JP6440203B2 - ネットワーク監視システム、ネットワーク監視方法およびプログラム - Google Patents

ネットワーク監視システム、ネットワーク監視方法およびプログラム Download PDF

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Description

本発明は、ネットワーク上の仮想ネットワーク機能を監視する技術に関する。
従来から、通信設備においては、ネットワーク機能とハードウェアが一体化した専用装置を用いることが主流であったが、汎用サーバの高機能化と仮想化技術の進展により、仮想化技術を活用して汎用サーバ上にネットワーク機能を実装する、ネットワーク機能仮想化技術（NFV: Network Function Virtualization）が注目されている。
ＮＦＶ技術により、仮想化基盤（NFVI: NFV Infrastructure）上に仮想ネットワーク機能（VNF: Virtual Network Function）を配置させることで、設備コストの低減、インフラリソースの効率的利用、サービス導入の迅速化が見込まれている。さらに、ネットワーク機能を仮想化基盤上に実装することで、ネットワーク機能の導入、削除が容易となるため、ネットワーク運用管理の自動化も期待されている。
仮想ネットワーク機能は、ＶＮＦ配置箇所や、ＶＮＦに対するＣＰＵやメモリ資源量の配分などのＶＮＦへの仮想化基盤資源割当てが柔軟であることを特徴としている。そのため、例えば、通信量やサーバ負荷に応じて自動的にスケールアウトやスケールインする技術（オートスケール機能）や、ＶＮＦに異常や障害が検出された場合に、ＶＮＦを別の健全な汎用サーバ上に移行させることで、障害に対し自動的に復旧する技術（オートヒール機能）が検討されている。オートスケール機能やオートヒール機能は、仮想ネットワーク機能、仮想化基盤、またはハードウェアの異常検知を契機として実行される。
図６は、従来のネットワーク機能監視システムの構成を示した概要図である。汎用サーバ上にハイパーバイザ、仮想マシン、仮想スイッチなどから構成される仮想化基盤が構築され、仮想化基盤上に、ファイアウォール、ロードバランサ、ルータなどの仮想ネットワーク機能が構成されており、これらの仮想ネットワーク機能や仮想化基盤を監視システムが監視している。そして、監視システムにおいて異常を検知すると、ＮＦＶ制御システムへ異常通知を行ない、異常通知を受信したＮＦＶ制御システムは、オートスケール機能やオートヒール機能などを用いて、ＶＮＦおよびＮＦＶＩを操作している。
このように、高信頼なネットワークを提供するためには、ネットワーク上の異常を迅速に把握することが必要不可欠である。しかし、特に、ＮＦＶＩの性能監視においては、ハイパーバイザや仮想マシン、仮想スイッチなどの仮想化基盤に対して、ＣＰＵ使用率、メモリ使用率、帯域使用率、ディスク使用率など多様な性能情報を監視する必要があるため、管理項目が複雑化する。
通常、各性能情報に対して、それぞれに閾値を設けることで、正常であるか異常であるかを判断するが、監視領域の拡大や管理項目の多様化に伴い、設定が複雑化する。例えば、ハイパーバイザに異常が生じると、関連する仮想マシンからも異常を知らせるアラームが生じるため、その結果、異常個所や影響範囲の特定が困難となり、オートヒール機能やオートスケール機能が適切に機能しない可能性が大きく、またリアルタイム性が損なわれる懸念がある。さらに、従来の検知手法では、仮想マシンを橋渡しする仮想スイッチの内部の異常などは検知しにくい事象となる。
このような課題に対し、特許文献１では、ＮＦＶＩの性能情報を統合的に解析することによって、異常を検知する技術が開示されている。図７に示すように、各ネットワークの正常時の性能情報をもとに、統計処理や教師なし機械学習を活用した異常判定ルールを生成し、一定の周期で収集した性能情報と異常検知ルールを対比させることで、異常検知機能を提供する。
また、特許文献２では、監視対象装置の性能情報の時間的周期性を解析し、前記周期毎に生成された密度分布モデル情報を元に適切な閾値を導出し、前記閾値から異常を検出する技術が開示されている。
また、特許文献３では、任意の２つの被管理対象装置の各性能情報と時系列に対して相関関数を導出することで、正常時に生成した相関関数が崩れているかどうかで異常を検知する技術が開示されている。
特開２０１５−０７０５２８号公報 特開２０１３−２１４１７１号公報 特許第５５９０１９６号公報 特許第５６６６６８５号公報 国際公開第２０１２／０８１７１８号
しかしながら、特許文献１では、異常判定ルールの生成には、一定期間性能情報を収集する必要があり、例えば、ＶＮＦが別のハードウェアに移行した場合には、移行後、異常判定ルールが生成されるまで、異常検知を実施することができない。
また、特許文献２では確率分布モデルの作成を行なうため、そして特許文献３では相関モデルの生成を行なうため、特許文献１と同様、事前に正常時の性能情報を蓄積しておく必要があり、例えば、ＶＮＦが別のハードウェアに移行した場合には、移行後、異常判定ルールが生成されるまで、異常検知を実施することができない。
一方、事前に性能情報を蓄積せずに対応できる技術として、正常時の性能情報予測方法に関する技術が開示されている。特許文献４では、監視対象装置群がもつトラフィックフローのＩＰヘッダやＴＣＰ／ＵＤＰヘッダに含まれる情報により集約フローを構築し、集約フローに応じて異常判定に用いる基準分布を生成することで異常検知を行なう技術が開示されている。基準分布は、新規に取得したフロー情報によりフィードバック処理されることで、変動するトラフィックをリアルタイムに追従し、異常判定の精度を向上させている。しかしながら、仮想ネットワーク機能においては、ＶＮＦの配置箇所や仮想化基盤における資源割当て変更により、突然として正常時の性能情報が変化するため、仮想ネットワーク機能に対しては、特許文献４記載の性能情報予測方法を適用することはできない。
