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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Improving Software Defined Networking with Machine Learning

Research Project

Project/Area Number 22KF0428
Allocation TypeMulti-year Fund
Research InstitutionInternet Initiative Japan Inc. (Research Laboratory)

Principal Investigator

長 健二朗  株式会社インターネットイニシアティブ(技術研究所), 技術研究所, 所長 (10561087)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) NOUGNANKE BENOIT  株式会社インターネットイニシアティブ(技術研究所), 技術研究所, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Keywordsマルチクラウド / Software Defined Network / データプレーンプログラミング / 機械学習 / Graph Neural Network
Outline of Annual Research Achievements

マルチテナントが利用するクラウドデータセンターにおいては、テナント間で効率よくクラウド資源を共有することでコストを抑えながら、各テナントの要求性能を担保する必要がある。計算性能に関しては技術がある程度確立されているものの、ネットワーク部分の性能保証が課題となっている。
そこで、本研究では、クラウドネットワークのマネージメントプレーンに最新のグラフニューラルネットワークを応用し、学習と予測によるテナントレベルでの最適割当を行い、これをプログラマブルなSoftware Defined Networkベースのプラットフォームで実現する研究を行った。
本研究では、まず、既存のネットワーク性能保証がパケットやフロー単位であったのに対し、クラウドのテナント単位で性能保証するマルチテナントクラウド向けの性能保証を提案した。次に、テナントレベルでのトラフィック需要を学習して予測するために最新のグラフニューラルネットワークを応用したgPerfsolを提案し、有効性を示した。さらに、プログラマブルスイッチTofino2を用いてP4言語による実験環境を構築し、高速転送性能と同時にテナント単位でトラフィック量を制御可能なePerfsolを提案、性能評価を行い実用性を示した。
本研究の成果について、国際ジャーナルIEEE Transactions on Network and Service Managementに掲載、また、国際会議IEEE Conference on Innovation in Clouds, Internet and Networksで1件の発表を行った。

  • Research Products

    (3 results)

All 2023 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] LAAS-CNRS(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      LAAS-CNRS
  • [Journal Article] ML-Based Performance Modeling in SDN-Enabled Data Center Networks2023

    • Author(s)
      Nougnanke Benoit、Labit Yann、Bruyere Marc、Aivodji Ulrich、Ferlin Simone
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Network and Service Management

      Volume: 20 Pages: 815~829

    • DOI

      10.1109/TNSM.2022.3197789

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] gPerfIsol: GNN-Based Rate-Limits Allocation for Performance Isolation in Multi-Tenant Cloud2023

    • Author(s)
      B. Nougnanke
    • Organizer
      2024 27th Conference on Innovation in Clouds, Internet and Networks (ICIN)
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2024-12-25  

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