JP6015522B2 - 仮想マシン管理装置および仮想マシン管理方法 - Google Patents
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Description
1)スイッチにおけるMACアドレス学習不可の発生
仮想環境下ではVMに割り当てられるMACアドレス数が増大し、スイッチ学習の際に一つのハッシュ値に対するMACアドレスの学習数が上限を超えてしまうことがある。この場合、スイッチは、受信したパケットについて、学習されていないMACアドレスと認識するため(ハッシュコリジョン)、他の全ポートにパケットを転送してしまうフラッディングが生じ、ネットワーク輻輳を生じる。この点は、スイッチの機能を上げる等により、学習可能なMACアドレス数を増やせるが、データセンタ内の機器コストが増大する。
スイッチが同一数のMACアドレスを学習する際に、各ハッシュ値に対する学習数の偏りが生じると、ハッシュ値に対する学習数が均一の場合と比較して、検索回数が増え、MACアドレスの検索性能が悪くなる。
(ネットワークの全体構成例)
以下に添付図面を参照して、開示技術の好適な実施の形態を詳細に説明する。図1は、実施の形態にかかる仮想マシン管理装置を含むデータセンタの全体構成を示す図である。データセンタ100は、外部(ユーザ)にサービスを提供する業務ネットワーク(NW)側100aと、データセンタ100内部の管理を行う保守ネットワーク(NW)側100bとに分けられる。
図2は、実施の形態にかかる管理サーバによるMACアドレスの管理を説明するブロック図である。管理サーバ110は、制御部201と、メモリ202とを含む。
図3は、実施の形態にかかる管理サーバのハードウェア構成例を示す図である。管理サーバ110は、制御部であるCPU(Central Processing Unit)201と、メモリ202と、NIC303とを含む。
図4は、実施の形態にかかる管理サーバの機能構成を示すブロック図である。管理サーバ110は、要求受付部401と、メモリ制御部402と、VM制御部403と、通信制御部404等を含む。
(MACアドレス管理に用いる各テーブル内容)
はじめに、実施例1では、図5のNW1(スイッチ種別が全て同一)に適用するMACアドレスの割り当て構成について説明する。図6〜図9は、それぞれメモリに格納される4つの各テーブル内容を示す図表である。これら4つのテーブルは、実施例1,2に共通して用いられる。
図10は、実施例1によるテーブル作成の処理手順を示すシーケンス図である。管理サーバ110のメモリ制御部402が行う割り当て計画テーブル210の作成について説明する。
次に、仮想マシン(VM)102に対するMACアドレスの割り当て処理について説明する。管理サーバ110のVM制御部403が行う処理について説明する。
次に、仮想マシン(VM)102作成後のスイッチ学習について説明する。図14は、スイッチによる各VMのMACアドレスの学習手順を説明するシーケンス図である。管理サーバ110により作成された各VM1〜10(102)は、スイッチ(スイッチ1)105aに対し、通信を行いスイッチ1(105a)はMACアドレスの学習を行う(ステップS1401a〜ステップS1401n)。
(MACアドレス管理に用いる各テーブル内容)
実施例2では、図5のNW2(異なるスイッチ種別)に適用するMACアドレスの割り当て構成について説明する。実施例2においても、実施例1同様に、図6〜図9に示した4つの各テーブル(NW情報テーブル601、SW情報テーブル701、割り当て計画テーブル210、非優先テーブル901)を用いる。
図16は、実施例2によるテーブル作成の処理手順を示すシーケンス図である。管理サーバ110のメモリ制御部402が行う割り当て計画テーブル210および優先度テーブル1501の作成について説明する。図16の各処理のうち、実施例1(図10と共通する処理内容)については、同一の符号を付してある。また、便宜上、一部の処理内容、例えば、ハッシュ値算出(ステップS1006)等については図示を省略してある。
最優先:SW1とSW2の全ての割り当て計画テーブル210でハッシュ値に対して1番目(1列目)に登録されたMACアドレス。
優先:SW1またはSW2のいずれかの割り当て計画テーブル210でハッシュ値に対して2番目(2列目)以降に登録されたMACアドレス。但し、SW1およびSW2のいずれかの割り当て計画テーブル210においてもテーブル列数は超えないこと。
非優先:SW1またはSW2の割り当て計画テーブル210でテーブル列数を超えたMACアドレス。
図18は、実施例2において作成する各テーブルの内容を示す図表である。実施例2における各テーブルの作成例について具体的に説明する。MACアドレス指定範囲は、MAC01〜10、SW識別子は、SW1(105a)、SW2(105b)(図5参照)とし、SW1(105a)の列数(テーブル列数)は3、SW2(105b)の列数は2である。対応して、割り当て計画テーブル210として、SW1(105a)用の3列を有する割り当て計画テーブル210aと、SW2(105b)用の2列を有する割り当て計画テーブル210bを作成する。
