2015 Fiscal Year Research-status Report
超高速大容量データセンタネットワークに適した新しいトラヒック制御
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26540039
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
山本 幹 関西大学, システム理工学部, 教授 (30210561)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平田 孝志 関西大学, システム理工学部, 准教授 (10510472)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ネットワーク / データセンタ / トラヒック制御 / ネットワーク運用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，データセンタネットワーク環境に適した新たなトラヒック制御理論の確立を目的としている．データセンタは，ラックに設置された多数のサーバが多段構成データセンタネットワークで接続される構成をとる．また，各サーバに柔軟に設定される仮想マシン構成により，トラヒック分布は不均質に変動する．このため，トラヒックが一時的にある箇所に集中するホットスポットが発生し，ここを通過するフローの性能劣化をもたらす．本研究課題では，このようなデータセンタネットワーク環境に適した新たなトラヒック制御理論の確立を目的とし研究を遂行してきた．
具体的な研究内容としては，1. 時間軸方向へのトラヒック分散をはかる輻輳制御，２. 空間軸方向へのトラヒック分散をはかるトラヒックエンジニアリング，３. 帯域設計により大規模トラヒック収容を可能とする光ネットワーク設計，という大きく分けて３つのテーマに取り組んできた．
１）においては，平成26年度に開発した，これまでの輻輳制御研究分野が取り扱ったことのないデータセンタの低遅延超広帯域環境において使用可能な輻輳制御を，さらに発展させた．具体的には，多段ボトルネック環境に適切に対応できるメカニズムを新しく導入した．さらに，１対多通信であるマルチキャストに対応した，全く新しいエンドツーエンド型輻輳制御方式の開発を行った．
２）においては，平成26年度に行った基礎実験で得られた知見をもとに，最新の最適化技術であるマルコフ近似を用いたデータセンタトラヒックエンジニアリング手法を提案し，その有効性を示した．本手法は，データセンタを利用するユーザの要求の変化に応じて，動的にネットワークを制御するこれまでにない全く新しいトラヒックエンジニアリングである．
３）においては，データセンタネットワークへの光ネットワーク技術の適用及びその上での光パスによるネットワーク設計を検討した．
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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
研究実績の概要で述べたとおり，本研究課題は大きく分けて三つの研究テーマに取り組んできた．「1. 時間軸方向へのトラヒック分散をはかる輻輳制御」に関しては，昨年度開発の輻輳制御をさらに発展させ，多段ボトルネック環境における技術課題を詳細検討により新たに発見するとともに，この課題に適切に対応できるメカニズムを新たに導入した．これらの成果は論文誌に発表している．また，データセンタにおけるOS更新などに適用可能な１対多通信に対応可能な，新しいエンドツーエンド型マルチキャスト輻輳制御を開発しており，計画以上の成果を挙げている．この成果は研究会で発表したが，さらなる発展を経て延長期間である平成28年度において国際会議に投稿する予定である．
「２．空間軸方向へのトラヒック分散をはかるトラヒックエンジニアリング」に関しては，当初仮想マシン配置問題と，仮想マシンからのトラヒック要求に対するトラヒックエンジニアリングの融合を狙う計画であったが，まず仮想マシン配置を固定した際の検討を進めているなかで，トラヒックエンジニアリングに対して全く新しいアプローチへの発想を得，ここに注力した．具体的には最新の最適化技術であるマルコフ近似手法を応用し，これまでにない全く新しいデータセンタトラヒックエンジニアリングを生み出した．また，データセンタの消費電力を考慮したトラヒックエンジニアリングの提案を行った．これらの成果を国内研究会などにおいて発表しており，現在国際会議投稿へ向けて論文作成中である．
「３．帯域設計により大規模トラヒック収容を可能とする光ネットワーク設計」に関しては，データセンタへの光ネットワークの適用，ならびにパス設計に関する基礎検討と実験を行い，その結果は国際会議において発表している．
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| Strategy for Future Research Activity |
１）では，延長期間内においてエンドツーエンド型マルチキャスト輻輳制御をさらに発展させ，国際会議への投稿，ならびに論文誌への投稿を行う予定である．
２）ではトラヒックエンジニアリングに関して，国際会議への投稿，及びその結果を受けてのさらなる手法の改良，学会論文誌への投稿を行う予定である．また，そこで得られた結果や知見をもとに，これまで仮想マシン配置を固定した環境での新しい発展を試みていたため課題として残っていた，仮想マシン配置問題に効率的に取り組む予定である．最終的には仮想マシン配置問題，トラヒックエンジニアリングを融合した形で検討を行う予定である．
３）ではこれまでの基礎実験で得られた結果をもとに，1），2）を有効に利用するための本格的な光ネットワーク設計を検討し，評価を行う．
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| Causes of Carryover |
平成27年度において，国内発表がそれほど遠方ではない開催地での研究会発表となったため，計画より少ない額で予定通りの発表が行えたことによる国内旅費の残高，ならびに研究の補助として大学院生を雇う予定であったが，補助がなくてもある程度研究が予定通り進んだため，大学院生を雇わず人件費における残高，などが生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度は，延長を認められた期間に成果を国際会議において発表する予定であり，これを行う国内旅費（国内開催国際会議を検討中），さらに研究会などでの発表に対する国内旅費として支出予定である．
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