(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想的な装置を実装するプログラマ部分を構成する装置群と該仮想的な装置同士の接続を実現するリダイレクタ部分を構成する装置群の資源を管理するためのネットワークシステムの資源管理システムであって、
前記仮想的な装置毎に配置され、前記プログラマ部分に含まれる複数の装置を併合して一つの仮想的な装置として、各仮想的な装置の持つ資源について、種類毎に総和を計算して通知するプログラマ管理装置と、
前記仮想的な装置毎に配置され、前記リダイレクタ部分に含まれる複数の装置を併合して一つの仮想的な装置として、各仮想的な装置の持つ資源について、種類毎に総和を計算して通知するリダイレクタ管理装置と、
前記プログラマ管理装置及び前記リダイレクタ管理装置から前記総和を取得し、前記仮想的な装置単位でデータベースに格納し、管理するネットワーク管理装置と、
を有することを特徴とするネットワークシステムの資源管理システム。
【請求項２】
前記ネットワーク管理装置は、
前記仮想的な装置内の各装置の資源を、同じ性質を持つ資源同士、もしくは同じ性質の装置単位で集約して前記データベースに格納する手段を含む
請求項１記載のネットワークシステムの資源管理システム。
【請求項３】
前記ネットワーク管理装置は、
ネットワーク上に論理的に生成される仮想ネットワークまたはサービス網であるスライスに割り当てる仮想的な装置の組を選択するための経路計算を行う手段を含む
請求項１記載のネットワークシステムの資源管理システム。
【請求項４】
前記ネットワーク管理装置のデータベースは、
前記仮想的な装置の資源毎の資源量、及び、該資源のスライス毎の使用量を格納する
請求項１または２記載のネットワークシステムの資源管理システム。
【請求項５】
仮想的な装置を実装するプログラマ部分を構成する装置群と該仮想的な装置同士の接続を実現するリダイレクタ部分を構成する装置群の資源を管理するためのネットワークシステムの資源管理方法であって、
前記仮想的な装置毎に配置されるプログラマ管理装置、前記仮想的な装置毎に配置されるリダイレクタ管理装置、ネットワーク管理装置を有するシステムにおいて、
前記プログラマ管理装置が、前記プログラマ部分に含まれる複数の装置を併合して一つの仮想的な装置として、各仮想的な装置の持つ資源について、種類毎に総和を計算して通知するプログラマ通知ステップと、
前記リダイレクタ管理装置が、前記リダイレクタ部分に含まれる複数の装置を併合して一つの仮想的な装置として、各仮想的な装置の持つ資源について、種類毎に総和を計算して通知するリダイレクタ通知ステップと、
前記ネットワーク管理装置が、前記プログラマ管理装置及び前記リダイレクタ管理装置から前記総和を取得し、前記仮想的な装置単位でデータベースに格納し、管理するネットワーク管理ステップと、
を行うことを特徴とするネットワークシステムの資源管理方法。
【請求項６】
前記ネットワーク管理装置において、
前記仮想的な装置内の各装置の資源を、同じ性質を持つ資源同士、もしくは同じ性質の装置単位で集約して前記データベースに格納する
請求項５記載のネットワークシステムの資源管理方法。
【請求項７】
前記ネットワーク管理装置において、
ネットワーク上に論理的に生成される仮想ネットワークまたはサービス網であるスライスに割り当てる仮想的な装置の組を選択するための経路計算を行う
請求項５記載のネットワークシステムの資源管理方法。
【請求項８】
前記ネットワーク管理装置において、
前記仮想的な装置の資源毎の資源量、及び、該資源のスライス毎の使用量をデータベースに格納する
請求項５または６記載のネットワークシステムの資源管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークシステムの資源管理システムおよび方法に係り、特に、仮想技術を用いたネットワークシステムの資源管理システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の仮想化技術を用いたネットワークシステムは、仮想化技術を用い、ネットワーク装置のリンクとノードの資源を仮想的に切り分けて、仮想リンクと仮想ノードとし、それら切り分けた資源を結合して、ネットワークインフラ上に論理的に生成される仮想ネットワークまたはサービス網である"スライス"を、オンデマンドに作成する手段を提供しており、また、スライス単位で、ネットワーキング処理を行うプログラムをインストールする手続きを提供している（例えば、非特許文献１、２参照）。
【０００３】
