JP2022166934A - 情報処理装置、過負荷制御プログラムおよび過負荷制御方法 - Google Patents

情報処理装置、過負荷制御プログラムおよび過負荷制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】スマートＮＩＣが搭載された情報処理装置において、ＣＰＵリソースを効率良く利用する。【解決手段】情報処理装置１は、スマートＮＩＣ９４を搭載する。スマートＮＩＣ９４は、スイッチ部４０と、第２の制御部２０とを含む。第２の制御部２０は、情報処理装置１で実行する各アプリケーションへの通信情報をアプリケーションごとに記録する。第２の制御部２０は、第２の制御部２０のＣＰＵ使用率が過負荷である場合に、スイッチ部４０のフロールールに基づいて各アプリケーションへの通信を処理する各ネットワーク機能の負荷を、通信情報の記録を基に比較する。第２の制御部２０は、各ネットワーク機能の負荷が最小のネットワーク機能を選択する。第２の制御部２０は、スイッチ部４０のフロールールを変更すべく、選択されたネットワーク機能の実行位置を情報処理装置１上のネットワーク機能に切り替える。【選択図】図２

Description

本発明は、情報処理装置等に関する。
近年、物理サーバ、ストレージ、ネットワークのコンポーネントについて、構成を柔軟にし、構築や管理を容易にするコンポーザブルインフラストラクチャ対応のシステム（以降、コンポーザブルシステムと称する）が注目されている。また、今般、ビッグデータの処理による通信量の増加、機械学習等の高性能な演算能力を必要とするアプリケーションの実行の増加に伴い、ＣＰＵ（Central Processing Unit）の演算能力だけでは処理能力が不足する事態も起きている。そこで、スマートＮＩＣ（Network Interface Card）のようなアクセラレータをサーバに搭載して、ネットワーク機能やストレージ機能等を代行させて負荷を軽減させるアプローチが注目されている。ネットワーク機能やストレージ機能等を代行させることは、「オフロード」と称する。
オフロードの一例として、メインＣＰＵ、スマートＮＩＣ、ＰＣＩｅ（Peripheral Component Interconnect express）より構成されたシステムにおいて、アプリケーションの機能の一部をスマートＮＩＣにオフロードすることでシステム全体のボトルネックを解消する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、別の例として、データ処理タスクを別のハードウェアにオフロードすることでメインプロセッサの処理負荷を軽減する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
また、仮想化は、ＶＭ（Virtual Machine）からコンテナにシフトしつつある。コンテナの仮想化ソフトウェアを管理、および自動化するためのオープンソフトウェアには、例えば、Ｋｕｂｅｒｎｅｔｅｓ（登録商標）がある。Ｋｕｂｅｒｎｅｔｅｓは、ｋ８ｓと略記されることがある。
このような状況を踏まえ、例えば、スマートＮＩＣのようなアクセラレータを搭載したコンポーザブルシステム上にｋ８ｓのクラスタを構築することが考えられる。図１９は、コンポーザブル環境でのｋ８ｓのクラスタ構成を示す参考図である。図１９に示すように、１つのサーバ（ｋ８ｓ ｗｏｒｋｅｒ）には、複数のＰｏｄが起動される。各Ｐｏｄでアプリケーションが実行される。アプリケーションには、ミドルウェアやＯＳ（Operation System）が含まれる。アプリケーションを実行できる独立した環境がコンテナである。ｋ８ｓは、複数存在するコンテナを管理する。
サーバ間、Ｐｏｄ間、Ｐｏｄおよびストレージ間は、クラスタ通信用ネットワーク（ＮＷ：NetWork）で通信される。そして、スマートＮＩＣが搭載されたサーバ（ｋ８ｓ ｗｏｒｋｅｒ）は、ネットワーク機能（やストレージ機能）をスマートＮＩＣにオフロードする。ここでは、スマートＮＩＣに搭載された組込みＣＰＵには、アプリケーションａ（Ａｐｐａ）用のネットワーク機能（ＮＦ１＿Ａｐｐａ）、アプリケーションｂ（Ａｐｐｂ）用のネットワーク機能（ＮＦ１＿Ａｐｐｂ）が起動されている。ＮＦ１＿Ａｐｐａがアプリケーションａのネットワーク機能をオフロードし、ＮＦ１＿Ａｐｐｂがアプリケーションｂのネットワーク機能をオフロードする。これにより、サーバは、サーバ上のＣＰＵ負荷を軽減できる。
国際公開第２０２０／１２２０２４号 特表２０１６－５１０５２４号公報 米国特許出願公開第２０２０／００９９６２８号明細書
しかしながら、スマートＮＩＣが搭載されたサーバにおいて、通信が増加すると、スマートＮＩＣにネットワーク機能をオフロードした通信処理量がスマートＮＩＣに搭載されたＣＰＵ（以降、組込みＣＰＵとも称する）のリソースを超えてしまうことがあるという問題がある。
ここで、スマートＮＩＣの（組込みＣＰＵの）リソースを超えてしまうという問題を、図２０を参照して説明する。図２０は、スマートＮＩＣのリソースを超えてしまうという問題を説明する参考図である。図２０の例は、アプリケーションｂ（Ａｐｐｂ）用のネットワーク機能を示すＮＦ１＿Ａｐｐｂにおいて、通信処理量がリソースを超えてしまった場合である。この結果、スマートＮＩＣでの処理遅延が増大して、サーバのネットワーク性能が低下してしまう。
そこで、スマートＮＩＣにオフロードしたネットワーク機能をサーバとスマートＮＩＣとで分担する必要がある。ただし、サーバがネットワーク機能を実行することにより、アプリケーション処理への性能の低下を避ける必要がある。つまり、ここでは、サーバがネットワーク機能を実行することにより、各Ｐｏｄで実行されるアプリケーションａ、ｂ等の処理性能の低下を避ける必要がある。また、通信状況は刻々と変化するため、ネットワーク機能の分担を静的に決定することは難しい。つまり、どのネットワーク機能をサーバで実行すべきかを通信状況に合わせて決定することは難しい。
１つの側面では、スマートＮＩＣが搭載されたサーバにおいて、通信が増加しても、サーバ上のＣＰＵおよびスマートＮＩＣに搭載されたＣＰＵのリソースを効率良く利用することを目的とする。
１つの態様では、情報処理装置は、ネットワークインターフェースカードを搭載した情報処理装置であって、前記ネットワークインターフェースカードは、ネットワークスイッチと、第１のプロセッサと、を有し、前記第１のプロセッサは、前記情報処理装置で実行する各アプリケーションへの通信情報をアプリケーションごとに記録する記録部と、前記第１のプロセッサの使用率が過負荷である場合に、前記ネットワークスイッチのフロールールに基づいて各アプリケーションへの通信を処理する各ネットワーク機能の負荷を、前記通信情報の記録を基に比較する比較部と、各ネットワーク機能の負荷が最小のネットワーク機能を選択する選択部と、前記ネットワークスイッチのフロールールを変更すべく、前記選択部によって選択されたネットワーク機能の実行位置を前記情報処理装置のネットワーク機能に切り替える切替部と、を有する。
１つの態様によれば、スマートＮＩＣが搭載されたサーバにおいて、通信が増加しても、サーバ上のＣＰＵおよびスマートＮＩＣに搭載されたＣＰＵのリソースを効率良く利用することができる。
図１は、実施例に係る情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 図２は、実施例に係る情報処理装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図３は、実施例に係る通信記録情報のデータ構造の一例を示す図である。 図４は、実施例に係る通信統計情報のデータ構造の一例を示す図である。 図５は、実施例に係るＮＦ負荷係数情報のデータ構造の一例を示す図である。 図６は、実施例に係るＮＦインスタンス情報のデータ構造の一例を示す図である。 図７は、実施例に係る実行ＮＦ情報のデータ構造の一例を示す図である。 図８は、実施例に係る切替対象ＮＦ決定のイメージを説明する図である。 図９は、実施例に係るＮＦ実行位置切替のイメージを説明する図である。 図１０は、実施例に係る過負荷制御の動作の一例を説明するための前提を示す図である。 図１１は、実施例に係る通信統計処理の動作の一例を示す図である。 図１２は、実施例に係る過負荷判定の動作の一例を示す図である。 図１３は、実施例に係る切替対象ＮＦ決定の動作の一例を示す図である。 図１４は、実施例に係るＮＦ実行位置切替の動作の一例を示す図である。 図１５は、実施例に係る通信統計処理部のフローチャートの一例を示す図である。 図１６は、実施例に係る過負荷判定部のフローチャートの一例を示す図である。 図１７は、実施例に係る切替対象ＮＦ決定部のフローチャートの一例を示す図である。 図１８は、実施例に係るＮＦ実行位置切替部のフローチャートの一例を示す図である。 図１９は、コンポーザブル環境でのｋ８ｓのクラスタ構成を示す参考図である。 図２０は、スマートＮＩＣのリソースを超えてしまうという問題を説明する参考図である。