また、特許文献５では、仮想環境下において、アプリケーションとハードウェアの動作に関してそれぞれ性能予測モデルを生成し、２つの性能予測モデルを合成処理することで仮想化システム全体の性能予測を行なう技術が開示されている。しかしながら、ＮＦＶの実施形態として、複数のベンダから提供されるＶＮＦアプリケーション動作の性能予測モデルを共通的に生成することはできず、ハードウェア動作との合成処理ができないため、性能予測はできない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、性能情報を収集するための一定期間を設けることなく、即時に仮想ネットワーク機能の監視を行なうネットワーク監視システム、ネットワーク監視方法およびプログラムを提供することを目的とする。
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明のネットワーク監視システムは、仮想ネットワーク機能を監視するネットワーク監視システムであって、仮想化基盤上に設けられた仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報を取得し、新たに設けられ監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測する機能と、仮想ネットワーク機能の実性能情報が、前記予測した性能情報から定まる許容範囲内にあるかどうかを判定する基準となる異常判定ルールを生成する機能と、前記仮想ネットワーク機能の実性能情報および前記異常判定ルールを用いて異常判定を実施する機能と、前記判定の結果、異常があった場合は、異常通知を出力する機能と、を備えることを特徴とする。
このように、本発明のネットワーク監視システムは、仮想化基盤上に設けられた仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報を取得し、新たに設けられ監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測し、仮想ネットワーク機能の実性能情報が、予測した性能情報から定まる許容範囲内にあるかどうかを判定する基準となる異常判定ルールを生成し、仮想ネットワーク機能の実性能情報および前記異常判定ルールを用いて異常判定を実施し、判定の結果、異常があった場合は、異常通知を出力するので、仮想ネットワーク機能や仮想化基盤を新たに生成した場合、または仮想ネットワーク機能の配置箇所、割当て資源量が変化した場合において、蓄積された性能情報を用いて、監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測することができ、性能情報を収集するための一定期間を設けることなく、即時に仮想ネットワーク機能の監視を行なうことが可能となる。その結果、継続的に異常検知を行なうことが可能となる。
（２）また、本発明のネットワーク監視システムにおいて、新たに取得した仮想ネットワーク機能の実性能情報を正常時の性能情報として性能情報キャッシュに蓄積する機能をさらに備えることを特徴とする。
このように、新たに取得した仮想ネットワーク機能の実性能情報を正常時の性能情報として性能情報キャッシュに蓄積するので、当該仮想ネットワーク機能の実性能情報をもとに、異常判定を行なうことができ、より高品質なネットワークを提供することが可能となる。
（３）また、本発明のネットワーク監視システムにおいて、前記蓄積された性能情報を用いて、前記生成した異常判定ルールを更新する機能をさらに備えることを特徴とする。
このように、蓄積された性能情報を用いて、生成した異常判定ルールを更新するので、当該仮想ネットワーク機能に合った異常検知ルールを作成することができ、より高品質なネットワークを提供することが可能となる。
（４）また、本発明のネットワーク監視システムにおいて、前記仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報は、少なくとも仮想ネットワーク機能の仮想ネットワーク機能種別および仮想ネットワーク機能への割当て資源量を含むことを特徴とする。
このように、仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報は、少なくとも仮想ネットワーク機能の仮想ネットワーク機能種別および仮想ネットワーク機能への割当て資源量を含むので、新たに生成する仮想ネットワーク機能に関する性能情報がない場合でも同じような構成や環境に配置されている仮想ネットワーク機能の情報の性能情報を用いて、新たに生成した仮想ネットワーク機能の性能情報を算出することができ、即時に仮想ネットワーク機能の監視を行なうことが可能となる。
