JP2018528526A - 複合サービスファンクションチェーン間の負荷及びソフトウェア構成の制御 - Google Patents
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Abstract
本発明は、サービスファンクションチェーンの管理に関する方法、装置、及びコンピュータプログラム製品に関する。マネージメントファンクションは、サービスファンクションチェーンのソフトウェア構成を効率的に制御し、そして動的な生活上のトラフィックに対処するための負荷バランシングの目的でバーチャルマシンを適応的に呼び出し、再構成し又は停止することに向けられる。【選択図】図3
Description
本発明は、サービスファンクションチェーンの管理に関する方法、装置、及びコンピュータプログラム製品に関する。より詳細には、本発明は、サービスファンクションチェーンの負荷及びソフトウェア構成の制御に関する方法、装置、及びコンピュータプログラム製品に関する。
事業者ネットワークTCOを縮小するための手段は、ネットワークファンクションのバーチャル化、及び異なるネットワークファンクション用の共通のデータセンター(DC)ハードウェアの使用である(ETSI NFV(ネットワークファンクションバーチャル化スタディグループ)の文書を参照されたい)。
これは、サービスファンクションチェーン化にも適用される。サービスファンクションチェーン化は、典型的に、サービスファンクションのセットを所与の順序で呼び出すことによりユーザ装置とアプリケーションプラットホーム(ウェブ、ビデオ、VoIP、等)との間でセッションフローを観察し、変更し、又は終了及び再確立もする。所与のサービスファンクションチェーン(SFC、以下、時々、「チェーン」と表わされる)に含まれるサービスファンクションは、負荷バランシング、ファイアウオール、侵入防止、等を含む。
所与のSFCイネーブル型ドメインは、同じサービスファンクションの多数のインスタンスを含む。サービスファンクションインスタンスは、所与のSFCに追加されたり又はそこから除去されたりする。SFは、共同配置されるか、個別の物理的ノードに埋設されるか、又はバーチャル化される。
今日、移動ネットワーク事業者は、いわゆる“Gi−LAN”(NAT、TCPオプチマイザー、ファイアウオール、ビデオオプチマイザー等の)において多数の付加価値パケット処理ファンクションを提供している。それらは、SFCと考えられ、ここで、SFCは、トラフィックを引き回す必要のあるボックスのチェーンにより実施される。これらの解決策の効率の悪さ及びこれを管理するための複雑さが、3GPP Rel.13(柔軟な移動サービス操向FMSS)及びIETF(SFC、サービスファンクションチェーン化)において標準化活動を引き起こした。
例えば、ネットワークファンクションのほとんどのケースにおいて(セキュリティ、NAT、負荷バランシング、等)、フローの一部分だけが全てのファンクションによる処理を要求し、フローの残りの部分は、限定された処理又は他の処理を要求する。柔軟なフロー引き回しにより、要求されるリソースの量を減少することができる。
ネットワーク柔軟性の次のレベルは、図5で導入されたものとなることが期待される。サービスを終了するための提案された終了(例えば、5G NORMA)に基づいて調整されたネットワークファンクションを導入するためリサーチプロジェクトが設定される。その考え方は、RAN及びコアの現在ネットワークファンクションを分解し、そして両方に特有のサービスを選択することである。
−分解されたファンクションの風味(例えば、サービスに基づく異なるスケジューリングアルゴリズム)、及び
−位置(より中心であるか又はより移動端)。
−分解されたファンクションの風味(例えば、サービスに基づく異なるスケジューリングアルゴリズム)、及び
−位置(より中心であるか又はより移動端)。
これは、非常に多数の基本的ファンクションモジュールからのネットワークサービスを効率的にコンポーズしそして接続する必要性を高める。使用されそして導入されるテクノロジーは、アクセステクノロジーとは独立していることに注意されたい。
一般的に、これらのサービスファンクション(SF)をクラウドにおいて最も有効に且つ効率的に具現化することが目的である。現在の解決策(以下を参照)は、前者の物理的「ボックスファンクション」を単にバーチャル化して、VNF(バーチャルネットワークファンクション)になるようにし、そしてデータセンター(DC)により与えられる接続フレームワークを使用して、要求されたデータ経路を生成する。
しかし、DCを通して全てのユーザプレーントラフィックを引き回すことは、かなりの挑戦である。ETSI NFV INF005文書を参照されたい。
「データプレーンスループットは、NFVアーキテクチャー[・・・]に対する一般的な問題である。NFVIノードにおけるバーチャル化ネットワークファンクション展開のスループット容量は、物理的ネットワークファンクションを具現化するネットワーク要素に対するものであるので基本的な事柄である。」
「データプレーンスループットは、NFVアーキテクチャー[・・・]に対する一般的な問題である。NFVIノードにおけるバーチャル化ネットワークファンクション展開のスループット容量は、物理的ネットワークファンクションを具現化するネットワーク要素に対するものであるので基本的な事柄である。」
SFチェーンにおける典型的なSFは、あるスタティックなそして比較的小さなCPUコードを含むがスループット及び/又は低いレイテンシーに関して高い要求をもつアプリケーションである。ネットワークファンクションインフラストラクチャー(NFVI)については、これは、限定された計算要求であるが高いネットワーク要求を意味する。
現在、この問題は、今日バーチャルスイッチにより典型的に実施されるクラウド環境における接続/ネットワークのデータ経路処理の加速によって対処されている。
幾つかのOSファンクション(ソケットAPI及びvNIC)が拡張されるか、或いはネットワーキングとアプリケーションファンクションとの間に新規な直接インターフェイスが導入される(例えば、インテルのDPDK及び/又はSR−IOVを使用して高速パケット転送のためのホスト及び/又はゲストOSをバイパスする)解決策が存在する。
これらの手段により、サービスファンクションをホストするバーチャルマシン(VM)間のネットワーキング性能を加速できるが、依然、多数の問題が残される。
−各VM−VM通信により付加的なレイテンシーが導入され、
−この遅延がどれほど大きいか予想できず:これは、トポロジー、例えば、同じブレード、ラック、等に存在し且つ異なる加速メカニズムを使用するVMに依存し、
−各個々のSFをスケーリングし且つ負荷バランスさせる必要があり(DCにおけるスケーリングが、通常、特定のネットワークファンクションを実行するのに使用されるVMの数を増加(スケールアウト)又は減少(スケールイン)することで実施されることから問題が生じ)、
−VMの数が多いためにVM/SFインスタンス化のリソース割り当て及びスケジューリングが複雑であり、且つVIM及びネットワーキングコントローラにより考慮する必要のある制約が存在する(遅延バジェット、スループット)。
−各VM−VM通信により付加的なレイテンシーが導入され、
−この遅延がどれほど大きいか予想できず:これは、トポロジー、例えば、同じブレード、ラック、等に存在し且つ異なる加速メカニズムを使用するVMに依存し、
−各個々のSFをスケーリングし且つ負荷バランスさせる必要があり(DCにおけるスケーリングが、通常、特定のネットワークファンクションを実行するのに使用されるVMの数を増加(スケールアウト)又は減少(スケールイン)することで実施されることから問題が生じ)、
−VMの数が多いためにVM/SFインスタンス化のリソース割り当て及びスケジューリングが複雑であり、且つVIM及びネットワーキングコントローラにより考慮する必要のある制約が存在する(遅延バジェット、スループット)。
又、“IT−DC”(ウェブサーバーのためのDCのような汎用DC)を“TelcoクラウドDC”(テレコミュニケーションサービス専用のDC)へ変化させるべき付加的な特徴がコストを高め、且つIT−DCの典型的な作用負荷に必要でない複雑さが追加される場合にスケールの経済性を破壊することになるかどうかも考慮される。従って、TelcoクラウドDCサービスを改善するための新規な手段がバーチャル化の複雑さを高めることがある。
図1は、従来技術で提案された構成を示す。
