JP5874728B2

JP5874728B2 - リソース最適化方法、ｉｐネットワークシステムおよびリソース最適化プログラム

Info

Publication number: JP5874728B2
Application number: JP2013533462A
Authority: JP
Inventors: 直哉吉川; 智仁井口; 良介大原
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2032-06-22
Also published as: EP2744186A1; JPWO2013038585A1; US20140201364A1; EP2744186B1; WO2013038585A1; US9438498B2; EP2744186A4

Description

本発明は、リソース最適化方法、ＩＰ（Internet Protocol）ネットワークシステムおよびリソース最適化プログラムに関する。

従来は、仮想マシンのリソース最適化を行う場合、特許文献１の特開２０１１−９０５３７号公報「仮想マシン移動制御プログラム、仮想マシン移動制御装置および仮想マシン移動制御方法」にも記載されているように、現状のリソース状態のみを使用しており、リソースが限りなく少なくなってきてから、仮想マシンのリソースを最適化するという機能を備えているだけであった。このような仕組みの場合、リソースが少なくなってからしか対応することができないため、ＩＰ電話ネットワーク等のＩＰネットワークシステムのようなリアルタイム性を必要とするキャリア向けや企業内向けのサービスを行おうとしても、安定的な稼動ができない可能性があるという問題があった。

また、仮想マシンを停止させることなく他の物理ハードウェア上に移動させるライブマイグレーションを実施する場合において、仮想マシンのライブマイグレーション先の選出は、現状のリソース状態を基にしたものしかなく、ライブマイグレーション後においても、そのライブマイグレーション先で直ちにトラフィックが急増して、ライブマイグレーションを繰り返す事態に陥り、仮想マシンホストの性能が劣化する、または、トラフィックが急増するという可能性があるという問題もあった。

特開２０１１−９０５３７号公報（第１２−１５頁）

前述のように、従来の仮想マシンのリソースの最適化技術においては、現状のリソース状況のみを考慮して実施していたため、実際に、そのリソースが不足するまで、リソース不足に陥ることを予測することができず、リアルタイム性を必要とするＩＰ電話ネットワーク等のＩＰネットワークシステムにおいては、安定した稼動を期待することができなかった。

また、従来の仮想マシンは、前述のように、ライブマイグレーション先を選出する際に、現状のリソース状況を考慮するのみで、そのライブマイグレーション先の近未来のトラフィックを考慮に入れていなかったため、ライブマイグレーション先のホストにおいても、移行後に直ちにリソースが不足してしまい、ライブマイグレーションを繰り返すという、ライブマイグレーション多発の可能性があるという問題があった。かくのごときライブマイグレーションが繰り返し実施されてしまう場合、リアルタイム性を必要とするＩＰ電話ネットワーク等のＩＰネットワークシステムの全体的なトラフィックの増加や、仮想マシンホストの性能にも影響が生じる可能性がある。

（本発明の目的）
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、安定したライブマイグレーションを可能にしたリソース最適化方法、該リソース最適化方法を採用したＩＰネットワークシステムおよび該リソース最適化方法をコンピュータによって実行することが可能なリソース最適化プログラムを提供することを、その目的としている。

前述の課題を解決するため、本発明によるリソース最適化方法、ＩＰネットワークシステムおよびリソース最適化プログラムは、主に、次のような特徴的な構成を採用している。

（１）本発明によるリソース最適化方法は、ＩＰネットワークシステムにおける通信呼を処理する仮想マシンのライブマイグレーションを実施することによってリソースの最適化を行うリソース最適化方法であって、前記仮想マシンが処理する対象の加入者数に基づいて、今後発生が予測されるトラフィック発生量を推測し、推測した前記トラフィック発生量が、前記仮想マシンが稼動している物理ハードウェアの処理量としてあらかじめ定めた最適値を超えた場合、当該トラフィック発生量の処理に余裕がある最適な物理ハードウェアを選択して、選択した該物理ハードウェアへ前記仮想マシンをライブマイグレーションすることを特徴とする。

（２）本発明によるＩＰネットワークシステムは、通信呼を処理する仮想マシンのライブマイグレーションを実施することによってリソースの最適化を行うＩＰネットワークシステムであって、前記仮想マシンが処理する対象の加入者数に基づいて、今後発生が予測されるトラフィック発生量を推測するトラフィック推測機能部を備え、該トラフィック推測機能部は、推測した前記トラフィック発生量が、前記仮想マシンが稼動している物理ハードウェアの処理量としてあらかじめ定めた最適値を超えた場合、当該トラフィック発生量の処理に余裕がある最適な物理ハードウェアを選択して、選択した該物理ハードウェアへライブマイグレーションすることを、前記仮想マシンに対して指示し、該指示を受け取った前記仮想マシンは、該指示にしたがって、最適な物理ハードウェアへのライブマイグレーションを実施することを特徴とする。

