JP2021150721A - 管理装置、ネットワークシステム、管理方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークを構成するネットワーク装置のリソースに頼らずに、ネットワーク経路を最適化できる管理装置等を提供する。【解決手段】ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の統計データを収集する収集部と、複数のネットワーク装置のうち関連性を持つ複数のネットワーク装置によって構成されるグループを生成する生成部と、統計データを用いて、ネットワーク装置の負荷率と、グループのグループ負荷率とを計算する計算部と、負荷率が閾値を超える場合、グループ負荷率に基づいてグループの負荷状況を判定する判定部と、グループの負荷状況に基づいてネットワーク経路を更新する更新部と、を備える管理装置等とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、ネットワークリソースを管理する管理装置等に関する。

マルチパスルーティングにおけるネットワーク経路の制御には、例えば、ディスタンスベクタ型ルーティングプロトコルや、リンクステート型ルーティングプロトコル、パスベクタ型ルーティングプロトコルといった手法が用いられる。これらのプロトコルは、経路の決定を端末間で実行するため、経路が重複しやすく、トラフィックが特定の箇所に集中する傾向がある。また、それらのプロトコルは、耐障害のために経路を変更する傾向があり、十分なパフォーマンスは出ているがこのままの状態ではスループットの低下の可能性があるといった予兆検知の観点が足りない。

例えば、Ｌ２レイヤでは、ＯｐｅｎＦｌｏｗといった技術によって、柔軟に経路を選択できる。しかし、ＯｐｅｎＦｌｏｗの手法は、ＯｐｅｎＦｌｏｗに対応した機種にしか適用できず、一般的なスイッチには適用できない。

特許文献１には、障害が発生する前に、各装置の性能差を考慮した上で経路を選択し、かつ管理情報ベース（ＭＩＢ：Management information base）やネットワークフローといった標準的に組み込まれている機能を利用する手法が開示されている。

特許文献２には、仮想アドレスを共有するサーバ群を形成するサーバ機器と、ネットワーク機器の各々から収集される性能データに基づいて、通信経路を集中管理する制御方法について開示されている。特許文献２の方法では、ネットワーク機器の性能データに基づいて、サーバ機器の性能データに基づいて選択された最適なサーバ機器に到達するための最適経路を決定する。

特許文献３には、複数のノードのフローを制御するコントローラを用いたネットワーク制御方法について開示されている。特許文献３の方法では、あるノードを通過するフローを別の代替経路に移す際に、移動対象のフローに対応する経路の送信元と宛先が一致し、移動対象のフローが通っていたあるノードを通らない複数の代替経路候補を求める。特許文献３の方法では、予め定められた基準に従って、複数の代替経路候補の中から代替経路を決定し、代替経路上の各ノードのフローを集約する。

特開２０１８−１４８３８２号公報 国際公開第２０１２／１０１８９０号 国際公開第２０１１／０４３３１２号

特許文献１の手法によれば、装置単位での経路の最適化は実現される。しかし、特許文献１の手法は、最適化の範囲が局所的であり、ネットワーク全体の負荷を分散することに適用することは難しい。

特許文献２の手法によれば、サーバ機器やネットワーク機器の性能データに基づいて、通信経路を集中管理できる。しかしながら、特許文献２の手法は、機器によって相対的に異なる性能データに基づいて最適経路を決定するため、ネットワーク全体の経路を制御する用途に適用することは難しい。

特許文献３の手法によれば、ノードを通過するフローの数を削減し、各ノードに登録されるフロー情報のエントリ数を削減できる。しかしながら、特許文献３の手法は、代替経路の決定には用いることができるが、ネットワーク全体の経路を制御する用途に適用することは難しい。

本発明の目的は、ネットワークを構成するネットワーク装置のリソースに頼らずに、ネットワーク経路を最適化できる管理装置等を提供することにある。

本発明の一態様の管理装置は、ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の統計データを収集する収集部と、複数のネットワーク装置のうち関連性を持つ複数のネットワーク装置によって構成されるグループを生成する生成部と、統計データを用いて、ネットワーク装置の負荷率と、グループのグループ負荷率とを計算する計算部と、負荷率が閾値を超える場合、グループ負荷率に基づいてグループの負荷状況を判定する判定部と、グループの負荷状況に基づいてネットワーク経路を更新する更新部と、を備える。

本発明の一態様の管理方法においては、コンピュータが、ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の統計データを収集し、複数のネットワーク装置のうち、関連性を持つ複数のネットワーク装置によって構成されるグループを生成し、統計データを用いて、ネットワーク装置の負荷率と、グループのグループ負荷率とを計算し、負荷率が閾値を超える場合、グループ負荷率に基づいてグループの負荷状況を判定し、グループの負荷状況に基づいてネットワーク経路を更新する。

本発明の一態様のプログラムは、ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の統計データを収集する処理と、複数のネットワーク装置のうち、関連性を持つ複数のネットワーク装置によって構成されるグループを生成する処理と、統計データを用いて、ネットワーク装置の負荷率と、グループのグループ負荷率とを計算する処理と、負荷率が閾値を超える場合、グループ負荷率に基づいてグループの負荷状況を判定する処理と、グループの負荷状況に基づいてネットワーク経路を更新する処理と、をコンピュータに実行させる。