データプレーン(底部)において、ルータ(“X”でマークされたボックスにより示された)は、制御エンティティ(例えば、PCRF)により制御されるクラシファイア(例えば、ULクラシファイア)に基づいて複数のSFC(図1には、上位SFC(チェーン1)及び下位SFC(チェーン2)が示されている)の1つへトラフィックを引き回す。各SFCにおいて、多数のSF(図1では、SF1ないしSF4)及び負荷バランサーがチェーン化されている。幾つかのSF(例えば、図1では、SF1及びSF2)が複数のSFCに使用される。エンティティ、特に、SFCにおいてチェーンのあるSFから別のSFへトラフィックをフォワーディングする役割を果たすエンティティは、例えば、SDNコントローラにより制御される。SF及びLB、クラシファイア、及び制御エンティティの各インスタンスは、個別のVMにより実現される。ある具現化では、1つ以上のクラシファイアがルータ“X”又は負荷バランサーと一体化される。ある具現化では、1つ以上のクラシファイアが専用ハードウェアにより具現化される。即ち、バーチャル化コンピューティング及びネットワーキングにより、堅牢なGi−LANは、サービスチェーン、即ち、バーチャル化ネットワーキングにより接続されるバーチャルアプライアンス(又は単にVNF)に基づき、VNF及びクラウドマネージメントAPIを使用してサービスチェーンオーケストレータにより自動化及び管理されるソフトウェアフレームワークに置き換えることができる。
図2(IETF:サービスファンクションチェーン化(SFC)制御プレーンアーキテクチャー、draft−ww−sfc−control−plane−04、https://datatracker.ietf.org/doc/draft-ww-sfc-control-plane/から検索)は、SFCアーキテクチャーを示す。SFC制御プレーンは、SFCを構築し、SFCをフォワーディング経路へ変換し、そして経路情報を関連ノードへ伝播して、必要なフォワーディング振舞いを達成し、そしてサービスオーバーレイを構築するのに役立つものである。SFCイネーブル型ドメインに入るトラフィックは、SFC制御プレーンがクラシファイアに与えるルールに基づいて分類される。分類の後に、トラフィックは、SFCイネーブル型ドメインへフォワーディングされ、それに対応するSFCインストラクションで定義されたサービスファンクションのセットを通過させる。SFC特有のフォワーディング情報は、サービスフォワーダーエンティティ(即ち、サービスフォワーダーファンクション(SFF)を含むノード)により使用されて、トラフィックフォワーディング判断を実行すると共に、制御プレーン情報から導出され且つクラシファイアからインスタンス化されたサービスファンクション経路を通して、チェーン内の次のサービスファンクションインスタンスへトラフィックを通過させる。更なる詳細については、IETF文書を参照されたい。
以下の実施形態は例示に過ぎない。明細書の多数の位置に「一(an)」「1つの(one)」又は「幾つかの(some)」実施形態という表現が出現するが、これは、必ずしも、そのような各表現が同じ実施形態に対するものであること、又は特徴が単一の実施形態のみに適用されることを意味していない。異なる実施形態の単一の特徴を結合して、他の実施形態を形成してもよい。更に、「備える(comprising)」及び「含む(including)」という語は、ここに述べる実施形態を、言及した特徴のみで構成することに限定するものではないことを理解すべきであり、そしてそのような実施形態は、特に言及されなかった特徴/構造も包含する。
特に、データセンターのソフトウェアに対して最新のコンピューティング環境を説明するためにバーチャルマシン(VM)の概念をここでは使用する。VMは、ハイパーバイザーの最上部で実行されて物理的コンピューティングリソースのバーチャル化を果たすソフトウェアアプライアンス(アプリケーションSW及びオペレーティングシステム)に関連している。VMという表現は、ソフトウェアアプリケーションがオペレーティングシステムの部分も共有できるいわゆるコンテナのような他のバーチャル環境、或いはハイパーバイザーベース及びコンテナベースのバーチャル化の組み合せを除外するものではない。
ここに提案する概念及び従来の構成(図1)は、バーチャル化なしでも機能する。これは、SFCのサービスファンクションがサーバーブレードにおけるCPUのプールに配置できる物理的プロセッサ(CPU)上で直接実行されることを意味する。これらのケースでは、VM及びプロセッサ/CPUという用語を交換する必要があり、VMの負荷に代って、CPUの負荷の測定等が必要になる。
要約すれば、VMという用語は、サービスファンクション又は完全なSFCをどのように実行するかに関する一例として使用するだけである。
本発明の第1の実施形態によれば、多数のバーチャルマシンが所与のハードウェアで実行され、バーチャルマシンの単一のインスタンスが完全なサービスファンクションチェーンを実行し、前記サービスファンクションチェーンが多数のサービスファンクションより成る適応サービスファンクションチェーン構成のための方法において、特定のサービスファンクションチェーンを実行する各バーチャルマシンの処理負荷を連続的に測定し、及びあるバーチャルマシンの処理負荷が規定の負荷レベルを越える場合には、特定のサービスファンクションチェーンを実行できる付加的なバーチャルマシンがその特定のサービスファンクションチェーンを実行するようアクチベートされ、一方、あるバーチャルマシンの処理負荷が規定の負荷レベルより低い場合には、前記バーチャルマシンの特定のサービスファンクションチェーンの作用負荷が、サービスファンクションチェーンを実行できる別のバーチャルマシンへ転送され、その結果、前記バーチャルマシンの特定のサービスファンクションチェーンがデアクチベートされる、というステップを含む方法が提供される。
本発明の前記実施形態の変形例は、サービスファンクションチェーンの実行が何らかの理由で、例えば、作用負荷が著しく低いためにデアクチベートされたバーチャルマシンを使用して、別のバーチャルマシンのファンクションを引き継ぎ、そして規定の負荷レベルを越える別のバーチャルマシンのサービスファンクションを実行する方法である。
複合サービスファンクションチェーンの中で負荷及びソフトウェア制御のための本発明の別の実施形態では、あるサービスチェーンファンクションを実行するのに必要とされる必要なソフトウェアコンポーネントが全てのバーチャルマシンにロードされる。これは、サービスチェーンの考えられるサブセットが、ソフトウェアコンポーネントをこのバーチャルマシンに事前にロードすることなく、それらバーチャルマシンで実行されるシステムを可能にする。
バーチャルマシンにおけるサービスファンクションチェーンのアクチベーション又はデアクチベーションは、いわゆるリソースマネージャーにより制御される。リソースマネージャーは、制御及び管理エンティティ、特に、エレメントマネージメントシステムEMSにより実施される。
又、ソフトウェアコンポーネントのサブセットだけがバーチャルマシンにロードされる実施形態もある。しかしながら、ソフトウェアコンポーネントのロードされたサブセットは、1つ又は多数のサービスチェーンファンクションを実行するのに充分でなければならない。
ランタイム中にバーチャルマシンのインスタンスにおいてアクチベートされるファンクションは、いわゆるサービスファンクションチェーン記述子により定義されねばならない。この記述子は、どんなサービスファンクションがSFCを構成するか及びそれらがどんなトポロジーに配置されるかを定義する。
別の重要な観点は、永久的に変化する負荷状態に対してシステムが柔軟に反応できることである。それ故、システムがバーチャルマシンの処理負荷を測定できるようにする手段を設けねばならない。これは、異なる仕方で達成できる。1つの可能性は、サービスファンクションチェーンそれ自体を実行するバーチャルマシンが処理負荷測定手段を含むことである。考えられる別の解決策は、基礎的なインフラストラクチャー(HW又はオペレーティングシステム)がバーチャルマシンの処理負荷を測定する手段をなし、そしてこの情報がインフラストラクチャーマネージャー及びサービスファンクションチェーンリソースマネージャーへ規則的に転送されることである。
別の実施形態において、処理負荷は、プロセッサの負荷、メモリスペース、空き又は未使用メモリスペース、及び/又はその組み合せのような関連パラメータ、並びに負荷測定に適した他のパラメータにより定義される。
もちろん、上述した異なる実施形態は、少なくとも1つのプロセッサ及び少なくとも1つのメモリを備えたハードウェア装置で実行され、メモリの一部分は、コンピュータプログラムコードを含み、少なくとも1つのメモリ及びコンピュータプログラムコードは、少なくとも1つのプロセッサとで、装置が、前記方法ステップのいずれかを遂行するようにさせるよう構成される。
