JP7077867B2 - ネットワークサービス管理装置、ネットワークサービス管理方法およびネットワークサービス管理プログラム - Google Patents
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Description
サービスが再要求された場合、管理装置は、再度必要なリソースを予約してサービスを生成する。しかしながら、この対応手法では、一度は予約できたリソースが、他のサービスのために先に予約されてしまい2回目には予約できず、さらに、替わりとなる(サービスの要件を満たすために必要な)リソースが他のサービスによって全て使われていて、利用可能な(空いている)リソースがない(リソース不足)ために予約に失敗する場合が起きうる。このときには、管理装置は、リソースに空きが出てくるまでサービスが提供できず、リードタイムが長くなる。また、利用者から要求されたサービスに必要なネットワーク機能仮想化基盤上のリソースが不足している場合にも、管理装置は、リソースに空きが出てくるまでサービスが提供できず、リードタイムが長くなる。
このような背景を鑑みて、本発明は、ネットワークサービス提供のリードタイムを短縮することを課題とする。
本発明を実施するための形態(実施形態)であるネットワークサービス管理装置(以下、単に管理装置とも記す)を説明する前に、特許文献1に記載の技術に基づくネットワークサービスの生成処理と問題点、および本発明における生成処理と効果を説明する。
図2は、本実施形態に係るネットワークサービス生成処理の概要を説明するための図である。本発明における管理装置960は、予約したリソースDに故障が発生した場合(図2(a)参照)、予約リソース920を全て解放するのではなく、故障が発生したリソースDのみを解放し、他のリソースA、リソースBおよびリソースCは予約リソース920として予約したままとする(図2(b)参照)。
予約したリソースに故障が発生した場合に、管理装置960は、正常なリソースを解放せず予約したままにして、故障したリソースのみを解放し、別のリソースを替わりに予約する。このため、管理装置960は、正常な予約リソースを一旦解放した後の再度の予約に失敗することなくサービスの提供ができ、結果としてリードタイムを短縮することができる。
図3は、本実施形態に係るネットワークサービス管理装置100の全体構成を示す図である。ネットワークサービス管理装置100は、ネットワークで接続されたネットワーク機能仮想化基盤(NFVI(Network Functions Virtualisation Infrastructure))140にある物理/仮想リソース上で動作する仮想ネットワーク機能、および1つ以上の仮想ネットワーク機能を組み合わせたネットワークサービス(以下では単にサービスとも記す)のライフサイクル管理を行う。
オーケストレータ110は、1つ以上の仮想ネットワーク機能(ネットワークアプリケーション)から構成されるネットワークサービスの生成や監視、削除などのライフサイクル管理を行う。
仮想化基盤管理部130は、CPUやメモリ、ストレージ、ネットワークなどの物理/仮想リソースの運用管理を行い、ネットワーク機能仮想化基盤140上のリソースの予約や仮想ネットワーク機能から構成されるネットワークサービスの生成を指示する。なお、以下では、仮想ネットワーク機能もネットワークサービス、または単にサービスと記す場合がある。
パラメータ検証/仮想ネットワーク機能抽出部112は、サービス要求に含まれるパラメータを検証し、ネットワークサービスを構成する仮想ネットワーク機能を抽出する。
予約リソース候補判断部115は、サービス要求に含まれるネットワークサービスを構成する仮想ネットワーク機能のリソース要件に基づいて、ネットワーク機能仮想化基盤140上の利用可能なリソース群から、仮想ネットワーク機能が利用するリソースの候補を判断する(決定するまたは割り当てるとも記す)。
サービス生成要求部117は、仮想化基盤管理部130に対して、ネットワーク機能仮想化基盤140にある仮想ネットワーク機能に割り当てられ予約されたリソースを確保して、仮想ネットワーク機能を生成し、さらに、複数の仮想ネットワーク機能を接続してネットワークサービスを生成するように要求する。