本発明によれば、ネットワークを構成するネットワーク装置のリソースに頼らずに、ネットワーク経路を最適化できる管理装置等を提供することが可能になる。

第１の実施形態に係るネットワークシステムの構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係るネットワークシステムに含まれるネットワークの一例を示す概念図である。 第１の実施形態に係るネットワークシステムの管理装置が、図２のネットワークを構成するスイッチの管理情報ベースに含まれる情報を分析した結果をまとめた分析テーブルの一例である。 第１の実施形態に係るネットワークシステムに含まれるネットワークの別の一例を示す概念図である。 第１の実施形態に係るネットワークシステムの管理装置が、図４のネットワークを構成するスイッチの管理情報ベースに含まれる情報を分析した結果をまとめた分析テーブルの一例である。 第１の実施形態に係るネットワークシステムの管理装置が、図５の分析テーブルを送信元および送信先をキーとしてソートしたテーブルの一例である。 第１の実施形態に係るネットワークシステムの管理装置が、図６のテーブルに基づいて生成したグループをまとめたテーブルの一例である。 第１の実施形態に係るネットワークシステムが複数のネットワークを含む一例を示す概念図である。 第１の実施形態に係るネットワークシステムに含まれる複数のネットワークから生成されるグループの一例を示す概念図である。 第１の実施形態に係るネットワークシステムの管理装置の動作の一例について説明するためのフローチャートである。 第１の実施形態に係るネットワークシステムの管理装置による経路最適化処理の一例について説明するためのフローチャートである。 １２個のノードで構成されるネットワークの負荷状況の一例を示す概念図である。 関連技術に係る手法を用いてネットワーク経路を変更する一例について説明するための概念図である。 第１の実施形態に係る手法を用いてネットワーク経路を変更する一例について説明するための概念図である。 第２の実施形態に係る管理装置の構成の一例を示すブロック図である。 各実施形態に係る管理装置を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。また、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係るネットワークシステムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態のネットワークシステムは、スイッチやルータ等の複数のネットワーク装置によって構成される通信ネットワーク（ネットワークとも呼ぶ）を含む。

（構成）
図１は、本実施形態のネットワークシステムの構成の一例を示すブロック図である。本実施形態のネットワークシステムは、管理装置１０、ルータ１１、複数のスイッチ１３、および複数の端末１５によって構成される。複数のスイッチ１３は、ネットワーク１３０を構成する。なお、ネットワーク１３０は、管理装置１０やルータ１１を含んでもよい。図１にはルータ１１を一つしか図示していないが、本実施形態のネットワークシステムは、複数のルータ１１を含んでもよい。ネットワーク１３０に含まれるスイッチ１３や、ネットワーク１３０に接続された個々の端末１５は、ノードとも呼ばれる。

ネットワーク１３０を構成するルータ１１や複数のスイッチ１３等のネットワーク装置には、ＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）が実装されている。また、ネットワーク１３０を構成するルータ１１や複数のスイッチ１３等のネットワーク装置には、ＮｅｔＦｌｏｗ、ｓＦｌｏｗといった、個々の装置の統計データをフローとして送信できるプロトコルが実装される。ネットワーク１３０の内部には複数の冗長な経路があり、特定の経路やネットワーク機器が突発的に高負荷になることがある。

管理装置１０は、上記の条件を満たすネットワーク装置から構成されたネットワーク１３０を含むネットワークシステムに配置される。管理装置１０は、ネットワーク１３０を構成する複数のスイッチ１３の各々の種々の情報を取得する。管理装置１０は、取得された情報を分析し、各々のスイッチ１３の負荷状況に応じて、ネットワーク１３０の構成を変更するための指示を出す。

管理装置１０は、ルータ１１に接続される。管理装置１０は、ネットワーク１３０を構成する複数のスイッチ１３の間を接続する物理的な配線に関する情報を定期的に取得し、取得された情報を管理することによってネットワーク１３０全体の負荷を監視する。

ネットワーク１３０を構成する複数のスイッチ１３の間に優先度が設定されている場合、管理装置１０は、ネットワーク１３０を構成する複数のスイッチ１３の各々に設定された優先度を管理する。例えば、インターネット経由で接続されたサーバから送信されたパケットを、そのサーバの製造元と同じメーカのスイッチ１３に対して優先的にリソースを割り当てるために、そのメーカのスイッチ１３の優先度が高く設定されていることがある。

ルータ１１は、管理装置１０に接続される。また、ルータ１１は、ネットワーク１３０を構成する複数のスイッチ１３のうち少なくともいずれかに接続される。また、ルータ１１は、図示しないインターネットやローカルネットに接続される。図１には図示されてないが、ルータ１１は、ネットワーク１３０とは別のネットワークを構成するスイッチ１３に接続されてもよい。ルータ１１は、ネットワーク１３０を構成する複数のスイッチ１３を介して伝搬される信号をルーティングする。例えば、ルータ１１のポートは、ローカル用のＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）とグローバル用のＶＬＡＮに分割される。ルータ１１は、ローカル用のＶＬＡＮの出口をグローバル用のＶＬＡＮのＩＰ（Internet Protocol）アドレスに指定することによってルーティングする。

スイッチ１３は、ネットワーク１３０を構成する複数のスイッチ１３のいずれか、ルータ１１、複数の端末１５のいずれかに接続される。スイッチ１３は、スイッチ１３を通過したパケット数などの統計データをフローとして、定期的に管理装置１０に送信する。図１の例では、各々のスイッチ１３は、ルータ１１または上位のスイッチ１３と、下位のスイッチ１３または端末１５のいずれかに物理的に接続される。スイッチ１３は、管理装置１０によって設定されたネットワーク経路を介して伝搬される信号を転送先のスイッチ１３やルータ、端末１５に転送する。スイッチ１３は、複数のポートを有する。スイッチ１３は、管理装置１０によって設定された転送先の端末１５がいずれのポートに接続されているのかを記憶する。通常、ルータ１１に接続されるスイッチ１３と、ルータ１１との間には、ファイアウォールが設定される。

