WO2017002812A1 - 仮想化インフラストラクチャ管理装置、仮想ネットワークファンクション管理装置、仮想マシンの管理方法及びプログラム - Google Patents

仮想化インフラストラクチャ管理装置、仮想ネットワークファンクション管理装置、仮想マシンの管理方法及びプログラム Download PDF

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virtual
network function
virtualization infrastructure
function virtualization
virtual machine
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雅知 椋毛
淳一 極樂寺
博一 篠澤
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日本電気株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/46—Multiprogramming arrangements
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/46—Multiprogramming arrangements
    • G06F9/50—Allocation of resources, e.g. of the central processing unit [CPU]

Definitions

  • the present invention is based on the priority claim of Japanese patent application: Japanese Patent Application No. 2015-130722 (filed on June 30, 2015), the entire description of which is incorporated herein by reference. Shall.
  • the present invention relates to a virtual infrastructure management apparatus, a virtual network function management apparatus, a virtual machine management method, and a program, and more particularly to management of a virtual machine used to provide a virtual network function.
  • Virtualization technology makes it possible to use a single physical machine resource in multiple virtual machines (hereinafter referred to as “VM”).
  • VM virtual machines
  • the resources of the physical machine are limited, if one VM occupies the resource, resources necessary for stable operation of the other VM cannot be secured, processing delay occurs, and congestion / A failure may occur.
  • Patent Document 1 in a virtual machine system in which a plurality of virtual machines are operated using a plurality of physical machines, when a shortage of resources occurs in any physical machine, the shortage of resources can be appropriately resolved.
  • a virtual machine management device capable of being disclosed is disclosed. According to this document, when a resource shortage occurs, this virtual machine management apparatus identifies a physical machine having a remaining resource amount equal to or more than a predetermined amount as a specific physical machine.
  • the virtual machine management device 5 uses the resource usage of the virtual machine that operates on the physical machine in which the resource shortage occurs to cause resource contention when operating on the specific physical machine from the virtual machine that operates on the physical machine. Identify a virtual machine that is unlikely to generate as a specific virtual machine. Then, it is described that the virtual machine management device 5 moves the physical machine that operates the specific virtual machine to the specific physical machine.
  • Patent Document 2 discloses a technology for scaling out a virtual server. According to this document, the monitoring server 4 detects the virtual server that caused the high load, acquires a system that depends on the detected virtual server process, and acquires only the acquired system. It is described that the configuration change server 6 moves the virtual server to the scale-out destination.
  • Non-Patent Document 1 discloses network function virtualization (hereinafter referred to as “NFV”) that realizes functions of various communication devices on a network on a virtualized operating system (OS) of a general-purpose server using the above-described virtualization technology. ”)" Is disclosed.
  • the NFV is realized based on, for example, a MANO (Management & Orchestration) architecture.
  • FIG. 7 is a figure cited from FIG. 5.1 (The NFV-MANO architectural framework with reference points) on page 23 of Non-Patent Document 1.
  • VNFM Virtualized Network Function Manager
  • VNFM Virtualized Network Function Manager
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a case where the inappropriate healing target is selected.
  • the upper part of FIG. 8 shows a state where the CPU core 1 of the physical server of the network function virtualization infrastructure (hereinafter “NFVI”) is assigned to VM1, and the CPU core 2 is assigned to VM2 and VM3.
  • NFVI network function virtualization infrastructure
  • Patent Document 1 when a plurality of VMs share the same physical resource, a VM (virtual machine memory usage / CPU usage rate, frequency, which is unlikely to cause resource contention in the VM to be healed) Is low VM) (see paragraph 0029).
  • a VM virtual machine memory usage / CPU usage rate, frequency, which is unlikely to cause resource contention in the VM to be healed
  • a similar situation can occur with (auto) scaling. That is, if the (auto) scaling condition is satisfied, a VM that has been operating stably may be selected as a target for scaling or NFVI movement.
  • the present invention provides a virtual infrastructure management apparatus, a virtual network function management apparatus, a virtual machine management method, and a program capable of contributing to the suppression of a service that has been stably operated being interrupted by the healing or scaling described above.
  • the purpose is to provide.
  • the virtual machine includes a VM monitoring unit that acquires a resource usage status of a virtual machine that operates while sharing a physical resource on the first network function virtualization infrastructure, and manages it as statistical information.
  • a virtual infrastructure management apparatus is provided.
  • the virtualization infrastructure management apparatus further includes the event that an event of moving a virtual machine operating on the first network function virtualization infrastructure to the second network function virtualization infrastructure occurs. Based on the statistical information, one or more virtual machines are selected from the virtual machines operating while sharing physical resources, and the second network function virtualization is selected from the first network function virtualization infrastructure.
  • a VM migration control unit that migrates to the infrastructure.
  • a VM monitoring unit that acquires the resource usage status of a virtual machine that operates while sharing physical resources on the first network function virtualization infrastructure, and manages the information as statistical information; When an event for moving a virtual machine operating on the first network function virtualization infrastructure to the second network function virtualization infrastructure occurs, physical resources are shared based on the statistical information.
  • a VM migration control unit that selects one or more virtual machines from the operating virtual machines and moves the virtual machines from the first network function virtualization infrastructure to the second network function virtualization infrastructure; Virtualization infrastructure with In response to a service request from the user and the structure management unit, the virtual network function necessary for providing the service is determined, and the virtual infrastructure management unit is instructed to create a virtual machine corresponding to the virtual network function.