以下に、本願の開示する情報処理装置、過負荷制御プログラムおよび過負荷制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。実施例では、Ｋｕｂｅｒｎｅｔｅｓ（ｋ８ｓと略記）のクラスタを構築し、この上でアプリケーションを実行するコンテナを配備する場合について説明する。
［情報処理装置のハードウェア構成］
図１は、実施例に係る情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図１に示すように、情報処理装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、メモリ９２、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）９３およびスマートＮＩＣ９４を有する。スマートＮＩＣ９４は、情報処理装置１に搭載し、ネットワーク機能を代行（オフロード）してＣＰＵ９１の負荷を軽減させるアクセラレータである。スマートＮＩＣ９４は、組込みＣＰＵ９４１、ＮＩＣ９４２、メモリ９４３、ＰＣＩｅスイッチ９４４およびネットワークポート９４５を有する。なお、情報処理装置１は、以降、ホスト（Ｈｏｓｔ）という場合がある。
ＣＰＵ９１、メモリ９２、ＨＤＤ９３は、ＰＣＩｅスイッチ９４４とＰＣＩｅバス９５で接続される。
ＰＣＩｅスイッチ９４４は、通信のフロールールに基づいて、アプリケーションを宛先とした通信を、アプリケーションと対応付けられたネットワーク機能に送信する。
ＣＰＵ９１は、ＯＳ（Operating System）および仮想化（コンテナ化）された各種アプリケーションを動作させるプログラムをＨＤＤ９３からメモリ９２およびメモリ９４３に読み出して実行する。また、ＣＰＵ９１は、各種アプリケーションがそれぞれ通信する際に用いられるネットワーク機能をメモリ９２から読み出してプロセスとして起動する。なお、各アプリケーションのそれぞれのネットワーク機能は、フロールールで指定されていない場合であっても、予め起動される。
組込みＣＰＵ９４１は、ＣＰＵ９１の負荷を軽減するために、各種アプリケーションがそれぞれ通信する際に用いられるネットワーク機能をメモリ９４３から読み出してプロセスとして起動する。つまり、組込みＣＰＵ９４１を有するスマートＮＩＣ９４は、各アプリケーションのそれぞれの通信処理を担うネットワーク機能をオフロードする。
ところが、情報処理装置１において、コンテナの集合体であるＰｏｄの増加や通信の増加等により通信量が増えると、スマートＮＩＣ９４にオフロードしたネットワーク機能の負荷がスマートＮＩＣ９４のＣＰＵリソースを超えてしまうことがある。この結果、スマートＮＩＣ９４での処理遅延が増大して、情報処理装置１のネットワーク性能が低下してしまう。
そこで、組込みＣＰＵ９４１は、ＣＰＵリソースが過負荷である場合には、オフロードしている各アプリケーションのそれぞれのネットワーク機能の負荷を比較する。そして、組込みＣＰＵ９４１は、負荷が最小のネットワーク機能をＨｏｓｔの担当とし、ＰＣＩｅスイッチ９４４のフロールールを変更する。つまり、組込みＣＰＵ９４１は、負荷が最小のアプリケーションに対するネットワーク機能の実行位置をスマートＮＩＣ９４の組込みＣＰＵ９４１からＨｏｓｔのＣＰＵ９１に切り替える。負荷が最小のネットワーク機能を切替対象とするのは、切り替えられネットワーク機能を実行することになるＨｏｓｔでの性能低下を避けるためである。すなわち、Ｈｏｓｔは、アプリケーション処理を実行するが、この処理への影響を及ぼさないようにするためである。
以降では、通信状況に合わせてＨｏｓｔのＣＰＵ９１と、スマートＮＩＣ９４の組込みＣＰＵ９４１の両方のネットワーク機能の実行を柔軟に使い分けることができる情報処理装置１について説明する。
［情報処理装置の機能構成］
図２は、実施例に係る情報処理装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、情報処理装置１は、第１の制御部１０と、第２の制御部２０と、記憶部３０と、スイッチ部４０とを有する。なお、第１の制御部１０は、図１で示されるＣＰＵ９１に対応する。第２の制御部２０は、図１で示される組込みＣＰＵ９４１に対応する。記憶部３０は、図１で示されるメモリ９４３に対応する。スイッチ部４０は、図１で示されるＮＩＣ９４２およびＰＣＩｅスイッチ９４４に対応する。
第１の制御部１０は、ＣＰＵ負荷計測部１１、各アプリケーションを実行するＰｏｄ１２および各アプリケーションのＮＦ（ネットワーク機能）１３を有する。ＣＰＵ負荷計測部１１は、Ｈｏｓｔ上に有するＣＰＵ９１の負荷を計測する。各アプリケーションのＮＦ１３は、各アプリケーションに対する通信のネットワーク機能を担う。各Ｐｏｄ１２で実行されるアプリケーションは、多種多様であり、パケットサイズの傾向も通信の特性も様々である。例えば、アプリケーションには、ストリーミングのように連続して通信するものや、学習データを取得するＡＩ（Artificial Intelligence）のように時々大量に通信するものや、ｋ８ｓマスターの管理で用いられるような定期的に少量の通信を行うものが含まれる。
第２の制御部２０は、通信記録部２１、通信統計処理部２２、過負荷判定部２３、切替対象ＮＦ決定部２４およびＮＦ実行位置切替部２５を有する。また、第２の制御部２０は、ＣＰＵ負荷計測部２６、各アプリケーションのＮＦ（ネットワーク機能）２７およびフロー管理部２８を有する。記憶部３０は、通信記録情報３１、通信統計情報３２、ＮＦ負荷係数情報３３、ＮＦインスタンス情報３４および実行ＮＦ情報３５を有する。スイッチ部４０は、フロールールを記憶するフローテーブル４１を有する。なお、通信記録部２１、通信統計処理部２２、過負荷判定部２３、切替対象ＮＦ決定部２４、ＮＦ実行位置切替部２５、通信記録情報３１、通信統計情報３２、ＮＦ負荷係数情報３３、ＮＦインスタンス情報３４および実行ＮＦ情報３５は、過負荷制御を行うＮＦ配置管理機構として特にＮＦ配置管理機構部５０と称する。なお、通信記録部２１は、記録部の一例である。過負荷判定部２３および切替対象ＮＦ決定部２４は、比較部および選択部の一例である。ＮＦ実行位置切替部２５は、切替部の一例である。
通信記録情報３１は、Ｈｏｓｔ上の全てのパケットの情報を、アプリケーションごとに記録した情報である。通信記録情報３１は、後述する通信記録部２１によって生成される。ここで、通信記録情報３１のデータ構造について、図３を参照して説明する。
図３は、実施例に係る通信記録情報のデータ構造の一例を示す図である。図３に示すように、通信記録情報３１は、通信時刻、送信元ＩＰ、宛先ＩＰおよびパケットサイズを対応付けて記憶する。送信元ＩＰは、送信元のＩＰアドレスを示す。宛先ＩＰは、対象のアプリケーションを実行するＰｏｄ１２のＩＰアドレスを示す。
図２に戻って、通信統計情報３２は、通信記録情報３１から統計処理して得られた情報を、アプリケーションごとに記憶する。通信統計情報３２は、後述する通信統計処理部２２によって生成される。ここで、通信統計情報３２のデータ構造について、図４を参照して説明する。