以下、フローチャートとシーケンス図を用いてネットワークサービス生成処理を説明する。図4は、本実施形態に係るネットワークサービス生成処理のフローチャートである。図4を参照しながら、主としてオーケストレータ110が実行するネットワークサービス生成処理を説明する。
ステップS101において、サービス要求受付/応答部111は、サービス要求元(図5のサービス要求元310参照)が送信したサービス要求を受信する。
ステップS103において、リソース要件/制約条件問合せ部113は、ステップS102で抽出した仮想ネットワーク機能のリソース要件を仮想ネットワーク機能管理部120に問い合わせて確認する。仮想ネットワーク機能管理部120のリソース要件/制約条件読出し部121は、問い合わせに含まれる仮想ネットワーク機能のリソース要件をネットワークサービスカタログから読み出して応答する。
または、ステップS103でのリソース要件/制約条件読出し部121からの応答が、仮想ネットワーク機能のリソース要件を満たし、利用可能なリソースの情報を含めるようにしてもよい。このようにすることで、予約リソース候補判断部115は、リソース要件/制約条件読出し部121から取得したリソースの情報を参照して、仮想ネットワーク機能に割り当てるリソース候補を決定することができる。
ステップS107において、サービス生成要求部117は、仮想ネットワーク機能管理部120を経由して仮想化基盤管理部130に対し、予約されたリソースを用いて仮想ネットワーク機能を生成し、さらに、複数の仮想ネットワーク機能を接続してネットワークサービスを生成するように要求する。
ステップS109において、サービス要求受付/応答部111は、サービス要求に含まれていたネットワークサービスの生成に成功した旨の結果をサービス要求元に通知する。なお、サービス要求受付/応答部111は、サービスが利用しているリソース(サービスを構成する仮想ネットワーク機能が利用しているリソース)の情報を含むサービス内容を付加的に通知してもよい。
ステップS112において、リソース予約要求部116は、仮想化基盤管理部130に要求して予約済みのリソース候補全てを解放する。
ステップS113において、サービス要求受付/応答部111は、サービス要求に含まれていたネットワークサービスの生成に失敗した旨の結果をサービス要求元に通知する。
以下では、リソースの予約と確保に成功したケース(通常ケース)、リソースを予約したが故障により確保に失敗し再び予約して確保に成功したケース、リソース要件を緩和して予約と確保に成功したケース、およびリソース要件を緩和しても割り当てに失敗したケースに分けてネットワークサービス生成処理を説明する。
ステップS202において、オーケストレータ110のパラメータ検証/仮想ネットワーク機能抽出部112は、サービス要求に含まれるパラメータを検証し、ネットワークサービスを構成する仮想ネットワーク機能を抽出する(ステップS102参照)。
ステップS204において、仮想ネットワーク機能管理部120のリソース要件/制約条件読出し部121は、ステップS203の確認要求に含まれる仮想ネットワーク機能のリソース要件をネットワークサービスカタログ(不図示)から読み出す。
ステップS208において、仮想化基盤管理部130のリソース管理部131は、ステップS207の予約に含まれるリソースを予約する。
ステップS209において、リソース管理部131は、リソースの予約が完了したことを通知する。なお、以上のステップS207~S209は、図4のステップS106に対応する。
ステップS211において、仮想ネットワーク機能管理部120は、ステップS210の生成要求を仮想化基盤管理部130に送信する。
ステップS214において、ネットワーク機能仮想化基盤140は、サービスを生成したことを通知する。
ステップS216において、仮想ネットワーク機能管理部120は、生成されたサービス内容を通知する。なお、以上のステップS210~S216は、図4のステップS107,S108→Yに対応する。
ステップS217において、オーケストレータ110のサービス要求受付/応答部111は、ネットワークサービスの生成に成功した旨の結果をサービス要求元に通知する。通知には、生成された仮想ネットワーク機能やそのリソースの内容を含んでもよい(ステップS109参照)。