  • a virtual network function management device including an orchestration unit.
  • an event occurs to move a virtual machine operating on one network function virtualization infrastructure to the second network function virtualization infrastructure, it operates by sharing physical resources based on the statistical information Selecting one or more virtual machines from among the virtual machines being moved from the first network function virtualization infrastructure to the second network function virtualization infrastructure.
  • Management method provided It is. This method is linked to a specific machine called the virtual infrastructure management apparatus described above.
  • a computer program for realizing the functions of the virtual infrastructure management apparatus or the virtual network function management apparatus described above is provided.
  • This program can be recorded on a computer-readable (non-transient) storage medium. That is, the present invention can be embodied as a computer program product.
  • the present invention it is possible to contribute to the prevention of interruption of a service that has been operating stably due to the healing and scaling described above. That is, the present invention converts the virtual infrastructure management apparatus shown in the background art into a virtual infrastructure management apparatus with improved service continuity.
  • the present invention can be realized by a virtual infrastructure management apparatus 10 including a VM monitoring unit 11 and a VM migration control unit 12, as shown in FIG.
  • the VM monitoring unit acquires the resource usage status of the virtual machine operating on the first NFVI 1 while sharing the physical resource, and manages it as statistical information.
  • the VM movement control unit 12 When an event for moving a VM operating on NFVI1, such as healing or scaling, to NFVI2 occurs, the VM movement control unit 12 is configured to share a physical resource based on the statistical information. One or more virtual machines in which an abnormality has occurred are selected, and moved from the NFVI1 to the NFVI2.
  • the VM migration control unit 12 selects the VM 2 from the VM 2 and VM 3 that operate while sharing the physical resource (CPU core 2), moves the VM 2 from the NFVI 1 to the NFVI 2, Can be scaled out to VM2-2. By doing so, it is possible to continue the operation of the VM 3 that has been operating without any problems while performing the scale-up and to continue the service.
  • a method for selecting a VM having an abnormal state from VMs operating while sharing physical resources For example, a method of selecting a VM whose value (CPU usage rate) related to the physical resource (CPU core) to be shared is higher than a predetermined threshold among the values monitored as the statistical information is adopted. Can do. Further, in combination with the comparison of the threshold values, VMs of the same user or the same virtual network may be selected as a movement target.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the virtual infrastructure management apparatus (VIM) according to the first embodiment of this invention.
  • the configuration includes NFVI1, three VM1 to VM3 operating on NFVI1, and a VIM 100 that controls resource allocation and the like to the VM in response to an instantiation (service request) of the VNF from the host device. It is shown.
  • the VIM 100 includes a controller 101 that acquires the usage status of virtual machine resources that operate while sharing physical resources on the first NFVI 1 and manages them as statistical information. Assume that the controller 101 monitors the CPU usage rate / memory / storage / NW disk I / O rate of each VM as statistical information. Note that some of these may not be actively monitored by the controller 101, but may be configured to notify the controller 101 from VM or VNF periodically or when an abnormality occurs.
  • the NFV-MANO configuration shown in FIG. 7 can be adopted as the other basic configuration. That is, the VIM 100 operates in cooperation with the orchestrator shown in FIG. 7 to provide VNFs according to the user service request. Further, the VIM 100 has a function of selecting a VM to be healed or scaled based on statistical information acquired from the controller 101.
  • VM1 and VM3 are in a state of sharing a resource called CPU core 2.
  • CPU core 2 is assigned to VM2 and VM3.
  • VM2 and VM3 are in a state of sharing a resource called CPU core 2.
  • the CPU core is taken up as a resource, there are cases where a memory, a disk, etc. are shared.
  • VM1 to VM3 VM1 and VM2 belong to virtual network 1 (vLAN1), and VM3 belongs to another virtual network 2 (vLAN2) (see the lower dotted line in FIG. 3).
  • the virtual infrastructure management apparatus or each unit (processing means) of the VIM shown in FIGS. 1 and 3 is a computer that causes a computer constituting these apparatuses to execute the above-described processes using the hardware. It can also be realized by a program.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the virtual infrastructure management apparatus when healing (or scaling) occurs as an example of an event of moving a VM operating on a certain NFVI to another NFVI.
  • the VIM 100 refers to its own VNF flavor (see 6.3.1.5 Deployment flavour in Non-Patent Document 1), and multiple VMs are the same It is determined whether the NFVI resource is shared (step S001).
  • the nonpatent literature 1 can be used for the execution condition (starting condition) of healing (or scaling).
  • the healing may include not only auto-healing but also manual healing or scaling by operator operation as described in Non-Patent Document 1.
  • the VIM 100 acquires the CPU usage rate / memory / storage / NW disk I / O rate of each VM as statistical information from the controller 101. Then, by comparing with the threshold value determined for each, a VM having an abnormal state is identified and selected as a VM for healing / scaling (step S002).
  • the VIM 100 After the VM to be healed (or scaled) is specified, the VIM 100 performs healing (or scaling) on the corresponding VM.
  • step S002 a method for selecting a VM to be healed (or scaled) in step S002 will be described.
  • the usage of the CPU core 2 to which the VM 2 is allocated has risen due to congestion, the occurrence of a failure, etc. in the VM 2, and the threshold has been exceeded.
  • the description will be made assuming that the healing condition is satisfied.
  • the VIM 100 identifies the healing (or scaling) VM from the statistical information acquired from the controller 101.