図４は、実施例に係る通信統計情報のデータ構造の一例を示す図である。図４に示すように、通信統計情報３２は、対象Ａｐｐ、継続期間毎の通信記録、パケットサイズ別分布を対応付けて記憶する。対象Ａｐｐは、対象のアプリケーションを示し、対象のアプリケーションを実行するＰｏｄ１２のＩＰアドレスを示す。継続期間の通信記録は、対象のアプリケーションのパケットの通信が継続し続けた期間の通信記録を意味し、開始時刻、終了時刻およびパケット数を含む。継続した通信とは、パケット間隔が一定期間以内の通信のことをいい、例えば、５秒以上の間隔を空けない通信のことをいう。パケット数は、継続期間の間に通信されたパケットの数を示す。パケットサイズ別分布は、継続期間の間に通信されたパケットのサイズの分布を示す。パケットのサイズの分布における階級の幅は、例えば３００バイトであるが、これに限定されるものではない。但し、階級の幅が変更されると、通信統計処理部２２が対象の全てのアプリケーションについてパケットサイズ別分布を再計算する。図４では、パケットサイズ別分布の階級として「１－３００」、「３０１－６００」、「６０１－９００」を適用している。分布は、継続期間の通信記録のパケット数のうちの割合（％）でも、度数（パケット数）でも良い。図４では、割合（％）が設定されている。
図２に戻って、ＮＦ負荷係数情報３３は、ＮＦの負荷係数を示す情報である。ＮＦの負荷係数とは、各ＮＦの負荷を比較するために用いられる相対値であり、ＮＦの種類やパケットサイズによって区別される。ＮＦの種類には、例えば、ＤＰＩ（Deep Packet Inspection）やＬＢ（Load Balancing）が含まれる。ＤＰＩはパケットのデータ部の検査をするので、ＬＢよりＣＰＵ負荷がかかる。また、パケットサイズが大きい方が小さいよりＣＰＵ負荷がかかる。このため、ＮＦ負荷係数は、ＮＦの種類やパケットサイズによって値が区別されるように定義される。ＮＦ負荷係数情報３３は、予め定義される。ＮＦ負荷係数の算出方法としては、例えば、スマートＮＩＣ９４を搭載した同一環境で、パケットサイズを変化させて各通信処理を行い、ＣＰＵ負荷の計測結果を基に算出することができる。なお、ＮＦ負荷係数情報３３は、後述する切替対象ＮＦ決定部２４によって各ＮＦの負荷が比較される際に用いられる。ここで、ＮＦ負荷係数情報３３のデータ構造の一例を、図５を参照して説明する。
図５は、実施例に係るＮＦ負荷係数情報のデータ構造の一例を示す図である。図５に示すように、ＮＦ負荷係数情報３３は、ＮＦの負荷係数を、ＮＦ種別およびパケットサイズに対応付けて定義する。パケットサイズが「１－３００」である場合には、ＮＦ種別が「ＤＰＩ」である場合に、ＮＦ負荷係数として「２．０」と定義している。ＮＦ種別が「ＬＢ」である場合に、ＮＦ負荷係数として「２．０」と定義している。また、パケットサイズが「３０１－６００」である場合には、ＮＦ種別が「ＤＰＩ」である場合に、ＮＦ負荷係数として「２．５」と定義している。ＮＦ種別が「ＬＢ」である場合に、ＮＦ負荷係数として「２．０」と定義している。また、パケットサイズが「６０１－９００」である場合には、ＮＦ種別が「ＤＰＩ」である場合に、ＮＦ負荷係数として「４．５」と定義している。ＮＦ種別が「ＬＢ」である場合に、ＮＦ負荷係数として「２．０」と定義している。このように、ＮＦ負荷係数は、パケットサイズが大きい方が小さいより大きい値となり、同じパケットサイズであってもＮＦの種類が「ＤＰＩ」の方が「ＬＢ」より大きい値となるように定義されている。
図２に戻って、ＮＦインスタンス情報３４は、起動している全てのＮＦのプロセス（ＮＦインスタンス）の情報をリストアップした情報である。また、実行ＮＦ情報３５は、各対象アプリケーションを実行するＰｏｄ１２が現に使っているＮＦの情報である。ここで、ＮＦインスタンス情報３４および実行ＮＦ情報３５のデータ構造の一例を、それぞれ図６、図７を参照して説明する。
図６は、実施例に係るＮＦインスタンス情報のデータ構造の一例を示す図である。図６に示すように、ＮＦインスタンス情報３４は、インスタンスＩＤ（identifier）、対象機能ＩＤ、実行場所および起動情報を対応付けて記憶する。インスタンスＩＤは、ＮＦのプロセス（ＮＦインスタンス）を一意に識別する識別子である。対象機能ＩＤは、対象のＮＦをアプリケーション（Ｐｏｄ）別に識別する識別子である。実行場所は、ＮＦの実行場所を示す。実行場所には、スマートＮＩＣ９４を示す「ＳｍａｒｔＮＩＣ」またはＨｏｓｔを示す「Ｈｏｓｔ」が設定される。起動情報は、起動した際につけられるプロセスｉｄを示す。一例として、対象機器ＩＤが「ＮＦ００１」である場合には、スマートＮＩＣ９４で起動しているプロセス（インスタンスＩＤ：“ｎｆｉ０００１”）と、Ｈｏｓｔで起動しているプロセス（インスタンスＩＤ：“ｎｆｉ１００１”）の２つのプロセスが起動されている。
図７は、実施例に係る実行ＮＦ情報のデータ構造の一例を示す図である。図７に示すように、実行ＮＦ情報３５は、機能ＩＤ、対象Ａｐｐ（ＩＰアドレス）、機能種類および実行インスタンスＩＤを対応付けて記憶する。機能ＩＤは、現に使っている対象のＮＦをアプリケーション（Ｐｏｄ）別に識別する識別子である。対象Ａｐｐ（ＩＰアドレス）は、対象のアプリケーションを実行するＰｏｄ１２のＩＰアドレスを示す。機能種類は、機能ＩＤが示すＮＦの種類を示す。機能種類には、例えば、ＤＰＩやＬＢが含まれる。実行インスタンスＩＤは、現に使っている対象のＮＦのプロセス（ＮＦインスタンス）を一意に識別する識別子である。この実行インスタンスＩＤとＮＦインスタンス情報３４のインスタンスＩＤとを照合することで、対象のアプリケーションのＮＦが、どこの実行場所で実行されているかがわかる。ここでは、Ｐｏｄａ、Ｐｏｄｂ、Ｐｏｄｃでそれぞれ実行している対象のアプリケーションのＮＦは、全てスマートＮＩＣ９４上で実行されている。
図２に戻って、通信記録部２１は、スマートＮＩＣ９４にて送受信した全てのパケットの情報を通信記録情報３１に記録する。例えば、通信記録部２１は、ＰＣＩｅスイッチ９４４から情報を取得して記録しても良いし、ネットワークポート９４５を通るパケットをミラーリングして集めて、ヘッダ解析して情報を取得して記録しても良い。
通信統計処理部２２は、通信記録情報３１を基に、アプリケーション別の通信の統計情報を算出し、通信統計情報３２を生成する。例えば、通信統計処理部２２は、通信記録情報３１から、パケット情報をアプリケーションごとに分類する。通信統計処理部２２は、アプリケーションごとに、通信時刻を参照して、継続して通信しているパケット情報を取得する。そして、通信統計処理部２２は、継続して通信し続けたパケット情報に関し、継続期間の開始時刻、終了時刻、パケット数およびパケットサイズ別の分布を算出する。継続した通信とは、パケット間隔が一定期間以内の通信をいう。そして、通信統計処理部２２は、対象のアプリケーション、継続期間の開始時刻、終了時刻、パケット数およびパケットサイズ別の分布を１レコードとして対応付けて通信統計情報３２に記録する。
過負荷判定部２３は、スマートＮＩＣ９４の組込みＣＰＵ９４１の過負荷を判定する。例えば、過負荷判定部２３は、ＨｏｓｔのＣＰＵ９１とスマートＮＩＣ９４の組込みＣＰＵ９４１のそれぞれの負荷を計測する。ＨｏｓｔのＣＰＵ９１の負荷は、ＣＰＵ負荷計測部１１によって計測される。スマートＮＩＣ９４の組込みＣＰＵ９４１の負荷は、後述するＣＰＵ負荷計測部２６によって計測される。そして、過負荷判定部２３は、ＨｏｓｔのＣＰＵ９１の負荷が第１の閾値より小さい場合、且つスマートＮＩＣ９４の組込みＣＰＵ９４１の負荷が第２の閾値より大きい場合には、スマートＮＩＣ９４の組込みＣＰＵ９４１が過負荷であると判定する。この結果、過負荷判定部２３は、ネットワーク機能（ＮＦ）の実行位置の切り替えの実施が必要であると判断する。なお、過負荷判定部２３は、ＨｏｓｔのＣＰＵ９１の負荷が第１の閾値より大きい場合には、スマートＮＩＣ９４の組込みＣＰＵ９４１の負荷が第２の閾値より大きい場合であっても、ＮＦの実行位置の切り替えの実施が必要であると判断しない。すなわち、ＨｏｓｔのＣＰＵ９１の負荷が大きい場合には、ＮＦのＨｏｓｔへの切り替えは実施されない。ＨｏｓｔのＣＰＵ９１は、アプリケーションの処理で使っており、ＮＦの処理にＣＰＵリソースを使える状態でないからである。
切替対象ＮＦ決定部２４は、スマートＮＩＣ９４の組込みＣＰＵ９４１の使用率が過負荷である場合に、切替対象のＮＦを決定する。