更に別の実施形態として、非一時的コンピュータ読み取り可能な媒体に存在するコンピュータプログラム製品が考えられ、コンピュータプログラムは、所与のハードウェア上のサービスチェーンとして多数のバーチャルマシンを実行するためのプログラムコード、多数のサービスファンクションより成る完全なサービスファンクションチェーンを実施するバーチャルマシンのインスタンスを実行するためのプログラムコード、特定のサービスファンクションチェーンを実行する各バーチャルマシンの処理負荷を連続的に測定するためのプログラムコード、あるバーチャルマシンの処理負荷が規定の負荷レベルを越える場合に、特定のサービスファンクションチェーンを実行できる付加的なバーチャルマシンが特定のサービスファンクションチェーンを実行するためにアクチベートされるファンクションを制御するプログラムコード、及びあるバーチャルマシンの処理負荷が規定の負荷レベルより低い場合に、前記バーチャルマシンの特定のサービスファンクションチェーンの作用負荷が、そのサービスファンクションチェーンを実行できる別のバーチャルマシンへ転送され、その結果、前記バーチャルマシンの特定のサービスファンクションチェーンがデアクチベートされることを制御するプログラムコード、を含むものである。
本発明の幾つかの実施形態によれば、少なくとも以下の効果がもたらされる。
−予想可能な性能、
−容易な負荷バランシング、
−容易で且つ動的なスケーリング、
−VMの再利用性、
−リソースオーバープロビジョニングの必要性が低い
−予想可能な性能、
−容易な負荷バランシング、
−容易で且つ動的なスケーリング、
−VMの再利用性、
−リソースオーバープロビジョニングの必要性が低い
以上の変形例は、代替物を除外すると明確に述べられていない限り、それらが参照する各観点に単独で又は組み合わせて適用できることを理解されたい。
更なる詳細、特徴、目的、及び効果は、添付図面を参照してなされた本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなろう。
以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態を詳細に説明する。これら実施形態の特徴は、特に記載のない限り、互いに自由に組み合せすることができる。しかしながら、幾つかの実施形態の記述は、一例として示されたに過ぎず、そして本発明を、ここに開示する詳細に限定するものではないことを理解されたい。
更に、装置は、それに対応する方法を遂行するように構成されるが、あるケースでは、装置のみ又は方法のみが記述されることを理解されたい。
以上のことから、チェーンの物理的サービスファンクションの1対1マッピング、又はその分解されたコンポーネント対VMのバーチャルSFは、クラウドへのサービスファンクションチェーンの最適な移行であるとのことには、ある程度の疑念がある。
図1及び2に示すアーキテクチャーによれば、異なる売主及びサービスファンクションプロバイダーにより異なるSFが提供されることがある。各SFを単一のVMに割り当てることの効果は、全てのSFがそれ自身のOS−「コンテナ」により分離される場合に、定義された安定なランタイム環境があることである。又、これは、例えば、より簡単なテストも許す。
しかしながら、最新のSW処理は、更に非常に効果があり、異なる売主からの通常異なるアプリケーションは、同じOSにおいて実行される。例えば、移動装置又は動的リンクライブラリのアプリケーションは、異なる売主により提供され、そしてアプリケーションプログラムにおいて結合される。例えば、ウインドウズOSでは、メディアプレーヤのメディアストリーム処理は、例えば、ランタイム中に結合されるソースフィルタ、デマルチプレクシング、デコーディング及びレンダリングに対して異なる売主からの異なるコンポーネントを使用することができる。
本発明の幾つかの実施形態によれば、各VMは、VM上で実行されることが意図されたSFCを作り上げる全てのSFのSWを含む。VMは、VM上で実行されることが意図された全てのSFCに対する全てのSFのSWを含む。複数のVMに同じSWが装備される。配備のために、SWイメージが使用される。
従来技術に勝るこの解決策の効果は、次の少なくとも1つである。
−特にサービスファンクションチェーンのレイテンシーに対する予想可能な性能(必要なレイテンシーを達成するための複雑なトポロジー又はトランスポートメカニズムの考慮を必要としない)。
−個々のSFには必要とされず、チェーンごとに必要となる非常に容易な負荷バランシング、及び
−容易で且つ非常に動的なスケールイン及びアウト−リソース再利用(未使用のSFチェーンを除去しそして既存のVMにおいて新規なSFチェーンを展開する)。
−特にサービスファンクションチェーンのレイテンシーに対する予想可能な性能(必要なレイテンシーを達成するための複雑なトポロジー又はトランスポートメカニズムの考慮を必要としない)。
−個々のSFには必要とされず、チェーンごとに必要となる非常に容易な負荷バランシング、及び
−容易で且つ非常に動的なスケールイン及びアウト−リソース再利用(未使用のSFチェーンを除去しそして既存のVMにおいて新規なSFチェーンを展開する)。
図3は、VMにおけるSFC構成を示す。「チェーンVNF」(1つ以上のSFCが実行されるVNF)として働くVM301には、OS304の頂部に、SWイメージ302がインストールされる。SWイメージ302は、SFCのSF(SF1、SF2、SF3、SF4、・・・として表わされた)に必要とされる全てのSWを含む。加えて、SFに基づいてSFCを展開する「チェーンOS」ミドルウェア303、及び「SFグラフ」と示されたそのトポロジー記述も含む。より詳細には、「チェーンOS」ミドルウェアは、SFグラフ及びSFレジストリを含む。
「チェーンOSミドルウェア」は、制御エンティティによって制御される。制御エンティティは、EMS305の一部分、VNFマネージャー306の一部分、個別のエンティティであるか、又は別のファンクションと一体化される。そのファンクションは、EMS305及びVNFマネージャー306にわたって分散されるように、複数のエンティティにわたって分割分散される。図3において、一例として、制御エンティティは、EMS305と一体化される。
OSS/BSS307、オーケストレータ308及びVIM309は、完全性のために示されており、いつものとおりにそれらの各ファンクションを満足する。
1つ以上の「チェーンVNF」VMの構成を担当する制御エンティティ(例えば、EMS305)は、とりわけ、2つのデータテーブルを含む。
特定チェーンをインスタンス化するためにチェーンVNF VMへダウンロードされるべきチェーン表現を含む各チェーンを記述する1つのテーブル(例えば、SF間のトポロジー関係を記述するグラフテンプレート)、及び
チェーン(1つ又は複数)が構築されるSFのテーブルであって、SF記述子/テンプレートを含むテーブル。
特定チェーンをインスタンス化するためにチェーンVNF VMへダウンロードされるべきチェーン表現を含む各チェーンを記述する1つのテーブル(例えば、SF間のトポロジー関係を記述するグラフテンプレート)、及び
チェーン(1つ又は複数)が構築されるSFのテーブルであって、SF記述子/テンプレートを含むテーブル。
VMに展開する必要のあるSFチェーンの厳密な記述がグラフテンプレートに記憶される。グラフテンプレートは、チェーンをコンポーズするSFがどのように接続されるか特定する。そのような特定は、複合SFのリストの形態であるが、この種の表現に限定されない。
チェーンを管理するため、SF記述/テンプレートは、更に、SFの更なる記述を、例えば、負荷/計算要件、指定のSF重み、等に関して含む。そのような付加的な情報は、VMインスタンス化の間に、特に、あるサービングチェーンから別のサービングチェーンへのVM再構成のために使用される。DCにおけるユーザの人数に基づいて、異なる数のVMが、異なる要件をもつ個々のSFチェーンに対して最初にインスタンス化される。
チェーンVNF内のチェーン管理ファンクションのためのインターフェイスは、「チェーンOSミドルウェア」303と称されるエンティティ内に存在する。実施形態に基づいて、制御エンティティ(例えば、VNFマネージャー305又はEMS306)又はチェーンOSミドルウェア或いはそれらの間のファンクションの分散は、SFチェーンを管理するための次のファンクションを与える。
SFは、それ自身を制御エンティティ又は「チェーンOSミドルウェア」に登録し、そしてそれらのサポートされるインターフェイスに関する入力パラメータを与える。これは、例えば、IETFのようなある標準的仕様に基づくパケットヘッダ拡張のサポートを含む。