  • the VMM 100 refers to the CPU usage rates of the VM2 and VM3 sharing the same CPU core 2, and detects that the VM usage rate of the VM2 has risen and that the VM2 is congested or abnormal. On the other hand, since there is no significant change in the CPU usage rate for VM3, it is in a normal state.
  • the VIM 100 performs healing for only the selected VM2.
  • the VIM 100 starts up VM2 and performs healing in another NFVI2 based on the VM image in the VNF catalog according to the instruction from the orchestrator of FIG. Since VM3 is not subject to healing, the service is continued at the VNF corresponding to VM3.
  • a plurality of VMs use the same NFVI resource, it is possible to select only a VM having a state abnormality and make it a target for healing (or scaling). As a result, forced healing (or scaling) of other VMs that are operating stably can be prevented, and service availability can be ensured.
  • the VM CPU usage rate / memory / storage / network disk I / O rate and the like are compared with respective threshold values, and the presence / absence of a VM abnormality is determined.
  • a state in which an arbitrary value of statistical information (for example, CPU usage rate) exceeds a threshold th1 is determined to be “abnormal” when the state continues for a predetermined period. (Case 1 in FIG. 6).
  • the presence or absence of VM abnormality may be comprehensively determined with reference to a plurality of values of statistical information. For example, as in the case of VM2 in FIG. 6, even if an arbitrary value of statistical information (for example, CPU usage rate) does not exceed the threshold th1, other values of statistical information indicate high values. If there is, it may be determined as “abnormal” (case 2 in FIG. 6).
  • a service is provided on the same virtual network or a service is provided to the same user.
  • the VM 1 in FIG. 6 is the object of healing (or scaling)
  • the VM 3 that provides a service in the same virtual network may be added to the object of healing (or scaling) (case 3 in FIG. 6). This is because in the case of VMs that provide services on the same virtual network, it is considered that the impact on user availability is not significant. Based on this concept, it may be possible to perform healing (or scaling) in units of VMs that provide services in the same virtual network, rather than whether or not an abnormality has occurred.
  • the present invention can be applied to a case where a VM is stopped and restarted when a predetermined condition is satisfied or the user explicitly operates. For example, when a VM using a certain physical resource is in an automatic stop state for some reason and then restarted, it is moved from the VM sharing the physical resource to another NFVI A VM may be selected.
  • the VM determined to be “abnormal” from the VMs sharing the physical resource has been described as being moved.
  • a VM that is not determined to be “abnormal” may be moved.
  • This restriction is not limited to a hardware restriction.
  • a case where a restriction is added to NFVI that can be used by the corresponding VM user by contract or the like is also included.
  • the VM migration control unit selects a virtual machine whose resource usage exceeds a predetermined threshold among virtual machines that operate while sharing physical resources, as a migration target.