（３）本発明によるリソース最適化プログラムは、少なくとも前記（１）に記載のリソース最適化方法を、コンピュータによって実行可能なプログラムとして実施していることを特徴とする。

本発明のリソース最適化方法、ＩＰネットワークシステムおよびリソース最適化プログラムによれば、以下のような効果を奏することができる。

第１の効果は、加入者数またはトラフィック量の実際の監視結果を基にして今後のトラフィックの発生量を予測するので、事前にトラフィックの増加を予測して、仮想マシンのリソースの最適化を図ることが可能になることにある。

第２の効果は、ライブマイグレーション先の物理ハードウェアとして、将来的にも、再度のライブマイグレーションが必要となるようなトラフィック処理量の増加の可能性が少ない物理ハードウェアを選出することができることにある。その理由は、加入者数またはトラフィック量の実際の監視結果から導いたトラフィックの予測値に余裕がある最適な物理ハードウェアを選択して、ライブマイグレーション移行先として仮想マシンに通知することができるためである。

本発明によるＩＰネットワークシステムのシステム構成の一例を示すシステム構成図である。図１のＩＰネットワークシステムの動作の一例を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明によるリソース最適化方法、ＩＰ（Internet Protocol）ネットワークシステムおよびリソース最適化プログラムの好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以下の説明においては、本発明によるリソース最適化方法およびＩＰネットワークシステムについて説明するが、かかるリソース最適化方法をコンピュータにより実行可能なリソース最適化プログラムとして実施するようにしても良いし、あるいは、リソース最適化プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしても良いことは言うまでもない。

（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、ＩＰ電話ネットワーク等のＩＰネットワークシステムのようなリアルタイム性を必要とするシステムにおける仮想マシンのトラフィックを予測する機能を利用して、今後のトラフィックの発生量の予測結果に基づいて、仮想マシンのリソース最適化を行うことを主要な特徴としている。

ここで、仮想マシンのトラフィックの予測は、例えば、ＩＰネットワークシステムとしてＩＰ電話ネットワークシステムに適用する場合、仮想マシン上のＳＩＰ（Session Initiation Protocol）サーバに収容された加入者情報を基にして今後のトラフィック発生量を推測し、加入者数が増加した際には、今後のトラフィック発生量も増加するので、当該仮想マシンを現在の物理ハードウェアに収容することができるか否かを判断する。収容することができないと判断した場合は、仮想マシンを別の物理ハードウェアにライブマイグレーションする。また、ライブマイグレーション先を選出する際には、ライブマイグレーション先の物理ハードウェアにおけるトラフィック処理可能な能力を参照して、加入者数の増加後の今後のトラフィック発生量が、処理可能なトラフィックの量としてあらかじめ定めた最適値を超えていない物理ハードウェアを選択して、選択した該物理ハードウェアへのライブマイグレーションを実施する。

而して、仮想マシン上のＳＩＰサーバの処理対象となる加入者数または実際に扱っているトラフィック量を基にして今後発生するネットワーク帯域すなわちトラフィック発生量を予測する機能をトラフィック推測機能部として具備することによって、事前に、加入者数またはトラフィック量の実際の変化の監視結果に基づいて今後のトラフィックの発生量を予測し、仮想マシンのリソースを最適化することが可能になるので、リソース不足に陥る可能性があることを予測することができず、ＩＰ電話ネットワークとして安定した稼動を期待することができなくなるという従来の問題を解消することができる。

また、現状のリソース状況のみをライブマイグレーション先の判断材料とするというものではなく、加入者数またはトラフィック量の実際の監視結果を基にしたトラフィックの予測値を用いて、ライブマイグレーション先として最適な物理ハードウェアをあらかじめ選択することによって、ライブマイグレーションを繰り返して、仮想マシンホストの性能が劣化する、または、トラフィックが急増するという事態を解消させることが可能になるので、ライブマイグレーション先のホストにおいてリソース不足が直ちに発生して、ライブマイグレーションを繰り返してしまうという従来の問題についても解消することができる。