特定のSFCをインスタンス化するSFグラフが構成される。EMS又はチェーンOSは、SFCの全てのSFが要求どおりに接続できるかどうかのチェックを与える。チェーンOSは、制御エンティティ、EMS又はVNFマネージャーのような外部管理エンティティに対してチェーンインスタンス化を確認する。チェーンOSミドルウェアは、特定チェーンのインスタンス化に必要な全てのSFがVMのSWイメージに既に含まれているかどうか検証する。もしそうでなければ、外部管理エンティティに欠落SFを通知する。
チェーンVNF(チェーンOSミドルウェア又は他のVNF内部管理エンティティ)は、現在SFチェーンのVM利用に関するレポートをEMS及びVNFマネージャーに与える。そのような情報は、VMの効率的な動的スケーリングイン/アウトに必須である。
ここに述べるファンクションの幾つかは、VMそれ自体のOSの一部分でもよい。
1つの特定のグラフ上に展開するチェーンVNF(チェーンIDを伴うSFCに関連した)ごとに、同じ専用負荷バランサーが指定される。全てのチェーンVNFは、グラフを首尾良くインスタンス化した後に、その特定のグラフ/チェーンIDに対応する負荷バランサーに登録される。
SFCを実施するための2つのオプションがある。
SWイメージがSFチェーンのランタイムバージョンを既に含むという静的な解決策。全てのもの(SF及びSFC)が既に構成される。このオプションは、計算効率についてより最適な潜在性を有し、又は
図3に示す動的なインスタンス化:「チェーンVNF」SW(SWイメージ1 302)を伴うVM(例えば、VM301のような数「n」)のインスタンス化の後、制御機能(例えば、EMS305又はVNFマネージャー306又は個別エンティティ)は、VM301の特定チェーン(例えば、チェーンIDxを伴う)をアクチベートするSFCグラフを構成する。その後、制御エンティティは、フロークラシファイア及び負荷バランサーを、チェーンxにサービスする対応VM(1つ又は複数)に接続するようにDCのパケットフォワーディングシステムをプログラムする。負荷バランサーは、VMnのインスタンス化と共に更新される。
SWイメージがSFチェーンのランタイムバージョンを既に含むという静的な解決策。全てのもの(SF及びSFC)が既に構成される。このオプションは、計算効率についてより最適な潜在性を有し、又は
図3に示す動的なインスタンス化:「チェーンVNF」SW(SWイメージ1 302)を伴うVM(例えば、VM301のような数「n」)のインスタンス化の後、制御機能(例えば、EMS305又はVNFマネージャー306又は個別エンティティ)は、VM301の特定チェーン(例えば、チェーンIDxを伴う)をアクチベートするSFCグラフを構成する。その後、制御エンティティは、フロークラシファイア及び負荷バランサーを、チェーンxにサービスする対応VM(1つ又は複数)に接続するようにDCのパケットフォワーディングシステムをプログラムする。負荷バランサーは、VMnのインスタンス化と共に更新される。
そのようなプロセスの結果として、異なるSFチェーンのための異なる数のVMが、図4に例示されたように、負荷要件に基づいてインスタンス化される。
図4において、EMS305、VNFマネージャー306、オーケストレータ308、及びVIM309は、図3に例示したものに対応する。バーチャルインフラストラクチャーリソース310(VIM309により管理される)に基づいて、多数のVM301a、・・・301m、301n、・・・301zが展開される。VM301a、・・・301mの数、及びVM301n、・・・301zの数は、任意である。これらVM301a、・・・301zの各々は、図3のVM301に対応する。これらVM301a、・・・301zの各々において、同じSWイメージ(SWイメージ1 302)がインストールされる。SWイメージ1 302は、SFC1及びSFC2を作り上げるSFのためのSWを含む。従って、VM301a、・・・301zの各々は、SFC1及びSFC2のいずれか又は両方を実行する。更に、VM301a、・・・301zの各々又は幾つかにおいて、例えば、他のSF又は他のSFCに関連した付加的なSWが展開されてもよい(図示せず)。
図4の例において、VM301a、・・・301mは、SFC1を実行するために制御エンティティ(ここでは、EMS305)により構成され、そしてVM301n、・・・301zは、SFC2を実行するように構成される。
SF記述子は、各SFに関する詳細な情報を記憶する。これは、詳細なシステム要件、プライオリティ、等を含む。SF記述子は、SFのシステム要件、及び任意であるが、厳密なSF実施又は事業者の好みに関連した付加的なパラメータを含む。
図5は、グラフテンプレート及びSF記述子/テンプレートを含むSFチェーンのデータ構造の一例を示す。左側には、制御エンティティ(図5では一例としてEMS)におけるデータ構造の一般的な設計が示されている。右側には、特定例に従って左側のテンプレートがどのように満たされるか示されている。各VMの「チェーンOS」ミドルウェアには、対応する表示が与えられる。
上部ボックスは、サービスチェーンを定義するSFチェーン記述子を含む。特に、それは、グラフテンプレートを含む。図5の右側に見られるように、グラフテンプレートは、SFCを作り上げる一連のSF(例えば、SFC1についてはSF1、SF2、SF3、SF4)を指示する。幾つかの規範的SFが指示される。更に、チェーン記述子は、例えば、トラフィックポリシー、プライオリティ、スケーリングポリシー、等に関する情報を含む。SFCごとに個別のSFチェーン記述子がある。
図5の両側の下部ボックスは、SF記述子を含む。各SF記述子は、SFGの名前及びインターフェイス記述を含む。更に、システム要件のようなSFに関連した他の情報も含む。SFチェーン記述子により記述されるSFCの少なくとも1つに含まれるSFごとにSF記述子がある。しかしながら、SF(例えば、右側の例では、SFC1及びSFC2により使用されるSF4)が多数のSFCにより使用される場合には、このSFに対して1つのSF記述子しかない。
インスタンス化プロセスの一例が図6に示されている。図6に示すエンティティは、図3に対応する。
オーケストレータ308は、異なるSFCを展開するVMをインスタント化するための全ての利用可能なリソースのある部分を割り当て、例えば、あるネットワークプランニングに基づき入力テンプレートに従ってそのような目的で100のVMが割り当てられる。図6には、複数(例えば、100)のVMの1つ(VM301)だけが示されている。VNFマネージャー306は、SFCのインスタント化専用の利用可能な実行中VMについてEMS305に通知する。
EMS306は、予想トラフィック負荷、及びSFCの特性、例えば、各SFCの予想トラフィックプロファイルを考慮に入れて、各VMにおける適当な数の異なるSFCをインスタンス化し、そしてそれらの間での最適な作用負荷分布を計算する。例えば、EMS306は、アクチベートされた100のVMにおけるチェーンのインスタンス化が、次のスキーマ、即ちSFC1に対する40のVM、SFC2に対する30のVM、SFC3に対する10のVM、SFC4に対する10のVM、SFC5に対する10のVMに従わねばならないと決定する。従って、各VMは、1つのSFCのみを実行する。しかしながら、他の例では、幾つかの又は全てのVMが複数のSFCを実行してもよい。
制御エンティティ(例えば、EMS又はVNFM;図6に示す例では、EMSが制御エンティティとして働く)は、SFCごとに各負荷バランサーをインスタンス化する。一例において、5つのSFCに対して5つの負荷バランサーがインスタンス化されるが、その1つ(LB311)しか示されていない。
SFCは、VMにおいてインスタンス化されるとき、それに対応する負荷バランサーに登録される。従って、負荷バランサーは、各SFCのパケットを、それに対応するVMに対して分散させる。
前記構成によれば、SFCのSF間には、より効率的なVM内部通信が使用される。これは、データプレーンにおけるSFC実行効率を高める。各SFがそれ自身のVMを必要とせず各SFCしか必要としない場合には、高いリソース効率のためにVMの全数を減少することができる。又、これは、VNFに必要とされるゲストOSの数のようなバーチャル化オーバーヘッドも減少する。
本発明の幾つかの実施形態によれば、全SFを伴うSFCが単一のVMにおいて実施されるDCでは、VMの使用は、利用可能なリソースが最適な仕方でSFC間に分散されるように適応され、即ちランタイム中に、負荷レベルがあるスレッシュホールドより低い1つ以上のVMにおいて、高いネットワークスループットが要求される別のチェーンをアクチベートできるように(例えば、それらSFCに現在割り当てられているVMが高い負荷レベルをもつので)、VMを再構成することができる。対応的に、VMにおいてチェーンが充分活用されない(チェーンのLBがこのVMをあるスレッシュホールドより低い頻度で選択する)場合には、VMは、このチェーンをそれ以上実行せず、従って、VMの他のSFCの容量を高めるように再構成される。
