(57)【要約】【課題】負荷分散装置がトラフィック量予測を行い、稼働サーバ台数を自動で最適化する負荷分散方法及び装置を実現することを目的とする。【解決手段】クライアントとサーバ間にトラフィックを形成し、セッションを割り当てる負荷分散装置において、上記トラフィック量を収集するトラフィック・データベース及びトラフィック量に対応したサーバ最適稼働台数テーブル・データベースを有し、曜日、特異日毎における各時刻毎のトラフィック量を一定期間自動的に収集して収集されたトラフィック量の平均値を算出し、該平均値に基づいてサーバ最適稼働台数を求めサーバの電源のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のクライアントと複数のサーバ間にトラフィックを形成し、該サーバにクライアントからのセッションを割り当てる負荷分散装置において、
上記負荷分散装置内に上記トラフィック量を収集するトラフィック・データベース及び該トラフィック量に対応したサーバ最適稼働台数テーブル・データベースを有し、
曜日、特異日毎における各時刻毎のトラフィック量を一定期間自動的に収集して該収集されたトラフィック量の平均値を算出し、該算出された平均値に基づいて前記サーバ最適稼働台数を求め、該求められたサーバ最適稼働台数になるようにサーバの電源のＯＮ・ＯＦＦ制御を行うことを特徴とする負荷分散装置。
【請求項２】
前記平均値に標準偏差を加算し、前記サーバ最適稼働台数を求めることを特徴とする前記請求項１記載の負荷分散装置。
【請求項３】
前記サーバ最適台数が、現在稼働中のサーバ稼働台数と一致する制御を行うことを特徴とする前記請求項１、または２記載の負荷分散装置。
【請求項４】
前記稼働中のサーバに対する負荷が均一になるように自動的に制御することを特徴とする前記請求項１〜３の内、いずれか１項記載の負荷分散装置。
【請求項５】
現在の稼働サーバ台数がサーバ最適台数を超えて稼働サーバを減らす場合は、前記負荷分散装置は、まず、その時稼働中の各サーバのセッション数をモニターし、セッション数の少ない順に停止サーバ候補を２，３台選択し、次いで、該停止サーバ候補には次のセッションを接続しないように負荷分散装置が制御すると共に、負荷分散装置は上記停止サーバ候補のセッションをモニターし、最も早くセッションが０となったサーバにマジックパケットを送出して当該サーバを停止させることを特徴とする前記請求項１〜４の内、いずれか１項記載の負荷分散装置。
【請求項６】
クライアントと複数のサーバ間にトラフィックを形成し、該サーバにクライアントからのセッションを割り当てる負荷分散方法において、
上記負荷分散装置内に上記トラフィック量を収集するトラフィック・データベース及び該トラフィック量に対応したサーバ最適稼働台数テーブル・データベースを有し、
曜日、特異日毎における各時刻毎のトラフィック量を一定期間自動的に収集するステップ、
該収集されたトラフィック量の平均値を算出し、該算出された平均値に基づいて前記サーバ最適稼働台数を求めるステップ、
該求められたサーバ最適稼働台数になるようにサーバの電源のＯＮ・ＯＦＦ制御を行うステップからなることを特徴とする負荷分散方法。
【請求項７】
算出された平均値に基づいて前記サーバ最適稼働台数を求めるステップが、前記平均値に標準偏差を加算し、前記サーバ最適稼働台数を求めるステップを含むことを特徴とする前記請求項６記載の負荷分散方法。
【請求項８】
求められたサーバ最適稼働台数になるようにサーバの電源のＯＮ・ＯＦＦを行うステップが、前記サーバ最適台数が現在稼働中のサーバ稼働台数と一致する制御を行うステップを含むことを特徴とする前記請求項６、または７記載の負荷分散方法。
【請求項９】
前記稼働中のサーバに対する負荷が均一になるように自動的に制御することを特徴とする前記請求項６〜８の内、いずれか１項記載の負荷分散方法。
【請求項１０】
現在の稼働サーバ台数がサーバ最適台数を超えて稼働サーバを減らす場合は、
前記負荷分散装置が、まず、その時稼働中の各サーバのセッション数をモニターするステップ、セッション数の少ない順に停止サーバ候補を２，３台選択し、次いで、該停止サーバ候補には次のセッションを接続しないように負荷分散装置が制御するステップを有すると共に、
前記負荷分散装置は上記停止サーバ候補のセッションをモニターし、最も早くセッションが０となったサーバにマジックパケットを送出して当該サーバを停止させるステップを有することを特徴とする前記請求項６〜９の内、いずれか１項記載の負荷分散方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークにおけるトラフィック量（通信量）を計測し、そこから今後のトラフィック量（通信量）予測を行う事で、サーバの最適稼働台数を計算し、かつ、自動で稼働台数を調整する負荷分散方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーバ・クライアントのトラフィックを行うネットワークのサーバ側にサーバの負荷を均一にする負荷分散装置を設けることが公知である（例えば、文献１〜２参照）。このような従来の負荷分散装置は、図１７に示すように、例えば、現在稼働中の３台のサーバの中で＃３のＣＰＵ使用率が最も少なければ、サーバ＃３に次のトラフィック（通信）が振り分けられる。このようにして、各サーバの負荷が順次均一化されていくものである。