  • Infrastructure management device In the virtual infrastructure management apparatus of the first or second form, The VM migration control unit is a virtualization infrastructure management apparatus that further selects a virtual machine that operates on the same virtual network among virtual machines that operate while sharing physical resources.
  • a virtual infrastructure management device that operates in cooperation with an orchestrator of a virtual network function and provides a virtual network function according to a user service request.
  • the event is the establishment of a scale-out condition
  • the VM migration control unit is a virtualization infrastructure management apparatus which is a scale-out process for starting a plurality of virtual machines operating in the first network function virtualization infrastructure in the second network function virtualization infrastructure.
  • the event is the establishment of a virtual machine healing condition
  • the VM movement control unit A virtualization infrastructure management apparatus, which is a healing process for reconfiguring a virtual machine operating in a first network function virtualization infrastructure with the second network function virtualization infrastructure.
  • the virtual infrastructure management apparatus wherein the statistical information is at least one statistical information of a virtual CPU usage rate, a virtual memory usage rate, a virtual storage usage rate, and a virtual disk IO rate of a virtual machine.

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Abstract

本発明は、ＶＮＦの提供時のヒーリングやスケーリングを契機として安定稼働していたサービスが中断されてしまうことを抑止する。仮想化インフラストラクチャ管理装置は、第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャ上で物理リソースを共有して動作している仮想マシンのリソースの使用状況を取得し、統計情報として管理するＶＭ監視部と、前記第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャ上で動作している仮想マシンを第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャに移動させるイベントが発生した場合に、前記統計情報に基づいて、物理リソースを共有して動作している仮想マシンの中から１つ以上の仮想マシンを選択し、前記第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャから前記第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャに移動させるＶＭ移動制御部と、を備える。

Description

仮想化インフラストラクチャ管理装置、仮想ネットワークファンクション管理装置、仮想マシンの管理方法及びプログラム
　（関連出願についての記載）
　本発明は、日本国特許出願：特願２０１５－１３０７２２号（２０１５年６月３０日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
　本発明は、仮想化インフラストラクチャ管理装置、仮想ネットワークファンクション管理装置、仮想マシンの管理方法及びプログラムに関し、特に、仮想ネットワークファンクションの提供に用いる仮想マシンの管理に関する。
　仮想化技術によって１台の物理マシンのリソースを複数の仮想マシン（以下、「ＶＭ」と呼ぶ）で使用することが可能となった。しかし、その反面、物理マシンのリソースは有限であるため、一つのＶＭがリソースを占有してしまうと、他のＶＭの安定稼働に必要なリソースを確保できず、処理遅延が発生し、輻輳・障害が発生する場合がある。
　特許文献１には、複数の物理マシンを用いて複数の仮想マシンが動作している仮想マシンシステムにおいて、いずれかの物理マシンにリソース不足が発生した場合に、適切にリソース不足を解消することができるという仮想マシン管理装置が開示されている。同文献によると、この仮想マシン管理装置は、リソース不足が発生した場合、リソース残量が所定量以上ある物理マシンを特定物理マシンとして特定する。また、仮想マシン管理装置５は、リソース不足が発生した物理マシンで動作する仮想マシンのリソース使用量に基づき、その物理マシンで動作する仮想マシンから、特定物理マシンで動作させた場合にリソースの競合が発生する可能性が低い仮想マシンを特定仮想マシンとして特定する。そして、仮想マシン管理装置５は、特定仮想マシンを稼働させる物理マシンを、特定物理マシンに移動する、と記載されている。
　特許文献２には、仮想サーバのスケールアウトの技術が開示されている。同文献によると、高負荷の原因となった仮想サーバを監視サーバ４で検知し、この検知された仮想サーバのプロセスに依存するシステムを依存関係管理サーバ５で取得し、この取得したシステムのみを構成変更サーバ６でスケールアウト先の仮想サーバに移動させることが記載されている。
　非特許文献１には、上記仮想化技術を用いて、ネットワーク上の各種通信機器の機能を、汎用サーバの仮想化されたオペレーティングシステム（ＯＳ）上で実現するネットワークファンクション仮想化（以下、「ＮＦＶ」）という方式が開示されている。ＮＦＶは、例えばＭＡＮＯ（Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　＆　Ｏｒｃｈｅｓｔｒａｔｉｏｎ）アーキテクチャに基づき実現される。図７は、非特許文献１の第２３頁のＦｉｇｕｒｅ　５．１（Ｔｈｅ　ＮＦＶ－ＭＡＮＯ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｗｉｔｈ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｐｏｉｎｔｓ）から引用した図である。