VMにおいてチェーンが充分に活用されていないかどうか決定する基準として、VMの負荷(特に、そのVMにおいて各チェーンしか実行されない場合)が使用される。
それとは別に又はそれに加えて、呼び出し頻度、即ちVM上のSFCをどれほど頻繁に呼び出すかが使用される。呼び出し頻度は、VMにおいて、又はLBの出力側で測定される。LBが特定のルールに従ってSFC呼び出しを分散すると仮定した場合には、特定VMにおけるSFCの呼び出し頻度は、SFCの合計呼び出し頻度(即ち、各LBの入力側で測定されるSFCに対する需要)から、及び当該特定VMのシェアを計算することから決定されてもよい。例えば、LBのルールが、SFCを実行するように構成された全てのVMにおいて等しい分散である場合には、シェアが1/(SFCを実行するように構成されたVMの数)である。
これらのファンクションは、制御エンティティ(例えば、SFC−VNFのためのVNFマネージャーと任意に協働するSFC VNFのためのEMS)により遂行される。
このメカニズムは、SFチェーン化のためのVMの所与のグループにおいてサービスファンクションチェーン化について割り当てられたリソース/VMを最適に使用するために制御の「内部ループ」を導入する。「内部ループ」という語は、従来技術によりSFチェーン化のためのグループにおけるVMの全数の増加又は減少を意味する「外部ループ」とは対照的に使用される。「外部ループ」の動作は、典型的に、DCのオーケストレータにより行われる。「外部ループ」による再構成は、より厳しい動作であり、即ち「内部ループ」による再構成より大きなCPU容量及び帯域巾を要求する。「内部ループ」により、本発明の幾つかの実施形態では、「外部ループ」をあまり頻繁に行う必要がない(ある場合には、全く行わない)。
この「内部ループ」では、既に確立されたVM間に負荷を分散できる限り新たなVMをインスタンス化する必要はない。そのプロセスは、VMの数をスケーリングする(「外部ループ」)よりも非常に動的に遂行することができる。
「内部ループ」の効果は、次の少なくとも1つである。
・チェーン当たり容易で且つ非常に動的なスケールイン及びアウト;
・リソースを再使用でき(使用しない(未使用の)SFチェーンを除去しそしてサービスチェーン化のために既に構成されたVMにおいて新たなSFチェーンを展開することにより);
・負荷バランシングがチェーンごとに遂行されそして個々のSFに対して遂行する必要がないので負荷バランシングが容易であり;及び
・リソースオーバープロビジョニングの必要性が低いのでSFチェーン化のためのVMの数を減少できる。
・チェーン当たり容易で且つ非常に動的なスケールイン及びアウト;
・リソースを再使用でき(使用しない(未使用の)SFチェーンを除去しそしてサービスチェーン化のために既に構成されたVMにおいて新たなSFチェーンを展開することにより);
・負荷バランシングがチェーンごとに遂行されそして個々のSFに対して遂行する必要がないので負荷バランシングが容易であり;及び
・リソースオーバープロビジョニングの必要性が低いのでSFチェーン化のためのVMの数を減少できる。
チェーンVNFにより与えられるSFチェーン及びVM利用に関する情報に基づいて、制御エンティティ(例えば、EMS及び/又はVNFマネージャー及び/又は個別のエンティティ)は、VM及びSFチェーン割り当てを次のように調整する。この説明は、例えば、制御エンティティであるEMSとVNFマネージャーとの間の典型的なファンクション分割を仮定する。しかしながら、このファンクション分割は、何ら限定するものではなく、EMS、VNFM及び個別の制御エンティティ間の他のあり得るファンクション分割を採用してもよい。
「チェーンVNF」VMの構成を担当するEMFは、とりわけ、SFチェーンのインスタンスを実行するよう構成された全てのVMに対する負荷状態を含む負荷テーブルを収容する。EMSは、負荷情報をSFC−VMから直接的に収集するか(オプション1)又はVNFマネージャーから間接的に収集する(オプション2、VNFMは、そのような情報をSFC−VM又はVIMから直接的に収集する)。内部ポリシー(負荷スレッシュホールド、SFチェーンのプライオリティ、等)に基づき、EMSは、VMを再構成することを決定する。例えば、トラフィック需要を満足するため、SFC−nではなくSFC−mのインスタンスを実行するよう構成されるようにVMを再構成する。例えば、これが生じるのは、所与の時間に幾つかの特定のSFチェーンに対して高い需要があり、他方、他のチェーンを実行するあるVMに僅かな負荷しか掛からない場合である。他のオプションとして、あるSFCをそれ以上実行しないようにVMを再構成するか、又は実行するように既に構成されたSFCのインスタンスに加えて、あるSFCのインスタンスを実行するように構成してもよい。
優雅な移行を与えるため、EMSは、そのような動作を前もってSFC VNFに通知する。SFC VMは、次いで、(特にステートフルなファンクションが遂行される場合には)このVMに新たなフローを指定しないようその負荷バランサーに通知する。更に、SFC−VMの最終的な再構成及び以前に展開されたSFCのシャットダウンの前に、EMSは、そのSFC−VMの負荷テーブルにおいて、VMにもはや負荷が掛からない(全ての進行中フローが処理された)かどうかチェックする。加えて、新たなSFCの展開が安全であるかどうかもチェックする。
EMSが新たなグラフテンプレートのダウンロードによりVMを再構成した後に、VMは、新たなSFチェーンに対して責任を負う新たな負荷バランサーによりそれ自身を登録する。或いは又、EMSは、新たなSFCのインスタンスを実行するよう構成された付加的なVMにおける新たなSFCについてLBに通知してもよい。
負荷テーブルの規則的更新に要求されるシグナリングを最小にするため、それとは別に(又はそれに加えて)減少レポートが使用されてもよい。SFチェーンの全VMの負荷状態に関する規則的なレポートに応答するのではなく、ある規定のスレッシュホールドを越える場合だけEMSに更新を送ることができる。そのようなスレッシュホールドは、予め決定されるか、又は使用されるポリシーに関して定義されてもよい。「内部制御ループ」の効率的な動作のために、SFC−VM負荷に関する2つのスレッシュホールドが特に重要である。
・最大スレッシュホールド:それより低いと、SFC−VMの動作及び負荷が正常であると考えられるSFC−VMに対する上限。SFCの負荷が「最大スレッシュホールド」より高くなると、EMSは、1つ以上の他のVMの再構成及び他のVMにおけるSFC−VMで実行されるSFCの展開をトリガーしなければならない。
・最少スレッシュホールド:それより低いと、SFCに対する個別VMの実行が正当化されず、即ちSFCの負荷が低くて、そのような負荷に対して個別のVMを持たせることがリソースの浪費と考えられるSFC−VM負荷に対する下限。SFCの負荷が「最少スレッシュホールド」より低くなった場合には、そのVMは、より多くのリソースが必要である別のSFC、例えば、「最大スレッシュホールド」に達したSFCの再構成及び展開のための候補である。
EMSは、SFチェーン当りのVMの数に基づいてスレッシュホールド値を決定する。そのようなスレッシュホールドは、減少レポートのためにEMSによりSFチェーンVNFにおいてダウンロードされ/構成されてもよい。それ故、EMSにおけるSFC−VM負荷テーブルの更新は、SFC−VM負荷が「最大スレッシュホールド」を越えるか又は「最少スレッシュホールド」より下がるとトリガーされる。EMSは、タイムウインドウ又は他の経歴情報を考慮してもよい。内部ポリシー(例えば、SFCプライオリティ)に基づき、EMSは、更に、現在トラフィック負荷を取り扱いそしてそれに応じてSFC−VMを再構成するアクションをとることができる。
VMの数、及びそれらにおいて展開されるSFチェーンのタイプは、例えば、VM利用レポートに基づいて動的に調整される。
又、あるSFCの需要を考慮することから、1つ以上のVMを再構成する必要性が生じる。この需要は、各負荷バランサーにおける負荷から導出される。各SFCを実行するように構成されたVMの数で需要を分割することにより、この特定のSFCにより生じる各VMの負荷が推定される。
又、制御エンティティ(例えば、EMS及び/又はVNFマネージャー)は、典型的なトラフィックプロフィールを学習し、そして展開されたSFチェーンを伴うVMを、予想されるトラフィック特性に従って割り当てることで、先験的に反応することもできる。例えば、夜間に、ビデオ最適化SFチェーンの需要が高まった場合には、EMSは、多数の既存のVMにおいてその特定のSFチェーンを再構成する。