つまり、本発明によるＩＰネットワークシステムの一例であるＩＰ電話ネットワークにおいては、トラフィック推測機能部が仮想マシン上のＳＩＰサーバの加入者数を常に監視しており、その加入者数から今後発生が予測されるトラフィック発生量があらかじめ定めた基準値を超えた場合には、仮想マシンのライブマイグレーションを実施するようにしている。

さらに、仮想マシンは、ライブマイグレーションの際に、移行先のトラフィック予測値を考慮して、ライブマイグレーション先を選出する。その実現方法としては、トラフィック推測機能部は、仮想マシンからのライブマイグレーション先の問い合わせを受け取ると、今後発生すると予測されるトラフィック発生量の処理を行う能力に余裕のあるホストすなわち物理ハードウェアを選択し、選択したホストを仮想マシンに対して通知する。該通知を受け取った仮想マシンは、受け取ったホストに関する情報にしたがって、ライブマイグレーションを実施する。

（本発明の実施形態）
次に、本発明によるリソース最適化方法およびＩＰネットワークシステムについて、その実施形態を一例として説明する。本発明によるリソース最適化方法は、前述のように、本発明のＩＰネットワークシステムの一例であるＩＰ電話ネットワークにおいても適用することが勿論可能である。すなわち、仮想マシン上にＳＩＰサーバを配置し、該仮想マシン上のＳＩＰサーバが処理対象とする加入者数が増減する場合に備えて、加入者数の増減を監視して、該仮想マシンが搭載されている物理ハードウェアのトラフィックが最適な状態にあるか否かを常時監視している。

物理ハードウェアが処理しようとするトラフィックが最適な状態ではないと判断した場合には、ライブマイグレーションを実施して、該仮想マシンは他の物理ハードウェアに移行する。また、ライブマイグレーションを実施する際にも、本発明においては、物理ハードウェアとしてトラフィック予測値を処理する能力が最適なライブマイグレーション先へと移行する。

かくのごときリソース最適化方法およびＩＰネットワークシステムについては、企業内のＩＰ電話ネットワークシステム、通信キャリアが提供するＩＰ電話ネットワークシステムのいずれのＩＰ電話ネットワークシステムおいても適用することが可能であるとともに、アプリケーションとして電話呼のみならずデータや画像等を扱う通信呼をも含む一般のＩＰネットワークシステムに対しても適用することも勿論可能である。

（実施形態の構成例）
次に、本発明によるＩＰネットワークシステムのシステム構成の一例について、図１を参照して詳細に説明する。図１は、本発明によるＩＰネットワークシステムのシステム構成の一例を示すシステム構成図であり、ＩＰネットワークシステムとしてＩＰ電話ネットワークシステムに適用する場合を例にとって示している。

図１のＩＰ電話ネットワークシステムにおいては、物理ハードウェア１０とその上で動作する仮想マシン１１、さらには、該仮想マシン１１上で動作してＩＰ電話システムを実現するＳＩＰサーバ１１ａ、そして、加入者数に応じたトラフィックの今後の予測値を推測するトラフィック推測機能部１０１、実際のトラフィックを監視するトラフィック監視装置１２、該トラフィック監視装置１２を制御する制御機能部１０２、仮想マシンのトラフィックを常に監視し、監視結果をトラフィックの推測材料としてトラフィック推測機能部１０１に提供するトラフィック監視機能部１０３を少なくとも含んで構成されている。

トラフィック推測機能部１０１は、仮想マシン１１上のＳＩＰサーバ１１ａが処理対象とする加入者数の監視結果に基づいて、今後発生することが予測されるトラフィック発生量を推測し、当該仮想マシン１１が稼動している現在の物理ハードウェア１０が処理することが可能な最適な能力を超えているか否かを常時監視している。予測したトラフィック発生量が、現在の物理ハードウェアの最適な能力すなわち最適値を超えていると判断すると、トラフィック推測機能部１０１は、仮想マシン１１に対して、ＩＰ電話呼を処理しているアプリケーションやＯＳの動作を停止させることなく、現在の物理ハードウェア１０から他の物理ハードウェア１０へ仮想マシン１１を移行させるライブマイグレーションの実施を指示する。

仮想マシン１１は、ライブマイグレーションを実施する際に、マイグレーション先の物理ハードウェア１０をトラフィック推測機能部１０１に問い合わせる。該問い合せを受け取ったトラフィック推測機能部１０１は、ＳＩＰサーバ１１ａの加入者数を基にして推測した今後のトラフィック発生量に基づいて、トラフィックの処理量が最適な状態になる物理ハードウェア１０を選択して、問い合せ元の仮想マシン１１に対して返送する。