図１において、複数のスイッチ１３を結ぶ実線は、物理的な配線を示す。上位のスイッチ１３と下位のスイッチ１３とを結ぶ配線によって形成されるネットワーク経路は、ネットワーク１３０の負荷に応じてフレキシブルに変更できる。ネットワーク経路として設定されていない配線は、各々のスイッチ１３の設定に応じて通信できないように設定される。通信できないように設定された配線も、ネットワーク１３０の負荷に応じたネットワーク経路の構成の変更によって、ネットワーク経路として使用される。

管理装置１０は、ネットワーク１３０全体の負荷を監視し、ネットワーク１３０に高い負荷が発生している領域がある場合は、ネットワーク１３０を構成する各々のスイッチ１３の負荷状況に応じて、ネットワーク１３０におけるネットワーク経路を最適化する。

管理装置１０は、ネットワーク１３０を構成する複数のスイッチ１３の各々から取得される情報を用いて、ネットワーク１３０の構成を変更する候補を作成する。管理装置１０は、ルータ１１を介して、複数のスイッチ１３の間の経路を設定する。例えば、管理装置１０は、複数の端末１５の間の接続経路や、図示しない装置と複数の端末１５との間の接続経路を設定する。管理装置１０は、特定の関連性を持つスイッチ１３を選択する。管理装置１０は、選択された複数のスイッチ１３を含むグループを生成する。管理装置１０は、ネットワーク１３０を構成する複数のスイッチ１３の負荷状況に応じて、グループを動的に変更する。すなわち、管理装置１０は、特定の関連性を持つ複数のスイッチ１３を含むグループを動的に生成する。

例えば、管理装置１０は、以下の手法でグループを生成する。まず、管理装置１０は、ルータ１１や複数のスイッチ１３等のネットワーク装置の各々の管理情報ベース（ＭＩＢ：Management Information Base）を参照し、隣接し合うネットワーク装置を調査する。管理装置１０は、互いに隣接し合うネットワーク装置を記録する。ネットワーク装置が複数隣接している場合、管理装置１０は、それらの全てを記録する。次に、管理装置１０は、各ネットワーク装置を流れるネットワークフローの送信元および送信先を含むカンバセーションを分析し、同時刻に流れるフローを調べる。管理装置１０は、カンバセーションが一致するフローを近接した時刻に中継しているネットワーク装置同士は、関連性が高いと判断する。管理装置１０は、関連性が高いと判断された複数のネットワーク装置で構成されるグループを生成する。

図２は、複数のスイッチ１３で構成されるネットワークの一例である。図２のネットワークは、１から１２までの番号が付された１３個のスイッチ１３で構成される。複数のスイッチ１３の各々は、実線または破線で示す線で接続される。実線は、図２の時点における信号伝達経路（ネットワーク経路とも呼ぶ）である。例えば、図２の時点において、ＳＷ５には、ＳＷ２、ＳＷ９、およびＳＷ１０との間にネットワーク経路が設定されている。

図３は、図２のネットワークのＭＩＢの情報を管理装置１０が分析した分析状況の一例（分析テーブル１３１）である。分析テーブル１３１には、図２の時点においてネットワーク経路が設定されている二つのスイッチ１３を対応づける情報が記録される。例えば、管理装置１０は、分析テーブル１３１の情報に基づいて、図２の一点鎖線で囲まれた範囲内のＳＷ２、ＳＷ５、ＳＷ９、およびＳＷ１０の関連性が高いと判断し、それらのスイッチ１３によって構成されるグループを生成する。

図４は、ルータ１１および複数のスイッチ１３で構成されるネットワークの別の一例である。図４のネットワークは、１から１３までの番号が付された１３個のスイッチ１３を含む。ＳＷ１は、ルータ１１に接続される。ＳＷ８〜１３の各々は、複数の端末１５（ＥＮＤ−Ａ、ＥＮＤ−Ｂ、ＥＮＤ−Ｃ、ＥＮＤ−Ｄ、ＥＮＤ−Ｅ、ＥＮＤ−Ｆ）の各々に接続される。ルータ１１は、端末１５（ＥＮＤ−Ｚ）に接続される。複数のスイッチ１３の各々の間には、実線で示すネットワーク経路が設定されている。図４には、なお、図４においては、設定されていないネットワーク経路が省略されている。図４には、ＥＮＤ−Ａ、ＥＮＤ−Ｂ、ＥＮＤ−Ｃ、ＥＮＤ−Ｄ、ＥＮＤ−Ｅ、およびＥＮＤ−Ｆの各々から、ＥＮＤ−Ｚに向かうフローを矢印で示す。

図５は、図４のネットワークのＭＩＢの情報を管理装置１０が分析した分析状況の一例（分析テーブル１３２）である。分析テーブル１３２には、図４の時点における各スイッチ１３のフローの情報が記録される。例えば、管理装置１０は、分析テーブル１３２を分析し、分析テーブル１３２の情報に含まれる送信元と送信先でソートし、図６に示すような分析テーブル１３３を生成する。例えば、管理装置１０は、図６の分析テーブル１３３に基づいて、図４のネットワークを構成する複数のスイッチ１３をグループ化する。図７は、図６の分析テーブル１３３に基づいて、管理装置１０が生成したグループをまとめたテーブル１３４である。例えば、管理装置１０は、図７のテーブル１３４に示すように、グループ１とグループ２を生成する。グループ１は、ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ８、ＳＷ９、およびＳＷ１０を含む。グループ１は、ＳＷ３、ＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ１１、ＳＷ１２、およびＳＷ１３を含む。