例えば、切替対象ＮＦ決定部２４は、各ＮＦの負荷を、ネットワーク機能（ＮＦ）の種類、並びに、通信統計情報３２から得られるパケット数、パケットのサイズおよび通信時間を基に比較する。各アプリケーション用の各ＮＦの負荷の大きさは、例えば、パケット数、ＮＦの種類、パケットサイズ、通信時間によって決まると想定されるからである。つまり、処理負荷は、同じＮＦでもパケット数が多いアプリケーションの方が大きくなる。１パケット分の処理負荷は、ＮＦの種類（例えば、ＤＰＩやＬＢ）によって異なる。通信時間が短いアプリケーション用のＮＦは、ＣＰＵリソースを使う時間が短い。したがって、切替対象ＮＦ決定部２４は、各ＮＦのＮＦ負荷比較値を、ＮＦの種類、並びに、パケット数、パケットサイズおよび通信時間を基に算出して比較する。
一例として、切替対象ＮＦ決定部２４は、直近５分の通信内容を基に各アプリケーションが使用するＮＦのＮＦ負荷比較値を算出する。切替対象ＮＦ決定部２４は、以下の式（１）および式（２）を用いて、各ＮＦのＮＦ負荷比較値を計算する。
各ＮＦのＮＦ負荷比較値＝Σ各継続通信における負荷比較値・・・（１）
１つの継続通信における負荷比較値＝Σ（パケットサイズ別パケット数×ＮＦ負荷係数）×継続通信時間・・・（２）
すなわち、切替対象ＮＦ決定部２４は、通信統計情報３２を参照して、直近５分内の各継続通信時間について、パケットサイズ別分布から得られるパケットサイズ別パケット数に、パケットサイズおよびＮＦの種類に対応するＮＦ負荷係数を乗じる。切替対象ＮＦ決定部２４は、乗じる処理を、パケットサイズ別分行い、パケットサイズ別の値を加算する。そして、切替対象ＮＦ決定部２４は、加算した値に通信継続時間を乗算する。ＮＦ負荷係数は、ＮＦ負荷係数情報３３から得られる。そして、乗算して得られる値が、ＮＦに対する１つの継続通信における負荷比較値である（式（２）参照）。そして、切替対象ＮＦ決定部２４は、各継続通信における負荷比較値を加算して該当するＮＦのＮＦ負荷比較値を算出する（式（１）参照）。
そして、切替対象ＮＦ決定部２４は、各ＮＦのＮＦ負荷比較値を比較して、各ＮＦの負荷が最小のＮＦを切替対象のＮＦとして決定する。負荷が最小のＮＦを切替対象のＮＦとするのは、切り替えられＮＦを実行することになるＨｏｓｔでの性能低下を避けるためである。すなわち、Ｈｏｓｔは、アプリケーション処理を実行するが、この処理への影響を及ぼさないようにするためである。
ＮＦ実行位置切替部２５は、フローテーブル４１のフロールールについて、決定されたＮＦの実行位置をＨｏｓｔのＮＦに切り替える。例えば、ＮＦ実行位置切替部２５は、実行ＮＦ情報３５から、決定された切替対象となるＮＦの（切替前の）実行インスタンス情報を取得する。また、ＮＦ実行位置切替部２５は、ＮＦインスタンス情報３４から、決定された切替対象となるＮＦの切替後のインスタンス情報を取得する。そして、ＮＦ実行位置切替部２５は、フローテーブル４１に対して、切替前の実行インスタンス情報を切替後のインスタンス情報に更新する。
ＣＰＵ負荷計測部２６は、スマートＮＩＣ９４上に有する組込みＣＰＵ９４１の負荷を計測する。各アプリケーションのＮＦ２７は、各アプリケーションに対する通信のネットワーク機能を担う。フロー管理部２８は、ＰＣＩｅスイッチ９４４のフロールールを管理する。
［切替対象ＮＦ決定のイメージ］
ここで、実施例に係る切替対象ＮＦ決定のイメージを、図８を参照して説明する。図８は、実施例に係る切替対象ＮＦ決定のイメージを説明する図である。図８に示すように、スマートＮＩＣ９４の組込みＣＰＵ９４１では、アプリケーションａのネットワーク機能（ＮＦ）２７２ａ、２７１ａ、アプリケーションｂのＮＦ２７２ｂ、２７１ｂ、アプリケーションｃのＮＦ２７２ｃが実行されている。例えば、アプリケーションａ宛ての通信が、ＰＣＩｅスイッチ９４４におけるフローテーブル４１のフロールールに基づいて、アプリケーションａのＮＦ２７１ａ、２７２ａを通じてアプリケーションａを実行するＰｏｄ１２ａに配信される。アプリケーションｂ宛ての通信が、ＰＣＩｅスイッチ９４４におけるフローテーブル４１のフロールールに基づいて、アプリケーションｂのＮＦ２７１ｂ、２７２ｂを通じてアプリケーションｂを実行するＰｏｄ１２ｂに配信される。
このような状況の下、切替対象ＮＦ決定部２４は、組込みＣＰＵ９４１のＣＰＵ使用率が過負荷である場合、且つＣＰＵ９１のＣＰＵ使用率が過負荷でない場合には、以下の処理を行う。切替対象ＮＦ決定部２４は、各ＮＦの負荷を、ＮＦの種類（ネットワーク処理の種類）、並びに、通信統計情報３２から得られるパケット数、パケットのサイズおよび通信時間を基にＮＦ負荷比較値として算出する。そして、切替対象ＮＦ決定部２４は、各ＮＦのＮＦ負荷比較値を比較する。ＮＦの種類は、実行ＮＦ情報３５の機能ＩＤに対応する機能種類を参照すれば良い。パケット数は、通信統計情報３２のパケット数およびパケットサイズ別分布から算出されれば良い。パケットサイズは、通信統計情報３２のパケットサイズ別分布から算出されれば良い。通信時間は、通信統計情報３２の開始時刻および終了時刻から算出されれば良い。
ここでは、パケット数は、説明の便宜上、「大」「中」「小」で表わすとする。パケットサイズは、「大」「中」「小」で表わすとする。通信時間は、「長」「中」「短」で表わすとする。アプリケーションａのＮＦ２７１ａでは、パケット数が「大」、パケットサイズが「小」、ＮＷ処理の種類が「ＤＰＩ」、通信時間が「長」であり、ＮＦ負荷比較値が「７」と計算されるとする。アプリケーションｂのＮＦ２７１ｂでは、パケット数が「大」、パケットサイズが「大」、ＮＷ（ネットワーク）処理の種類が「ＤＰＩ」、通信時間が「中」であり、ＮＦ負荷比較値が「９」と計算されている。アプリケーションａのＮＦ２７2ａでは、パケット数が「大」、パケットサイズが「小」、ＮＷ処理の種類が「ＬＢ」、通信時間が「長」であり、ＮＦ負荷比較値が「４」と計算されている。アプリケーションｂのＮＦ２７２ｂでは、パケット数が「大」、パケットサイズが「大」、ＮＷ処理の種類が「ＬＢ」、通信時間が「中」であり、ＮＦ負荷比較値が「３」と計算されている。アプリケーションｃのＮＦ２７２ｃでは、パケット数が「大」、パケットサイズが「大」、ＮＷ処理の種類が「ＬＢ」、通信時間が「短」であり、ＮＦ負荷比較値が「１」と計算されている。
そして、切替対象ＮＦ決定部２４は、各ＮＦのＮＦ負荷比較値を比較して、各ＮＦの負荷が最小のＮＦを切替対象のＮＦとして決定する。ここでは、切替対象ＮＦ決定部２４は、各ＮＦのＮＦ負荷比較値を比較して、ＮＦ負荷比較値が最も小さいアプリケーションｃのＮＦ２７2ｃを切り換え対象のＮＦとして決定する。すなわち、切替対象ＮＦ決定部２４は、アプリケーションｃのＮＦ２７2ｃが担っていたネットワーク機能をＨｏｓｔの担当とする。
［ＮＦ実行位置切替のイメージ］
続いて、実施例に係るＮＦ実行位置切替のイメージを、図９を参照して説明する。図９は、実施例に係るＮＦ実行位置切替のイメージを説明する図である。なお、図８で示したように、アプリケーションｃのＮＦ２７2ｃが切換対象のＮＦとして決定されたとする。
ＮＦ実行位置切替部２５は、フローテーブル４１のフロールールについて、ＮＦの実行位置を、決定された切替対象のＮＦからＨｏｓｔのＮＦに切り替える。ここでは、ＮＦ実行位置切替部２５は、アプリケーションｃのＮＦの実行場所のフロールールをＮＦ２７２ｃからＮＦ１３２ｃに切り替える。これにより、フローテーブル４１のフロールールに基づいて、アプリケーションｃ宛ての通信がＨｏｓｔ上のアプリケーションｃのＮＦ１３２ｃを通じてアプリケーションｃを実行するＰｏｄに配信される。
［過負荷制御の動作の一例］
図１０～図１４は、実施例に係る過負荷制御の動作の一例を説明する図である。図１０は、実施例に係る過負荷制御の動作の一例を説明するための前提を示す図である。図１０に示すように、Ｈｏｓｔ上には、アプリケーションを実行するＰｏｄが複数配備されている。ここでは、アプリケーションａは機械学習（ＭＬ：Machine Learning）を対象としたアプリケーションであり、Ｐｏｄａによって実行される。アプリケーションｂは動画解析を対象としたアプリケーションであり、Ｐｏｄｂによって実行される。アプリケーションｃはｉｏｔデータ送信を対象としたアプリケーションであり、Ｐｏｄｃによって実行される。