　ＮＦＶにおいても、ＶＭの障害・輻輳を検知し、迅速に復旧する方法として、（オート）ヒーリング／スケーリングが実現されている。非特許文献１の５．４．２　ＶＮＦ　ｍａｎａｇｅｒ　（ＶＮＦＭ）の項には、ＶＮＦＭ（Ｖｉｒｔｕａｌｉｚｅｄ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　Ｍａｎａｇｅｒ）がＶＮＦのヒーリング機能を備えていることが記載されている。また、非特許文献１のＢ．４　ＶＮＦ　ｉｎｓｔａｎｃｅ　ｓｃａｌｉｎｇ　ｆｌｏｗｓの項には、ＶＮＦやＶＩＭが監視機能、閾値との比較、通知機能を有し、ＶＮＦＭ（Ｖｉｒｔｕａｌｉｚｅｄ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　Ｍａｎａｇｅｒ）においてスケーリングの要否の判断を行うことが記載されている。
特開２０１２－２０８５４１号公報 特開２０１１－２５３３７１号公報
ETSI GS NFV-MAN 001 V1.1.1 (2014-12)　Network Functions Virtualisation (NFV); Management and Orchestration、［online］、［平成27年6月16日検索］、インターネット〈http://www.etsi.org/deliver/etsi_gs/NFV-MAN/001_099/001/01.01.01_60/gs_NFV-MAN001v010101p.pdf〉
　以下の分析は、本発明によって与えられたものである。しかしながら、上述の（オート）ヒーリング／スケールアウトの方式では、複数のＶＭが同じ物理リソースを共有している場合、複数のＶＭがヒーリング対象に選定されてしまう場合が生じる。この結果、安定稼働をしているＶＭについても強制的にヒーリング／スケーリング対象として選定され、サービスの可用性を大きく損なう場合が生じてしまうという問題点がある。
　図８は、上記不適切なヒーリング対象が選定されてしまうケースを説明するための図である。図８の上段は、ネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャ（以下、「ＮＦＶＩ」）の物理サーバのＣＰＵコア１をＶＭ１に割り当て、ＣＰＵコア２をＶＭ２、ＶＭ３に割り当ている状態を示している。この状態において、例えば、輻輳や障害などの原因でＶＭ２に割り当てられているＣＰＵコア２の使用量が高騰し、閾値を超えたとする。これにより、ヒーリングが起動するが、ＣＰＵコア２が割り当てられているすべてのＶＭがヒーリング対象に選定されてしまう（図８下段参照）。この結果、安定稼働していたＶＭ３もヒーリング対象となるため、サービス再開までサービスを提供できない期間が生じてしまう。図８の例では、安定稼働していたＶＭはＶＭ３の１つのみであるが、現実的には、安定稼働していた２以上のＶＭがヒーリングの対象となってしまうことが起こりうる。このような事象が生じてしまう理由は、図８の例のＣＰＵコア２の使用量に基づいて判断が行われていることによる。
　また、特許文献１では、複数のＶＭが同じ物理リソースを共有している場合、ヒーリング対象のＶＭに、リソース競合が発生する可能性が低いＶＭ（仮想マシンのメモリ使用量／ＣＰＵ使用率、周波数が低いＶＭ）を選択している（段落００２９参照）。この方法では、ＶＭの生死にかかわらず、リソース競合が発生する可能性が低いＶＭを移動対象とすることになるため、サービスの可用性を損ねるケースが生じてしまう。
　同様の状況は、（オート）スケーリングにおいても起こりうる。即ち、（オート）スケーリングの条件が成立することによって、安定稼働していたＶＭがスケーリングやＮＦＶＩの移動の対象に選定されてしまうということが起こりうる。
　本発明は、安定稼働していたサービスが、上記ヒーリングやスケーリングを契機として中断されてしまうことの抑止に貢献できる仮想化インフラストラクチャ管理装置、仮想ネットワークファンクション管理装置、仮想マシンの管理方法及びプログラムを提供することを目的とする。
　第１の視点によれば、第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャ上で物理リソースを共有して動作している仮想マシンのリソースの使用状況を取得し、統計情報として管理するＶＭ監視部を備えた仮想化インフラストラクチャ管理装置が提供される。この仮想化インフラストラクチャ管理装置は、さらに、前記第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャ上で動作している仮想マシンを第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャに移動させるイベントが発生した場合に、前記統計情報に基づいて、物理リソースを共有して動作している仮想マシンの中から１つ以上の仮想マシンを選択し、前記第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャから前記第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャに移動させるＶＭ移動制御部と、を備える。
　第２の視点によれば、第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャ上で物理リソースを共有して動作している仮想マシンのリソースの使用状況を取得し、統計情報として管理するＶＭ監視部と、前記第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャ上で動作している仮想マシンを第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャに移動させるイベントが発生した場合に、前記統計情報に基づいて、物理リソースを共有して動作している仮想マシンの中から１つ以上の仮想マシンを選択し、前記第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャから前記第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャに移動させるＶＭ移動制御部と、を備える仮想化インフラストラクチャ管理部と、ユーザからのサービス要求に応じて、当該サービスの提供に必要な仮想ネットワークファンクションを割り出し、前記仮想化インフラストラクチャ管理部に対し前記仮想ネットワークファンクションに対応する仮想マシンの作成を指示するオーケストレーション部と、を含む仮想ネットワークファンクション管理装置が提供される。
　第３の視点によれば、第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャ上で物理リソースを共有して動作している仮想マシンのリソースの使用状況を取得し、統計情報として管理するステップと、前記第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャ上で動作している仮想マシンを第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャに移動させるイベントが発生した場合に、前記統計情報に基づいて、物理リソースを共有して動作している仮想マシンの中から１つ以上の仮想マシンを選択し、前記第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャから前記第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャに移動させるステップと、を含む仮想マシンの管理方法が提供される。本方法は、上記した仮想化インフラストラクチャ管理装置という、特定の機械に結びつけられている。
