条件)が満たされたと判断する。ここにおいて、第2の条件は、エッジコンピュータ23に関連する条件である。第2の条件は、例えば、エッジコンピュータ23のそれぞれに対する負荷の平均が所定のレベル以上になることや、エッジコンピュータ23の少なくともいずれかの負荷が所定のレベル以上になることである。この場合、管理装置21は、エッジコンピュータ23のいずれかに割り当てられている機能又はデータを他の装置に割り当てる。
このとき、管理装置21は、エッジコンピュータ23のいずれか(例えばエッジコンピュータ231)に割り当てられている機能又はデータを他のエッジコンピュータ23(例えばエッジコンピュータ232〜23m)とクラウドコンピュータ22のいずれに割り当てるかを判断する(ステップS303)。例えば、管理装置21は、クラウドコンピュータ22に対する負荷がエッジコンピュータ23のそれぞれに対する負荷の平均より大きいか否かを判断する。あるいは、管理装置21は、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23のうち、処理の負荷が最も低い(すなわちもっとも余力がある)装置を特定してもよい。
管理装置21は、ステップS303の判断結果に応じた処理を実行する。すなわち、管理装置21は、エッジコンピュータ23のいずれかに割り当てられている機能又はデータを、クラウドコンピュータ22に割り当て(ステップS304)、又は他のエッジコンピュータ23のいずれかに割り当てる(ステップS305)。例えば、管理装置21は、エッジコンピュータ231に割り当てられている機能又はデータをエッジコンピュータ232〜23mのいずれか又はクラウドコンピュータ22に割り当てる。
なお、再割当処理は、図9に例示された処理に限定されない。例えば、図9に示された再割当処理は、ステップS210の条件が2通りに分類できる場合を例示したものである。管理装置21は、ステップS210の条件を3通り以上に分類した再割当処理を実行してもよい。
図10〜13は、再割当処理の具体例を示す図である。図10は、この具体例において用いられるモジュールを例示する。図11は、最初の割り当て、すなわち再割当処理の実行前の割り当てを例示する。図12は、図11の状態で再割当処理を実行した場合の割り当てを例示する。図13は、図12の再割当処理の実行後に再度再割当処理を実行した場合の割り当てを例示する。なお、説明の便宜上、エッジコンピュータ23は、エッジコンピュータ231〜233(3台)のみとする。また、モジュールA〜Eが各装置に与える負荷は、ここではいずれも同等であるとする。
この例においては、図10に示されるように、5種類のモジュールA〜Eが管理装置21によって割り当てられる。モジュールAは、第1のグループに属し、重要度が「1」である。モジュールBは、第3のグループに属し、重要度が「1」である。モジュールC、Dは、いずれも、第3のグループに属し、重要度が「3」である。モジュールEは、第2のグループに属し、重要度が「3」である。ここにおいて、重要度は、その数値が小さいほど重要性が高いとする。
まず、管理装置21は、図11に示されるように、モジュールA〜Cをクラウドコンピュータ22に割り当てる。また、管理装置21は、モジュールDをエッジコンピュータ231〜233に割り当て、モジュールEをエッジコンピュータ232、233に割り当てる。
ここで、クラウドコンピュータ22の負荷が過大になったり、第1のネットワークNW1に遅延が生じたりするなどして、クラウドコンピュータ22に起因してサービスの品質が低下するおそれが生じたと仮定する。このとき、管理装置21は、クラウドコンピュータ22に割り当てられているモジュールA〜Cのいずれかを、エッジコンピュータ231〜233のいずれかに割り当てる。
管理装置21は、モジュールA〜Cの重要度に基づき、重要度が最も低いモジュールCをエッジコンピュータ231〜233のいずれかに割り当てる。また、管理装置21は、エッジコンピュータ231〜233に割り当てられているモジュールに基づき、最も余力があるエッジコンピュータ231にモジュールCを割り当てる(図12参照)。
ここで、クラウドコンピュータ22に起因してサービスの品質が低下するおそれが再度生じたと仮定する。このとき、管理装置21は、クラウドコンピュータ22に割り当てられているモジュールA、Bのいずれかを、エッジコンピュータ231〜233のいずれかに割り当てる。
管理装置21は、モジュールA、Bのグループに基づき、第3のグループに属するモジュールBをエッジコンピュータ231〜233のいずれかに割り当てる。また、管理装置21は、エッジコンピュータ231〜233に割り当てられているモジュールに基づき、最も余力があるエッジコンピュータ23(ここでは232とする。)にモジュールBを割り当てる(図13参照)。