SFCがチェーンVNFにおいてインスタンス化される仕方、即ち上述したように静的にインスタンス化されるか動的にインスタンス化されるかに関わりなく、グラフテンプレートに記憶された情報、及び制御エンティティ(例えば、EMS)及びオーケストレータの記述子に収容されるSF記述子/テンプレートに基づいてリソース最適化及びSFCの初期展開の効率的プランニングを行う可能性がある。グラフテンプレート(SF間に要求される接続に関する情報を与える)に加えて、SFC記述は、トラフィックプロフィール(例えば、そのチェーンに対するピーク負荷を伴う1日の時刻、等)に関する情報、又は特定チェーンに対するリソース不足を取り扱う場合にはスケーリングポリシー及びプライオリティに関する情報を与えることができる。更に、DCにおけるユーザの人数、チェーンの個々のSFのトラフィックプロフィール及びシステム要件に基づいて、各個々のSFCの予想されるトラフィック負荷が推定される。チェーンテンプレートに記憶された全てのそのような付加的な情報は、SFCインスタント化の間にリソースプランニングのための貴重な入力として働く。
図7は、VNFチェーンVM再構成の結果を示す。左側では、再構成の前に、4つのVM301aから301dがSFC1を実行し、そして2つのVM301e及び301fがSFC2を実行する。これらのVMの各々は、同じSWイメージがインストールされた図4のVMに対応することに注意されたい。再構成の後に、右側に示すように、2つのVM301a及び301bがSFC1を実行し、そして4つのVM301cから301fがSFC2を実行する。従って、SFC2の容量は、SFC1の容量減少を犠牲にして増加されるが、サービスチェーン化について構成されるVMの数を増加することはない。
本発明の幾つかの実施形態によれば、「内部制御ループ」に加えて「外部制御ループ」が次のように依然遂行されてもよい。
・「SFC−VM」の全負荷レベルが特定スレッシュホールドより低い場合にはVMを除去することにより。これは、VNFマネージャーとオーケストレータ(リソースを除去する)及びEMS(VMの数の減少をEMSに通知する)とのインターワーキングを経て行われる。
・新たなVMを追加することにより。EMSは、高い需要のあるSFチェーンを展開してもよい。上述した再構成のために、全チェーンのVMは、ある程度等しい負荷が課せられ、そして負荷が特定のスレッシュホールドに到達する。これは、VNFマネージャーの標準的なスケールアウト動作、及びオーケストレータ(リソースの割り当て)及びEMS(SFチェーン化のために新たなVMについて通知する)とのインターワーキングを経て行われる。
「外部ループ」は、高レベルでのリソース割り当ての責任を果たし(要求されるSFC間に異なる仕方で分散できるVMの全数を展開する)、一方、微細粒度のリソース割り当て及び調整は、「外部ループ」の不要なトリガー動作を回避する目的で「内部ループ」(既存のリソースの再利用)において行われる。しかしながら、リソースの利用を最適化するために「内部制御ループ」及び「外部制御ループ」の動作は、緊密に相関される。換言すれば、内部ループは、ある規定の条件を満足すると、外部ループをトリガーする。
そのような条件の一例として、次のシナリオを考える。X個のSFC−VMが「最小」スレッシュホールドに到達しそしてY個のSFC−VMが「最大」スレッシュホールドに到達し、XはYよりかなり小さく、且つその条件がZ回を越えても有効のままであるとEMSが検出すると、外部ループは、新たなVMの追加をトリガーしなければならない。XがYよりかなり大きいという条件が満足されると、「外部ループ」は、VMの除去をトリガーしなければならない。
「内部ループ」がアクチベートされる条件は、利用可能な全リソース、定義されたポリシー及びオーケストレーションアクションの希望レベルに依存する。例えば、VMの解放が重要でない場合には、EMSは、非常に多数のVMが空いている場合だけ外部ループのスケーリングダウンをトリガーするよう命令される。又、オーケストレータからのアクションを最小にする必要がある場合にも、ある非常に重要なスレッシュホールドに到達した場合だけスケーリングアウトがトリガーされ、さもなければ、「内部ループ」は、できるだけ多数のリソースの再使用を試みる。
又、EMS及びVNFマネージャーも、典型的なトラフィックプロフィールを学習し、そして展開されたSFチェーンを伴うVMを、予想されるトラフィック特性に従って割り当てることで、先験的に反応することもできる。例えば、夜間に、ビデオ最適化SFチェーンの需要が高まった場合には、EMSは、多数の既存のVMにおいてその特定のSFチェーンを再構成する。
別のオプションとして、外側ループ(例えば、オーケストレーション)は、内部ループがどれほど頻繁にVMを再構成するか観察してもよい。再構成頻度が比較的高い場合は、内部ループにおいてVM容量が欠落しているためにシステムが安定でないと仮定する。この場合には、本発明の幾つかの実施形態により、外部ループがサービスチェーン化のための容量を増加する。例えば、外部ループは、サービスチェーン化のために1つ以上のVMを追加するか、又はサービスチェーン化に指定された1つ以上のVMの容量を増加する。
再構成頻度を監視するため、外部ループは、VMを監視するか、又は内部ループの制御エンティティにより発生される再構成コマンドを監視する。
そのようなプロセスの結果として、異なるSFチャンネルの異なる数のVMが負荷要件に基づいてインスタンス化される。VMの数及びそれらにおいて展開されるSFチェーンのタイプは、SFC−VM利用レポートに基づいて動的に調整される。
図8は、本発明の実施形態による装置を示す。この装置は、EMS又はVNFマネージャーのような制御装置或いはその要素である。図9は、本発明の実施形態による方法を示す。図8の装置は、図9の方法を遂行するが、この方法に限定されない。図9の方法は、図8の装置により遂行されるが、この装置により遂行されることに限定されない。
この装置は、需要検出手段10及び再構成手段20を備えている。この需要検出手段10及び再構成手段20は、各々、需要検出回路及び再構成回路である。
需要検出手段10は、サービスファンクションチェーンの需要が1つ以上のバーチャルマシンの容量を越えるかどうか検出する(S10)。容量とは、サービスファンクションチェーンの容量であるか、又はバーチャルマシンの合計容量である。1つ以上のバーチャルマシンの各々は、バーチャルマシンのグループに属し、グループの各バーチャルマシンは、サービスファンクションチェーンの各インスタンス、及びサービスファンクションチェーンを作り上げる全サービスファンクションの各インスタンスを実行するように構成されるよう指定され、即ちグループのVMは、SFC−VMである。
需要が容量を越える(S10=「イエス」)場合には、再構成手段20は、サービスファンクションチェーンの各インスタンスを実行するようにグループの付加的なバーチャルマシンを再構成する(S20)。更に、SFC−VMの各々は、SFCの全SFを実行するように構成されるので、サービスファンクションチェーンを作り上げる全てのサービスファンクションの各インスタンスを実行するようにVMを再構成する(S20)。付加的なバーチャルマシンは、再構成の前にSFCのインスタンスを実行するように構成された1つ以上のバーチャルマシンの各々とは異なる。
図10は、本発明の実施形態による装置を示す。この装置は、EMS又はVNFマネージャーのような制御装置或いはその要素である。図11は、本発明の実施形態による方法を示す。図10の装置は、図11の方法を遂行するが、この方法に限定されない。図11の方法は、図10の装置により遂行されるが、この装置により遂行されることに限定されない。
この装置は、呼び出し頻度検出手段110及び再構成手段120を備えている。呼び出し頻度検出手段110及び再構成手段120は、各々、呼び出し頻度検出回路及び再構成回路である。
呼び出し頻度検出手段110は、バーチャルマシンにおけるサービスファンクションチェーンのインスタンスを呼び出す呼び出し頻度が低呼び出し頻度スレッシュホールドより低いかどうか検出する(S110)。バーチャルマシンは、SFC−VMであり、即ちバーチャルマシンは、サービスファンクションチェーンのインスタンス、及びサービスファンクションチェーンを作り上げる全サービスファンクションの各インスタンスを実行するように構成される。
呼び出し頻度が低呼び出し頻度スレッシュホールドより低い(S110=「イエス」)場合には、再構成手段120は、サービスファンクションチェーンのインスタンスをそれ以上実行するよう構成されないようにバーチャルマシンを再構成する(S120)。