（５）また、少なくとも一つの異常検知エージェントおよび異常検知制御装置が仮想ネットワーク機能を監視するネットワーク監視システムであって、前記異常検知制御装置は、仮想ネットワーク機能毎の正常時の性能情報を蓄積する性能情報ＤＢと、仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報を取得し、新たに設けられ監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測する計算部と、ネットワーク上のいずれかの仮想化基盤上に、異常検知エージェントを生成、再構成、または削除する制御部と、を備え、前記異常検知エージェントは、監視対象となる仮想ネットワーク機能および仮想化基盤上の実性能情報を収集する収集部と、仮想化基盤上における各仮想ネットワーク機能の実性能情報が、前記予測した性能情報から定まる許容範囲内にあるかどうかを判定する基準となる異常判定ルールを生成する異常判定ルール設計部と、前記収集した実性能情報および前記生成した異常判定ルールを用いて、異常判定を行なう分析部と、前記判定の結果、異常があった場合は、異常通知を出力する通知部と、を備えることを特徴とする。
このように、異常検知制御装置が、仮想ネットワーク機能毎の正常時の性能情報を蓄積し、仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報を取得し、新たに設けられ監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測し、ネットワーク上のいずれかの仮想化基盤上に、異常検知エージェントを生成、再構成、または削除し、異常検知エージェントが、監視対象となる仮想ネットワーク機能および仮想化基盤上の実性能情報を収集し、仮想化基盤上における各仮想ネットワーク機能の実性能情報が、予測した性能情報から定まる許容範囲内にあるかどうかを判定する基準となる異常判定ルールを生成し、収集した実性能情報および生成した異常判定ルールを用いて、異常判定を行ない、判定の結果、異常があった場合は、異常通知を出力するので、仮想ネットワーク機能や仮想化基盤を新たに生成した場合、または仮想ネットワーク機能の配置箇所、割当て資源量が変化した場合において、蓄積された性能情報を用いて、監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測することができ、性能情報を収集するための一定期間を設けることなく、即時に仮想ネットワーク機能の監視を行なうことが可能となる。その結果、継続的に異常検知を行なうことが可能となる。
（６）また、本発明のネットワーク監視システムにおいて、前記異常検知エージェントは、収集した実性能情報を蓄積する性能情報キャッシュを更に備えることを特徴とする。
このように、異常検知エージェントは、収集した実性能情報を蓄積するので、当該仮想ネットワーク機能の実性能情報をもとに、異常判定を行なうことができ、より高品質なネットワークを提供することが可能となる。
（７）また、本発明のネットワーク監視システムにおいて、前記異常検知エージェントは、前記異常検知制御装置からの要求に応じて、前記性能情報キャッシュに蓄積した実性能情報を前記性能情報ＤＢへ送信する送信部を更に備えることを特徴とする。
このように、異常検知エージェントは、異常検知制御装置からの要求に応じて、性能情報キャッシュに蓄積した実性能情報を性能情報ＤＢへ送信するので、仮想ネットワーク機能が新たに生成、再構成された場合に、正常時の性能情報を予測する場合に用いることが可能となる。また、異常検知制御装置からの要求があったタイミングで、蓄積した実性能情報を性能情報キャッシュから性能情報ＤＢへ送信するので、ネットワーク上の負荷も軽減することができる。
（８）また、本発明のネットワーク監視システムにおいて、前記異常判定ルール設計部は、前記収集した実性能情報を用いて、前記異常判定ルールを更新する機能を更に備えることを特徴とする。
このように、異常判定ルール設計部は、収集した実性能情報を用いて、異常判定ルールを更新するので、各監視対象の仮想ネットワーク機能に適した異常判定ルールを作成することが可能となる。
（９）また、本発明のネットワーク監視システムにおいて、前記仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報は、少なくとも仮想ネットワーク機能の仮想ネットワーク機能種別および仮想ネットワーク機能への割当て資源量を含むことを特徴とする。
このように、仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報は、少なくとも仮想ネットワーク機能の仮想ネットワーク機能種別および仮想ネットワーク機能への割当て資源量を含むので、新たに生成した仮想ネットワーク機能であっても、即時に適切な性能情報を予測し、異常検知を行なうことが可能となる。
（１０）また、本発明のネットワーク監視方法は、仮想ネットワーク機能を監視するネットワーク監視方法であって、異常検知制御装置が、仮想化基盤上に設けられた仮想ネットワーク機能の正常時の性能情報を蓄積するステップと、仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報を取得し、新たに設けられ監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測するステップと、前記監視対象となる仮想ネットワーク機能が存在する仮想化基盤上に、異常検知エージェントを生成するステップと、を行ない、前記異常検知エージェントが、監視対象となる仮想ネットワーク機能および仮想化基盤上の実性能情報を収集するステップと、仮想化基盤上における各仮想ネットワーク機能の実性能情報が、前記予測した性能情報から定まる許容範囲内にあるかどうかを判定する基準となる異常判定ルールを生成するステップと、前記収集した実性能情報および前記生成した異常判定ルールを用いて、異常判定を行なうステップと、前記判定の結果、異常があった場合は、異常通知を出力するステップと、を行なうことを特徴とする。
