DPDKベース低遅延リアルタイム映像処理フレームワークの性能解析システム
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22K12021
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 60060:Information network-related
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| Research Institution | Kanagawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
丸山 充 神奈川工科大学, 情報学部, 教授 (60636489)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
瀬林 克啓 神奈川工科大学, 情報学部, 特任教授 (90762394)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | ＤＰＤＫ / 高精細リアルタイム映像処理 / DPDK / CPUリソース / ネットワークリソース |
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| Outline of Research at the Start |
我々は，超高精細映像のリアルタイム処理の実現を目指し，DPDK （Data Plane Development Kit）フレームワークを映像処理に応用する事で，10Gbps超の性能を実現している．DPDKフレームワークで実装したアプリケーションは，高速度領域のパイプライン処理となるためデバッグが難しい上に，安定動作させるためのハードウェア性能の必要条件が明確でないという課題がある．本研究では，(1)DPDKパイプライン一括モニタ，(2)高精度ネットワークモニタとの連携によるトータルな処理速度の観測機構を開発し，様々なアプリケーション開発を容易化する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
超高精細映像のリアルタイム処理の実現を目指し，DPDK （Data Plane Development Kit）フレームワークを映像処理に応用して，様々なアプリケーションを作成し，性能測定を進めている．前年度からDPDK用の映像アプリケーションの性能評価用に，光タップベースの入出力パケット遅延測定システムを開発している．これはDPDKで扱う10GbEの入力インタフェースおよび出力インタフェースのそれぞれのデータラインを光タップにより分岐し，汎用L2スイッチに付与されているTapアグリゲーションのタイムスタンプ付与機能を使う事で，該当の入力パケットが処理を経て，出力パケットとして出力される処理遅延をnsレベルの粒度で監視可能なシステムである．
前年度に性能測定で扱った映像スイッチング処理に関しては，扱うバッファのアドレスを切り替えるだけの単純な処理を対象としていた．今期は，非圧縮8K映像フォーマット間を変換するトランスコーディングをDPDKで実装したアプリケーションを対象にして，性能評価が可能な拡張を行った．トランスコーディングのようなアプリケーションでは，映像のペイロードを対象として処理を行うため入力データ量と出力データ量が異なるため，前年度のようなRTPのシーケンス番号だけでの入出力パケットの同定ができないため，光タップベースの入出力遅延想定システムにおいて，入力前の映像フレーム番号と対応する出力後の映像フレーム番号の先頭部分のパケットを併用して，正確に入出力データの同定を行い，性能評価を進めた．これにより，これまで開発した様々なDPDKベースのアプリケーションの処理オーバヘッドが測定可能になった他，必要なコア数，メモリチャンネルと合わせて体系的な性能評価結果としてNS研究会で公表する事ができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究で開発された光タップベースの入出力パケット遅延測定システムを用いて，これまでに開発してきた様々なDPDKベースの映像処理機能の性能測定を行い，公表できた事．
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| Strategy for Future Research Activity |
[1]高精細リアルタイム映像処理を対象としたDPDKパイプラインステージ性能解析
我々が作成したリアルタイム映像処理機能を題材にCPUコア数，周波数，キャッシュ量，メモリ量，ネットワークインタフェースカード(NIC)の性能条件を変更して，安定動作可能なリソース条件を提示できるシステムを目指す．また，仮想マシン上のDPDKアプリケーションの性能解析の適用についても引き続き進める．
[2]高精度ネットワークモニタとの連携によるDPDKフレームワーク上のリアルタイム映像処理の性能解析
様々な映像ストリームの伝送パラメータを模擬可能なトラヒックジェネレータの検討を引き続き進め，様々な映像伝送品質における性能評価を可能とするシステムとする．
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
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[Journal Article] Uncompressed 8K video processing using SRv6-based service function chaining between Japan and the U.S.2023
Author(s)
Katsuhiro Sebayashi, Taisei Tanabe, Mitsuru Maruyama, Hajime Iwata, Hiroyuki Kimiyama, Takayuki Nakachi, Kouta Aoki, Yasuhisa Kato, Wataru Mishima, Yuta Fukagawa, Yasuhiro Ohara, Shigeo Urushidani, Takeshi Kurimoto, Eiji Kawai, Hideki Otsuki, Kazumasa Kobayashi
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Journal Title
SC23 Network Research Exhibition
Volume: -
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