これにより、ネットワーク運用者は、アプリケーション毎にスライスを作成し、アプリケーションの性質に合わせたネットワーキング処理を実現することができる。
【０００４】
図１は、従来の仮想化技術を用いたネットワークシステムの構成例である。
【０００５】
同図のネットワーク管理装置（もしくはネットワーク管理システム）は、ネットワーク仮想化基盤全体の管理を行う資源管理システムである。プログラマ装置は、例えば専有（専用）ＶＭサーバなどの装置であり、仮想ノードを実装する。リダイレクタ装置は、例えばＶＬＡＮなどを設定可能なＬ２スイッチなどの装置であり、仮想ノード同士の接続（仮想リンク）を実装する。リダイレクタ装置は仮想リンク同士のネットワーク資源を互いに干渉しないように制御（資源分離）することができる。仮想ノードと仮想リンクによって仮想ネットワークが構成される。ゲートウェイ装置は仮想ネットワークにネットワーク仮想化基盤へ端末を接続するための収容機能を担う装置である。プログラマ装置、リダイレクタ装置、ゲートウェイ装置にはそれぞれの管理装置（プログラマ管理装置もしくはプログラマ管理システム、リダイレクタ管理装置もしくはリダイレクタ管理システム、ゲートウェイ管理装置もしくはゲートウェイ管理システム）があり、各装置の管理装置は、ネットワーク管理装置のスライス生成制御命令を受けて、管理対象の装置に設定命令を与える資源管理システムである。
【０００６】
図２は、従来の仮想化技術を用いたネットワークシステムにおいて、使われるプログラマ装置とリダイレクタ装置が図１よりも増加したときの構成例である。
【０００７】
図３は、従来のネットワーク管理装置の資源量の保持データベース（ＤＢ）である。当該ＤＢには、ネットワークシステムのプログラマ装置およびリダイレクタ装置の資源とその量（資源量）が記録される。
【０００８】
図４は、従来のネットワーク管理装置の資源使用量の保持ＤＢである。当該ＤＢには、ネットワークシステムのスライスに割り当てられたプログラマ装置およびリダイレクタ装置の資源量（資源使用量）が記録される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】山本猛仁、 滝澤允、 高橋紀之、 中尾 彰。"スライス提供を考慮した仮想化ネットワークの管理モデル、" 電子情報通信学会ソサイエティ大会、 Ｓep。2010。
【非特許文献２】中尾彰宏。"新世代ネットワーク構想におけるネットワーク仮想化、" 電子情報通信学会誌、Vol．94、No．5、pp．385-390、2011．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の仮想化技術を用いたネットワークシステムは、図２のように、ネットワーク装置が増加した場合、ネットワーク管理装置にてネットワーク装置を管理することが難しくなり、また、スライスに割り当てる資源を選択する際の経路計算時間が大きくなる。また、仮想ノードと仮想リンクの接続部分、および、一つの仮想ノードを複数の装置によって実現するような場合の仮想ノード内のネットワーク資源同士を互いに干渉しないように制御する仕組みを持たない。
【００１１】
このため、仮想ノードから仮想リンクに入るまでの通信路において通信が影響しあい、輻輳等を生じる可能性がある。
【００１２】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、仮想ネットワーク間、仮想ノード内のネットワーク資源同士で互いの通信が影響し合わないようにすることが可能なネットワークシステムの資源管理システムおよび方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明（請求項１）は、仮想的な装置を実装するプログラマ部分を構成する装置群と該仮想的な装置同士の接続を実現するリダイレクタ部分を構成する装置群の資源を管理するためのネットワークシステムの資源管理システムであって、
前記仮想的な装置毎に配置され、前記プログラマ部分に含まれる複数の装置を併合して一つの仮想的な装置として、各仮想的な装置の持つ資源について、種類毎に総和を計算して通知するプログラマ管理装置と、
前記仮想的な装置毎に配置され、前記リダイレクタ部分に含まれる複数の装置を併合して一つの仮想的な装置として、各仮想的な装置の持つ資源について、種類毎に総和を計算して通知するリダイレクタ管理装置と、
前記プログラマ管理装置及び前記リダイレクタ管理装置から前記総和を取得し、前記仮想的な装置単位でデータベースに格納し、管理するネットワーク管理装置と、を有する。
【００１４】
また、本発明（請求項２）は、前記ネットワーク管理装置において、