このように、異常検知制御装置が、仮想化基盤上に設けられた仮想ネットワーク機能の正常時の性能情報を蓄積し、仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報を取得し、新たに設けられ監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測し、監視対象となる仮想ネットワーク機能が存在する仮想化基盤上に、異常検知エージェントを生成し、異常検知エージェントが、監視対象となる仮想ネットワーク機能および仮想化基盤上の実性能情報を収集し、仮想化基盤上における各仮想ネットワーク機能の実性能情報が、予測した性能情報から定まる許容範囲内にあるかどうかを判定する基準となる異常判定ルールを生成し、収集した実性能情報および生成した異常判定ルールを用いて、異常判定を行ない、判定の結果、異常があった場合は、異常通知を出力するので、仮想ネットワーク機能や仮想化基盤を新たに生成した場合、または仮想ネットワーク機能の配置箇所、割当て資源量が変化した場合において、蓄積された性能情報を用いて、監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測することができ、性能情報を収集するための一定期間を設けることなく、即時に仮想ネットワーク機能の監視を行なうことが可能となる。その結果、継続的に異常検知を行なうことが可能となる。
（１１）また、本発明のプログラムは、少なくとも一つの異常検知エージェント、および、仮想ネットワーク機能毎の正常時の性能情報を蓄積する性能情報ＤＢと、仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報を取得し、新たに設けられ監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測する計算部と、ネットワーク上のいずれかの仮想化基盤上に、異常検知エージェントを生成、再構成、または削除する制御部と、を備える異常検知制御装置が、仮想ネットワーク機能を監視するネットワーク監視システムのプログラムであって、前記異常検知エージェントが、監視対象となる仮想ネットワーク機能および仮想化基盤上の実性能情報を収集する処理と、仮想化基盤上における各仮想ネットワーク機能の実性能情報が、前記予測した性能情報から定まる許容範囲内にあるかどうかを判定する基準となる異常判定ルールを生成する処理と、前記収集した実性能情報および前記生成した異常判定ルールを用いて、異常判定を行なう処理と、前記判定の結果、異常があった場合は、異常通知を出力する処理と、を含む一連の処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。
このように、異常検知エージェントが、監視対象となる仮想ネットワーク機能および仮想化基盤上の実性能情報を収集し、仮想化基盤上における各仮想ネットワーク機能の実性能情報が、予測した性能情報から定まる許容範囲内にあるかどうかを判定する基準となる異常判定ルールを生成し、収集した実性能情報および生成した異常判定ルールを用いて、異常判定を行ない、判定の結果、異常があった場合は、異常通知を出力するので、仮想ネットワーク機能や仮想化基盤を新たに生成した場合、または仮想ネットワーク機能の配置箇所、割当て資源量が変化した場合において、蓄積された性能情報を用いて、監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測することができ、性能情報を収集するための一定期間を設けることなく、即時に仮想ネットワーク機能の監視を行なうことが可能となる。その結果、継続的に異常検知を行なうことが可能となる。
（１２）また、本発明のプログラムは、異常検知制御装置、および、監視対象となる仮想ネットワーク機能および仮想化基盤上の実性能情報を収集し、仮想化基盤上における各仮想ネットワーク機能の実性能情報が、予測した性能情報から定まる許容範囲内にあるかどうかを判定する基準となる異常判定ルールを生成し、前記収集した実性能情報および前記生成した異常判定ルールを用いて、異常判定を行ない、前記判定の結果、異常があった場合は、異常通知を出力する少なくとも１つの異常検知エージェントが、仮想ネットワーク機能を監視するネットワーク監視システムのプログラムであって、仮想ネットワーク機能毎の正常時の性能情報を蓄積する処理と、仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報を取得し、新たに設けられ監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測する処理と、ネットワーク上のいずれかの仮想化基盤上に、異常検知エージェントを生成、再構成、または削除する制御を行なう処理と、を含む一連の処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。
このように、異常検知制御装置が、仮想ネットワーク機能毎の正常時の性能情報を蓄積し、仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報を取得し、新たに設けられ監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測し、ネットワーク上のいずれかの仮想化基盤上に、異常検知エージェントを生成、再構成、または削除する制御を行なうので、仮想ネットワーク機能や仮想化基盤を新たに生成した場合、または仮想ネットワーク機能の配置箇所、割当て資源量が変化した場合において、蓄積された性能情報を用いて、監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測することができ、性能情報を収集するための一定期間を設けることなく、即時に仮想ネットワーク機能の監視を行なうことが可能となる。その結果、継続的に異常検知を行なうことが可能となる。