組込みＣＰＵ９４１では、ＮＦ配置管理機構部５０が、配置済みのＮＦのインスタンス情報を示すＮＦインスタンス情報３４および実行中のＮＦのインスタンス情報を示す実行ＮＦ情報３５を管理している。ここでは、例えば、ＰｏｄｂのＤＰＩ（機能ＩＤ：“ＮＦ００１”）に関するインスタンスについては、以下の２つのプロセスが起動されている。２つのプロセスは、スマートＮＩＣ９４で起動しているプロセス（インスタンスＩＤ：“ｎｆｉ０００１”）とＨｏｓｔで起動しているプロセス（インスタンスＩＤ：“ｎｆｉ１００１”）である。ＰｏｄｂのＬＢ（機能ＩＤ：“ＮＦ００４”）に関するインスタンスについては、以下の２つのプロセスが起動されている。２つのプロセスは、スマートＮＩＣ９４で起動しているプロセス（インスタンスＩＤ：“ｎｆｉ０００４”）とＨｏｓｔで起動しているプロセス（インスタンスＩＤ：“ｎｆｉ１００４”）である。
そして、現にＰｏｄｂが使っているＮＦであって機能種別がＤＰＩを示すＮＦのインスタンスＩＤは、スマートＮＩＣ９４上の“ｎｆｉ０００１”である。現にＰｏｄａが使っているＮＦであって機能種別がＤＰＩを示すＮＦのインスタンスＩＤは、スマートＮＩＣ９４の“ｎｆｉ０００２”である。現にＰｏｄｃが使っているＮＦであって機能種別がＬＢを示すＮＦのインスタンスＩＤは、スマートＮＩＣ９４の“ｎｆｉ０００３”である。現にＰｏｄｂが使っているＮＦであって機能種別がＬＢを示すＮＦのインスタンスＩＤは、スマートＮＩＣ９４の“ｎｆｉ０００４”である。現にＰｏｄａが使っているＮＦであって機能種別がＬＢを示すＮＦのインスタンスＩＤは、スマートＮＩＣ９４の“ｎｆｉ０００５”である。
図１１は、実施例に係る通信統計処理の動作の一例を示す図である。図１１に示すように、通信記録部２１は、スマートＮＩＣ９４にて送受信した全ての入出力パケットの情報を通信記録情報３１に記録する。
そして、通信統計処理部２２は、通信記録情報３１を基に、アプリケーション別の通信の統計情報を算出する。例えば、通信統計処理部２２は、通信記録情報３１から、パケット情報を対象アプリケーションの宛先ＩＰごとに分類する。通信統計処理部２２は、対象アプリケーションの宛先ＩＰごとに、通信時刻を参照して、継続して通信しているパケット情報を集める。ここでいう継続した通信とは、パケット間隔が例えば５秒以内の通信をいう。すなわち、パケット間隔が５秒以内であれば継続していると判断し、５秒を超えると途切れたと判断する。
そして、通信統計処理部２２は、継続して通信し続けたパケット情報に関し、継続期間の開始時刻、終了時刻、パケット数およびパケットサイズ別の分布を算出する。ここでいう分布は、割合でも度数（パケット数）でも良い。そして、通信統計処理部２２は、対象のアプリケーション、継続期間の開始時刻、終了時刻、パケット数およびパケットサイズ別の分布を１レコードとして対応付けて通信統計情報３２に記録する。ここでは、例えば、Ｐｏｄａで実行しているＡｐｐａを宛先ＩＰとする１回目の継続期間毎の通信記録は、開始時刻として「２０：００：００．００１」、終了時刻として「２０：００：３０．００１」、パケット数として「５０００」と記録されている。かかる通信記録に対して、「３０１－６００」のパケットサイズが「１０」％、「６０１－９００」および「９０１－１２００」のパケットサイズがそれぞれ「１５」％、「１２０１－１５００」のパケットサイズが「６０」％と記録されている。また、２回目の継続期間毎の通信記録は、開始時刻として「２０：０４：２０．０５５」、終了時刻として「２０：０４：５０．０５５」、パケット数として「５１００」と記録されている。かかる通信記録に対して、「３０１－６００」のパケットサイズが「０」％、「６０１－９００」および「９０１－１２００」のパケットサイズがそれぞれ「１０」％、「１２０１－１５００」のパケットサイズが「８０」％と記録されている。
図１２は、実施例に係る過負荷判定の動作の一例を示す図である。図１２に示すように、過負荷判定部２３は、ＨｏｓｔのＣＰＵ９１とスマートＮＩＣ９４の組込みＣＰＵ９４１のそれぞれの負荷を計測する。ＨｏｓｔのＣＰＵ９１の負荷は、ＣＰＵ負荷計測部１１によって計測される。スマートＮＩＣ９４の組込みＣＰＵ９４１の負荷は、ＣＰＵ負荷計測部２６によって計測される。
そして、過負荷判定部２３は、ＨｏｓｔのＣＰＵ９１の負荷がＴｈｈｏｓｔより小さく、且つスマートＮＩＣ９４の組込みＣＰＵ９４１の負荷がＴｈｓｎｉｃより大きい場合には、スマートＮＩＣ９４の組込みＣＰＵ９４１が過負荷であると判定する。そして、過負荷判定部２３は、ネットワーク機能（ＮＦ）の実行位置の切り替えの実施が必要であると判断する。なお、Ｔｈｈｏｓｔは、ＨｏｓｔのＣＰＵ９１の負荷の閾値であり、第１の閾値の一例である。Ｔｈｓｎｉｃは、組込みＣＰＵ９４１の負荷の閾値であり、第２の閾値の一例である。ここでは、Ｔｈｈｏｓｔは、０．７であるとし、Ｔｈｓｎｉｃは、０．８であるとする。そして、ＨｏｓｔのＣＰＵ９１の負荷ｌｏａｄｈｏｓｔが０．４３であり、組込みＣＰＵ９４１の負荷ｌｏａｄｓｎｉｃが０．８５であるとする。すると、過負荷判定部２３は、ｌｏａｄｈｏｓｔ（０．４３）がＴｈｈｏｓｔ（０．７）より小さく、且つｌｏａｄｓｎｉｃ（０．８５）がＴｈｓｎｉｃ（０．８）より大きいので、組込みＣＰＵ９４１が過負荷であると判定する。そして、そして、過負荷判定部２３は、ＮＦの実行位置の切り替えの実施が必要であると判断する。
図１３は、実施例に係る切替対象ＮＦ決定の動作の一例を示す図である。図１３に示すように、切替対象ＮＦ決定部２４は、各ＮＦの負荷を、ＮＦ種別、並びに、通信統計情報３２から得られるパケット数、パケットのサイズおよび通信時間を基に比較する。一例として、切替対象ＮＦ決定部２４は、直近５分の通信内容を基に各対象Ａｐｐが使用するＮＦのＮＦ負荷比較値を算出する。各ＮＦのＮＦ負荷比較値は、式（１）および式（２）を用いて計算される。
ここでは、切替対象ＮＦ決定部２４は、２０：００：００～２０：０５：００の直近５分の通信内容を基に算出するものとする。
ＮＦの機能ＩＤが「ＮＦ００２」（対象Ａｐｐ：Ｐｏｄａで実行するＭＬ、機能種別：ＤＰＩ、継続期間：２回）のＮＦ負荷比較値は、以下のように、「２６，０８０．０」と算出される。まず、１回目の継続通信時間「２０：００：００．００１～２０：００：３０．００１」における負荷比較値は、パケットサイズとして「３０１－６００」、「６０１－９００」、「９０１－１２００」および「１２０１－１５００」のそれぞれの負荷比較値を加算したものとなる。パケットサイズ「３０１－６００」の負荷比較値は、パケット数が「５０００×０．１」であり、ＤＰＩのＮＦ負荷係数が「２．５」であるので、「（５０００×０．１）×２．５」と算出される。パケットサイズ「６０１－９００」の負荷比較値は、パケット数が「５０００×０．１５」であり、ＤＰＩのＮＦ負荷係数が「４．５」であるので、「（５０００×０．１５）×４．５」と算出される。パケットサイズ「９０１－１２００」の負荷比較値は、パケット数が「５０００×０．１５」であり、ＤＰＩのＮＦ負荷係数が「５．０」であるので、「（５０００×０．１５）×５．０」と算出される。パケットサイズ「１２０１－１５００」の負荷比較値は、パケット数が「５０００×０．６」であり、ＤＰＩのＮＦ負荷係数が「５．５」であるので、「（５０００×０．６）×５．５」と算出される。そして、１回目の継続通信時間における負荷比較値は、パケットサイズのそれぞれの負荷比較値を加算して、加算した値に通信継続時間「０．５」分を乗算して「１２，４３７．５」となる（式（２）参照）。
２回目の継続通信時間「２０：０４：１５．００１～２０：０２：４５．００１」における負荷比較値は、パケットサイズとして「６０１－９００」、「９０１－１２００」および「１２０１－１５００」のそれぞれの負荷比較値を加算したものとなる。パケットサイズ「６０１－９００」の負荷比較値は、パケット数が「５１００×０．１」であり、ＤＰＩのＮＦ負荷係数が「４．５」であるので、「（５０００×０．１）×４．５」と算出される。パケットサイズ「９０１－１２００」の負荷比較値は、パケット数が「５１００×０．１」であり、ＤＰＩのＮＦ負荷係数が「５．０」であるので、「（５０００×０．１）×５．０」と算出される。パケットサイズ「１２０１－１５００」の負荷比較値は、パケット数が「５１００×０．８」であり、ＤＰＩのＮＦ負荷係数が「５．５」であるので、「（５１００×０．８）×５．５」と算出される。そして、２回目の継続通信時間における負荷比較値は、パケットサイズのそれぞれの負荷比較値を加算して、加算した値に通信継続時間「０．５」分を乗算して「１３，６４２．５」となる（式（２）参照）。
