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クラウド間連携と仮想化ファンクション集約による計算資源の有効利用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K11910
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分60050:ソフトウェア関連
研究機関東京工科大学

研究代表者

金光 永煥  東京工科大学, コンピュータサイエンス学部, 講師 (60434362)

研究分担者 花田 真樹  東京情報大学, 総合情報学部, 教授 (40373039)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
キーワードスケジューリング / ワークフロー / クラウド / 仮想化 / タスククラスタリング / コンテナ / タスクスケジューリング / ICN / CCN / P2P / IPFS / ワークフロースケジューリング / コンテナ配備 / サービスファンクションチェイニング / リストスケジューリング / ファンクションクラスタリング / クラスタリング / 負荷分散
研究開始時の研究の概要

本研究では,IoT デバイス等のセンサ等から得られる大量の情報を処理するために,仮想化ファンクションを複数クラウド間で効率よく連携処理する機構を開発する.そのためには,処理するためのファンクション及び計算資源双方を仮想化した上で,これら双方の資源を有効利用するためのファンクション割り当てアルゴリズムが必要である.そこで本研究では,複数のファンクションから成るファンクションチェイン(SFC)において,計算資源の負荷を考慮に入れた上で,ファンクション同士を集約してVMへの割り当てを行う,ファンクションクラスタリング機構を開発する.そして実ネットワーク上でプロトタイプ実装し,実用性を検証する.

研究成果の概要

本研究では,クラウドといった仮想環境どうしが連携して,IoTで用いられる複雑な構成をもつアプリケーションを効率よく処理するための処理機構を開発した.開発したアルゴリズムは,コンテナで具現化されたタスクどうしが互いに通信を必要とするものであり,必要コンテナ数,計算資源数をできるだけ抑えた上で応答時間を最小化するものである.今後の仮想化環境において任意の構造を持つアプリケーションを効率よく処理するための基盤技術を提示するものとなった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は,主にIoTの処理基盤において少ない計算資源及び処理資源で効率よく処理するための自動制御技術を提示したことである.また,任意の構造を持つアプリケーションに対して適用可能であるため,その適用範囲は広い.例えば動画像処理を仮想化環境で効率よく処理できる.そのため,その環境を利用するユーザにとって,これまでの金銭的コストをより抑えることができると考えられる.資源の有効利用により,単位時間あたりより多くのアプリケーションを処理できることになるため,処理スループットが上がる.そのため,仮想化環境の運用側・利用側双方にとって利益を享受することが可能となる.

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] IoT-centric Service Function Chaining Orchestration and its Performance Validation2021

    • 著者名/発表者名
      Hibiki Sekine, Kenji Kanai, Jiro Katto, Hidehiro Kanemitsu, Hidenori Nakazato
    • 雑誌名

      in Proc. IEEE CCNC2021

      巻: - ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/ccnc49032.2021.9369538

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] KadRTT: Routing with network proximity and uniform ID arrangement in Kademlia2021

    • 著者名/発表者名
      Hidehiro Kanemitsu, Hidenori Nakazato
    • 雑誌名

      in Proc. IFIP Networking 2021

      巻: - ページ: 1-6

    • DOI

      10.23919/ifipnetworking52078.2021.9472816

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ICNにおけるディレクトリ単位のアクセス頻度を考慮したキャッシュ管理手法2021

    • 著者名/発表者名
      間木平 伊織,金光 永煥
    • 雑誌名

      電子情報通信学会2021年ソサイエティ大会論文集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] KademliaにおけるRTTを考慮したコンテンツ探索手法の提案2021

    • 著者名/発表者名
      古池 太一,金光 永煥
    • 雑誌名

      電子情報通信学会2021年ソサイエティ大会論文集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] A containerized task clustering for scheduling workflows to utilize processors and containers on clouds2021

    • 著者名/発表者名
      Hidehiro Kanemitsu, Kenji Kanai, Jiro Katto, and Hidenori Nakazato
    • 雑誌名

      The Journal of Supercomputing

      巻: - 号: 11 ページ: 12879-12923

    • DOI

      10.1007/s11227-021-03789-2

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Toward autonomous container-based task scheduling for efficient IoT processing2020

    • 著者名/発表者名
      Hidehiro Kanemitsu
    • 学会等名
      7th International Conference on Electronics, Electrical Engineering, Computer Science (EEECS2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Function Clustering Algorithm for Resource Utilization in Service Function Chaining2019

    • 著者名/発表者名
      Hidehiro Kanemitsu, Kenji Kanai, Jiro Katto, and Hidenori Nakazato
    • 学会等名
      in Proc.IEEE International Conference on Cloud Computing 2019 (IEEE CLOUD2019), pp. 193-195, July, 2019.
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiple Workflow Scheduling with Offloading Tasks to Edge Cloud2019

    • 著者名/発表者名
      Hidehiro Kanemitsu, Masaki Hanada, and Hidenori Nakazato
    • 学会等名
      Lecture Notes in Computer Sciences (Proc. CLOUD2019), pp. 38-52, Springer, June, 2019.
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ワークフローにおけるICNを用いたファンクションチェイニング2019

    • 著者名/発表者名
      金光 永煥,花田 真樹,金井 謙治,中里 秀則
    • 学会等名
      信学技報, vol. 119, no. 461, IN2019-120, pp. 249-254, 2020年3月.
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ファンクション集約によるサービスファンクションのスケジューリング2019

    • 著者名/発表者名
      金光 永煥,金井 謙治,甲藤 二郎,中里 秀則
    • 学会等名
      信学技報, CS2019-47, Vol. 119, No. 196, pp. 1 - 4, 2019年9月.
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] SFlow

    • URL

      https://github.com/ncl-teu/SFlow

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] ICN-SFCSim

    • URL

      https://github.com/ncl-teu/ncl_icn-sfcsim

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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