次に、ネットワークサービス管理装置100が、仮想ネットワーク機能のリソース割り当てに成功してリソースを予約したが、ネットワークサービスを構成するいずれかの仮想ネットワーク機能について、割り当てて予約したリソースが故障し、別のリソースを割り当てて予約し、確保に成功する場合を説明する。図6は、本実施形態に係る、予約したリソースが故障し、再び予約して確保に成功した場合のネットワークサービス生成処理のシーケンス図(1)である。図7は、本実施形態に係る、予約したリソースが故障し、再び予約して確保に成功した場合のネットワークサービス生成処理のシーケンス図(2)である。図6と図7とを参照しながら、図4のステップS104でリソース候補の割り当てに成功し(ステップS105→Y)、その後に予約したリソースが故障してサービス生成に失敗(ステップS108→N)して、再度のリソース割り当てに成功し(ステップS105→Y)、サービス生成に成功(ステップS108→Y)した場合のネットワークサービス生成処理を説明する。
ここで、予約したリソースAに故障が発生したとする。
ステップS310~S312は、ステップS210~S212とそれぞれ同様である。
ステップS314において、ネットワーク機能仮想化基盤140は、リソースAの確保に失敗したことを仮想化基盤管理部130に通知する。
ステップS315において、仮想化基盤管理部130のサービス生成部132は、リソース管理部131に指示して、リソースAの予約を解除してリソースAを解放する。
ステップS317において、仮想ネットワーク機能管理部120は、サービス生成内容(リソースA確保に失敗)を通知する。なお、以上のステップS310~S317は、図4のステップS107,S108→N,S114に対応する。
ステップS322~S329は、図5のステップS210~S217とそれぞれ同様である。なお、ステップS325において確保され、仮想ネットワーク機能に利用されるリソースは、リソースBとリソースCである。
続いて、ネットワークサービスを構成するいずれかの仮想ネットワーク機能について、リソース要件を満たすリソースがない場合を説明する。図8は、本実施形態に係る、リソース要件を満たすリソースがない場合のネットワークサービス生成処理のシーケンス図である。図8を参照しながら、予約したリソースが故障してサービス生成に失敗(図4のステップS108→N)して、故障したリソースと同等のリソース要件であるリソースの割り当てに失敗し(ステップS105→N)、緩和した要件を満たすリソース確保に成功(ステップS111→Y)した場合のネットワークサービス生成処理を説明する。なお、図8のステップS401以前の段階で、予約したリソースAが故障して、サービス生成に失敗したとする(図6のステップS301~S317参照)。
ステップS403において、予約リソース候補判断部115は、緩和されたリソース要件を満たし、利用可能なリソースを、解放したリソースAを割り当てた仮想ネットワーク機能のリソース候補として割り当てる。なお、ステップS402~S403は、図4のステップS110に対応する。
ステップS404~S414は、ステップS207~ステップS217と同様である。但し、ステップS404~S406で予約されるのは、リソースDである。リソースBは予約された状態が継続している。また、ステップS410において確保され、仮想ネットワーク機能に利用されるリソースは、リソースBとリソースDである。
最後に、ネットワークサービスを構成するいずれかの仮想ネットワーク機能について、リソース要件を緩和してもリソース割り当てが不可能な場合を説明する。図9は、本実施形態に係る、リソース要件を緩和してもリソース要件を満たすリソースがない場合のネットワークサービス生成処理のシーケンス図である。図9を参照しながら、予約したリソースが故障してサービス生成に失敗(図4のステップS108→N)して、故障したリソースと同等のリソース要件であるリソースの割り当てに失敗し(ステップS105→N)、緩和した要件を満たすリソースの割り当てに失敗(ステップS111→N)した場合のネットワークサービス生成処理を説明する。なお、図9のステップS501以前の段階で、予約したリソースAが故障して、サービス生成に失敗したとする(図6のステップS301~S317参照)。
ステップS502において、リソース要件/制約条件調整部114は、調整ポリシに基づいて解放したリソースAを割り当てた仮想ネットワーク機能のリソース要件を緩和する。
ステップS503において、予約リソース候補判断部115は、緩和されたリソース要件を満たし、利用可能なリソースを、仮想ネットワーク機能のリソース候補として割り当てようとするが、リソース候補が見つからず失敗する。