本発明によれば、ネットワーク上に、仮想ネットワーク機能や仮想化基盤を新たに生成した場合、または仮想ネットワーク機能の配置箇所、割当て資源量が変化した場合において、蓄積された性能情報を用いて、監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測することができ、性能情報を収集するための一定期間を設けることなく、即時に仮想ネットワーク機能の監視を行なうことができる。
本実施形態に係るネットワーク監視システムの概略構成を示す図である。 本実施形態に係る異常検知の基本動作（生成）を示すシーケンス図である。 本実施形態に係る異常検知の基本動作（削除）を示すシーケンス図である。 性能情報ＤＢに格納されている情報の一例を示した図である。 ＶＮＦ種別に係る性能変化を示したグラフである。 ＣＰＵ使用率に関する分布を示したグラフである。 従来のネットワーク機能監視システムの構成を示した概要図である。 従来の異常検知システムの仕組みを示した図である。
本発明者らは、ネットワーク上に、多種多様な仮想ネットワーク機能の新規生成、または仮想ネットワーク機能の配置箇所もしくは割当て資源量が変化した際に、正常なのか異常なのかを判断する性能情報がないことにより、即時に異常検知を実施することができないことに着目し、各仮想ネットワーク機能の性能情報を蓄積し、蓄積した性能情報から新規生成、配置箇所または割当て資源量が変化した仮想ネットワーク機能の性能情報を予測することによって、即時に仮想ネットワーク機能の異常検知を実施できることを見出し、本発明をするに至った。
すなわち、本発明のネットワーク監視システムは、仮想ネットワーク機能を監視するネットワーク監視システムであって、仮想化基盤上に設けられた仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報を取得し、新たに設けられ監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測する機能と、仮想ネットワーク機能の実性能情報が、前記予測した性能情報から定まる許容範囲内にあるかどうかを判定する基準となる異常判定ルールを生成する機能と、前記仮想ネットワーク機能の実性能情報および前記異常判定ルールを用いて異常判定を実施する機能と、前記判定の結果、異常があった場合は、異常通知を出力する機能と、を備えることを特徴とする。
これにより、本発明者らは、ネットワーク機能や仮想化基盤を新たに生成した場合、またはネットワーク機能の配置箇所、割当て資源量が変化した場合において、蓄積された性能情報を用いて、監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測することができ、性能情報を収集するための一定期間を設けることなく、即時に仮想ネットワーク機能の監視を行なうことが可能となる。その結果、継続的に異常検知を行なうことを可能とした。以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、本実施形態に係るネットワーク監視システムの概略構成を示す図である。ネットワーク監視システム１は、異常検知制御装置１００、異常検知エージェント２００から構成されている。説明をわかりやすくするため、図１に示すような構成で図示しているが、異常検知エージェント２００は、仮想化基盤上に限らず、ネットワーク上であればどこに配置してもよい。
異常検知制御装置１００は、制御部１０１、性能情報ＤＢ１０３および計算部１０５を備えている。制御部１０１は、ネットワーク上への異常検知エージェントの作成、削除、再構成を制御する。ＮＦＶ制御システム２などの外部システムが仮想ネットワーク機能を新たに生成する場合、異常検知制御装置１００は、ＶＮＦ種別、配置サーバの管理ＩＰアドレス、ＶＮＦへの割当て資源量などの異常検知に必要な情報を、ＮＦＶ制御システム２から取得する。
性能情報ＤＢ１０３は、ネットワーク上に配置済みの異常検知エージェント２００から、過去または現在監視しているネットワーク上の仮想ネットワーク機能の正常時の性能情報を収集し格納している。計算部１０５は、性能情報ＤＢ１０３に格納されている資源量等に関する情報（以下、単に性能情報ともいう）を用いて、新規に生成した仮想ネットワーク機能、新規に生成した仮想ネットワーク機能に関連する仮想ネットワーク機能および仮想ネットワーク機能を配置したサーバの性能情報を予測する。予測した性能情報を異常検知エージェント２００へ送信する。
異常検知エージェント２００は、性能情報キャッシュ２０１、異常判定ルール設計部２０３、収集部２０５、分析部２０７、異常通知部２０９および送信部２１１を備えている。性能情報キャッシュ２０１は、異常検知制御装置１００から送信された予測性能情報を取得し、正常時の性能情報としてデータを蓄積する。
異常判定ルール設計部２０３は、性能情報キャッシュ２０１に蓄積されている性能情報をもとに異常判定ルールを生成し、生成した異常判定ルールを分析部２０７へ適用する。収集部２０５は、ＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）などのプロトコルやＣＬＩ（Command Line Interface）コマンド出力結果を用いて、仮想ネットワーク機能５が使用する仮想マシン７やハイパーバイザ９などの仮想化基盤の実性能情報（ＣＰＵ使用率、メモリ使用率、ネットワークインターフェースＩ／Ｏ、ディスクＩ／Ｏなど）を、定期的に収集する。