管理装置１０は、生成されたグループの各々に対して、そのグループを構成するスイッチ１３の負荷が加味された負荷率（グループ負荷率とも呼ぶ）を計算する。例えば、管理装置１０は、グループ内で最も高い負荷率や、グループ内の負荷率の平均値をグループ負荷率として計算する。

管理装置１０は、ネットワーク１３０を構成する複数のスイッチ１３の各々から統計データを取得する。例えば、管理装置１０は、複数のスイッチ１３の各々から、それらのスイッチ１３のトラフィックを取得する。例えば、管理装置１０は、複数のスイッチ１３の各々から、それらのスイッチ１３を通過したパケット数などの統計データをフローとして定常的に取得する。例えば、統計データは、ＭＩＢの規格に基づいて監視されるデータである。管理装置１０は、ＭＩＢの規格に基づいて監視される送受信トラフィックやトラフィック使用率などのインターフェースに関するデータを、複数のスイッチ１３の各々から受信する。また、管理装置１０は、送受信トラフィック以外の指標値に基づいてスイッチ１３の負荷状況を監視してもよい。例えば、管理装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）使用率やメモリ使用率、ディスク使用率などに関するリソースに関するデータや、プロセスに関するデータに基づいて、スイッチ１３の負荷状況を判定してもよい。

管理装置１０は、ネットワーク１３０を構成する複数のスイッチ１３の各々から、複数のスイッチ１３の各々の統計データを収集する。例えば、管理装置１０は、ネットワーク１３０を構成する複数のスイッチ１３の各々から、複数のスイッチ１３の各々の統計データを定常的に収集する。管理装置１０は、ネットワーク１３０を構成する複数のスイッチ１３の各々から取得される統計データに基づいて、複数のスイッチ１３の各々の負荷状況を監視する。

管理装置１０は、複数のスイッチ１３のうちいずれかが高負荷になった場合、ネットワーク１３０の内部におけるネットワーク経路を変更するための処理（ネットワーク経路変更処理とも呼ぶ）を実行する。例えば、管理装置１０は、いずれかのグループに含まれる複数のスイッチ１３のうちいずれかの統計データが閾値を超えた場合、ネットワーク経路変更処理を実行する。以下において、高負荷のスイッチ１３を含むグループを第１グループと呼び、第１グループ以外のグループを第２グループと呼ぶ。

例えば、管理装置１０は、特許文献１（特開２０１８−１４８３８２号公報）に開示された以下の方法を用いて、グループ負荷率を計算する。例えば、管理装置１０は、グループに含まれる複数のスイッチ１３の負荷率のうち最大値をグループ負荷率として計算する。例えば、管理装置１０は、グループに含まれる複数のスイッチ１３の負荷率の平均値をグループ負荷率として計算する。

管理装置１０は、ある時点におけるスイッチ１３のスイッチング容量の使用率について、以下の二つのパラメータを取得する。一つ目のパラメータは、ある時点においてスイッチ１３が処理した総フレーム数Ｆ１である。二つ目のパラメータは、ある時点から期間ｔが経過した時点においてスイッチ１３が処理した総フレーム数Ｆ２である。

管理装置１０は、取得した二つのパラメータを用いて、期間ｔにおけるＣＰＵ使用率の平均値Ａを計算する。例えば、管理装置１０は、以下の式１を用いて、期間ｔにおけるＣＰＵ使用率の平均値Ａを計算する。

ただし、上記の式１において、Ｔは期間ｔにおいてＣＰＵ使用率を測定した回数であり、Ｃ_pはそれぞれの測定時点におけるＣＰＵ使用率である。

例えば、管理装置１０は、以下の式２を用いて、スイッチ１３のスイッチング容量Ｓを計算する。

管理装置１０は、ネットワークの構成変更によりＦ₃のトラフィックが発生する場合、以下の式３を用いて、リソース分配後のスイッチ１３の負荷率γを計算する。

管理装置１０は、各グループに含まれる複数のスイッチ１３の負荷率γの平均値または最大値を、グループごとのグループ負荷率に設定する。管理装置１０は、グループごとのグループ負荷率に基づいて、ネットワークを構成する複数のスイッチ１３のグループを再生成するか判断する。例えば、管理装置１０は、グループ負荷率が閾値を超えた場合、ネットワークを構成する複数のスイッチ１３のグループを再生成する。例えば、管理装置１０は、第１グループのグループ負荷率を低下させるために、第１グループに含まれるスイッチ１３の間のいずれかの経路を、第２グループに含まれるいずれかのスイッチ１３に割り当てるようにグループを再生成する。

管理装置１０は、ネットワーク１３０を構成する複数のスイッチ１３のグループを再生成する場合、構成変更可能な範囲内において、グループの候補（グループ候補とも呼ぶ）を生成する。管理装置１０は、生成されたグループ候補の各々に対して、グループ負荷率を計算する。管理装置１０は、グループ候補のグループ負荷率が閾値を下回る場合、そのグループ候補をグループとして再生成する。

端末１５は、ネットワーク１３０を構成する複数のスイッチ１３のいずれかに接続される。端末１５は、通信インターフェースを有する一般的な通信端末である。例えば、端末１５は、ユーザの操作に応じた情報の入力を受け付け、受け付けた情報に基づいた情報処理を実行する。例えば、端末１５は、情報処理によって得られた結果を画面に表示させる。例えば、端末１５は、ネットワーク１３０を介して、ユーザによって入力された情報に基づいたデータを送信先に指定された別の端末１５やサーバ（図示しない）等に送信したり、別の端末１５やサーバ等から送信されてきたデータを受信したりする。端末１５は、一般的な据え置き型のコンピュータであってもよいし、携帯端末であってもよい。