次に、仮想マシン(VM)102に対するMACアドレスの割り当て処理について説明する。管理サーバ110のVM制御部403が行う処理について説明する。
(付記1)ネットワーク内の複数の仮想マシンに割り当てるMACアドレスを管理する仮想マシン管理装置において、
前記ネットワークの情報と前記ネットワーク内のスイッチの情報を用いて、前記スイッチの学習テーブルと同じ学習数のテーブル列数を有し、前記MACアドレスの割り当てを行うための割り当て計画テーブルを作成する作成手段と、
前記MACアドレスを前記スイッチのハッシュ関数を用いて、前記割り当て計画テーブルの該当するハッシュ値のテーブル列に所定の順序を有して登録する登録手段と、
前記テーブル列数の範囲内に登録されたMACアドレスを所定の順序を有して読み出し、前記仮想マシンに割り当てる割り当て手段と、
を有することを特徴とする仮想マシン管理装置。
前記MACアドレスが前記割り当て計画テーブルが有するハッシュ値に対するテーブル列数を超える場合、前記割り当て計画テーブルに前記MACアドレスを登録しないことを特徴とする付記1に記載の仮想マシン管理装置。
前記スイッチの情報として、前記ハッシュ関数の情報と、前記学習数と、前記ハッシュ値のビット数、および前記テーブル列数とを収集し、前記割り当て計画テーブルを、前記ハッシュ関数の情報と、前記学習数と、前記ハッシュ値のビット数、および前記テーブル列数に基づくテーブルサイズを有して作成することを特徴とする付記1または2に記載の仮想マシン管理装置。
前記スイッチの前記MACアドレスの検索時の走査方向に一致する所定の順序を有して前記MACアドレスを登録することを特徴とする付記1〜3のいずれか一つに記載の仮想マシン管理装置。
前記割り当て計画テーブルの各MACアドレス毎に、前記仮想マシンに対する割り当ての有無を保持し、
前記スイッチの前記MACアドレスの検索時の走査方向に一致する所定の順序を有して未割り当て状態のMACアドレスを、割り当て要求された前記仮想マシンに割り当てることを特徴とする付記1〜4のいずれか一つに記載の仮想マシン管理装置。
前記ネットワークの情報として、当該ネットワークに設けられる前記スイッチの種別を収集し、当該スイッチの種別に対応する数の割り当て計画テーブルをそれぞれ作成し、
前記スイッチの種別が複数の場合には、さらに、
テーブルサイズが異なり複数作成される前記割り当て計画テーブルにそれぞれ登録される前記MACアドレスのテーブル列の位置に基づいて、前記MACアドレス毎の割り当ての優先度テーブルを作成し、
前記割り当て手段は、
優先度が高い前記MACアドレスから順に前記仮想マシンに割り当てる
ことを特徴とする付記1〜6のいずれか一つに記載の仮想マシン管理装置。
前記MACアドレスが前記割り当て計画テーブルが有するハッシュ値に対するテーブル列数を超える場合、前記割り当て計画テーブルに前記MACアドレスを登録せずに、非優先テーブルに登録することを特徴とする付記1に記載の仮想マシン管理装置。
前記ネットワークの情報と前記ネットワーク内のスイッチの情報を用いて、前記スイッチの学習テーブルと同じ学習数のテーブル列数を有し、前記MACアドレスの割り当てを行うための割り当て計画テーブルを作成する作成工程と、
前記MACアドレスを前記スイッチのハッシュ関数を用いて、前記割り当て計画テーブルの該当するハッシュ値のテーブル列に所定の順序を有して登録する登録工程と、
前記テーブル列数の範囲内に登録されたMACアドレスを所定の順序を有して読み出し、前記仮想マシンに割り当てる割り当て工程と、
を含むことを特徴とする仮想マシン管理方法。
前記MACアドレスが前記割り当て計画テーブルが有するハッシュ値に対するテーブル列数を超える場合、前記割り当て計画テーブルに前記MACアドレスを登録しないことを特徴とする付記9に記載の仮想マシン管理方法。
前記スイッチの前記MACアドレスの検索時の走査方向に一致する所定の順序を有して前記MACアドレスを登録することを特徴とする付記9または10に記載の仮想マシン管理方法。
前記割り当て計画テーブルの各MACアドレス毎に、前記仮想マシンに対する割り当ての有無を保持し、
前記スイッチの前記MACアドレスの検索時の走査方向に一致する所定の順序を有して未割り当て状態のMACアドレスを、割り当て要求された前記仮想マシンに割り当てることを特徴とする付記9〜11のいずれか一つに記載の仮想マシン管理方法。
101 物理マシン
102 仮想マシン(VM)
103 仮想NIC
105 スイッチ(SW)
105a スイッチ(SW1)
105b スイッチ(SW2)
106 ルータ
110 管理サーバ
111 保守端末
201 制御部(CPU)
202 メモリ
210 割り当て計画テーブル
401 要求受付部
402 メモリ制御部
403 VM制御部
404 通信制御部
601 ネットワーク情報テーブル
701 スイッチ情報テーブル
901 非優先テーブル
1410 SWの学習テーブル
1501 優先度テーブル