前記仮想的な装置内の各装置の資源を、同じ性質を持つ資源同士、もしくは同じ性質の装置単位で集約して前記データベースに格納する手段を含む。
【００１５】
また、本発明（請求項３）は、前記ネットワーク管理装置において、
ネットワーク上に論理的に生成される仮想ネットワークまたはサービス網であるスライスに割り当てる仮想的な装置の組を選択するための経路計算を行う手段を含む。
【００１６】
また、本発明（請求項４）は、前記ネットワーク管理装置のデータベースにおいて、
前記仮想的な装置の資源毎の資源量、及び、該資源のスライス毎の使用量を格納する。
【発明の効果】
【００１７】
上記のように本発明によれば、プログラマ部分とリダイレクタ部分の内部構成の管理を各部の資源管理システム（プログラマ管理システム、リダイレクタ管理システム）に閉じながら、プログラマ部分とリダイレクタ部分の間で通信の干渉を生じないようにすることを実現する。ここで、「プログラマ部分とリダイレクタ部分の内部構成の管理を各部の管理システムに閉じながら」とは、仮想的な装置に含まれる各装置の情報をネットワーク管理システムに通知もしくは登録しないことを指す。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の仮想化技術を用いたネットワークシステムの構成例である。
【図２】従来の仮想化技術を用いたネットワークシステムの構成例である。
【図３】従来のネットワーク管理装置の資源量の保持ＤＢである。
【図４】従来のネットワーク管理装置の資源使用量の保持ＤＢである。
【図５】本発明の一実施の形態におけるネットワークシステムの構成例である。
【図６】本発明の一実施の形態におけるネットワーク管理装置の資源管理方式を模式的に表した構成例である。
【図７】本発明の一実施の形態におけるネットワーク管理装置の資源量の保持ＤＢである。
【図８】本発明の一実施の形態におけるネットワーク管理装置の資源使用量の保持ＤＢである。
【図９】本発明の一実施の形態におけるプログラマ管理装置の資源量の保持ＤＢである。
【図１０】本発明の一実施の形態におけるプログラマ管理装置の資源使用量の保持ＤＢである。
【図１１】本発明の一実施の形態におけるリダイレクタ管理装置の資源量の保持ＤＢである。
【図１２】本発明の一実施の形態におけるリダイレクタ管理装置の資源使用量の保持ＤＢである。
【図１３】本発明の一実施の形態におけるネットワークシステムのネットワーク資源の管理シーケンスである。
【図１４】本発明の一実施の形態におけるネットワークシステムのスライス割当のシーケンスである。
【図１５】本発明の一実施の形態におけるネットワーク管理装置の構成図である。
【図１６】本発明の一実施の形態におけるプログラマ管理装置の構成図である。
【図１７】本発明の一実施の形態におけるリダイレクタ管理装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
本発明は、複数の仮想ネットワークの通信が合流しうるリダイレクタ部分を構成する各装置と、プログラマ部分を構成する各装置に関する資源管理処理である。
【００２１】
図５は、本発明の一実施の形態におけるネットワークシステムの構成例を示す。
【００２２】
同図に示すように、ネットワーク管理装置１０の他に、複数のプログラマ装置を管理するプログラマ管理装置２０と、複数のリダイレクタ装置を管理するリダイレクタ管理装置３０を持たせる。プログラマ管理装置２０は、各プログラマ装置１２１、１２２、１２３のプロセッサ、メモリ、帯域などの資源を管理し、リダイレクタ管理装置３０は、各リダイレクタ装置１３１、１３２のプロセッサ、キュー、帯域などの資源を管理する。ネットワーク管理装置１０は、図６のように、ひとつのプログラマ管理装置２０の配下にひとつの仮想的な装置（プログラマ部分）だけが、一つのリダイレクタ管理装置３０の配下に一つの仮想的な装置（リダイレクタ部分）だけが存在しているかのような管理を行う。
【００２３】
図９は、プログラマ管理装置２０の資源量の保持ＤＢ２２である。当該ＤＢ２２には、配下のプログラマ装置１２１、１２２、１２３の資源とその量（資源量）が記録される。プログラム管理装置２０は、仮想的な装置同士の境界部分のネットワーク資源（図６のプログラマ部分とリダイレクタ部分を接続するリンクおよび、そのリンクの両端のポート）を、他の部分のネットワーク資源と陽に種別を分けて管理する。当該ＤＢ２２の情報は、装置の種類と資源によって集約されて、ネットワーク管理装置１０に登録される。この登録は、各プログラマ装置１２１、１２２、１２３の資源情報が更新される起動時に、プログラマからの起動通知（図１３ステップ１０２）によって資源情報の更新が通知された際に、なされる（図１３ステップ１０３）。
