2017 Fiscal Year Research-status Report
仮想ネットワーク機器を有するデータセンタにおけるサーバ資源利用に基づいた遅延予測
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16K16045
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
川島 龍太 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00710328)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | NFV / SDN / ネットワーク仮想化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，NFV (Network Functions Virtualization)ネットワークの各ノード（NFVノード）における性能特性についてかなり理解が進んだ．具体的には，前年度実施した性能評価実験（現在広く利用されているパケット処理機構 (DPDK, Netmapなど)，ネットワーク仮想化I/O機構 (vhost-user, SR-IOVなど)，および仮想スイッチ(Open vSwitch, Lagopusなど)のさまざまな組み合わせにおける性能評価）の結果を元に，ソースコードレベルにまで踏み込んだ性能要因の解析を行った．その結果，DPDKによる受信ポーリング処理およびそれに伴うパケット転送処理時間の短縮および安定化がもっとも重要な性能要因であることが判明した．しかし，DPDKやそれを利用する仮想スイッチの実装はすでに相当に最適化されているため，単純な実装の改善では性能向上は望めない．そのため，NFVネットワークのSFC (Service Function Chaining)に特化した通信プロトコルの開発や，VNF (Virtual Network Function)の動的融合など，新たな枠組みが必要になることが明らかになった．前者については，例えばSFC内のNFVノードを経由するごとに徐々にパケットを集約することで，大幅なスループット向上を実現できることが分かった．後者については，コンテナ内で動作するVNFを単一のプロセス内で動作するようなネットワーク機能融合機構を新たに構築することで，VNF間通信コストの大幅な削減が期待できる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
NFVを想定したサーバ環境下において，徹底した性能評価を実施し，これまで知られていなかった，サーバ資源の利用状況とネットワ ーク性能との関係性について明らかにすることができた．この結果はIEEE Transactions on Network and Service Management誌において出版された ．さらに，この結果を元にして，NFVに特化したパケット集約プロトコルであるPA-Flow (Packet Aggregation Flow)の提案（NetCloud 2017）やコンテナ内のVNF (Virtual Network Function)を動的融合するローカルサービスチェーン技術の概要 (APNOMS 2017)など，新しい要素技術の提案・開発を行うことができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究成果により，NFVネットワークにおける物理サーバ資源の利用状況とネットワーク性能の関係性が明らかになった．しかし，既存技術を拡張するだけでは十分な性能向上が見込めないことも分かったため，今後は，「ソフトウェアの特性」を生かした新たな要素技術の開発に取り組む予定である．
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| Causes of Carryover |
当初、購入を予定していた実験器具 (Mellanox ConnectX-5)について，予定よりも安く購入することができたため，差額が生じた．
次年度においては，実験用の消耗品 (100 Gbpsイーサネット用のケーブル等)の購入に充てる予定である．
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