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2017 年度 実施状況報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 16K16045
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

川島 龍太  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00710328)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードNFV / SDN / ネットワーク仮想化
研究実績の概要

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.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

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.

今後の研究の推進方策

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.

次年度使用額が生じた理由

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.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2017

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

  • [雑誌論文] Evaluation of Forwarding Efficiency in NFV-nodes toward Predictable Service Chain Performance2017

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kawashima, Hiroki Nakayama, Tsunemasa Hayashi, Hiroshi Matsuo
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Network and Service Management

      巻: 14 ページ: 920-933

    • DOI

      10.1109/TNSM.2017.2734560

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Generic and Efficient Local Service Function Chaining Framework for User VM-dedicated Micro-VNFs2017

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kawashima, Hiroshi Matsuo
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E100-B ページ: 2017-2026

    • DOI

      10.1587/transcom.2016NNP0009

    • 査読あり
  • [学会発表] Finding the Right Way for High-Performance NFV2017

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kawashima
    • 学会等名
      APNOMS 2017
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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