そして、１回目の継続通信時間における負荷比較値と、２回目の継続通信時間における負荷比較値との総和「２６，０８０．０」が「ＮＦ００２」のＮＦ負荷比較値である（式（１）参照）。
同様に、「ＮＦ００１」のＮＦ負荷比較値は、「２３，４００．０」と算出される。「ＮＦ００３」のＮＦ負荷比較値は、「１，４７５．０」と算出される。「ＮＦ００４」のＮＦ負荷比較値は、「１８，０００．０」と算出される。「ＮＦ００５」のＮＦ負荷比較値は、「１０，１００．０」と算出される。
そして、切替対象ＮＦ決定部２４は、各ＮＦのＮＦ負荷比較値を比較して、各ＮＦの負荷が最小のＮＦを切替対象のＮＦとして決定する。ここでは、ＮＦ負荷比較値の最小のＮＦは、「ＮＦ００３」であるので、切替対象ＮＦ決定部２４は、「ＮＦ００３」のＮＦを切り換え対象のＮＦとして決定する。
図１４は、実施例に係るＮＦ実行位置切替の動作の一例を示す図である。図１４に示すように、ＮＦ実行位置切替部２５は、切り換え対象の「ＮＦ００３」のＮＦについて、切替前と切替後のインスタンス情報を取得する。ここでは、ＮＦ実行位置切替部２５は、実行ＮＦ情報３５から機能ＩＤ「ＮＦ００３」に対応する実行インスタンスＩＤ「ｎｆｉ０００３」を切換前のインスタンスＩＤとして取得する。ＮＦ実行位置切替部２５は、ＮＦインスタンス情報３４から対象機能ＩＤ「ＮＦ００３」に対応するインスタンスＩＤとして「ｎｆｉ０００３」および「ｎｆｉ１００３」を取得する。そして、ＮＦ実行位置切替部２５は、切替前と異なるインスタンスＩＤ「ｎｆｉ１００３」を切替後のインスタンスＩＤとして取得する。
そして、ＮＦ実行位置切替部２５は、フローテーブル４１に対して、切替前の実行インスタンス情報を切替後のインスタンス情報に更新する。ここでは、ＮＦ実行位置切替部２５は、フローテーブル４１内の機能ＩＤ「ＮＦ００３」に対応する行を削除すべく、「ｄｅｌｅｔｅ ｆｌｏｗ＿ｉｄ＝００２」のｄｅｌｅｔｅ命令を発行する。加えて、ＮＦ実行位置切替部２５は、フローテーブル４１内に新たな機能ＩＤ「ＮＦ００３」を追加すべく、「ａｐｐｅｎｄ｛Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ：“ｓｒｃ＝（ＩＰ（ＮＦ００３））”、Ａｃｔｉｏｎ：“ｆｏｒｗａｒｄ ｐｉｄ１０３”｝」のａｐｐｅｎｄ命令を発行する。すなわち、ＮＦ実行位置切替部２５は、フローテーブル４１において、切替前の情報が条件（Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）に入っているフローエントリを削除し、切替後の情報が条件（Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）に入るフローエントリを追加する。
命令を受け付けたフロー管理部２８は、命令に基づいてフローテーブル４１を更新する。ここでは、フロー管理部２８は、ｄｅｌｅｔｅ命令を受け付けて、フローテーブル４１のｆｌｏｗ＿ｉｄが「００２」の行を削除する。加えて、フロー管理部２８は、ａｐｐｅｎｄ命令を受け付けて、Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎに「ｓｒｃ＝ＩＰ（ＮＦ００３）」を設定し、Ａｃｔｉｏｎに「ｆｏｒｗａｒｄ ｐｉｄ１０３」を設定した、ｆｌｏｗ＿ｉｄが「００ｘ」の行を追加する。
この結果、ＮＦ実行位置切替部２５は、実行インスタンスＩＤを「ｎｆｉ０００３」から「ｎｆｉ１００３」に切り替える。すなわち、ＮＦ実行位置切替部２５は、負荷が最小のアプリケーションＡｐｐ３のＮＦ「ＮＦ００３」の実行位置を組込みＣＰＵ９４１からＣＰＵ１９に切り替える。
これにより、情報処理装置（Ｈｏｓｔ）１は、スマートＮＩＣ９４の過負荷時に一時的にＨｏｓｔのＣＰＵ９１を利用してＮＦを実行することで、ネットワーク性能の低下を回避することができ、ネットワーク性能を高品質に維持することが可能となる。言い換えれば、情報処理装置（Ｈｏｓｔ）１は、ＮＦをスマートＮＩＣ９４にオフロードしている場合でも、通信状況に合わせて、ＨｏｓｔのＣＰＵ９１の空き状況も見ながらＨｏｓｔをＮＦの実行先として利用することで、ＨｏｓｔとスマートＮＩＣ９４のＣＰＵリソースを効率良く使用することが可能となる。
［通信統計処理部のフローチャート］
図１５は、実施例に係る通信統計処理部のフローチャートの一例を示す図である。なお、通信統計処理部２２は、定期的に実行するものとする。また、図１５では、アプリケーションのことを「アプリ」と略記する。
通信統計処理部２２は、通信記録情報３１から前回実行時以降のパケット情報を取得する（ステップＳ１１）。そして、通信統計処理部２２は、パケット情報をアプリ（宛先ＩＰ）毎に分類する（ステップＳ１２）。そして、通信統計処理部２２は、アプリを選択する（ステップＳ１３）。
通信統計処理部２２は、選択したアプリに関し、古い順にパケット情報を取得する（ステップＳ１４）。そして、通信統計処理部２２は、直前のパケットの通信時刻と取得したパケットの通信時刻との時間差を算出する（ステップＳ１５）。通信統計処理部２２は、時間差は通信継続時間内か否かを判定する（ステップＳ１６）。通信継続時間は、例えば５秒である。
時間差が通信継続時間内であると判定した場合には（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、通信統計処理部２２は、通信統計情報３２について、現状の継続期間の通信記録を生成する（ステップＳ１７）。そして、通信統計処理部２２は、取得したパケットのサイズを確認し、該当する階級のパケット数を１だけ加算する（ステップＳ１８）。そして、通信統計処理部２２は、ステップＳ２１に移行する。
一方、時間差が通信継続時間内でないと判定した場合には（ステップＳ１６；Ｎｏ）、通信統計処理部２２は、通信統計情報３２について、新規の継続期間の通信記録を生成する（ステップＳ１９）。そして、通信統計処理部２２は、取得したパケットのサイズを確認し、該当する階級のパケット数を１だけ加算する（ステップＳ２０）。そして、通信統計処理部２２は、ステップＳ２１に移行する。
ステップＳ２１において、通信統計処理部２２は、選択したアプリの全パケットを処理したか否かを判定する（ステップＳ２１）。選択したアプリの全パケットを処理していないと判定した場合には（ステップＳ２１；Ｎｏ）、通信統計処理部２２は、次のパケットを処理すべく、ステップＳ１４に移行する。
一方、選択したアプリの全パケットを処理したと判定した場合には（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、通信統計処理部２２は、全アプリを選択したか否かを判定する（ステップＳ２２）。全アプリを選択していないと判定した場合には（ステップＳ２２；Ｎｏ）、通信統計処理部２２は、次のアプリを選択すべく、ステップＳ１３に移行する。一方、全アプリを選択したと判定した場合には（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、通信統計処理部２２は、通信統計処理を終了する。
［過負荷判定部のフローチャート］
図１６は、実施例に係る過負荷判定部のフローチャートの一例を示す図である。なお、過負荷判定部２３は、定期的に実行するものとする。
過負荷判定部２３は、ＨｏｓｔのＣＰＵ９１の負荷を取得する（ステップＳ３２）。ここでは、過負荷判定部２３は、取得したＣＰＵ９１の負荷をｌｏａｄｈｏｓｔとする。ＣＰＵ９１の負荷は、ＣＰＵ負荷計測部１１によって計測される。過負荷判定部２３は、スマートＮＩＣ９４の組込みＣＰＵ９４１の負荷を取得する（ステップＳ３１）。ここでは、過負荷判定部２３は、取得した組込みＣＰＵ９４１の負荷をｌｏａｄｓｎｉｃとする。組込みＣＰＵ９４１の負荷は、ＣＰＵ負荷計測部２６によって計測される。