1501a 最優先テーブル
1501b 優先テーブル
1501c 非優先テーブル
Claims (11)
- ネットワーク内の複数の仮想マシンに割り当てるMACアドレスを管理する仮想マシン管理装置において、
前記ネットワークの情報と前記ネットワーク内のスイッチの情報を用いて、前記スイッチの学習テーブルと同じ学習数のテーブル列数を有し、前記MACアドレスの割り当てを行うための割り当て計画テーブルを作成する作成手段と、
前記MACアドレスを前記スイッチのハッシュ関数を用いて、前記割り当て計画テーブルの該当するハッシュ値のテーブル列に所定の順序を有して登録する登録手段と、
前記テーブル列数の範囲内に登録されたMACアドレスを所定の順序を有して読み出し、前記仮想マシンに割り当てる割り当て手段と、
を有することを特徴とする仮想マシン管理装置。 - 前記登録手段は、
前記MACアドレスが前記割り当て計画テーブルが有するハッシュ値に対するテーブル列数を超える場合、前記割り当て計画テーブルに前記MACアドレスを登録しないことを特徴とする請求項1に記載の仮想マシン管理装置。 - 前記作成手段は、
前記スイッチの情報として、前記ハッシュ関数の情報と、前記学習数と、前記ハッシュ値のビット数、および前記テーブル列数とを収集し、前記割り当て計画テーブルを、前記ハッシュ関数の情報と、前記学習数と、前記ハッシュ値のビット数、および前記テーブル列数に基づくテーブルサイズを有して作成することを特徴とする請求項1または2に記載の仮想マシン管理装置。 - 前記登録手段は、
前記スイッチの前記MACアドレスの検索時の走査方向に一致する所定の順序を有して前記MACアドレスを登録することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の仮想マシン管理装置。 - 前記割り当て手段は、
前記割り当て計画テーブルの各MACアドレス毎に、前記仮想マシンに対する割り当ての有無を保持し、
前記スイッチの前記MACアドレスの検索時の走査方向に一致する所定の順序を有して未割り当て状態のMACアドレスを、割り当て要求された前記仮想マシンに割り当てることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の仮想マシン管理装置。 - 前記MACアドレスが前記割り当て計画テーブルに登録されていない場合、当該MACアドレスの割り当て要求が行えないことを外部に通知する通知手段を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の仮想マシン管理装置。
- 前記作成手段は、
前記ネットワークの情報として、当該ネットワークに設けられる前記スイッチの種別を収集し、当該スイッチの種別に対応する数の割り当て計画テーブルをそれぞれ作成し、
前記スイッチの種別が複数の場合には、さらに、
テーブルサイズが異なり複数作成される前記割り当て計画テーブルにそれぞれ登録される前記MACアドレスのテーブル列の位置に基づいて、前記MACアドレス毎の割り当ての優先度テーブルを作成し、
前記割り当て手段は、
優先度が高い前記MACアドレスから順に前記仮想マシンに割り当てる
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の仮想マシン管理装置。 - ネットワーク内の複数の仮想マシンに割り当てるMACアドレスを管理する仮想マシン管理方法において、
前記ネットワークの情報と前記ネットワーク内のスイッチの情報を用いて、前記スイッチの学習テーブルと同じ学習数のテーブル列数を有し、前記MACアドレスの割り当てを行うための割り当て計画テーブルを作成する作成工程と、
前記MACアドレスを前記スイッチのハッシュ関数を用いて、前記割り当て計画テーブルの該当するハッシュ値のテーブル列に所定の順序を有して登録する登録工程と、
前記テーブル列数の範囲内に登録されたMACアドレスを所定の順序を有して読み出し、前記仮想マシンに割り当てる割り当て工程と、
を含むことを特徴とする仮想マシン管理方法。 - 前記登録工程は、
前記MACアドレスが前記割り当て計画テーブルが有するハッシュ値に対するテーブル列数を超える場合、前記割り当て計画テーブルに前記MACアドレスを登録しないことを特徴とする請求項8に記載の仮想マシン管理方法。 - 前記登録工程は、
前記スイッチの前記MACアドレスの検索時の走査方向に一致する所定の順序を有して前記MACアドレスを登録することを特徴とする請求項8または9に記載の仮想マシン管理方法。 - 前記割り当て工程は、
前記割り当て計画テーブルの各MACアドレス毎に、前記仮想マシンに対する割り当ての有無を保持し、
前記スイッチの前記MACアドレスの検索時の走査方向に一致する所定の順序を有して未割り当て状態のMACアドレスを、割り当て要求された前記仮想マシンに割り当てることを特徴とする請求項8〜10のいずれか一つに記載の仮想マシン管理方法。
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