分析部２０７は、収集した実性能情報に異常判定ルールを適用し、異常判定処理を行なう。そして、異常判定結果を異常通知部２０９に送信する。また、異常判定結果が「正常」の場合は、実性能情報を性能情報キャッシュ２０１へ送信し、性能情報キャッシュ２０１に実性能情報を蓄積する。異常通知部２０９は、取得した異常判定結果が「異常」場合は、監視システム３などの外部システムに、ＶＮＦ異常情報を通知する。送信部２１１は、異常検知制御装置１００からの要求に応じて、性能情報キャッシュ２０１に蓄積された正常時の性能情報を、性能情報ＤＢ１０３に送信する。
次に、本実施形態に係るシステムの基本動作について、図２および図３を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る異常検知の基本動作（生成）を示すシーケンス図である。まず、ＮＦＶ制御システムなどの外部システムが、仮想ネットワーク機能や仮想化基盤の生成、再構成を契機として、異常検知制御装置に監視機能生成を要求する（ステップＳ１−１）。監視機能生成の要求には、ＶＮＦ種別の識別子、配置サーバの管理ＩＰアドレス、ＶＮＦの管理ＩＰアドレス、ＶＮＦへの割当て資源量に関する情報など、異常検知に必要な情報を含む。
異常検知制御装置は、ＮＦＶ制御システムからの監視機能生成の要求を受け、生成または再編成される仮想ネットワーク機能における正常時の性能情報の予測計算を要求する（ステップＳ１−２）。計算部は、正常時の性能情報の予測計算要求を受け、性能情報ＤＢに格納されているＶＮＦ種別とＶＮＦへの割当て資源量に関する情報（以下、資源量指標ともいう）に応じた正常時の性能情報をもとに、生成または再構成される仮想ネットワーク機能の正常時の性能情報を予測計算する（ステップＳ１−３）。正常時の性能情報を予測する計算方法については、一例を後述する。また、性能情報ＤＢに、生成または再構成される仮想ネットワーク機能の正常時の性能情報の計算に必要な情報が格納されていない場合は、生成または再構成する仮想ネットワーク機能と同種で資源量が同程度の配置済み仮想ネットワーク機能に適用されている異常検知エージェントから、配置済み仮想ネットワーク機能の正常時の性能情報を取得する。
次に、異常検知制御装置は、異常検知エージェントを生成する（ステップＳ１−４）。異常検知エージェントはネットワーク上にアプリケーションとして展開され、監視対象とする仮想ネットワーク機能に対して、少なくとも１つの監視プロセスとして動作する。異常検知エージェントは、ステップＳ１−３において生成された予測性能情報を性能情報キャッシュに保持する。
異常検知エージェントは、異常判定ルール生成要求を異常判定ルール設計部に通知する（ステップＳ１−５）。異常判定ルール設計部は、性能情報キャッシュに蓄積された性能情報をもとに、異常判定ルールを生成する（ステップＳ１−６）。生成された異常判定ルールは、分析部に反映される（ステップＳ１−７）。
異常検知エージェントは、異常検知を開始する（ステップＳ１−８）。異常検知エージェントによる異常検知要求は、一定周期毎に実行される。異常検知要求が実行されると、収集部は、ＳＮＭＰなどの管理プロトコルやＣＬＩコマンド出力結果を用いて、実性能情報を一定期間（例えば、１０秒間隔で６回）、収集する（ステップＳ１−９）。収集部は、収集した実性能情報を分析部へ通知する（ステップＳ１−１０）。分析部は、異常判定ルールと収集した実性能情報とを対比し、異常判定を実施する（ステップＳ１−１１）。そして判定結果を通知部に通知する（ステップＳ１−１２）。通知部は、取得した判定結果が異常であれば、仮想ネットワーク機能の異常を監視システムなどの外部システムに通知する（ステップＳ１−１３）。監視システムに通知する情報には、仮想ネットワーク機能を一意に識別する情報が含まれている。
ステップＳ１−１２において、判定結果が正常であった場合、収集した実性能情報を異常判定ルールに適用するフィードバック処理を行なう。つまり、収集した実性能情報を、性能情報キャッシュへ蓄積し、蓄積された実性能情報を用いて、異常判定ルール設計部において異常判定ルールの更新を行なう（ステップＳ１−１４）。更新した異常判定ルールを分析部に反映する（ステップＳ１−１５）。
図３は、本実施形態に係る異常検知の基本動作（削除）を示すシーケンス図である。まず、ＮＦＶ制御システムなどの外部システムが、仮想ネットワーク機能や仮想化基盤の削除を契機として、異常検知制御装置に関し機能の削除を要求する（ステップＳ２−１）。監視機能削除要求には、ＶＮＦ種別の識別子、管理ＩＰアドレスなどの情報を含む。
異常検知制御装置は、ＮＦＶ制御システムからの監視機能削除要求を受け、異常検知エージェントに対し、削除要求を行なう（ステップＳ２−２）。異常検知エージェントは、削除要求を受け、以下の削除処理を行なう（ステップＳ２−３）。まず、性能情報キャッシュに含まれる性能情報を、性能情報ＤＢへ送信する。異常検知に関する各処理を停止する。そして、異常検知エージェントを削除する。異常検知エージェント削除完了後、異常検知制御装置は、ＮＦＶ制御システムに対し、監視機能削除完了の通知を行なう。