過負荷判定部２３は、ＣＰＵ９１の負荷ｌｏａｄｈｏｓｔが第１の閾値Ｔｈｈｏｓｔより小さい、且つ組込みＣＰＵ９４１の負荷ｌｏａｄｓｎｉｃが第２の閾値Ｔｈｈｏｓｔより大きいか否かを判定する（ステップＳ３３）。ＣＰＵ９１の負荷ｌｏａｄｈｏｓｔが第１の閾値Ｔｈｈｏｓｔより小さい、且つ組込みＣＰＵ９４１の負荷ｌｏａｄｓｎｉｃが第２の閾値Ｔｈｈｏｓｔより大きいと判定した場合には（ステップＳ３３；Ｙｅｓ）、過負荷判定部２３は、スマートＮＩＣ９４の組込みＣＰＵ９４１が過負荷であると判定する。そして、過負荷判定部２３は、ＮＦの実行位置の切り替えを実施すると判断する（ステップＳ３４）。そして、過負荷判定部２３は、過負荷判定処理を終了する。
一方、ＣＰＵ９１の負荷ｌｏａｄｈｏｓｔが第１の閾値Ｔｈｈｏｓｔ以上、または組込みＣＰＵ９４１の負荷ｌｏａｄｓｎｉｃが第２の閾値Ｔｈｈｏｓｔ以下と判定した場合には（ステップＳ３３；Ｎｏ）、過負荷判定部２３は、過負荷判定処理を終了する。
［切替対象ＮＦ決定部のフローチャート］
図１７は、実施例に係る切替対象ＮＦ決定部のフローチャートの一例を示す図である。なお、切替対象ＮＦ決定部２４は、過負荷判定部２３による過負荷判定後に実行するものとする。また、図１７では、アプリケーションのことを「アプリ」と略記する。
切替対象ＮＦ決定部２４は、スマートＮＩＣ９４で実行中のＮＦを、ＮＦインスタンス情報３４および実行ＮＦ情報３５を参照して選択する（ステップＳ４１）。そして、切替対象ＮＦ決定部２４は、実行ＮＦ情報３５から、選択したＮＦの対応アプリ（対象Ａｐｐ）を特定する（ステップＳ４２）。
切替対象ＮＦ決定部２４は、通信統計情報３２から、特定したアプリの通信統計情報を取得する（ステップＳ４３）。そして、切替対象ＮＦ決定部２４は、取得した通信統計情報およびＮＦ負荷係数情報３３を用いて、直近ｍ分のＮＦ負荷比較値を算出する（ステップＳ４４）。ｍ分は、例えば５分である。例えば、切替対象ＮＦ決定部２４は、前述した式（１）および式（２）を用いて、選択したＮＦのＮＦ負荷比較値を計算する。
そして、切替対象ＮＦ決定部２４は、スマートＮＩＣ９４で実行中の全ＮＦのＮＦ負荷比較値を算出したか否かを判定する（ステップＳ４５）。全ＮＦのＮＦ負荷比較値を算出していないと判定した場合には（ステップＳ４５；Ｎｏ）、切替対象ＮＦ決定部２４は、次のＮＦを選択すべく、ステップＳ４１に移行する。
一方、全ＮＦのＮＦ負荷比較値を算出したと判定した場合には（ステップＳ４５；Ｙｅｓ）、切替対象ＮＦ決定部２４は、ＮＦ負荷比較値の最小のＮＦを切替対象のＮＦとして決定する（ステップＳ４６）。そして、切替対象ＮＦ決定部２４は、切替対象ＮＦ決定処理を終了する。
［ＮＦ実行位置切替部のフローチャート］
図１８は、実施例に係るＮＦ実行位置切替部のフローチャートの一例を示す図である。なお、ＮＦ実行位置切替部２５は、切替対象ＮＦ決定部２４による切替対象ＮＦ決定後に実行するものとする。
ＮＦ実行位置切替部２５は、切替対象ＮＦ決定部２４によって決定されたＮＦの現状のインスタンス情報を、実行ＮＦ情報３５およびＮＦインスタンス情報３４から取得する（ステップＳ５１）。そして、ＮＦ実行位置切替部２５は、決定したＮＦのＨｏｓｔ上のインスタンス情報を、ＮＦインスタンス情報３４から取得する（ステップＳ５２）。
そして、ＮＦ実行位置切替部２５は、フロー管理部２８から、フローテーブル４１に記憶されたフロールールを取得する（ステップＳ５３）。そして、ＮＦ実行位置切替部２５は、決定したＮＦの現状のインスタンス情報を含むフロールールを削除する（ステップＳ５４）。そして、ＮＦ実行位置切替部２５は、決定したＮＦのＨｏｓｔ上のインスタンス情報を含むフロールールを追加する（ステップＳ５５）。
そして、ＮＦ実行位置切替部２５は、データパスのフローテーブル４１の更新をフロー管理部２８に指示する（ステップＳ５６）。そして、ＮＦ実行位置切替部２５は、ＮＦ実行位置切替処理を終了する。
［実施例の効果］
このようにして、上記実施例では、スマートＮＩＣ９４が搭載された情報処理装置１は、情報処理装置１で実行する各アプリケーションへの通信情報をアプリケーションごとに記録する。情報処理装置１は、組込みＣＰＵ９４１の使用率が過負荷である場合に、ＰＣＩｅスイッチ９４４のフロールールに基づいて各アプリケーションへの通信を処理する各ネットワーク機能の負荷を、通信情報の記録を基に比較する。情報処理装置１は、各ネットワーク機能の負荷が最小のネットワーク機能を選択する。情報処理装置１は、ＰＣＩｅスイッチ９４４のフロールールを変更すべく、選択されたネットワーク機能の実行位置を情報処理装置１上のネットワーク機能に切り替える。これにより、スマートＮＩＣ９４が搭載された情報処理装置１は、通信が増加しても、情報処理装置１上のＣＰＵ９１およびスマートＮＩＣ９４内の組込みＣＰＵ９４１のリソースを効率よく利用することができる。
また、情報処理装置１は、各アプリケーションに対する各ネットワーク機能の負荷を、ネットワーク機能の種類、並びに、通信情報の記録から得られるパケット数、パケットサイズおよび通信時間を基に比較する。これにより、情報処理装置１は、各アプリケーション用の各ネットワーク機能の負荷の大きさを求めることができ、求められた各ネットワーク機能の負荷の大きさを比較することで、切替対象のネットワーク機能を決定することが可能となる。
また、情報処理装置１は、各アプリケーションに対する各ネットワーク機能の負荷を、直近の一定時間において、継続して通信した通信情報の記録から得られるパケットサイズごとのパケット数および継続時間、並びに、パケットサイズごとの使用しているネットワーク機能の種類に対する負荷係数を基に負荷比較値を計算する。情報処理装置１は、計算した負荷比較値を比較する。これにより、情報処理装置１は、各アプリケーション用の各ネットワーク機能の負荷の負荷比較値を計算することができ、計算された負荷比較値を比較することで、切替対象のネットワーク機能を決定することが可能となる。
また、情報処理装置１は、情報処理装置１のＣＰＵ９１の使用率が第１の閾値より小さい場合であって、組込みＣＰＵ９４１の使用率が第２の閾値より大きい場合に、各アプリケーションに対する各ネットワーク機能の負荷を比較する。これにより、情報処理装置１は、ＣＰＵ９１の使用率と、組込みＣＰＵ９４１の使用率とを条件に各ネットワーク機能の負荷を比較し、さらには情報処理装置１に切り替えるネットワーク機能を決定することで、ＣＰＵリソースを効率良く利用することが可能となる。例えば、情報処理装置１は、情報処理装置１のＣＰＵ９１の使用率が第１の閾値より小さい場合を条件とすることで、ＣＰＵ９１で実行する各アプリケーションの処理を妨げないようにすることができる。
［その他］
なお、実施例では、切替対象ＮＦ決定部２４は、式（１）および式（２）を用いて、各ＮＦのＮＦ負荷比較値を計算すると説明した。しかしながら、切替対象ＮＦ決定部２４は、式（１）および式（２）に限定されず、各ＮＦの負荷を比較するために用いられる値を計算することができれば良い。すなわち、切替対象ＮＦ決定部２４は、パケット数、ＮＦの種類、パケットサイズおよび通信時間に限定されず、これら以外の要素を用いて、各ＮＦのＮＦ負荷比較値を計算しても良い。
また、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
また、図示した装置の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、装置の分散・統合の具体的態様は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、過負荷判定部２３と、切替対象ＮＦ決定部２４とを１個の部として統合しても良い。また、通信記録情報３１等を記憶する記憶部３０を情報処理装置１の外部装置としてネットワーク経由で接続するようにしても良い。
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）ネットワークインターフェースカードを搭載した情報処理装置であって、
前記ネットワークインターフェースカードは、
ネットワークスイッチと、
第１のプロセッサと、を有し、
前記第１のプロセッサは、
前記情報処理装置で実行する各アプリケーションへの通信情報をアプリケーションごとに記録する記録部と、
前記第１のプロセッサの使用率が過負荷である場合に、前記ネットワークスイッチのフロールールに基づいて各アプリケーションへの通信を処理する各ネットワーク機能の負荷を、前記通信情報の記録を基に比較する比較部と、