図14は、再割当処理の別の具体例を示す図である。この例においても、管理装置21は、図10に示されたモジュールを用いて、図11に示された最初の割り当てを実行する。ただし、この例においては、エッジコンピュータ232に起因してサービスの品質が低下するおそれが生じたと仮定する。
この場合、管理装置21は、エッジコンピュータ232に割り当てられていたモジュールEを、クラウドコンピュータ22、エッジコンピュータ231、233のいずれかに割り当てる。モジュールEが第2のグループに属するため、管理装置21は、クラウドコンピュータ22ではなくエッジコンピュータ231にモジュールEを割り当てる。
なお、割り当ての変更後、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23は、サービスの運用を妨げないようにモジュールの起動やデータの移行を実行する。例えば、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23は、割り当てが変更されるモジュール又はデータが使用中である場合には、その使用が終了してから割り当ての変更を実行する。
以上のとおり、本実施形態の情報処理システム20は、サービスに用いられる機能及びデータを、さまざまなパラメータに基づいてクラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23に割り当てる。また、情報処理システム20は、パラメータの変化に応じて再割当処理を実行する。したがって、情報処理システム20によれば、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23に対する機能及びデータの割り当てを状況に応じて変更することが可能である。
情報処理システム20は、サービスに用いられる機能及びデータの割り当てを状況に応じて変更することが可能であるため、システム全体の負荷を相対的に分散させることが可能である。情報処理システム20は、システムを構成する装置の一部に障害が発生した場合であっても、当該一部の装置に割り当てられていた機能やデータを他の装置に移行することができる。したがって、情報処理システム20によれば、障害時においても、利用可能な装置を用いて暫定的にシステムを運用することが可能である。
[第3実施形態]
図15は、本開示のさらに別の実施形態に係る情報処理システム30の構成を示すブロック図である。情報処理システム30の構成は、端末側の構成以外は第2実施形態の情報処理システム20の構成と共通する。本実施形態において、第2実施形態において説明された事項と共通し、又は類似する事項の説明は、適宜省略される。
情報処理システム30は、第2実施形態と同様の管理装置21、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23に加え、センサ機器34と無人機35とを備える。センサ機器34及び無人機35は、第1の実施形態の端末機器103の一例に相当する。なお、センサ機器34及び無人機35の数は、特に限定されない。
センサ機器34は、例えば、所定の位置に設置され、当該位置の環境情報を計測する電子機器である。ここでいう環境情報は、温度、湿度、土壌の成分など、計測可能なさまざまな物理量を含み得る。また、センサ機器34は、イメージセンサなどの撮影手段を備え、画像データを環境情報として送信するように構成されてもよい。あるいは、センサ機器34は、設置された位置を示す位置情報(緯度及び経度など)を送信するように構成されてもよい。センサ機器34は、無線通信によって環境情報を第2のネットワークNW2に送信する。
無人機35は、いわゆる自動運転により操縦される乗り物である。無人機35は、車両であってもよいが、いわゆるドローン、すなわち航空機であってもよい。無人機35は、無線通信によって第2のネットワークNW2と通信可能に構成される。無人機35は、自機の制御に用いられる制御情報を第2のネットワークNW2を介して受信することができる。
情報処理システム30は、例えば、農作物などの植物の育成に用いられる。この場合、無人機35は、水又は肥料の散布、播種、植物の刈り取りなどを自動で(すなわち、人間の操作によらないで)行う農機である。無人機35は、第2のネットワークNW2を介して受信した制御情報に従って各部の動作を制御する。ここでいう制御には自機の移動(運転)も含まれる。
クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23は、センサ機器34から環境情報を受信し、無人機35に制御情報を送信する。クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23は、協働して所定のサービスを提供する。例えば、エッジコンピュータ23は、無人機35の制御など、即応性が要求される機能が割り当てられる。一方、クラウドコンピュータ22は、計算量が多い機能や、即応性が要求されない機能が割り当てられる。例えば、クラウドコンピュータ22は、多数のセンサ機器34から送信された環境情報をビッグデータとして扱い、さまざまな分析を実行してもよい。