次に、性能情報ＤＢに格納されている情報について説明する。図４は、性能情報ＤＢに格納されている情報の一例を示した図である。性能情報ＤＢは、ＶＮＦ種別をインデックスとして、ＶＮＦへの割当て資源量をもとに導かれる資源量指標および性能情報を少なくとも保持している。例えば、資源量指標は、ＣＰＵ（割当てコア数や割当てポリシー）、メモリ（割当てメモリ、スワップ量）、ネットワークインターフェース（インターフェース種別、帯域割当手ポリシー情報）、ディスク（ディスクインターフェース種別、ディスクリソースポリシー情報）などの各資源量指標について、予め定義された計算式に基づいて計算される。資源量計算に関する格納情報の種類、計算式は保守運用者やシステム管理者が異常検知制御装置の設定ファイル記述を変更することによって、柔軟に変更可能である。
各資源量指標の算出方法として、例えば、ＣＰＵ資源量指標は、ＶＭに割当てるＣＰＵ処理時間、ＣＰＵへのアクセスを再割当てする間隔、およびＶＭに割当てたＣＰＵコア数を用いて算出することができる。ＭＥＭ資源量指標は、メモリの確保容量［ＫＢ］およびスワップの確保容量［ＫＢ］を用いて算出することができる。また、ＮＩＣ資源量指標は、入力帯域制限［Ｂ／ｓ］および出力帯域制限［Ｂ／ｓ］を用いて算出することができる。また、ＤＩＳＫ資源量指標は、１秒当たりのＤｉｓｋ Ｉ／Ｏ スループット［Ｂ／ｓ］および１秒当たりの読み込み／書き込みバイト数［Ｂ／ｓ］を用いて算出することができる。
次に、性能情報の算出方法について説明する。図５Ａは、ＶＮＦ種別に係る性能変化を示したグラフである。まず、［Ｓｔｅｐ１］として、性能情報の資源量指標に対する変動を求める。すでに収集済みの各資源量指標に対して、線形近似や多項式近似などの一般的な回帰分析手法を用いて、資源量指標に対する性能情報の相関関係を抽出する。新規監視対象とする仮想ネットワーク機能の資源量指標（Ｂ）と相関関係により、前記仮想ネットワーク機能の性能情報の基準値（β）を設定する。
図５Ｂは、ＣＰＵ使用率に関する分布を示したグラフである。［Ｓｔｅｐ１］の次に［Ｓｔｅｐ２］として、ＣＰＵ使用率に関する分布を求める。収集済みの性能情報において、もっとも資源量指標の近しい（ユークリッド距離の小さい）性能情報（Ａ）をサンプルとし、Ｓｔｅｐ１で求めた相関関係を用いて、各性能情報に対して整形処理を行なう。図５Ｂでは、性能情報分布が規分布モデルと仮定し、ｍｅｔｒｉｃ＿ｃｐｕ＝ＡのＣＰＵに関する各性能情報において、β／αの平行移動を実施している。整形処理を行なった性能情報を予測性能情報として異常検知エージェントの性能キャッシュに格納する。
以上説明したように、本実施形態によれば、ネットワーク上に、仮想ネットワーク機能や仮想化基盤を新たに生成した場合、または仮想ネットワーク機能の配置箇所、割当て資源量が変化した場合において、蓄積された性能情報を用いて、監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測することができ、性能情報を収集するための一定期間を設けることなく、即時に仮想ネットワーク機能の監視を行なうことができるようになる。
１ ネットワーク監視システム
２ ＮＦＶ制御システム
３ 監視システム
５ 仮想ネットワーク機能（ＶＮＦ）
７ 仮想マシン（ＶＭ）
９ ハイパーバイザ
１１ 汎用サーバ
１００ 異常検知制御装置
１０１ 制御部
１０３ 性能情報ＤＢ
１０５ 計算部
２００ 異常検知エージェント
２０１ 性能情報キャッシュ
２０３ 異常判定ルール設計部
２０５ 収集部
２０７ 分析部
２０９ 異常検知部
２１１ 送信部

Claims (12)

  1. 仮想ネットワーク機能を監視するネットワーク監視システムであって、
    仮想化基盤上に設けられた仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報を取得し、新たに設けられ監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測する機能と、
    仮想ネットワーク機能の実性能情報が、前記予測した性能情報から定まる許容範囲内にあるかどうかを判定する基準となる異常判定ルールを生成する機能と、
    前記仮想ネットワーク機能の実性能情報および前記異常判定ルールを用いて異常判定を実施する機能と、
    前記判定の結果、異常があった場合は、異常通知を出力する機能と、を備えることを特徴とするネットワーク監視システム。
  2. 新たに取得した仮想ネットワーク機能の実性能情報を正常時の性能情報として性能情報キャッシュに蓄積する機能をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のネットワーク監視システム。
  3. 前記蓄積された性能情報を用いて、前記生成した異常判定ルールを更新する機能をさらに備えることを特徴とする請求項２記載のネットワーク監視システム。
  4. 前記仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報は、少なくとも仮想ネットワーク機能の仮想ネットワーク機能種別および仮想ネットワーク機能への割当て資源量を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のネットワーク監視システム。
  5. 少なくとも一つの異常検知エージェントおよび異常検知制御装置が、仮想ネットワーク機能を監視するネットワーク監視システムであって、
    前記異常検知制御装置は、
    仮想ネットワーク機能毎の正常時の性能情報を蓄積する性能情報ＤＢと、
    仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報を取得し、新たに設けられ監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測する計算部と、