ステップS504において、リソース要件/制約条件調整部114は、再度、調整ポリシに基づいてリソース要件を緩和する。
以下の説明では、リソース要件/制約条件調整部114は、ステップS504における緩和以上の緩和は不可能であり、リソース要件を緩和しても利用可能なリソースがネットワーク機能仮想化基盤140上に見つからず、割り当てに失敗したとして説明を続ける。なお、ステップS502~S505は、図4のステップS110~S111→Nに対応する。
ステップS507において、仮想化基盤管理部130のリソース管理部131は、リソースBの予約を解除してリソースBを解放する。
ステップS508において、仮想化基盤管理部130のリソース管理部131は、リソースの解放が完了したことを通知する。なお、以上のステップS506~S508は、図4のステップS112に対応する。
ステップS509において、オーケストレータ110のサービス要求受付/応答部111は、ネットワークサービスの生成に失敗した旨の結果をサービス要求元に通知する(図4のステップS113参照)。
ネットワークサービス管理装置100は、サービスを構成する仮想ネットワーク機能に割り当てられ予約されたリソースが故障して確保できずサービス生成が失敗した場合には、確保に失敗したリソースを解放して、リソース要件を満たす代替となるリソースを割り当て、予約して、サービスを生成する。ネットワークサービス管理装置100は、予約済みの他のリソースは解放しないので、別のサービスに予約済みのリソースが割り当てられることはない。このため、従来技術であったような、一度予約した希少なリソースを解放して再予約に失敗することはなく、サービスのリードタイムを短縮することができる。
図6と図7の説明では、予約したリソースに故障が発生したため、ネットワークサービス管理装置100は、割り当てと予約を繰り返して(ステップS318~S321)、サービスを生成し、提供している。再度リソースに故障が発生すれば、ネットワークサービス管理装置100は、割り当てと予約を再度繰り返す。これは、図4のステップS104,S105→Y,S106,S107,S108→N,S114を繰り返すことに相当する。
仮想ネットワーク機能のリソース要件を緩和してサービスを生成した場合、ネットワークサービス管理装置100は、本来のリソース要件を満たすリソースが利用可能となった時点で当該リソースを予約して、当該リソースを用いてサービスを補正するようにしてもよい。
図10は、本実施形態の変形例に係るネットワークサービス補正処理のフローチャートである。図10を参照しながら、主としてオーケストレータ110が実行するネットワークサービスの補正処理を説明する。
ステップS122において、予約リソース候補判断部115は、ステップS121のリソース候補の割り当てが成功すれば(ステップS122→Y)、ステップS123に進み、失敗すれば(ステップS122→N)、ステップS121に戻る。
ステップS124において、サービス生成要求部117は、仮想ネットワーク機能管理部120を経由して仮想化基盤管理部130に対し、予約されたリソースを仮想ネットワーク機能に割り当てて仮想ネットワーク機能を生成するように要求する。
ステップS125において、仮想化基盤管理部130のサービス生成部132は、リソース確保に成功して仮想ネットワーク機能の生成に成功すれば(ステップS125→Y)ステップS127に進み、失敗すれば(ステップS125→N)ステップS126に進む。
ステップS126において、仮想化基盤管理部130のリソース管理部131は、仮想化基盤管理部130に要求してステップS123で予約したリソースを解放する。
例えば、VPN(Virtual Private Network)とインターネットとを接続するファイアウォールの仮想ネットワーク機能の場合では、VPNの外部ネットワークへの接続先を既存のファイアウォールから新たに生成したファイアウォールに切り替えることで、仮想ネットワーク機能を入れ替える。また、例えば、Webサービスを提供する仮想マシンのサーバの場合には、既存のリソースから新たに確保したリソースへの仮想マシンのマイグレーションを行うことで仮想ネットワーク機能を入れ替えてもよい。他に、例えば、クラスタシステムを構成する仮想マシンのサーバの場合には、待機している既存のサーバを新たに生成したサーバに入れ替えるようにしてもよい。負荷分散クラスタの場合には、既存のサーバでの処理を停止して、新たに生成したサーバに入れ替えるようにしてもよい。