管理装置21は、所定の条件が満たされると、クラウドコンピュータ22及びエッジコンピュータ23への機能及びデータの割り当てを変更する。一例として、管理装置21は、エッジコンピュータ23に割り当てられる機能のうち、即応性が要求されないものから優先的にクラウドコンピュータ22に割り当てる。
例えば、無人機35の運転(走行)機能と水又は肥料の散布機能とを比較した場合、前者の方が即応性が要求されるといえる。なぜならば、無人機35の加減速や方向転換といった制御に遅延が生じた場合、無人機35が物体に衝突したり、無人機35が所定のエリアの外に出たりするといった予期せぬ事象が発生する可能性があるからである。管理装置21は、これらの機能がエッジコンピュータ23に最初に割り当てられていた場合において、所定の条件が満たされたとき、運転機能をエッジコンピュータ23に残したまま、散布機能をクラウドコンピュータ22に割り当てる。
なお、情報処理システム30が適用される分野は、農業に限定されない。情報処理システム30は、上述された説明と同様の要領によって、園芸や畜産にも適用可能である。また、情報処理システム30は、このような分野に限らず、環境を監視し、必要なフィードバックを与えることが要求されるさまざまな分野の技術に適用可能である。
[変形例]
本開示は、上述された実施形態に限定されない。本開示は、その趣旨を逸脱しない範囲において、いわゆる当業者が把握し得る種々の変形を含み得る。例えば、本開示は、以下の変形例に示す態様を含み得る。また、本開示は、本明細書に記載された実施形態及び変形例を必要に応じて適宜に組み合わせた態様を含み得る。例えば、特定の実施形態を用いて記述された説明は、矛盾を生じない限り、他の実施形態に対しても適用され得る。
(変形例1)
管理装置21は、クラウドコンピュータ22又はエッジコンピュータ23のいずれかによって実現されてもよい。また、管理装置21が有する機能は、情報処理システム20において提供されるサービスに用いられる機能の一つであってもよく、割り当ての対象となってもよい。
(変形例2)
エッジコンピュータ23のネットワーク構成は、階層構造を有していてもよい。すなわち、エッジコンピュータ23は、移動通信端末24により近い装置と、クラウドコンピュータ22により近い装置とに分類されてもよい。このような階層構造を有する場合、第2のネットワークNW2は、階層毎に異なるネットワークであってもよい。ここでいう階層は、エッジコンピュータ23の属性を示すパラメータとして用いられてもよい。管理装置21は、モジュール又はデータの割り当てを、エッジコンピュータ23が属する階層に応じて決定してもよい。
(変形例3)
管理装置21は、あるエッジコンピュータ23に割り当てられていた機能又はデータを別のエッジコンピュータ23に割り当てる場合に、機能又はデータを割り当てるエッジコンピュータ23をその地域性に基づいて決定してもよい。管理装置21は、機能又はデータを割り当てるエッジコンピュータ23を、割り当ての変更前のエッジコンピュータ23に地理的に近いエッジコンピュータ23としてもよい。
(変形例4)
システム管理装置10が備える構成、すなわち取得部11及び割当部12は、互いに異なる装置に備えられてもよい。取得部11及び割当部12の動作主体は、同一であることを要しない。
(変形例5)
システム管理装置10及び管理装置21の具体的なハードウェア構成は、さまざまなバリエーションが考えられ、特定の構成に限定されない。例えば、システム管理装置10及び管理装置20は、その一部の構成要素がソフトウェアを用いて実現されてもよい。
図16は、システム管理装置10又は管理装置21を実現するコンピュータ装置400のハードウェア構成を例示するブロック図である。コンピュータ装置400は、CPU(Central Processing Unit)401、ROM(Read Only Memory)402、RAM(Random Access Memory)403、記憶装置404、ドライブ装置405、通信インタフェース406及び入出力インタフェース407を備える。システム管理装置10又は管理装置21は、図16に示される構成(又はその一部)によって実現され得る。
CPU401は、RAM403を用いてプログラム408を実行する。プログラム408は、ROM402に記憶されていてもよい。また、プログラム408は、フラッシュメモリなどの記録媒体409に記録され、ドライブ装置405によって読み出されてもよいし、外部装置からネットワーク410を介して送信されてもよい。通信インタフェース406は、ネットワーク410を介して外部装置とデータをやり取りする。入出力インタフェース407は、周辺機器(入力装置、表示装置など)とデータをやり取りする。通信インタフェース406及び入出力インタフェース407は、データを取得又は出力する手段として機能することができる。