【００２４】
図１０は、プログラマ管理装置２０の資源使用量の保持ＤＢ２３である。当該ＤＢ２３には、仮想ノードに割り当てられたプログラマ装置１２１、１２２、１２３の資源量（資源使用量）が記録される。当該ＤＢ２３の情報は、ネットワーク管理装置１０に通知もしくは登録されない。
【００２５】
図１１は、リダイレクタ管理装置３０の資源量の保持ＤＢ３２である。当該ＤＢ３２には、配下のリダイレクタ装置１３１、１３２の資源とその量（資源量）が記録される。リダイレクタ管理装置３０は、仮想的な装置（図６のプログラマ部分とリダイレクタ部分の間）同士の境界部分のネットワーク資源を、他の部分のネットワーク資源と陽に種別を分けて管理する。当該ＤＢ３２の情報は、装置の種類と資源によって集約されて、ネットワーク管理装置１０に登録される。この登録は、各リダイレクタ装置１３１、１３２の資源情報が更新される起動時に、リダイレクタからの起動通知（図１３ステップ１０３）によって資源情報の更新が通知された際に、なされる（図１３ステップ１０４）。
【００２６】
図１２は、リダイレクタ管理装置３０の資源使用量の保持ＤＢ３３である。当該ＤＢ３３には、仮想リンクに割り当てられたリダイレクタ装置１３１、１３２の資源量（資源使用量）が記録される。当該ＤＢ３３の情報は、ネットワーク管理装置１０に登録されない。
【００２７】
図７は、ネットワーク管理装置１０の資源量の保持ＤＢ１１である。当該ＤＢ１１には、各プログラマ管理装置２０および各リダイレクタ管理装置３０から登録される資源量が記録される。
【００２８】
図８は、ネットワーク管理装置１０の資源使用量の保持ＤＢ１２である。当該ＤＢ１２には、スライスに割り当てられたプログラマ部分およびリダイレクタ部分の資源量（資源使用量）が記録される。
【００２９】
また、ネットワーク管理装置１０は、図１４に示すようにスライス割当を行う。まず、ネットワーク管理装置１０は、スライスに割り当てる仮想的な装置の組を選択するための経路計算を行い（ステップ２０１）、プログラマ管理装置２０に対してスライス生成制御命令を送出する（ステップ２０２）。プログラマ管理装置２０は、仮想的な装置に含まれる装置（共有ＶＭサーバ、専有ＶＭサーバ）への資源割当計算を行う（ステップ２０３）。これにより、プログラマ管理装置２０は、仮想的な装置内の各装置の資源量と資源使用量とから、例えば、資源量の空きが多い装置や優先度の低い装置を選択し、選択された装置に対して、新たに生成されるスライスに割り当てる資源を確保する制御命令を与える。
【００３０】
ネットワーク管理装置１０はリダイレクタ管理装置３０に対してスライス生成制御命令を送出する（ステップ２０４）。これにより、リダイレクタ管理装置３０は、仮想的な装置内の各装置の資源量と資源使用量とから、例えば、資源量の空きが多い装置や優先度の低い装置を選択し、選択された装置に対して、新たに生成されるスライスに割り当てる資源を確保する制御命令を与える。リダイレクタ管理装置３０は、ネットワークカードに対して仮想的な装置に含まれる装置への資源割当計算を行う（ステップ２０５）。
【００３１】
次に、図５に示す各管理装置の機能を説明する。
【００３２】
ネットワーク管理装置１０は、図１５に示すように、仮想的な装置の資源量の保持ＤＢ１１、仮想的な装置の資源使用量の保持ＤＢ１２、制御命令送信部１３を有し、仮想的な装置の各装置が持つプロセッサ、メモリ、キュー、帯域といった資源を用途（専有ＶＭサーバ用、共用ＶＭサーバ用等）に応じて集約して管理すると共に、仮想的な装置同士の境界部分にあたるネットワーク資源（プログラマ部分とリダイレクタ部分を接続するリンクおよび、そのリンクの両端のポート）の管理制御を行う。
【００３３】
仮想的な装置の資源量の保持ＤＢ１１において、プログラマ部分及びリダイレクト部分を構成する各装置の資源量の総量をプログラマ部分、リダイレクト部分のそれぞれの資源として管理する。
【００３４】
制御命令送信部１３は、スライス生成制御命令をプログラマ管理装置２０の制御命令受信部２１、リダイレクタ管理装置３０の制御命令受信部３１に送信する。
【００３５】
プログラマ管理装置２０は、図１６に示すように、制御命令受信部２１、プログラマ装置の資源量の保持ＤＢ２２、プログラマ装置の資源使用量の保持ＤＢ２３、プログラマ装置への制御命令送信部２４を有する。
【００３６】
制御命令受信部２１は、ネットワーク管理装置１０の制御命令送信部１３からのスライス生成制御命令を受信する。
【００３７】