図12は、本発明の実施形態による装置を示す。この装置は、EMS又はVNFマネージャーのような制御装置或いはその要素である。図13は、本発明の実施形態による方法を示す。図12の装置は、図13の方法を遂行するが、この方法に限定されない。図13の方法は、図12の装置により遂行されるが、この装置により遂行されることに限定されない。
この装置は、負荷検出手段210及び再構成手段220を備えている。負荷検出手段210及び再構成手段220は、各々、負荷検出回路及び再構成回路である。
負荷検出手段は、バーチャルマシンの負荷が低負荷スレッシュホールドより低いかどうか検出する(S210)。バーチャルマシンは、SFC−VMであり、即ちバーチャルマシンは、サービスファンクションチェーンのインスタンス、及びサービスファンクションチェーンを作り上げる全サービスファンクションの各インスタンスを実行するように構成される。ある実施形態では、VMは、一度に1つのSFCだけを実行するように構成される。
負荷が低負荷スレッシュホールドより低い(S210=「イエス」)場合には、再構成手段220は、サービスファンクションチェーンのインスタンスをそれ以上実行するよう構成されないようにバーチャルマシンを再構成する(S220)。
図14は、本発明の実施形態による装置を示す。この装置は、オーケストレータのような外部ループの制御装置或いはその要素である。図15は、本発明の実施形態による方法を示す。図14の装置は、図15の方法を遂行するが、この方法に限定されない。図15の方法は、図14の装置により遂行されるが、この装置により遂行されることに限定されない。
この装置は、構成監視手段310及び追加手段320を備えている。構成監視手段310及び追加手段320は、各々、構成監視回路及び追加回路である。
構成監視手段310は、1つ以上のバーチャルマシンが高再構成頻度スレッシュホールドより高い再構成頻度で再構成されるよう命令されるかどうか監視する(S310)。ここで、再構成とは、サービスチェーンのセットを実行するための構成の変更を意味する。即ち、再構成は、再構成インストラクションが受け取られるときに実行していなかった第1のサービスファンクションチェーンのインスタンスを実行する構成、及び再構成インストラクションが受け取られるときに実行していた第2のサービスファンクションチェーンのインスタンスを実行しない構成、の少なくとも1つを含む。1つ以上のバーチャルマシンの各々は、バーチャルマシンのグループに属し、グループの各バーチャルマシンは、グループのサービスファンクションチェーンの各インスタンス、及び各サービスファンクションチェーンを作り上げる全サービスファンクションの各インスタンスを実行するように構成されるよう指定される。
追加手段320は、再構成頻度が高再構成スレッシュホールドより高い場合に、バーチャルマシン容量をグループに追加する(例えば、1つ以上のVMをグループに追加することにより、及び/又は1つ以上のVMの容量をグループに追加することにより)(S320)。
図16は、本発明の実施形態による装置を示す。この装置は、少なくとも1つのプロセッサ610、及びコンピュータプログラムコードを含む少なくとも1つのメモリ620を備え、少なくとも1つのプロセッサ610は、少なくとも1つのメモリ620及びコンピュータプログラムコードとで、装置が、少なくとも、図9、11、13及び15の方法、及び関連説明の少なくとも1つを遂行するようにさせるよう構成される。
本発明の幾つかの実施形態は、3GPPネットワークで使用される。又、それらは、他の3GPP及び非3GPPモバイル及び固定ネットワーク、例えば、CDMA、EDGE、LTE、LTE−A、UTRAN、WiFi、WLANネットワーク、PSTN、等でも使用される。即ち、本発明の実施形態は、アクセス技術に関わりなく使用される。
ある情報断片は、あるエンティティから別のエンティティへ1つ又は複数のメッセージにおいて送信される。それらメッセージの各々は、更なる(異なる)情報断片を含んでもよい。
ネットワーク要素、プロトコル及び方法の名前は、現在の規格に基づく。他のバージョン又は他の技術では、それらのネットワーク要素及び/又はプロトコル及び/又は方法の名前は、それらが対応ファンクションを与える限り、異なってもよい。
他の記載がないか又は文脈から明らかでない限り、2つのエンティティが異なるという記載は、それらが異なるファンクションを遂行することを意味する。それらが異なるハードウェアに基づくことは必ずしも意味しない。即ち、この説明に述べられたエンティティの各々は、異なるハードウェアに基づいてもよいし、或いはエンティティの幾つか又は全部が同じハードウェアに基づいてもよい。
従って、前記説明によれば、本発明の規範的な実施形態は、例えば、EMS又はVNFマネージャー或いはそのコンポーネントのような制御装置、それを具現化する装置、それを制御及び/又は動作する方法、及びそれを制御及び/又は動作するコンピュータプログラム、並びにそのようなコンピュータプログラムを保持しそしてコンピュータプログラム製品を形成する媒体を提供することが明らかであろう。
前記ブロック、装置、システム、技術、手段、デバイス又は方法のいずれかを具現化することは、非限定例として、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、特殊目的回路又はロジック、汎用ハードウェア又はコントローラ、又は他のコンピューティング装置、バーチャルマシン、或いはその幾つかの組み合せとしての具現化を包含する。
以上、本発明の好ましい実施形態と現在考えられるものが説明されたと理解されたい。しかしながら、好ましい実施形態の説明は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に規定された本発明の範囲から逸脱せずに種々の修正がなされ得ることに注意されたい。
当業者であれば、技術の進歩と共に、本発明の概念は、種々の仕方で具現化できることが明らかであろう。本発明及びその実施形態は、上述した例に限定されず、特許請求の範囲内で変更可能である。
略語
3GPP:第3世代パートナーシッププロジェクト
5G:第5世代
API:アプリケーションプログラムインターフェイス
BSS:ビジネスサポートシステム
CPU:中央処理ユニット
Ctrl:制御
DC:データセンター
DL:ダウンリンク
DPDK:インテルデータプレーン開発キット
EDGE:GSM進化のためのエンハンストデータレート
EMS:エレメントマネージメントシステム
EPC:進化型パケットコア
ETSI:ヨーロピアンテレコミュニケーションズスタンダードインスティテュート
GPRS:ジェネリックパケットラジオサービス
GSM:移動通信用グローバルシステム
ID:識別子
IETF:インターネットエンジニアリングタスクフォース
IP:インターネットプロトコル
IT:情報テクノロジー
LB:負荷バランサー
LTE:長期進化
LTE−A:LTEアドバンスト
NAT:ネットワークアドレス変換
NFV:ネットワークファンクションバーチャル化
NFVI:NFVインフラストラクチャー
NORMA:NOvelラジオマルチサービス適応ネットワークアーキテクチャー
OS:オペレーティングシステム
OSS:オペレーションサポートシステム
PCRF:ポリシー及び課金ルールファンクション
PSTN:公衆交換電話ネットワーク
Rel:リリース
SDN:ソフトウェア定義ネットワーキング
SF:サービスファンクション
SFC:サービスファンクションチェーン
SFF:サービスフォワーダーファンクション
SR−IOV:単一ルートI/Oバーチャル化
SW:ソフトウェア
TCO:総保有コスト
TCP:送信制御プロトコル
TS:技術仕様
UE:ユーザ装置、移動装置
UL:アップリンク
UMTS:ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム
URL:ユニフォームリソースロケーター
VIM:バーチャルインフラストラクチャーマネージャー
VM:バーチャルマシン
VNF:バーチャル化ネットワークファンクション
vNIC:バーチャルネットワークインターフェイスカード
VoIP:ボイスオーバーIP
WiFi:ワイヤレスフィデリティ
WLAN:ワイヤレスローカルエリアネットワーク
3GPP:第3世代パートナーシッププロジェクト
5G:第5世代
API:アプリケーションプログラムインターフェイス
BSS:ビジネスサポートシステム
CPU:中央処理ユニット
Ctrl:制御
DC:データセンター
DL:ダウンリンク
DPDK:インテルデータプレーン開発キット
EDGE:GSM進化のためのエンハンストデータレート
EMS:エレメントマネージメントシステム
EPC:進化型パケットコア
ETSI:ヨーロピアンテレコミュニケーションズスタンダードインスティテュート