ステップS129において、リソース管理部131は、ステップS128で停止した仮想ネットワーク機能が利用していたリソースを解放する。
ステップS130において、サービス要求受付/応答部111は、ネットワークサービスが利用するリソースが入れ替わった旨をサービス要求元に通知する。
ネットワークサービスの補正処理により、仮想ネットワーク機能が要求するリソース要件や制約条件を緩和して仮想ネットワーク機能が利用しているリソースを、本来のリソース要件や制約条件を満たすリソースに入れ替えることができ、ネットワークサービス管理装置100は、本来の性能や品質を満たすネットワークサービスをサービス要求元に提供することができる。
また、ネットワークサービス管理装置100は、ネットワークサービスを構成する仮想ネットワーク機能のなかで、リソース変更があった仮想ネットワーク機能のみを入れ替えている。このため、ネットワークサービス管理装置100は、ネットワークサービスを中断することなく、本来の性能や品質を満たすネットワークサービスに補正することができる。
ステップS110で説明したように調整ポリシは、リソースの性能や容量を下げるものである。例えば、CPUコア数や記憶容量を減らす、仮想ネットワークの帯域を小さくする、負荷分散クラスタシステムにおいて同種の複数の仮想ネットワーク機能がある場合にその数を減らすなどであり、リソースが割り当てられるまで徐々に性能や容量を減らしている。なお、仮想ネットワーク機能に対してリソースの下限が設定されており、下限に到達した場合には、緩和不能となり、ネットワークサービス管理装置100は、リソース割り当てに失敗する。
ネットワークサービス管理装置100が、統計情報に基づいた調整ポリシを採用することで、徐々に性能や容量を下げる調整ポリシより短い時間でリソースを割り当てることができ、リードタイムを短縮することができる。
上記実施形態では、サービス要求を受け付けて、ネットワークサービスを生成する処理において、ネットワークサービス管理装置100は、リソース予約後にリソースを確保できなかった場合にリソースの再割り当てを行い、リソース要件を満たすリソースの割り当てができない場合にリソース要件を緩和してリソースの割り当てを行う。ネットワークサービスの生成の他に、ネットワークサービスのヒーリングやスケーリングに用いる仮想ネットワーク機能を起動する場合において、ネットワークサービス管理装置100は、リソースの再割り当てやリソース要件を緩和してのリソース割り当てを行ってもよい。また、仮想ネットワーク機能から構成されるネットワークサービスに限らず、ネットワーク経由でサービスを提供するシステム(クラウドシステム)におけるサービス生成において、ネットワークサービス管理装置100は、リソースの再割り当てやリソース要件を緩和してのリソース割り当てを行ってもよい。
オーケストレータ110や仮想ネットワーク機能管理部120、仮想化基盤管理部130などの構成要素、フローチャートおよびシーケンス図に記載された処理内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
110 オーケストレータ
111 サービス要求受付/応答部
112 パラメータ検証/仮想ネットワーク機能抽出部
113 リソース要件/制約条件問合せ部
114 リソース要件/制約条件調整部
115 予約リソース候補判断部
116 リソース予約要求部
117 サービス生成要求部
120 仮想ネットワーク機能管理部
121 リソース要件/制約条件読出し部
130 仮想化基盤管理部
131 リソース管理部
132 サービス生成部
140 ネットワーク機能仮想化基盤
Claims (8)
- ネットワーク機能仮想化基盤に含まれるリソースを用いてネットワークサービスを提供するネットワークサービス管理装置であって、
前記ネットワークサービスの要求を受け付け、当該ネットワークサービスを構成する仮想ネットワーク機能のリソース要件に合致し、前記仮想ネットワーク機能に割り当てるリソースを決定し、当該リソースを予約するオーケストレータと、
前記予約されたリソースを確保し、確保されたリソース上で前記仮想ネットワーク機能を起動し、前記ネットワークサービスを生成する仮想化基盤管理部とを備え、