なお、取得部11及び割当部12のそれぞれは、専用又は汎用の回路(プロセッサ等)によって構成されてもよい。ここでいう回路(circuitry)は、単一の回路であってもよいし、複数の回路の組み合わせであってもよい。
10 システム管理装置
11 取得部
12 割当部
101 第1の装置
102 第2の装置
103 端末機器
20、30 情報処理システム
21 管理装置
22 クラウドコンピュータ
23 エッジコンピュータ
24 移動通信端末
34 センサ機器
35 無人機

Claims (10)

  1. システムを構成するネットワーク又は装置の状態と、当該システムにおいて提供されるサービスに用いられる機能の属性又は当該サービスに用いられるデータの属性のいずれかを示すパラメータを取得する取得手段と、
    前記取得されたパラメータに基づいて、前記装置のうちの第1の装置と当該第1の装置よりも端末機器に近い第2の装置のいずれかに、前記サービスに用いられる機能又はデータを割り当てる割当手段と
    を備えるシステム管理装置。
  2. 前記割当手段は、所定の条件が満たされると、前記第1の装置又は前記第2の装置に割り当てられた機能又はデータを他の装置に割り当てる
    請求項1に記載のシステム管理装置。
  3. 前記取得手段は、前記割当手段による割り当て後に前記パラメータを新たに取得し、
    前記割当手段は、前記所定の条件が満たされたかを前記新たに取得されたパラメータを用いて判断する
    請求項2に記載のシステム管理装置。
  4. 前記取得手段は、前記割当手段による割り当て後に前記パラメータを新たに取得し、
    前記割当手段は、前記他の装置を前記新たに取得されたパラメータを用いて決定する
    請求項2又は請求項3に記載のシステム管理装置。
  5. 前記割当手段は、前記第1の装置と前記第2の装置を接続するネットワークの通信性能が所定の基準を下回ると、前記第1の装置に割り当てられた機能又はデータを前記第2の装置に割り当てる
    請求項2から請求項4までのいずれか1項に記載のシステム管理装置。
  6. 前記割当手段は、前記サービスに用いられる機能及びデータのうち特定の機能又はデータの割り当てを、前記第1の装置又は前記第2の装置の一方に固定する
    請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のシステム管理装置。
  7. 前記パラメータは、前記ネットワークの構成若しくは通信性能、前記装置の動作環境、前記装置が利用可能な計算資源、前記機能の地域性又は前記データの秘匿性を示す
    請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載のシステム管理装置。
  8. 第1の装置と、前記第1の装置及び端末機器とネットワークを介して接続され、当該第1の装置よりも端末機器に近い第2の装置とを含む複数の装置と、
    システムを構成するネットワーク又は装置の状態と、当該システムにおいて提供されるサービスに用いられる機能の属性又は当該サービスに用いられるデータの属性のいずれかを示すパラメータを取得する取得手段と、
    前記取得されたパラメータに基づいて、前記第1の装置と前記第2の装置のいずれかに、前記サービスに用いられる機能及びデータを割り当てる割当手段と
    を備える情報処理システム。
  9. システムを構成するネットワーク又は装置の状態と、当該システムにおいて提供されるサービスに用いられる機能の属性又は当該サービスに用いられるデータの属性のいずれかを示すパラメータを取得し、
    前記取得されたパラメータに基づいて、前記装置のうちの第1の装置と、当該第1の装置よりも端末機器に近い第2の装置のいずれかに、前記サービスに用いられる機能及びデータを割り当てる
    システム管理方法。
  10. コンピュータに、
    システムを構成するネットワーク又は装置の状態と、当該システムにおいて提供されるサービスに用いられる機能の属性又は当該サービスに用いられるデータの属性のいずれかを示すパラメータを取得する処理と、
    前記取得されたパラメータに基づいて、前記装置のうちの第1の装置と、当該第1の装置よりも端末機器に近い第2の装置のいずれかに、前記サービスに用いられる機能及びデータを割り当てる処理と
    を実行させるためのプログラム。
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