〔構成例〕
図８は、本実施形態のネットワークシステムが複数のネットワーク１３０−１〜３を含む一例を示す概念図である。なお、図８においては、スイッチ（ＳＷ）および端末（ＥＮＤ）の符号を省略する。ネットワーク１３０−１〜３の各々には、基幹となるコアのスイッチ（コアスイッチとも呼ぶ）と、コアスイッチに接続されたエッジのスイッチ（エッジスイッチとも呼ぶ）が含まれる。エッジスイッチの各々には、少なくとも一つの端末が接続される。各々の端末には、同じネットワーク１３０に接続された別の端末のみと通信を行うものや、外部サーバ（図示しない）に接続するもの、サーバとして外部に公開されているものなど、様々な用途なものが混在する。個々の端末は、ノードとも呼ばれる。

図９は、複数のネットワーク１３０−１〜３の各々に含まれる複数のスイッチをグループ分けした例を示す概念図である。複数のネットワーク１３０−１〜３は、複数のグループ１３５−１〜６にグループ分けされる。なお、例えば、グループ１３５−１に含まれるいずれかのスイッチの負荷が閾値を超えたものとする。この場合、管理装置１０は、グループ１３５−１に含まれるいずれかの経路を、グループ１３５−１とは異なるグループ１３５−２〜６のうち少なくともいずれかのスイッチを経由する経路を候補として選択する。そして、管理装置１０は、選択された経路の候補でネットワーク経路を構成した場合のグループ負荷率をグループ１３５−１〜６の各々について計算する。グループ１３５−１〜６の各々について算出されたグループ負荷率が閾値を下回った場合、管理装置１０は、その経路の候補でネットワーク経路を更新する。一方、グループ１３５−１〜６の各々について算出されたグループ負荷率が閾値を下回らなかった場合、別の経路を候補として選択し、グループ負荷率に基づいてネットワーク経路を最適化する。

（動作）
次に、本実施形態の管理装置１０の動作について図面を参照しながら説明する。図１０は、管理装置１０の動作の一例について説明するためのフローチャートである。図１０のフローチャートに沿った処理の説明においては、管理装置１０を動作主体として説明する。

図１０において、まず、管理装置１０は、ネットワーク１３０を構成する複数のスイッチ１３（ノードとも呼ぶ）のうち、特定の関連性を持つ複数のノードを含むグループを生成する（ステップＳ１１１）。

管理装置１０は、ネットワーク１３０を構成する複数のノードの各々から統計データを収集する（ステップＳ１１２）。

管理装置１０は、複数のノードの各々から収集された統計データを分析する（ステップＳ１１３）。

高負荷のノードが発生した場合（ステップＳ１１４でＹｅｓ）、管理装置１０は、経路最適化処理を実行する（ステップＳ１１５）。一方、高負荷のノードが発生していない場合（ステップＳ１１４でＮｏ）、ステップＳ１１２に戻る。

経路最適化処理（ステップＳ１１５）において、異なるグループ間において経路変更があった場合（ステップＳ１１６でＹｅｓ）、管理装置１０は、新たなネットワーク経路に合わせてグループを更新する（ステップＳ１１７）。一方、経路最適化処理（ステップＳ１１４）において、異なるグループ間において経路変更がなかった場合（ステップＳ１１６でＮｏ）、グループを更新しない。例えば、異なるグループ間において経路変更がなかった場合（ステップＳ１１６でＮｏ）、そのネットワーク１３０を含むネットワークシステムを管理する端末等（図示しない）に、高負荷のノードが発生した旨を通知する。

〔経路最適化処理〕
次に、管理装置１０による経路最適化処理について図面を参照しながら説明する。図１１は、経路最適化処理の一例について説明するためのフローチャートである。図１１のフローチャートに沿った処理の説明においては、管理装置１０を動作主体として説明する。

図１１において、まず、管理装置１０は、高負荷のノードを含むグループを、経路変更の候補となるノードの選択対象を含むグループ（検証対象グループとも呼ぶ）に設定する（ステップＳ１３１）。

次に、管理装置１０は、検証対象グループに含まれる未検証のノードを経路変更の候補として選択する（ステップＳ１３２）。

次に、管理装置１０は、選択されたノードに経路が変更されたネットワーク経路に関して、グループ負荷率を計算する（ステップＳ１３３）。ステップＳ１３３において、管理装置１０は、高負荷のノードを含むグループのみのグループ負荷率を計算してもよいし、ネットワーク１３０に含まれる全てのグループのグループ負荷率を計算してもよい。また、ステップＳ１３３において、管理装置１０は、高負荷のノードを含むグループと、そのグループに隣接するグループのグループ負荷率を計算してもよい。

ここで、算出されたグループ負荷率が閾値を下回らず（ステップＳ１３４でＮｏ）、検証対象グループ内に未検証のノードがある場合（ステップＳ１３５でＹｅｓ）、ステップＳ１３２に戻る。一方、算出されたグループ負荷率が閾値を下回らず（ステップＳ１３４でＮｏ）、検証対象グループ内に未検証のノードがない場合（ステップＳ１３５でＮｏ）、管理装置１０は、未検証のグループがあるか否かに応じて、処理を切り替える（ステップＳ１３６）。

未検証のグループがある場合（ステップＳ１３６でＹｅｓ）、管理装置１０は、いずれかの未検証のグループを検証対象グループに設定する（ステップＳ１３７）。ステップＳ１３７の後は、ステップＳ１３２に戻る。一方、未検証のグループがない場合（ステップＳ１３６でＮｏ）、図１１のフローチャートに沿った処理を終了とし、図１０のフローチャートのステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１３４において、算出されたグループ負荷率が閾値を下回った場合（ステップＳ１３４でＹｅｓ）、管理装置１０は、選択されたノードを含むネットワーク経路に更新する（図１２のステップＳ１３８）。ステップＳ１３８の後は、図１０のステップＳ１１６に進む。