仮想マシン１１は、トラフィック推測機能部１０１から返送されてきた情報に基づいて、ライブマイグレーション先として選択された物理ハードウェア１０へのライブマイグレーション動作を実施する。この結果、ライブマイグレーション実施後の物理ハードウェア１０においては、加入者数に応じて今後に発生が予測されるトラフィック発生量の推測結果も考慮しているので、ライブマイグレーションをさらに繰り返すことなく、仮想マシン１１上のＳＩＰサーバ１１ａが扱うＩＰ電話呼のトラフィックを余裕がある最適な状態で安定して処理することができる。

（実施形態の動作の説明）
次に、図１に示したＩＰネットワークシステムの動作について、その一例を、図２のフローチャートを用いて詳細に説明する。図２は、図１のＩＰネットワークシステムの動作の一例を説明するためのフローチャートであり、ＩＰネットワークシステムの一例としてＩＰ電話システムを適用し、該ＩＰ電話システムにおける加入者数に連動したトラフィック予測値に基づいて実施されるリソース最適化の動作例を示している。

物理ハードウェア１０の上で動作する仮想マシン１１上においては、ＩＰ電話サービスを実現するための機能を有するＳＩＰサーバ１１ａが動作している。トラフィック推測機能部１０１は、この仮想マシン１１上のＳＩＰサーバ１１ａの加入者数を常に監視し、該加入者数に連動して今後の発生が予測されるトラフィック値を監視している（ステップＳ１）。加入者数の監視結果として、現在の加入者数に応じて今後発生が予測されるトラフィック値が、当該仮想マシン１１が現在稼動している物理ハードウェア１０が処理する処理量としてあらかじめ定めた最適値を超えたか否かを確認する（ステップＳ２）。該トラフィック値が最適値を超えていないと判断した場合は（ステップＳ２のＹｅｓ）、仮想マシン１１のライブマイグレーションを実施する必要はないので、ステップＳ１に復帰して、ＳＩＰサーバ１１ａの加入者数の監視を継続する。

一方、該トラフィック値が最適値を超えたと判断した場合（ステップＳ２のＮｏ）、トラフィック推測機能部１０１は、仮想マシン１１に対してライブマイグレーションを実施するように指示する。

仮想マシン１１は、ライブマイグレーションを実施するに当たって、トラフィック推測機能部１０１に対して、トラフィック処理に余裕のある最適な物理ハードウェア１０がどれかを問い合わせる。該問い合せを受け取ったトラフィック推測機能部１０１は、仮想マシン１１上のＳＩＰサーバ１１ａの加入者数に基づいて推測したトラフィック予測値の処理に余裕がある最適な物理ハードウェア１０を選択して、選択した物理ハードウェア１０を示す情報を問い合わせ元の仮想マシン１１に対して返送する。該仮想マシン１１は、トラフィック推測機能部１０１から返送されてきた情報に基づいて、トラフィック推測機能部１０１にて選択した物理ハードウェア１０へのライブマイグレーションを実施する（ステップＳ３）。

かくのごとく、最適な物理ハードウェア１０として、ＳＩＰサーバ１１ａの加入者数に基づいて推測したトラフィック予測値を処理する際の余裕を有していることが事前に確認された物理ハードウェア１０に対してライブマイグレーションを行うので、ライブマイグレーション後においても、仮想マシン１１上のＳＩＰサーバ１１ａは、トラフィックの処理を安定して確実に実施することができ、仮想マシン１１上のＳＩＰサーバ１１ａは、安定して稼動することが可能である。

なお、トラフィック推測機能部１０１は、前述の実施例においては、加入者数に基づいてトラフィック値を推測する場合について説明したが、本発明は、かかる場合のみに限るものではなく、例えば、加入者数に基づいて今後のトラフィック発生量を予測する代わりに、仮想マシン１１上のＳＩＰサーバ１１ａの実際のトラフィックを常時監視しているトラフィック監視機能部１０３を利用して、実際のトラフィックを測定した結果に基づいて、今後発生すると予測されるトラフィック発生量を推測するようにしても勿論構わない。

さらには、加入者数に基づいて今後の発生を予測したトラフィック推測値とトラフィック監視機能部１０３による実際のトラフィックの監視結果との双方を併用するようにしても良い。つまり、トラフィック監視機能部１０３による実際のトラフィックの監視結果を利用することによって、トラフィック推測機能部１０１は、トラフィック監視機能部１０３が監視した実際のトラフィックの監視結果に基づいて、加入者数を基にして今後の発生を予測したトラフィック推測値が適切であったか否かを判断するようにしても良い。