各ネットワーク機能の負荷が最小のネットワーク機能を選択する選択部と、
前記ネットワークスイッチのフロールールを変更すべく、前記選択部によって選択されたネットワーク機能の実行位置を前記情報処理装置のネットワーク機能に切り替える切替部と、を有する
ことを特徴とする情報処理装置。
（付記２）前記比較部は、各アプリケーションに対する各ネットワーク機能の負荷を、ネットワーク機能の種類、並びに、前記通信情報の記録から得られるパケット数、パケットサイズおよび通信時間を基に比較する
ことを特徴とする付記１に記載の情報処理装置。
（付記３）前記比較部は、各アプリケーションに対する各ネットワーク機能の負荷を、直近の一定時間において、継続して通信した通信情報の記録から得られるパケットサイズごとのパケット数および継続時間、並びに、パケットサイズごとの使用しているネットワーク機能の種類に対する負荷係数を基に負荷比較値を計算し、計算した負荷比較値を比較する
ことを特徴とする付記２に記載の情報処理装置。
（付記４）前記比較部は、前記情報処理装置の第２のプロセッサの使用率が第１の閾値より小さい場合であって、前記第１のプロセッサの使用率が第２の閾値より大きい場合に、各アプリケーションに対する各ネットワーク機能の負荷を比較する
ことを特徴とする付記１に記載の情報処理装置。
（付記５）ネットワークスイッチと、プロセッサとを有するネットワークインターフェースカードを搭載するコンピュータで実行する各アプリケーションへの通信情報をアプリケーションごとに記録し、
前記プロセッサの使用率が過負荷である場合に、ネットワークスイッチのフロールールに基づいて各アプリケーションへの通信を処理する各ネットワーク機能の負荷を、前記通信情報の記録を基に比較し、
各ネットワーク機能の負荷が最小のネットワーク機能を選択し、
前記ネットワークスイッチのフロールールを変更すべく、選択したネットワーク機能の実行位置を前記コンピュータのネットワーク機能に切り替える、
処理を前記コンピュータに実行させる過負荷制御プログラム。
（付記６）ネットワークスイッチと、プロセッサとを有するネットワークインターフェースカードを搭載するコンピュータで実行する各アプリケーションへの通信情報をアプリケーションごとに記録し、
前記プロセッサの使用率が過負荷である場合に、ネットワークスイッチのフロールールに基づいて各アプリケーションへの通信を処理する各ネットワーク機能の負荷を、前記通信情報の記録を基に比較し、
各ネットワーク機能の負荷が最小のネットワーク機能を選択し、
前記ネットワークスイッチのフロールールを変更すべく、選択したネットワーク機能の実行位置を前記コンピュータのネットワーク機能に切り替える、
処理を前記コンピュータが実行する過負荷制御方法。
（付記７）情報処理装置に搭載されるネットワークインターフェースカードであって、
ネットワークスイッチと、
プロセッサと、を有し、
前記プロセッサは、
前記情報処理装置で実行する各アプリケーションへの通信情報をアプリケーションごとに記録する記録部と、
前記プロセッサの使用率が過負荷である場合に、前記ネットワークスイッチのフロールールに基づいて各アプリケーションへの通信を処理する各ネットワーク機能の負荷を、前記通信情報の記録を基に比較する比較部と、
各ネットワーク機能の負荷が最小のネットワーク機能を選択する選択部と、
前記ネットワークスイッチのフロールールを変更すべく、前記選択部によって選択されたネットワーク機能の実行位置を前記情報処理装置のネットワーク機能に切り替える切替部と、を有する
ことを特徴とするネットワークインターフェースカード。
１ 情報処理装置
１０ 第１の制御部
１１ ＣＰＵ負荷計測部
１２ Ｐｏｄ
１３ ＮＦ
２０ 第２の制御部
２１ 通信記録部
２２ 通信統計処理部
２３ 過負荷判定部
２４ 切替対象ＮＦ決定部
２５ ＮＦ実行位置切替部
２６ ＣＰＵ負荷計測部
２７ ＮＦ
２８ フロー管理部
３０ 記憶部
３１ 通信記録情報
３２ 通信統計情報
３３ ＮＦ負荷係数情報
３４ ＮＦインスタンス情報
３５ 実行ＮＦ情報
４０ スイッチ部
４１ フローテーブル
５０ ＮＦ配置管理機構部
９１ ＣＰＵ
９２ メモリ
９３ ＨＤＤ
９４ スマートＮＩＣ
９５ ＰＣＩｅバス
９４１ 組込みＣＰＵ
９４２ ＮＩＣ
９４３ メモリ
９４４ ＰＣＩｅスイッチ
９４５ ネットワークポート

Claims (6)

  1. ネットワークインターフェースカードを搭載した情報処理装置であって、
    前記ネットワークインターフェースカードは、
    ネットワークスイッチと、
    第１のプロセッサと、を有し、
    前記第１のプロセッサは、
    前記情報処理装置で実行する各アプリケーションへの通信情報をアプリケーションごとに記録する記録部と、
    前記第１のプロセッサの使用率が過負荷である場合に、前記ネットワークスイッチのフロールールに基づいて各アプリケーションへの通信を処理する各ネットワーク機能の負荷を、前記通信情報の記録を基に比較する比較部と、
    各ネットワーク機能の負荷が最小のネットワーク機能を選択する選択部と、
    前記ネットワークスイッチのフロールールを変更すべく、前記選択部によって選択されたネットワーク機能の実行位置を前記情報処理装置のネットワーク機能に切り替える切替部と、を有する
    ことを特徴とする情報処理装置。
  2. 前記比較部は、各アプリケーションに対する各ネットワーク機能の負荷を、ネットワーク機能の種類、並びに、前記通信情報の記録から得られるパケット数、パケットサイズおよび通信時間を基に比較する
    ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 前記比較部は、各アプリケーションに対する各ネットワーク機能の負荷を、直近の一定時間において、継続して通信した通信情報の記録から得られるパケットサイズごとのパケット数および継続時間、並びに、パケットサイズごとの使用しているネットワーク機能の種類に対する負荷係数を基に負荷比較値を計算し、計算した負荷比較値を比較する
    ことを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
  4. 前記比較部は、前記情報処理装置の第２のプロセッサの使用率が第１の閾値より小さい場合であって、前記第１のプロセッサの使用率が第２の閾値より大きい場合に、各アプリケーションに対する各ネットワーク機能の負荷を比較する
    ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
  5. ネットワークスイッチと、プロセッサとを有するネットワークインターフェースカードを搭載するコンピュータで実行する各アプリケーションへの通信情報をアプリケーションごとに記録し、
    前記プロセッサの使用率が過負荷である場合に、ネットワークスイッチのフロールールに基づいて各アプリケーションへの通信を処理する各ネットワーク機能の負荷を、前記通信情報の記録を基に比較し、
    各ネットワーク機能の負荷が最小のネットワーク機能を選択し、
    前記ネットワークスイッチのフロールールを変更すべく、選択したネットワーク機能の実行位置を前記コンピュータのネットワーク機能に切り替える、
    処理を前記コンピュータに実行させる過負荷制御プログラム。
  6. ネットワークスイッチと、プロセッサとを有するネットワークインターフェースカードを搭載するコンピュータで実行する各アプリケーションへの通信情報をアプリケーションごとに記録し、
    前記プロセッサの使用率が過負荷である場合に、ネットワークスイッチのフロールールに基づいて各アプリケーションへの通信を処理する各ネットワーク機能の負荷を、前記通信情報の記録を基に比較し、
    各ネットワーク機能の負荷が最小のネットワーク機能を選択し、
    前記ネットワークスイッチのフロールールを変更すべく、選択したネットワーク機能の実行位置を前記コンピュータのネットワーク機能に切り替える、
    処理を前記コンピュータが実行する過負荷制御方法。
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