以上のように、本実施形態のネットワークシステムは、複数のネットワーク装置によって構成されるネットワークと、管理装置とを備える。管理装置は、ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の統計データを収集する。管理装置は、複数のネットワーク装置のうち、関連性を持つ複数のネットワーク装置によって構成されるグループを生成する。管理装置は、統計データを用いて、ネットワーク装置の負荷率と、グループのグループ負荷率とを計算する。管理装置は、負荷率が閾値を超える場合、グループ負荷率に基づいてグループの負荷状況を判定する。管理装置は。グループの負荷状況に基づいてネットワーク経路を更新する。

本実施形態の一態様において、管理装置は、ネットワークに含まれる第１ネットワーク装置の負荷率が閾値を超えた場合、第１ネットワーク装置を含む第１グループのグループ負荷率を計算する。管理装置は、第１グループの負荷状況に基づいて、第１ネットワーク装置を経由する経路のうち少なくともいずれかの経路を割り当てる候補として、ネットワークに含まれる第２ネットワーク装置を選択する。

本実施形態の一態様において、管理装置は、第１ネットワーク装置を経由する経路のうち少なくともいずれかの経路が第２ネットワーク装置に割り当てられたネットワーク経路候補に関して、第１グループのグループ負荷率を計算する。管理装置は、ネットワーク経路候補において第１グループのグループ負荷率が閾値を下回った場合、ネットワーク経路候補でネットワーク経路を更新する。

本実施形態の一態様において、管理装置は、第１ネットワーク装置を経由する経路のうち少なくともいずれかの経路が第２ネットワーク装置に割り当てられたネットワーク経路候補を選択する。管理装置は、ネットワーク経路候補に関して、第１ネットワーク装置を含む第１グループのグループ負荷率と、第２ネットワーク装置を含む第２グループのグループ負荷率とを計算する。管理装置は、ネットワーク経路候補において第１グループおよび第２グループのグループ負荷率が閾値を下回った場合、ネットワーク経路候補でネットワーク経路を更新する。管理装置は、関連性を持つ複数のネットワーク装置によって構成されるグループを再生成する。

本実施形態の一態様において、管理装置は、複数のネットワーク装置のうち、カンバセーションが一致するフローを近接した時刻に中継し合う複数の前記ネットワーク装置を含むグループを生成する。

本実施形態の一態様において、管理装置は、ネットワーク装置から送信される管理情報ベースに含まれる送受信トラフィックを用いて、ネットワーク装置の負荷率を計算する。本実施形態の一態様において、グループに含まれる複数のネットワーク装置の負荷率の平均値および最大値のうち少なくともいずれかをグループ負荷率として計算する。

本実施形態によれば、性能や障害性に応じた複数の冗長な経路が存在する大規模なネットワーク環境下で、ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の各々のＣＰＵリソースを消費することなく、負荷状況に応じた最適な経路を自動的に決定できる。例えば、本実施形態によれば、大規模なネットワーク環境下において、多数の冗長な経路があり、全ての経路の候補について計算しきれないほどの選択肢がある場合であっても、負荷状況に応じた最適な経路を短時間で決定できる。

また、本実施形態によれば、性能が異なる様々なネットワーク装置が含まれるネットワークにおいて、各々のネットワーク装置の性能差によらずネットワークの経路を動的に変更し、ネットワーク負荷を平準化できる。そのため、本実施形態の手法は、ＳＮＭＰや、ＮｅｔＦｌｏｗ、ｓＦｌｏｗといった一般的なスイッチに標準的に実装されている技術に適用できる。本実施形態の手法は、スイッチの機種に限定を受けることがないため、多様な環境に適用できる。

ここで、本実施形態の手法と、関連技術の手法との相違について、一例を挙げて説明する。図１２は、１２個のノード（ＳＷ１〜ＳＷ１２）で構成されるネットワークの負荷状況の一例を示す概念図である。図１２のネットワークでは、ＳＷ２の負荷が７０％、ＳＷ４の負荷が９０％の高負荷になっている状態を示す。例えば、高負荷と判定される閾値を７０％とする。

図１３は、関連技術の手法を用いて、ノードごとの負荷率に基づいて、図１２のネットワーク経路を変更した例である。関連技術においては、個々のノードの負荷率に基づいて経路を変更する。図１３の例の場合、ＳＷ４の負荷を低下させるために、ノードごとの負荷率に基づいて、ＳＷ１とＳＷ８との間の経路において、経由するノードをＳＷ４からＳＷ５に変更する。その結果、ＳＷ４の負荷は９０％から６５％に低下したものの、ＳＷ４とＳＷ５の上位のＳＷ２の負荷は依然として７０％のままである。すなわち、個々のノードの負荷率に基づいてノード間で経路を最適化する場合、負荷が高くなっているノードの負荷を低下させることはできるが、その上位のノードの負荷は軽減されない。

図１４は、本実施形態の手法を用いて、グループごとのグループ負荷率に基づいて、図１２のネットワーク経路を変更した例である。本実施形態の手法においては、グループごとのグループ負荷率に基づいて経路を変更する。図１４の例の場合、ＳＷ４の負荷を低下させるために、グループごとのグループ負荷率に基づいて、ＳＷ１とＳＷ８とを接続する経路を、ＳＷ２およびＳＷ４を経由する経路から、ＳＷ３およびＳＷ５経路に変更する。その結果、ＳＷ４の負荷は９０％から６５％に低下し、ＳＷ４とＳＷ５の上位のＳＷ２の負荷が４５％に低下した。すなわち、グループごとのグループ負荷率に基づいて経路を変更すれば、負荷が高くなっているノードの負荷を低下させることができ、かつその上位のノードの負荷も軽減させることができる。