かくのごとく、加入者数に基づいて今後の発生を予測したトラフィック推測値とトラフィック監視機能部１０３による実際のトラフィックの監視結果との双方を併用することによって、加入者数に基づくトラフィック推測値とトラフィック監視機能部１０３による実際のトラフィック値との間にあらかじめ定めた閾値以上の大きな隔たりが生じている場合には、加入者数を基にしたトラフィック推測値に大きな誤差が生じていることを意味しており、加入者数に応じたトラフィック推測値の設定内容を見直すことを保守者に促すことによって、より安定したシステムの運営を実現することが可能になる。

（本実施形態の効果の説明）
以上に説明したように、本実施形態においては、次のような効果が得られる。

第１の効果は、加入者数またはトラフィック量の実際の監視結果を基にして今後のトラフィックの発生量を予測するので、事前にトラフィックの増加を予測して、仮想マシン１１のリソースの最適化を図ることが可能になることにある。

第２の効果は、ライブマイグレーション先の物理ハードウェアとして、将来的にも、再度のライブマイグレーションが必要となるようなトラフィック処理量の増加の可能性が少ない物理ハードウェア１０を選出することができることにある。その理由は、加入者数またはトラフィック量の実際の監視結果から導いたトラフィックの予測値に余裕がある最適な物理ハードウェア１０をトラフィック推測機能部１０１にて選択して、ライブマイグレーション移行先として仮想マシン１１に通知することができるためである。

上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。）

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、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。

この出願は、２０１１年９月１４日に出願された日本出願特願２０１１−２００４３３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１０物理ハードウェア
１１仮想マシン
１１ａＳＩＰサーバ
１２トラフィック監視装置
１０１トラフィック推測機能部
１０２制御機能部
１０３トラフィック監視機能部

Claims

仮想マシンが処理する対象の加入者数に基づいて、今後発生が予測されるトラフィック発生量を推測し、推測した前記トラフィック発生量が、前記仮想マシンが稼動している物理ハードウェアの処理量としてあらかじめ定めた最適値を超えた場合、
当該トラフィック発生量の処理に余裕がある最適な物理ハードウェアを選択して、選択した該物理ハードウェアへ前記仮想マシンをライブマイグレーションし、
実際のトラフィックを監視した結果と前記加入者数に基づいて予測した前記トラフィック発生量とを比較し、あらかじめ定めた閾値以上の大きな隔たりが生じている場合、
保守者に対して通知し、前記加入者数に基づいて予測する前記トラフィック発生量の設定内容の見直しを促す、
ことを特徴とするリソース最適化方法。
前記方法は、ＩＰネットワークシステムに適用され、
前記ＩＰネットワークシステムが、ＩＰ電話呼を対象とするＩＰ電話ネットワークシステムであり、前記仮想マシン上にＩＰ電話呼を処理するＳＩＰ（Session Initiation Protocol）サーバを配置し、
前記加入者数が、該ＳＩＰサーバが処理対象とする加入者数であることを特徴とする請求項１に記載のリソース最適化方法。
仮想マシンが処理する対象の加入者数に基づいて、今後発生が予測されるトラフィック発生量を推測するトラフィック推測機能手段を備え、
当該トラフィック推測機能手段は、推測した前記トラフィック発生量が、前記仮想マシンが稼動している物理ハードウェアの処理量としてあらかじめ定めた最適値を超えた場合、
当該トラフィック発生量の処理に余裕がある最適な物理ハードウェアを選択して、選択した該物理ハードウェアへライブマイグレーションすることを、前記仮想マシンに対して指示し、該指示を受け取った前記仮想マシンは、該指示にしたがって、最適な物理ハードウェアへのライブマイグレーションを実施し、
前記トラフィック推測機能手段は、実際のトラフィックを監視した結果と前記加入者数に基づいて予測した前記トラフィック発生量とを比較し、
あらかじめ定めた閾値以上の大きな隔たりが生じている場合、保守者に対して通知し、前記加入者数に基づいて予測する前記トラフィック発生量の設定内容の見直しを促す、
ことを特徴とするＩＰネットワークシステム。
前記仮想マシン上にＩＰ電話呼を処理するＳＩＰ（Session Initiation Protocol）サーバを配置し、前記加入者数が、該ＳＩＰサーバが処理対象とする加入者数であることを特徴とする請求項３に記載のＩＰネットワークシステム。
請求項１又は２に記載のリソース最適化方法を、コンピュータによって実行可能なプログラムとして実施していることを特徴とするリソース最適化プログラム。