　第４の視点によれば、上記した仮想化インフラストラクチャ管理装置又は仮想ネットワークファンクション管理装置の機能を実現するためのコンピュータプログラムが提供される。なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な（非トランジエントな）記憶媒体に記録することができる。即ち、本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。
　本発明によれば、上記ヒーリングやスケーリングを契機として安定稼働していたサービスが中断されてしまうことの抑止に貢献することが可能となる。即ち、本発明は、背景技術に示した仮想化インフラストラクチャ管理装置を、そのサービスの継続性を向上した仮想化インフラストラクチャ管理装置へと変換するものとなっている。
本発明の一実施形態の構成を示す図である。 本発明の一実施形態の動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の仮想化インフラストラクチャ管理装置の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の仮想化インフラストラクチャ管理装置の動作を表した流れ図である。 本発明の第１の実施形態の仮想化インフラストラクチャ管理装置におけるＶＭ選択動作の一例を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の仮想化インフラストラクチャ管理装置におけるＶＭ選択動作の変形例を説明するための図である。 ＮＦＶアーキテクチャのＮＦＶ－ＭＡＮＯを説明する図である（非特許文献１のＦｉｇ．５．１を引用）。 背景技術を説明するための図である。
　はじめに本発明の一実施形態の概要について図面を参照して説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。
　本発明は、その一実施形態において図１に示すように、ＶＭ監視部１１と、ＶＭ移動制御部１２と、を備える仮想化インフラストラクチャ管理装置１０にて実現できる。
　ＶＭ監視部は、第１のＮＦＶＩ１上で物理リソースを共有して動作している仮想マシンのリソースの使用状況を取得し、統計情報として管理する。
　ＶＭ移動制御部１２は、ヒーリングやスケーリング等のＮＦＶＩ１上で動作しているＶＭをＮＦＶＩ２に移動させるイベントが発生した場合に、前記統計情報に基づいて、物理リソースを共有して動作しているＶＭの中から、異常が発生している１つ以上の仮想マシンを選択し、前記ＮＦＶＩ１から前記ＮＦＶＩ２に移動させる。
　例えば、図２に示すように、ＮＦＶＩ１上で動作するＶＭ２のＣＰＵ使用率が急上昇したとする。この場合、ＶＭ移動制御部１２は、物理リソース（ＣＰＵコア２）を共有して動作しているＶＭ２、ＶＭ３の中からＶＭ２を選択し、前記ＮＦＶＩ１から前記ＮＦＶＩ２に移動させて、ＶＭ２－１、ＶＭ２－２にスケールアウトさせることができる。このようにすることで、スケールアップを実行しつつ、何ら問題なく稼働していたＶＭ３のＮＦＶＩ１での運用を継続し、サービスを継続することが可能となる。
　なお、物理リソースを共有して動作しているＶＭの中からの状態が異常なＶＭの選択方法としては種々のものを採用することができる。例えば、前記統計情報として監視している値のうち、前記共有対象の物理リソース（ＣＰＵコア）に関連する値（ＣＰＵ使用率）が所定の閾値を上回っているＶＭを選択する方法を採用することができる。また、前記閾値の比較と併用して、同一のユーザや同一仮想ネットワークのＶＭを移動対象に選択してもよい。
［第１の実施形態］
　続いて、本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の第１の実施形態の仮想化インフラストラクチャ管理装置（ＶＩＭ）の構成を示す図である。図３を参照すると、ＮＦＶＩ１と、ＮＦＶＩ１上で動作する３つのＶＭ１～ＶＭ３と、上位装置からＶＮＦのインスタンシエーション（サービス要求）に応じて、ＶＭへのリソース割当等を制御するＶＩＭ１００とを含む構成が示されている。
　本実施形態のＶＩＭ１００は、第１のＮＦＶＩ１上で物理リソースを共有して動作している仮想マシンのリソースの使用状況を取得し、統計情報として管理するコントローラ１０１を備えている。コントローラ１０１は、統計情報として、各ＶＭのＣＰＵ使用率／メモリ／ストレージ／ＮＷ　ＤｉｓｋのＩ／Ｏ率等を監視しているものとする。なお、これらのいくつかは、コントローラ１０１が能動的に監視するのではなく、ＶＭ乃至ＶＮＦからコントローラ１０１に対し、定期的乃至異常発生時に通知する構成を採用してもよい。
　また、図３では省略しているが、その他基本的な構成は、図７に示したＮＦＶ－ＭＡＮＯ構成を採用することができる。即ち、ＶＩＭ１００は、図７のオーケストレータ（Ｏｒｃｈｅｓｔｒａｔｏｒ）と連携動作して、ユーザのサービス要求に応じたＶＮＦの提供を行う。また、ＶＩＭ１００は、コントローラ１０１から取得した統計情報に基づいて、ヒーリングやスケーリングの対象となるＶＭを選択する機能を有する。
　また、以下の説明では、ＶＭ１には、ＮＦＶＩ１の物理サーバのＣＰＵコア１が割り当てられ、ＶＭ２、ＶＭ３には、ＣＰＵコア２が割り当てられているものとする。即ち、ＶＭ２、ＶＭ３は、ＣＰＵコア２というリソースを共有している状態にある。なお、リソースとしてＣＰＵコアを取り上げるが、その他、メモリ、ディスク等を共有している場合もある。また、ＶＭ１～ＶＭ３のうち、ＶＭ１、ＶＭ２が仮想ネットワーク１（ｖＬＡＮ１）に属し、ＶＭ３は、別の仮想ネットワーク２（ｖＬＡＮ２）に属しているものとする（図３の下段点線参照）。
　なお、図１、図３に示した仮想化インフラストラクチャ管理装置又はＶＩＭの各部（処理手段）は、これらの装置を構成するコンピュータに、そのハードウェアを用いて、上記した各処理を実行させるコンピュータプログラムにより実現することもできる。
　続いて、本実施形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。図４は、あるＮＦＶＩ上で動作しているＶＭを別のＮＦＶＩに移動させるイベントの一例として、ヒーリング（又はスケーリング）発生時の仮想化インフラストラクチャ管理装置の動作を表した流れ図である。
　あるＶＭについてヒーリング（又はスケーリング）の実行条件が成立すると、ＶＩＭ１００は、自身がもつＶＮＦのフレーバー（非特許文献１の６．３．１．５　Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ　ｆｌａｖｏｕｒ参照）を参照し、複数のＶＭが同じＮＦＶＩリソースを共有しているかの判定を実施する（ステップＳ００１）。なお、ヒーリング（又はスケーリング）の実行条件（起動条件）は、非特許文献１に記載されているものを使用することができる。もちろん、ヒーリングには、オートヒーリングのほか、非特許文献１に記載されているように、オペレータ操作による手動ヒーリングやスケーリング時も含めてもよい。
　前記判定の結果、同じＮＦＶＩリソースを共有しているＶＭが存在する場合、ＶＩＭ１００はコントローラ１０１から統計情報として、各ＶＭのＣＰＵ使用率／メモリ／ストレージ／ＮＷ　ＤｉｓｋのＩ／Ｏ率等を取得し、それぞれに定めた閾値と比較することにより、状態が異常であるＶＭを特定し、ヒーリング／スケーリング対象のＶＭに選択する（ステップＳ００２）。