前記オーケストレータは、
前記予約したリソースのなかに前記仮想化基盤管理部が確保に失敗したリソースがあった場合、前記確保に失敗したリソースを割り当てた仮想ネットワーク機能について、当該仮想ネットワーク機能のリソース要件に合致し、当該仮想ネットワーク機能に割り当てる新たなリソースを決定して、当該リソースを再予約し、
前記仮想化基盤管理部は、
前記確保に失敗したリソース以外の前記予約されたリソースおよび前記再予約されたリソースを確保し、確保されたリソース上で仮想ネットワーク機能を起動してネットワークサービスを生成する
ことを特徴とするネットワークサービス管理装置。 - 前記オーケストレータまたは前記仮想化基盤管理部は、
前記仮想化基盤管理部が確保に失敗したリソースの予約を解除する
ことを特徴とする請求項1に記載のネットワークサービス管理装置。 - 前記オーケストレータは、
前記再予約したリソースのなかに前記仮想化基盤管理部が確保に失敗したリソースがあった場合、前記新たなリソースの決定と当該リソースの予約を、前記仮想化基盤管理部が当該リソースを確保するまで繰り返し、
前記仮想化基盤管理部は、
前記確保されたリソース上で仮想ネットワーク機能を起動してネットワークサービスを生成する
ことを特徴とする請求項1または2に記載のネットワークサービス管理装置。 - 前記オーケストレータは、
前記予約または前記再予約において、前記リソース要件に合致し、前記仮想ネットワーク機能に割り当てるリソースがない場合には、所定の調整ポリシに従って、当該割り当てるリソースがなかった仮想ネットワーク機能のリソース要件を変更して、当該仮想ネットワーク機能に割り当てるリソースを決定する
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のネットワークサービス管理装置。 - 前記オーケストレータは、
前記ネットワーク機能仮想化基盤に含まれるリソースの状況に応じて、前記リソース要件に含まれるリソースの性能および/または容量の変更した後の値が異なる、複数の調整ポリシを切り替える
ことを特徴とする請求項4に記載のネットワークサービス管理装置。 - 前記オーケストレータは、
前記変更されたリソース要件に基づいてリソースが割り当てられた仮想ネットワーク機能を示す縮退起動済み仮想ネットワーク機能について、前記縮退起動済み仮想ネットワーク機能の変更される前のリソース要件を満たすリソースを示す新規リソースを前記縮退起動済み仮想ネットワーク機能に割り当て可能になった場合には、前記新規リソースを予約し、
前記仮想化基盤管理部は、
前記新規リソースを確保し、確保された前記新規リソース上で仮想ネットワーク機能を起動して、前記縮退起動済み仮想ネットワーク機能と置き換える
ことを特徴とする請求項4または5に記載のネットワークサービス管理装置。 - ネットワーク機能仮想化基盤に含まれるリソースを用いてネットワークサービスを提供するネットワークサービス管理装置のネットワークサービス管理方法であって、
前記ネットワークサービス管理装置は、
前記ネットワークサービスの要求を受け付け、当該ネットワークサービスを構成する仮想ネットワーク機能のリソース要件に合致し、前記仮想ネットワーク機能に割り当てるリソースを決定し、当該リソースを予約するステップと、
前記予約されたリソースを確保し、確保されたリソース上で前記仮想ネットワーク機能を起動し、前記ネットワークサービスを生成するステップと、
前記予約したリソースのなかに確保に失敗したリソースがあった場合、前記確保に失敗したリソースを割り当てた仮想ネットワーク機能について、当該仮想ネットワーク機能のリソース要件に合致し、当該仮想ネットワーク機能に割り当てる新たなリソースを決定して、当該リソースを再予約するステップと、
前記確保に失敗したリソース以外の前記予約されたリソースおよび前記再予約されたリソースを確保し、確保されたリソース上で仮想ネットワーク機能を起動してネットワークサービスを生成するステップと
を実行することを特徴とするネットワークサービス管理方法。 - コンピュータに、請求項7に記載のネットワークサービス管理方法を実行させるためのネットワークサービス管理プログラム。
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