GPRS:ジェネリックパケットラジオサービス
GSM:移動通信用グローバルシステム
ID:識別子
IETF:インターネットエンジニアリングタスクフォース
IP:インターネットプロトコル
IT:情報テクノロジー
LB:負荷バランサー
LTE:長期進化
LTE−A:LTEアドバンスト
NAT:ネットワークアドレス変換
NFV:ネットワークファンクションバーチャル化
NFVI:NFVインフラストラクチャー
NORMA:NOvelラジオマルチサービス適応ネットワークアーキテクチャー
OS:オペレーティングシステム
OSS:オペレーションサポートシステム
PCRF:ポリシー及び課金ルールファンクション
PSTN:公衆交換電話ネットワーク
Rel:リリース
SDN:ソフトウェア定義ネットワーキング
SF:サービスファンクション
SFC:サービスファンクションチェーン
SFF:サービスフォワーダーファンクション
SR−IOV:単一ルートI/Oバーチャル化
SW:ソフトウェア
TCO:総保有コスト
TCP:送信制御プロトコル
TS:技術仕様
UE:ユーザ装置、移動装置
UL:アップリンク
UMTS:ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム
URL:ユニフォームリソースロケーター
VIM:バーチャルインフラストラクチャーマネージャー
VM:バーチャルマシン
VNF:バーチャル化ネットワークファンクション
vNIC:バーチャルネットワークインターフェイスカード
VoIP:ボイスオーバーIP
WiFi:ワイヤレスフィデリティ
WLAN:ワイヤレスローカルエリアネットワーク
10:需要検出手段
20:再構成手段
110:呼び出し頻度検出手段
120:再構成手段
210:負荷検出手段
220:再構成手段
310:構成監視手段
320:追加手段
610:プロセッサ
620:メモリ
20:再構成手段
110:呼び出し頻度検出手段
120:再構成手段
210:負荷検出手段
220:再構成手段
310:構成監視手段
320:追加手段
610:プロセッサ
620:メモリ
Claims (15)
- 多数のバーチャルマシンが所与のハードウェアで実行され、バーチャルマシンの単一のインスタンスが完全なサービスファンクションチェーンを実行し、前記サービスファンクションチェーンが多数のサービスファンクションより成る適応サービスファンクションチェーン構成のための方法において、
−特定のサービスファンクションチェーンを実行する各バーチャルマシンの処理負荷を連続的に測定し、及び
−あるバーチャルマシンの処理負荷が規定の負荷レベルを越える場合には、特定のサービスファンクションチェーンを実行できる付加的なバーチャルマシンがその特定のサービスファンクションチェーンを実行するようにアクチベートされ、一方、
−あるバーチャルマシンの処理負荷が規定の負荷レベルより低い場合には、前記バーチャルマシンの特定のサービスファンクションチェーンの作用負荷が、サービスファンクションチェーンを実行できる別のバーチャルマシンへ転送され、その結果、前記バーチャルマシンの特定のサービスファンクションチェーンがデアクチベートされる、
というステップを含む方法。 - サービスファンクションチェーンの実行がデアクチベートされたバーチャルマシンを使用して、規定の負荷レベルを越えるバーチャルマシンのサービスファンクションを実行する、請求項1に記載の方法。
- 任意のサービスチェーンファンクションを実行するのに必要なソフトウェアコンポーネントが全てのバーチャルマシンにロードされる、請求項1又は2に記載の方法。
- サービスファンクションチェーンリソースマネージャーは、バーチャルマシンにおけるサービスファンクションチェーンのアクチベーション又はデアクチベーションを実行する、請求項3に記載の方法。
- ソフトウェアコンポーネントのサブセットは、バーチャルマシンにロードされ、そしてソフトウェアコンポーネントのロードされたサブセットは、1つ又は多数のサービスチェーンファンクションを実行するのに充分である、請求項4に記載の方法。
- バーチャルマシンのインスタンスのサービスファンクションチェーンは、サービスファンクションチェーン記述子により構成される、請求項1から5のいずれかに記載の方法。
- サービスファンクションチェーンそれ自体を実行するバーチャルマシンは、処理負荷を測定する手段を含み、又は基礎的なインフラストラクチャー(HW又はオペレーティングシステム)は、処理負荷を測定し、そしてこの情報は、インフラストラクチャーマネージャー及びサービスファンクションチェーンリソースマネージャーへ規則的に転送される、請求項1から6のいずれかに記載の方法。
- 前記処理負荷は、プロセッサ負荷、メモリスペース、空きメモリのような関連パラメータ、及び負荷測定に適した他のパラメータ、或いは負荷測定パラメータの組み合せにより定義される、請求項7に記載の方法。
- −多数のバーチャルマシンを所与のハードウェアでサービスチェーンとして実行し、
−バーチャルマシンの単一のインスタンスが完全なサービスファンクションチェーンを実行し、前記サービスファンクションチェーンは多数のサービスファンクションより成るものであり、
−特定のサービスファンクションチェーンを実行する各バーチャルマシンの処理負荷が連続的に測定され、
−あるバーチャルマシンの処理負荷が規定の負荷レベルを越える場合には、特定のサービスファンクションチェーンを実行できる付加的なバーチャルマシンがその特定のサービスファンクションチェーンを実行するようにアクチベートされ、一方、
−あるバーチャルマシンの処理負荷が規定の負荷レベルより低い場合には、前記バーチャルマシンの特定のサービスファンクションチェーンの作用負荷が、サービスファンクションチェーンを実行できる別のバーチャルマシンへ転送され、その結果、前記バーチャルマシンの特定のサービスファンクションチェーンがデアクチベートされる、
ように構成された装置。 - バーチャルマシンの前者のアクティブなサービスチェーン実行がデアクチベートされた場合には、前記バーチャルマシンは、規定の負荷レベルを越えた別のバーチャルマシンのサービスファンクションチェーン実行を引き継ぐことができるよう更に構成された、請求項9に記載の装置。
- 任意のサービスチェーンファンクションのための必要なソフトウェアコンポーネントを全バーチャルマシンへロードし、そしてそれらを実行するよう更に構成された、請求項10に記載の装置。
- バーチャルマシンにおけるサービスファンクションチェーンをアクチベート又はデアクチベートできるサービスファンクションチェーンのリソースマネージャーソフトウェアを付加的に実行するよう更に構成された、請求項11に記載の装置。
- ソフトウェアコンポーネントのサブセットをバーチャルマシンへロードするように更に構成され、ソフトウェアコンポーネントのロードされたサブセットは、多数のサービスチェーンファンクションを実行するよう構成された、請求項10から12のいずれかに記載の装置。
- サービスファンクションチェーンとして実行するバーチャルマシンは、サービスファンクションチェーンそれ自体が処理負荷を測定できるようにするか、又はその基礎的なHW又はオペレーティングシステムからこの情報を規則的に収集できるようにする付加的なソフトウェアコンポーネントを含む、請求項9から13のいずれかに記載の装置。
- 非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体上で実施されるコンピュータプログラムにおいて、
−所与のハードウェア上のサービスチェーンとして多数のバーチャルマシンを実行するためのコード、
−多数のサービスファンクションより成る完全なサービスファンクションチェーンを実施するバーチャルマシンのインスタンスを実行するためのコード、
−特定のサービスファンクションチェーンを実行する各バーチャルマシンの処理負荷を連続的に測定するためのコード、
−あるバーチャルマシンの処理負荷が規定の負荷レベルを越える場合に、特定のサービスファンクションチェーンを実行できる付加的なバーチャルマシンが特定のサービスファンクションチェーンを実行するためにアクチベートされることを制御するコード、及び
−あるバーチャルマシンの処理負荷が規定の負荷レベルより低い場合に、前記バーチャルマシンの特定のサービスファンクションチェーンの作用負荷が、そのサービスファンクションチェーンを実行できる別のバーチャルマシンへ転送され、その結果、前記バーチャルマシンの特定のサービスファンクションチェーンがデアクチベートされることを制御するコード、
を含むコンピュータプログラム。
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