　ヒーリング（又はスケーリング）対象のＶＭの特定後、ＶＩＭ１００は、該当ＶＭに対し、ヒーリング（又はスケーリング）を実行する。
　ここで、図５を用いて、上記ステップＳ００２におけるヒーリング（又はスケーリング）対象のＶＭの選択方法について説明する。以下の例では、図５の上段のグラフに示すように、ＶＭ２において輻輳、障害の発生などが原因でＶＭ２が割り当てられているＣＰＵコア２の使用量が高騰、閾値を超えたことが原因でヒーリング条件が成立したものとして説明する。
　図４のステップＳ００２において、ＶＩＭ１００は、コントローラ１０１から取得した統計情報から、ヒーリング（又はスケーリング）ＶＭの特定を実施する。ここでは、ＶＩＭ１００は、同じＣＰＵコア２を共有しているＶＭ２、ＶＭ３のＣＰＵ使用率を参照し、ＶＭ２のＣＰＵ使用率が高騰し、ＶＭ２が輻輳、状態異常にあると検知する。一方、ＶＭ３についてはＣＰＵ使用率に有意な変化はないので、正常状態にあるということになる。
　この場合、ＶＩＭ１００は、前記選択をしたＶＭ２のみを対象にヒーリングを実施する。図５の例では、ＶＩＭ１００は、図７のオーケストレータ（Ｏｒｃｈｅｓｔｒａｔｏｒ）からの指示に従い、ＶＮＦカタログのＶＭのイメージに基づいて、別のＮＦＶＩ２にて、ＶＭ２を立ち上げヒーリングを行うことになる。ＶＭ３についてはヒーリング対象外となるので、ＶＭ３に対応するＶＮＦにてサービスの継続が行われる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、複数のＶＭが同じＮＦＶＩリソースを使用している場合において、状態異常のＶＭのみを選択し、ヒーリング（またはスケーリング）の対象とすることができる。この結果、安定稼働をしている他のＶＭの強制ヒーリング（又はスケーリング）を防ぐことができ、サービス可用性を確保することが可能となる。
　以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。例えば、各図面に示したネットワーク構成、各要素の構成、メッセージの表現形態は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。
　例えば、上記した第１の実施形態では、ＶＭのＣＰＵ使用率／メモリ／ストレージ／ネットワークディスクのＩ／Ｏ率等を、それぞれに定めた閾値と比較して、ＶＭの異常の有無を判断するものとして説明したが、図６のＶＭ１のように、統計情報の任意の値（例えば、ＣＰＵ使用率）が閾値ｔｈ１を超えた状態が、所定の期間継続したことをもって、「異常」と判断してもよい（図６のケース１）。また、ＶＭの異常の有無を判断するにあたり、ＶＭ間で共有している物理リソースの種類に対応する統計情報と閾値とを比較することが好ましい。例えば、図５に示したように、ＣＰＵコアを共有しているＶＭ間では、ＣＰＵ使用率を確認することが優先される。同様に、メモリを共有しているＶＭ間では、メモリ使用率を確認し、ストレージを共有しているＶＭ間では、ストレージ使用率の確認を優先することができる。
　また、統計情報の任意の値と閾値の比較の際に、統計情報の複数の値を参照して総合的にＶＭの異常の有無を判断してもよい。例えば、図６のＶＭ２のように、統計情報の任意の値（例えば、ＣＰＵ使用率）が閾値ｔｈ１を超えていない場合であっても、統計情報の他の値が高い値を示しているのであれば、「異常」と判断してもよい（図６のケース２）。
　ヒーリング（又はスケーリング）の対象のＶＭの選択にあたり、同一仮想ネットワークでサービスを提供しているかや同一ユーザにサービスを提供しているか否かを考慮に入れてもよい。例えば、図６のＶＭ１をヒーリング（又はスケーリング）の対象とする場合、同一仮想ネットワークでサービスを提供しているＶＭ３もヒーリング（又はスケーリング）の対象に加えてもよい（図６のケース３）。同一仮想ネットワークでサービスを提供しているＶＭの場合、ユーザの可用性への影響も大きくないと考えられるからである。この考え方に基づくと、異常の発生有無でなく、同一仮想ネットワークでサービスを提供しているＶＭ単位でヒーリング（又はスケーリング）を行うことも考えられる。
　また、上記した実施形態では、前記第１のＮＦＶＩ上で動作しているＶＭを第２のＮＦＶＩに移動させるイベントの例として、ヒーリング（又はスケーリング）の例を挙げたが、これらに限定されない。例えば、所定の条件成立やユーザの明示的な操作によるＶＭの停止と再起動を行う場合にも、本発明を適用することができる。例えば、ある物理リソースを利用するＶＭが何らかの理由で自動停止状態にあり、その後、再起動を行うこととなった場合に、前記物理リソースを共有するＶＭの中から、他のＮＦＶＩ上に移動させるＶＭを選択してもよい。また、上記した実施形態では、物理リソースを共有するＶＭの中から「異常」と判定されたＶＭの方を移動するものとして説明したが、ユーザや仮想ネットワークに割り当てることのできる物理マシンに制約がある場合には、「異常」と判定されていないＶＭの方（例えば、図５、図６のＶＭ３）を移動することとしてもよい。この制約は、ハードウェア的な制約に限らない。例えば、該当ＶＭユーザが、契約等により利用できるＮＦＶＩに制限が加えられているケースも含まれる。
　最後に、本発明の好ましい形態を要約する。
［第１の形態］
　（上記第１の視点による仮想化インフラストラクチャ管理装置参照）
［第２の形態］
　第１の形態の仮想化インフラストラクチャ管理装置において、
　前記ＶＭ移動制御部は、前記統計情報に基づいて、物理リソースを共有して動作している仮想マシンのうち、リソースの使用状況が所定の閾値を上回っている仮想マシンを移動対象に選択する仮想化インフラストラクチャ管理装置。
［第３の形態］
　第１又は第２の形態の仮想化インフラストラクチャ管理装置において、
　前記ＶＭ移動制御部は、さらに、物理リソースを共有して動作している仮想マシンのうち、同一仮想ネットワークで動作する仮想マシンを移動対象に選択する仮想化インフラストラクチャ管理装置。
［第４の形態］
　第１から第３いずれか一の形態の仮想化インフラストラクチャ管理装置において、
　仮想ネットワークファンクションのオーケストレータと連携動作して、ユーザのサービス要求に応じた仮想ネットワークファンクションを提供する仮想化インフラストラクチャ管理装置。
［第５の形態］
　第１から第４いずれか一の形態の仮想化インフラストラクチャ管理装置において、
　前記イベントはスケールアウト条件の成立であり、
　前記ＶＭ移動制御部は、第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャで動作する仮想マシンを、第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャで複数起動させるスケールアウト処理である仮想化インフラストラクチャ管理装置。
［第６の形態］
　第１から第４いずれか一の形態の仮想化インフラストラクチャ管理装置において、
　前記イベントは仮想マシンのヒーリング条件の成立であり、
　前記ＶＭ移動制御部は、
　第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャで動作する仮想マシンを、前記第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャで再構成するヒーリング処理である仮想化インフラストラクチャ管理装置。
［第７の形態］
　第１から第６いずれか一の形態の仮想化インフラストラクチャ管理装置において、