    ネットワーク上のいずれかの仮想化基盤上に、異常検知エージェントを生成、再構成、または削除する制御部と、を備え、
    前記異常検知エージェントは、
    監視対象となる仮想ネットワーク機能および仮想化基盤上の実性能情報を収集する収集部と、
    仮想化基盤上における各仮想ネットワーク機能の実性能情報が、前記予測した性能情報から定まる許容範囲内にあるかどうかを判定する基準となる異常判定ルールを生成する異常判定ルール設計部と、
    前記収集した実性能情報および前記生成した異常判定ルールを用いて、異常判定を行なう分析部と、
    前記判定の結果、異常があった場合は、異常通知を出力する通知部と、を備えることを特徴とするネットワーク監視システム。
  6. 前記異常検知エージェントは、収集した実性能情報を蓄積する性能情報キャッシュを更に備えることを特徴とする請求項５記載のネットワーク監視システム。
  7. 前記異常検知エージェントは、前記異常検知制御装置からの要求に応じて、前記性能情報キャッシュに蓄積した実性能情報を前記性能情報ＤＢへ送信する送信部を更に備えることを特徴とする請求項６記載のネットワーク監視システム。
  8. 前記異常判定ルール設計部は、前記収集した実性能情報を用いて、前記異常判定ルールを更新する機能を更に備えることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載のネットワーク監視システム。
  9. 前記仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報は、少なくとも仮想ネットワーク機能の仮想ネットワーク機能種別および仮想ネットワーク機能への割当て資源量を含むことを特徴とする請求項５から請求項８のいずれかに記載のネットワーク監視システム。
  10. 仮想ネットワーク機能を監視するネットワーク監視方法であって、
    異常検知制御装置が、
    仮想化基盤上に設けられた仮想ネットワーク機能の正常時の性能情報を蓄積するステップと、
    仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報を取得し、新たに設けられ監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測するステップと、
    前記監視対象となる仮想ネットワーク機能が存在する仮想化基盤上に、異常検知エージェントを生成するステップと、を行ない、
    前記異常検知エージェントが、
    監視対象となる仮想ネットワーク機能および仮想化基盤上の実性能情報を収集するステップと、
    仮想化基盤上における各仮想ネットワーク機能の実性能情報が、前記予測した性能情報から定まる許容範囲内にあるかどうかを判定する基準となる異常判定ルールを生成するステップと、
    前記収集した実性能情報および前記生成した異常判定ルールを用いて、異常判定を行なうステップと、
    前記判定の結果、異常があった場合は、異常通知を出力するステップと、を行なうことを特徴とするネットワーク監視方法。
  11. 少なくとも一つの異常検知エージェント、および、仮想ネットワーク機能毎の正常時の性能情報を性能情報ＤＢに蓄積し、仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報を取得し、新たに設けられ監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測し、ネットワーク上のいずれかの仮想化基盤上に、異常検知エージェントを生成、再構成、または削除する制御を行なう異常検知制御装置が、仮想ネットワーク機能を監視するネットワーク監視システムのプログラムであって、
    監視対象となる仮想ネットワーク機能および仮想化基盤上の実性能情報を収集する処理と、
    仮想化基盤上における各仮想ネットワーク機能の実性能情報が、前記予測した性能情報から定まる許容範囲内にあるかどうかを判定する基準となる異常判定ルールを生成する処理と、
    前記収集した実性能情報および前記生成した異常判定ルールを用いて、異常判定を行なう処理と、
    前記判定の結果、異常があった場合は、異常通知を出力する処理と、を含む一連の処理をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
  12. 異常検知制御装置、および、監視対象となる仮想ネットワーク機能および仮想化基盤上の実性能情報を収集し、仮想化基盤上における各仮想ネットワーク機能の実性能情報が、予測した性能情報から定まる許容範囲内にあるかどうかを判定する基準となる異常判定ルールを生成し、前記収集した実性能情報および前記生成した異常判定ルールを用いて、異常判定を行ない、前記判定の結果、異常があった場合は、異常通知を出力する少なくとも１つの異常検知エージェントが、仮想ネットワーク機能を監視するネットワーク監視システムのプログラムであって、
    仮想ネットワーク機能毎の正常時の性能情報を蓄積する処理と、
    仮想ネットワーク機能の異常を検出するために必要な情報を取得し、新たに設けられ監視対象となる仮想ネットワーク機能の性能情報を予測する処理と、
    ネットワーク上のいずれかの仮想化基盤上に、異常検知エージェントを生成、再構成、または削除する制御を行なう処理と、を含む一連の処理をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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