例えば、小規模なネットワークであれば、ネットワークに含まれる全ての経路の通信量を試算して最適な経路をシミュレートすることによって、定常的に発生する負荷に対しては対処可能である。しかしながら、大規模なネットワークの場合、ネットワークに含まれる全ての経路の通信量を試算して最適な経路をシミュレートするためには時間がかかり、計算中に負荷状況が変化する可能性がある。そのため、ネットワークに含まれる全ての経路の通信量を試算して最適な経路をシミュレートする手法は、定常的に高負荷になっている環境はともかく、突発的に負荷が発生するような環境への適用は困難である。

本実施形態の手法では、グループごとの負荷率に基づいて最適な経路をシミュレートできるので、計算時間が短縮され、突発的に負荷が発生するような環境にも適用できる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る管理装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の管理装置は、第１の実施形態の管理装置１０を簡略化した構成である。本実施形態の管理装置は、複数のネットワーク装置によって構成されるネットワークにおけるネットワーク経路を最適化する。

図１５は、本実施形態の管理装置２０の構成の一例を示すブロック図である。管理装置２０は、収集部２１、生成部２２、計算部２３、判定部２４、および更新部２５を備える。

収集部２１は、ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の統計データを収集する。生成部２２は、複数のネットワーク装置のうち関連性を持つ複数のネットワーク装置によって構成されるグループを生成する。計算部２３は、統計データを用いて、ネットワーク装置の負荷率と、グループのグループ負荷率とを計算する。判定部２４は、負荷率が閾値を超える場合、グループ負荷率に基づいてグループの負荷状況を判定する。更新部２５は、グループの負荷状況に基づいてネットワーク経路を更新する。

例えば、計算部２３は、ネットワークに含まれる第１ネットワーク装置の負荷率が閾値を超えた場合、第１ネットワーク装置を含む第１グループのグループ負荷率を計算する。例えば、更新部２５は、第１グループの負荷状況に基づいて、第１ネットワーク装置を経由する経路のうち少なくともいずれかの経路を割り当てる候補として、ネットワークに含まれる第２ネットワーク装置を選択する。

例えば、計算部２３は、第１ネットワーク装置を経由する経路のうち少なくともいずれかの経路が第２ネットワーク装置に割り当てられたネットワーク経路候補に関して、第１グループのグループ負荷率を計算する。例えば、更新部２５は、ネットワーク経路候補において第１グループのグループ負荷率が閾値を下回った場合、ネットワーク経路候補でネットワーク経路を更新する。

例えば、計算部２３は、第１ネットワーク装置を経由する経路のうち少なくともいずれかの経路が第２ネットワーク装置に割り当てられたネットワーク経路候補を選択する。例えば、計算部２３は、選択されたネットワーク経路候補に関して、第１ネットワーク装置を含む第１グループのグループ負荷率と、第２ネットワーク装置を含む第２グループのグループ負荷率とを計算する。例えば、更新部２５は、ネットワーク経路候補において第１グループおよび第２グループのグループ負荷率が閾値を下回った場合、ネットワーク経路候補でネットワーク経路を更新する。例えば、生成部２２は、関連性を持つ複数のネットワーク装置によって構成されるグループを再生成する。

例えば、生成部２２は、複数のネットワーク装置のうち、カンバセーションが一致するフローを近接した時刻に中継し合う複数のネットワーク装置を含むグループを生成する。

例えば、計算部２３は、ネットワーク装置から送信される管理情報ベースに含まれる送受信トラフィックを用いて、ネットワーク装置の負荷率を計算する。例えば、計算部２３は、グループに含まれる複数のネットワーク装置の負荷率の平均値および最大値のうち少なくともいずれかをグループ負荷率として計算する。

本実施形態によれば、ネットワークを構成するネットワーク装置の統計データに基づいてネットワーク経路を更新するため、ネットワーク装置のリソースに頼らずに、ネットワーク経路を最適化できる。

（ハードウェア）
ここで、本発明の各実施形態に係る管理装置やネットワーク装置、端末等の装置を実現するハードウェア構成について、図１６の情報処理装置９０を一例として挙げて説明する。なお、図１６の情報処理装置９０は、各実施形態の装置の処理を実行するための構成例であって、本発明の範囲を限定するものではない。

図１６のように、情報処理装置９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５、および通信インターフェース９６を備える。図１６においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略して表記する。プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５、および通信インターフェース９６は、バス９８を介して互いにデータ通信可能に接続される。また、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続される。

プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムを主記憶装置９２に展開し、展開されたプログラムを実行する。本実施形態においては、情報処理装置９０にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ９１は、本実施形態に係る装置による処理を実行する。

主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリとすればよい。また、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリを主記憶装置９２として構成・追加してもよい。

補助記憶装置９３は、種々のデータを記憶する。補助記憶装置９３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって構成される。なお、種々のデータを主記憶装置９２に記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略することも可能である。

入出力インターフェース９５は、情報処理装置９０と周辺機器とを接続するためのインターフェースである。通信インターフェース９６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークを通じて、外部のシステムや装置に接続するためのインターフェースである。入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。

情報処理装置９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力機器を接続するように構成してもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示画面が入力機器のインターフェースを兼ねる構成とすればよい。プロセッサ９１と入力機器との間のデータ通信は、入出力インターフェース９５に仲介させればよい。