　前記統計情報は、仮想マシンの仮想ＣＰＵ使用率、仮想メモリ使用率、仮想ストレージ使用率、仮想ディスクＩＯ率の少なくとも１つ以上の統計情報である仮想化インフラストラクチャ管理装置。
［第８の形態］
　（上記第２の視点による仮想ネットワークファンクション管理装置参照）
［第９の形態］
　（上記第３の視点による仮想マシンの管理方法参照）
［第１０の形態］
　（上記第４の視点によるコンピュータプログラム参照）
　なお、上記第８～第１０の形態は、第１の形態と同様に、第２～第７の形態に展開することが可能である。
　なお、上記の特許文献および非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
　１０　仮想化インフラストラクチャ管理装置
　１１　ＶＭ監視部
　１２　ＶＭ移動制御部
　１００　ＶＩＭ
　１０１　コントローラ

Claims (10)

  1. 　第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャ上で物理リソースを共有して動作している仮想マシンのリソースの使用状況を取得し、統計情報として管理するＶＭ監視部と、
    　前記第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャ上で動作している仮想マシンを第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャに移動させるイベントが発生した場合に、前記統計情報に基づいて、物理リソースを共有して動作している仮想マシンの中から１つ以上の仮想マシンを選択し、前記第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャから前記第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャに移動させるＶＭ移動制御部と、を備える
    　仮想化インフラストラクチャ管理装置。
  2. 　前記ＶＭ移動制御部は、前記統計情報に基づいて、物理リソースを共有して動作している仮想マシンのうち、リソースの使用状況が所定の閾値を上回っている仮想マシンを移動対象に選択する請求項１の仮想化インフラストラクチャ管理装置。
  3. 　前記ＶＭ移動制御部は、さらに、物理リソースを共有して動作している仮想マシンのうち、同一仮想ネットワークで動作する仮想マシンを移動対象に選択する請求項１又は２の仮想化インフラストラクチャ管理装置。
  4. 　仮想ネットワークファンクションのオーケストレータと連携動作して、ユーザのサービス要求に応じた仮想ネットワークファンクションを提供する請求項１から３いずれか一の仮想化インフラストラクチャ管理装置。
  5. 　前記イベントはスケールアウト条件の成立であり、
    　前記ＶＭ移動制御部は、第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャで動作する仮想マシンを、第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャで複数起動させるスケールアウト処理である請求項１から４いずれか一の仮想化インフラストラクチャ管理装置。
  6. 　前記イベントは仮想マシンのヒーリング条件の成立であり、
    　前記ＶＭ移動制御部は、
    　第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャで動作する仮想マシンを、前記第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャで再構成するヒーリング処理である請求項１から４いずれか一の仮想化インフラストラクチャ管理装置。
  7. 　前記統計情報は、仮想マシンの仮想ＣＰＵ使用率、仮想メモリ使用率、仮想ストレージ使用率、仮想ディスクＩＯ率の少なくとも１つ以上の統計情報である請求項１から６いずれか一の仮想化インフラストラクチャ管理装置。
  8. 　第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャ上で物理リソースを共有して動作している仮想マシンのリソースの使用状況を取得し、統計情報として管理するＶＭ監視部と、前記第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャ上で動作している仮想マシンを第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャに移動させるイベントが発生した場合に、前記統計情報に基づいて、物理リソースを共有して動作している仮想マシンの中から１つ以上の仮想マシンを選択し、前記第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャから前記第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャに移動させるＶＭ移動制御部と、を備える仮想化インフラストラクチャ管理部と、
    　ユーザからのサービス要求に応じて、当該サービスの提供に必要な仮想ネットワークファンクションを割り出し、前記仮想化インフラストラクチャ管理部に対し前記仮想ネットワークファンクションに対応する仮想マシンの作成を指示するオーケストレーション部と、を含む
    　仮想ネットワークファンクション管理装置。
  9. 　第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャ上で物理リソースを共有して動作している仮想マシンのリソースの使用状況を取得し、統計情報として管理するステップと、
    　前記第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャ上で動作している仮想マシンを第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャに移動させるイベントが発生した場合に、前記統計情報に基づいて、物理リソースを共有して動作している仮想マシンの中から１つ以上の仮想マシンを選択し、前記第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャから前記第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャに移動させるステップと、
    　を含む仮想マシンの管理方法。
  10. 　第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャ上で物理リソースを共有して動作している仮想マシンのリソースの使用状況を取得し、統計情報として管理する処理と、
    　前記第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャ上で動作している仮想マシンを第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャに移動させるイベントが発生した場合に、前記統計情報に基づいて、物理リソースを共有して動作している仮想マシンの中から１つ以上の仮想マシンを選択し、前記第１のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャから前記第２のネットワークファンクション仮想化インフラストラクチャに移動させる処理と、
    　を仮想化インフラストラクチャ管理装置を構成するコンピュータに実行させるプログラム。
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