プログラマ装置の資源量の保持ＤＢ２２は、図９に例示したプログラマ装置の資源量の保持ＤＢを持つ。
【００３８】
プログラマ装置の資源使用量の保持ＤＢ２３は、図１０に例示したプログラマ装置の資源使用量の保持ＤＢを持つ。
【００３９】
プログラマ装置への制御命令送信部３４は、プログラマ管理装置に登録された各プログラマ装置への制御命令を送信する。
【００４０】
リダイレクタ管理装置３０は、図１７に示すように、制御命令受信部３１、リダイレクタ装置の資源量の保持ＤＢ３２、リダイレクタ装置の資源使用量の保持ＤＢ３３、リダイレクタ装置への制御命令送信部３４を有する。
【００４１】
制御命令受信部３１は、ネットワーク制御装置１０の制御命令送信部１３からのスライス生成制御命令を受信する。
【００４２】
リダイレクタ装置の資源量の保持ＤＢ３２は、図１１に例示したリダイレクタ装置の資源量の保持ＤＢを持つ。
【００４３】
リダイレクタ装置の資源使用量の保持ＤＢ３３は、図１２に例示したリダイレクタ装置の資源使用量の保持ＤＢを持つ。
【００４４】
リダイレクタ装置への制御命令送信部３４は、リダイレクタ管理装置に登録された各リダイレクタ装置への制御命令を送信する。
【００４５】
上記のプログラマ管理装置２０、リダイレクタ管理装置３０において、プログラマ部分、リダイレクタ部分の資源の総量のみを管理する際に、プログラマ部分、リダイレクタ部分に含まれる複数の装置を併合して一つの仮想的な装置として、各仮想的な装置を持つ資源について、当該資源の種類毎にその総和を計算し、それをネットワーク管理装置１０に通知して、ネットワーク管理装置１０の資源を管理する仮想的な装置の資源量・トポロジ・使用量の保持ＤＢ１１で、各仮想的な装置単位で資源を管理する。
【００４６】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  ネットワーク管理装置
１１  仮想的な装置の資源量の保持ＤＢ
１２  仮想的な装置の資源使用量の保持ＤＢ
１３  制御命令送信部
２０  プログラマ管理装置
２１  制御命令受信部
２２  プログラマ装置の資源量の保持ＤＢ
２３  プログラマ装置の資源使用量の保持ＤＢ
２４  プログラマ装置への制御命令送信部
３０  リダイレクタ管理装置
３１  制御命令受信部
３２  リダイレクタ装置の資源量の保持ＤＢ
３３  リダイレクタ装置の資源使用量の保持ＤＢ
３４  リダイレクタ装置への制御命令送信部
５０  ゲートウェイ管理装置
６０  ゲートウェイ装置
１２１  プログラマ装置（共有ＶＭサーバ）
１２２  プログラマ装置（専用ＶＭ、サーバ）
１２３  プログラマ装置（相互接続スイッチ）
１３１  リダイレクタ装置（ネットワークカード）
１３２  リダイレクタ装置（相互接続スイッチ）
【要約】
【課題】  仮想ネットワーク間、仮想ノード内のネットワーク資源同士で互いの通信が影響し合わないようにする。
【解決手段】  本発明は、プログラマ管理装置が、プログラマ部分に含まれる複数の装置を併合して一つの仮想的な装置として、各仮想的な装置の持つ資源について、種類毎に総和を計算して通知し、リダイレクタ管理装置が、リダイレクタ部分に含まれる複数の装置を併合して一つの仮想的な装置として、各仮想的な装置の持つ資源について、種類毎に総和を計算して通知する。ネットワーク管理装置が、プログラマ管理装置及びリダイレクタ管理装置から総和を取得し、仮想的な装置単位でデータベースに格納し、管理する。
【選択図】  図５【図１】
0005523599.tif 000002
【図２】
0005523599.tif 000003
【図３】
0005523599.tif 000004
【図４】
0005523599.tif 000005
【図５】
0005523599.tif 000006
【図６】
0005523599.tif 000007
【図７】
0005523599.tif 000008
【図８】
0005523599.tif 000009
【図９】
0005523599.tif 000010
【図１０】
0005523599.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0005523599.tif 000013
【図１３】
0005523599.tif 000014
【図１４】
0005523599.tif 000015
【図１５】
0005523599.tif 000016
【図１６】
0005523599.tif 000017
【図１７】
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