クラウドやSDN（注2）、NFV（注3）などの仮想化技術の普及により、高性能な仮想インフラを柔軟に構築・運用することが求められています。高い性能が要求される用途において、仮想インフラを構築・運用するためには、ハードウェアとソフトウェア両方の知識を持つ専門家が時間をかけてボトルネックを解析して仮想インフラの設定を適切に行う必要があります。このため、システム構成や利用状態が頻繁に変更される用途において運用コストが高くなるという課題がありました。
今回、仮想インフラ上を流れている通信パケットを低負荷でキャプチャーする技術と、これを用いて仮想インフラの通信ボトルネックを特定し、仮想ネットワークの通信速度とパケットロス低減などによる品質の向上を実現するための推奨設定を自動で提示する技術を開発し、仮想ネットワークの通信速度を最大で約2倍に向上できることを確認しました。本技術により、クラウドや通信キャリアの仮想インフラなど、頻繁にシステム構成や利用状況が変更される環境でも、高い通信性能や品質を維持することができます。
本技術は11月16日（水曜日）、17日（木曜日）にドイツで開催される「Fujitsu Forum 2016 Munich」に展示予定です。
開発の背景
クラウドやNFVなどの仮想化技術の普及により、複数のシステムを柔軟かつ迅速に接続するための仮想ネットワーク技術の重要性が高まっています。現在の仮想ネットワークでは、特に高負荷時に通信性能や品質が低下する問題があり、通信キャリアなどの高い通信性能や品質が要求される用途にむけて、通信性能や通信品質を向上させる技術が求められています。
課題
仮想ネットワークの通信性能や品質を向上させるためには、ボトルネックになっている箇所や原因を特定し、その結果に応じて、例えば互いに大量に通信している処理間のバッファーの拡張や、通信経路が短くなるプロセッサでお互いの処理を行うように配置を変更するなどハードウェアとソフトウェアの対応などの設定を適切に行ってボトルネックを解消する必要があります。ボトルネックを特定するためにはハードウェアとソフトウェアの両方の特性や設定方法を熟知した専門家が時間をかけて調査する必要がありました。また、仮想インフラではシステム構成や利用状態が頻繁に変更されるため、変更の度に通信ボトルネックの分析とパラメーターの再設定が必要になり、運用コストが高くなるという課題がありました。
開発した技術
今回、仮想ネットワークの通信を自動的に分析することにより、通信ボトルネックを解消する推奨設定を提示する技術を開発しました。開発技術により運用管理者は早期に状況に合わせて適切に仮想インフラの設定を行うことができます。開発した技術の特長は以下の通りです。
1.仮想ネットワークの通信パケットを低負荷でキャプチャーする技術
従来、仮想ネットワークを流れている通信パケットをキャプチャーするためには、通信パケットのデータをパケット分析用の仮想マシン（分析VM）にコピーする必要がありました。この処理はシステムに負荷を与え、通信性能や品質の劣化を招きます。今回、仮想ネットワーク上のスイッチ（vSwitch）に複数の仮想サーバ（VM）からアクセスできる共有バッファーを設けることで、通信パケットのデータをコピーすることなく低負荷で通信パケットをキャプチャーすることが可能になりました。
2.ボトルネックを解消する推奨設定を提示する技術
仮想ネットワークでは物理ネットワークに比べ、特に高負荷状態でパケットロスが多く発生し、それにより通信性能や通信品質が劣化します。従来の仮想インフラの運用で得られていた監視情報では一部のパケットロスしか検出できず、ボトルネックの原因を特定することが困難でした。今回開発した技術では、キャプチャーした通信パケットの挙動を分析することで、従来検出が困難であったハイパーバイザやVMなど仮想インフラ上で発生したパケットロスを網羅的に検出します。この情報をもとに仮想環境におけるパケットロスの発生傾向とインフラのリソース利用情報を関連付けてボトルネックを分析し、これを解消するための設定を提示します。
効果
今回、ファイル転送などの高トラフィックな通信環境を想定した実験において、本技術の推奨設定により同一のハードウェアで通信速度を最大で約2倍に向上させ、パケットロスの低減など通信品質を約10倍改善できることを確認しました。また、ボトルネック分析や最適設定生成技術により、専門家を介さずに迅速に適切な設定が可能になり、運用コストを削減することも期待できます。本技術により、柔軟なネットワーク構成の変更が必要とされる通信キャリアのネットワーク網など、通信性能や品質の問題で従来は仮想化技術を適用できなかった用途に対しても、仮想インフラを活用したサービスの安定稼働が実現できます。
今後
富士通研究所では、本技術で検出や改善可能なボトルネック事象の追加と分析精度の向上など研究開発を進めていきます。本技術は、2017年度中に富士通株式会社の「FUJITSU Software ServerView Infrastructure Manager」をはじめとする運用管理製品に搭載される予定です。
本リリースの詳細は下記URLをご参照ください。
http://pr.fujitsu.com/jp/news/2016/11/16-1.html
注釈
注1 株式会社富士通研究所：本社 神奈川県川崎市、代表取締役社長 佐々木繁。
注2 SDN：Software Defined Networkingの略称。ネットワークの構成や設定などをソフトウェアにより、柔軟かつ動的に変更することを可能とする技術の総称。
注3 NFV：Network Functions Virtualizationの略称。従来、専用機器で実装されていたネットワーク機能を仮想化し、汎用サーバ上で実現する技術。
概要：富士通株式会社
詳細は http://jp.fujitsu.com/ をご覧ください。
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