【０００３】
しかし、上記従来の負荷分散装置は、トラフィック量やサーバのＣＰＵ使用率など、現在の値のみから判断し、最も使用率の少ないサーバへトラフィック（通信）を振り分ける動作を行う負荷分散装置である。そして、振分けるための判断基準は、トラフィック量やサーバＣＰＵ使用率以外に、サーバメモリ使用率やコネクション数を利用するものなど他にも方法があるが、どれも現時点の数値から算出している。また、夜間等のトラフィック量の極端に少ない時間帯でもサーバの電源ＯＦＦ・ＯＮは行わず、全稼働しているため、電力消費の無駄が多い。
【０００４】
これに対して、夜間等のトラフィック量の少ない時間帯にトラフィック量処理に必要なサーバ数のみ残し、不要なサーバの電源ＯＦＦ・ＯＮを行なって、電力消費を節約する装置も知られている。
【０００５】
このような従来のサーバの電源ＯＦＦ・ＯＮを行なう装置においても、トラフィック量予測はしないため、人がサーバの電源ＯＦＦ・ＯＮ可否や実施時間を判断し、オペレーションする必要があった。しかし、トラフィック量予測を行わないで、現時点の通信量だけからサーバ電源ＯＦＦの可否を判断すると、例えば、社員が出社して、平日朝8時に突然通信ピークを迎える会社の場合等のように、突然トラフィック量が増えた場合に対応しきれない問題がある。このように、単に人手によるサーバの電源ＯＦＦ・ＯＮ制御は、トラフィック量の急激な変動に対応できず、稼働サーバ数の不足によりトラフィック処理に障害が生じるリスクがある。
【０００６】
また、従来のサーバの電源ＯＦＦ・ＯＮを行なう装置において、夜間などサーバへのアクセスが少ない場合一部のサーバのみで運用を行い、該運用計画を予め定めた電力計画テーブルに基づき行う装置も公知である(文献３参照）。
【０００７】
しかし、上記公知例の電力計画テーブルは、事前に手入力で設定されるものであり、トラフィック量予測を自動的に行うものではない。
【０００８】
この場合、まずトラフィック量予測のために、人が事前にデータを収集・分析しておく必要がある。さらに、該分析後に適切なタイミングでサーバ電源ＯＦＦ・ＯＮを行なうため、トラフィック量を監視する必要がある。
【０００９】
また、上記従来例には、トラフィック量が減少する時間になって一部のサーバの電源をＯＦＦする場合、当該サ-バに接続中のセッションをどのように処理するかに関するサーバのＯＦＦ順序に関する詳細な説明がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−１５０４７２号公報
【特許文献２】特許第４１６００９３号公報
【特許文献３】特開２０１１−１５９１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、負荷分散装置がトラフィック量予測を行い、稼働サーバ台数を自動で最適化する負荷分散方法及び装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る負荷分散装置は、複数のクライアントと複数のサーバ間にトラフィックを形成し、該サーバにクライアントからのセッションを割り当てる負荷分散装置において、上記負荷分散装置内に上記トラフィック量を収集するトラフィック・データベース及び該トラフィック量に対応したサーバ最適稼働台数テーブル・データベースを有し、曜日、特異日毎における各時刻毎のトラフィック量を一定期間自動的に収集して該収集されたトラフィック量の平均値を算出し、該算出された平均値に基づいて前記サーバ最適稼働台数を求め、該求められたサーバ最適稼働台数になるようにサーバの電源のＯＮ・ＯＦＦ制御を行うことを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記平均値に標準偏差を加算し、前記サーバ最適稼働台数を求めることを特徴とする。また、前記サーバ最適台数が、現在稼働中のサーバ稼働台数と一致する制御を行うことや前記稼働中のサーバに対する負荷が均一になるように自動的に制御することを特徴とする。
【００１４】
さらにまた、現在の稼働サーバ台数がサーバ最適台数を超えて稼働サーバを減らす場合は、前記負荷分散装置は、まず、その時稼働中の各サーバのセッション数をモニターし、セッション数の少ない順に停止サーバ候補を２，３台選択し、次いで、該停止サーバ候補には次のセッションを接続しないように負荷分散装置が制御すると共に、負荷分散装置は上記停止サーバ候補のセッションをモニターし、最も早くセッションが０となったサーバにマジックパケットを送出して当該サーバを停止させることを特徴とする。
【００１５】