また、情報処理装置９０には、情報を表示するための表示機器を備え付けてもよい。表示機器を備え付ける場合、情報処理装置９０には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）が備えられていることが好ましい。表示機器は、入出力インターフェース９５を介して情報処理装置９０に接続すればよい。

以上が、本発明の各実施形態に係る装置を可能とするためのハードウェア構成の一例である。なお、図１６のハードウェア構成は、各実施形態に係る装置の演算処理を実行するためのハードウェア構成の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、各実施形態に係る装置に関する処理をコンピュータに実行させるプログラムも本発明の範囲に含まれる。さらに、各実施形態に係るプログラムを記録したプログラム記録媒体も本発明の範囲に含まれる。記録媒体は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体で実現できる。また、記録媒体は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＳＤ（Secure Digital）カードなどの半導体記録媒体や、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、その他の記録媒体によって実現してもよい。プロセッサが実行するプログラムが記録媒体に記録されている場合、その記録媒体はプログラム記録媒体に相当する。

各実施形態の装置の構成要素は、任意に組み合わせることができる。また、各実施形態の装置の構成要素は、ソフトウェアによって実現してもよいし、回路によって実現してもよい。

以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１０、２０ 管理装置
１１ ルータ
１３ スイッチ
１５ 端末
２１ 収集部
２２ 生成部
２３ 計算部
２４ 判定部
２５ 更新部
１３０ ネットワーク

Claims (10)

1. ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の統計データを収集する収集手段と、
   前記複数のネットワーク装置のうち関連性を持つ複数の前記ネットワーク装置によって構成されるグループを生成する生成手段と、
   前記統計データを用いて、前記ネットワーク装置の負荷率と、前記グループのグループ負荷率とを計算する計算手段と、
   前記負荷率が閾値を超える場合、前記グループ負荷率に基づいて前記グループの負荷状況を判定する判定手段と、
   前記グループの前記負荷状況に基づいてネットワーク経路を更新する更新手段と、を備える管理装置。
2. 前記計算手段は、
   前記ネットワークに含まれる第１ネットワーク装置の前記負荷率が前記閾値を超えた場合、前記第１ネットワーク装置を含む第１グループの前記グループ負荷率を計算し、
   前記更新手段は、
   前記第１グループの前記負荷状況に基づいて、前記第１ネットワーク装置を経由する経路のうち少なくともいずれかの経路を割り当てる候補として、前記ネットワークに含まれる第２ネットワーク装置を選択する請求項１に記載の管理装置。
3. 前記計算手段は、
   前記第１ネットワーク装置を経由する経路のうち少なくともいずれかの経路が前記第２ネットワーク装置に割り当てられたネットワーク経路候補に関して、前記第１グループの前記グループ負荷率を計算し、
   前記更新手段は、
   前記ネットワーク経路候補において前記第１グループの前記グループ負荷率が前記閾値を下回った場合、前記ネットワーク経路候補で前記ネットワーク経路を更新する請求項２に記載の管理装置。
4. 前記計算手段は、
   前記第１ネットワーク装置を経由する経路のうち少なくともいずれかの経路が前記第２ネットワーク装置に割り当てられたネットワーク経路候補に関して、前記第１ネットワーク装置を含む前記第１グループの前記グループ負荷率と、前記第２ネットワーク装置を含む第２グループの前記グループ負荷率とを計算し、
   前記更新手段は、
   前記ネットワーク経路候補において前記第１グループおよび前記第２グループの前記グループ負荷率が前記閾値を下回った場合、前記ネットワーク経路候補で前記ネットワーク経路を更新し、
   前記生成手段は、
   関連性を持つ複数の前記ネットワーク装置によって構成される前記グループを再生成する請求項２に記載の管理装置。
5. 前記生成手段は、
   前記複数のネットワーク装置のうち、カンバセーションが一致するフローを近接した時刻に中継し合う複数の前記ネットワーク装置を含む前記グループを生成する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の管理装置。
6. 前記計算手段は、
   前記ネットワーク装置から送信される管理情報ベースに含まれる送受信トラフィックを用いて、前記ネットワーク装置の前記負荷率を計算する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の管理装置。
7. 前記計算手段は、
   前記グループに含まれる複数の前記ネットワーク装置の前記負荷率の平均値および最大値のうち少なくともいずれかを前記グループ負荷率として計算する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の管理装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の管理装置と、
   前記複数のネットワーク装置によって構成される前記ネットワークと、を備えるネットワークシステム。
9. コンピュータが、
   ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の統計データを収集し、
   前記複数のネットワーク装置のうち、関連性を持つ複数の前記ネットワーク装置によって構成されるグループを生成し、
   前記統計データを用いて、前記ネットワーク装置の負荷率と、前記グループのグループ負荷率とを計算し、
   前記負荷率が閾値を超える場合、前記グループ負荷率に基づいて前記グループの負荷状況を判定し、
   前記グループの前記負荷状況に基づいてネットワーク経路を更新する、管理方法。
10. ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の統計データを収集する処理と、
    前記複数のネットワーク装置のうち、関連性を持つ複数の前記ネットワーク装置によって構成されるグループを生成する処理と、
    前記統計データを用いて、前記ネットワーク装置の負荷率と、前記グループのグループ負荷率とを計算する処理と、
    前記負荷率が閾値を超える場合、前記グループ負荷率に基づいて前記グループの負荷状況を判定する処理と、
    前記グループの前記負荷状況に基づいてネットワーク経路を更新する処理と、をコンピュータに実行させるプログラム。

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