あるいは、本発明に係る負荷分散方法は、クライアントと複数のサーバ間にトラフィックを形成し、該サーバにクライアントからのセッションを割り当てる負荷分散方法において、上記負荷分散装置内に上記トラフィック量を収集するトラフィック・データベース及び該トラフィック量に対応したサーバ最適稼働台数テーブル・データベースを有し、曜日、特異日毎における各時刻毎のトラフィック量を一定期間自動的に収集するステップ、該収集されたトラフィック量の平均値を算出し、該算出された平均値に基づいて前記サーバ最適稼働台数を求めるステップ、該求められたサーバ最適稼働台数になるようにサーバの電源のＯＮ・ＯＦＦ制御を行うステップからなることを特徴とする。
【００１６】
さらに、算出された平均値に基づいて前記サーバ最適稼働台数を求めるステップが、前記平均値に標準偏差を加算し、前記サーバ最適稼働台数を求めるステップを含むことを特徴とする。また、求められたサーバ最適稼働台数になるようにサーバの電源のＯＮ・ＯＦＦを行うステップが、前記サーバ最適台数が現在稼働中のサーバ稼働台数と一致する制御を行うステップを含むことや前記稼働中のサーバに対する負荷が均一になるように自動的に制御することを特徴とする。
【００１７】
さらにまた、現在の稼働サーバ台数がサーバ最適台数を超えて稼働サーバを減らす場合は、前記負荷分散装置が、まず、その時稼働中の各サーバのセッション数をモニターするステップ、セッション数の少ない順に停止サーバ候補を２，３台選択し、次いで、該停止サーバ候補には次のセッションを接続しないように負荷分散装置が制御するステップを有すると共に、前記負荷分散装置は上記停止サーバ候補のセッションをモニターし、最も早くセッションが０となったサーバにマジックパケットを送出して当該サーバを停止させるステップを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の負荷分散方法及び装置を用いれば、人によるサーバ利用状況の調査／予測作業を無くなり、サーバの電源ＯＦＦ・ＯＮ制御も自動で行われるので、判断ミスやオペレーションミスの防止、および稼働工数の減少になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の負荷分散装置を用いたトラフィックの説明図である。
【図２】本発明の負荷分散方法及び装置のサーバ台数制御のための構成図である。
【図３】本発明の負荷分散装置を用いたトラフィック・データ収集の説明図である。
【図４】本発明の負荷分散方法及び装置のサーバ台数制御のための説明図である。
【図５】本発明の負荷分散方法及び装置のサーバ台数制御のための動作説明図である。
【図６】本発明の負荷分散方法及び装置のサーバ台数制御のための全体フローを示す図である。
【図７】本発明のサーバ最適稼働台数の決定フローを示す図である。
【図８】本発明の負荷分散方法及び装置におけるサーバ最適稼働台数のさらに詳しいフローチャートを示す図である。
【図９】本発明の負荷分散方法及び装置におけるバーストトラフィック発生時の台数増加対応フローを示す図である。
【図１０】収集トラフィック・データの例を示す図である。
【図１１】図１０の表から計算した平均値と標準偏差値の表を示す図である。
【図１２】図１１の平均値＋標準偏差値の表を示す図である。
【図１３】図１２の表から求められた最適サーバ台数の表を示す図である。
【図１４】図１１〜図１３のある時刻のそれぞれの値をグラフ化したものを示す図である。
【図１５】図１４のトラフィック量のグラフを連続して表示したグラフを示す図である。
【図１６】図１４の最適サーバ台数のグラフを連続して表示したグラフを示す図である。
【図１７】従来の負荷分散装置の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図１〜図１７を参照しながら本発明に係る負荷分散方法及び装置の各種処理について、詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の負荷分散装置の概念図である。クライアント２〜６からのトラフィックはスイッチング回路７を経て負荷分散装置1に入力され、負荷分散装置１はスイッチング回路８を経て負荷分散対象サーバ９〜１３に対してトラフィック１４を割り当てる。図２に示すように、負荷分散装置1は、内部にトラフィック・データベース１６及びサーバ最適稼働台数テーブル・データベース１５を有している。
【００２２】
図３に示すごとく、負荷分散装置1は、クライアント〜サーバ間のトラフィック・データを定期的に収集している。また、図４に示すごとく、上記収集したトラフィック・データに基づき、将来の時刻毎の最適稼働台数をサーバの最適稼働台数テーブル１５を参照して予測する。
【００２３】
そして、図５に示すように、上記のように適正稼働台数を計算し、マジックパケットを送出することによりサーバ稼働台数を最適化のため起動・停止の調整をする。なお、マジックパケットとは、受取った装置（サーバ）が電源ＯＦＦ・ＯＮするパケットのことであり公知の技術である。
【００２４】
上記のように、本発明の負荷分散方法及び装置には、トラフィック量の予測機能を備える。本発明の負荷分散方法及び装置は、このトラフィック量の予測値に基づき、その時のトラフィック量のブレ幅（マージン）を計算し、該ブレ幅の上限値や下限値をその時点のトラフィック量が越えた時、自動でサーバの電源ＯＦＦ・ＯＮを行なうものであり、その時点のトラフィック量がブレ幅の上限値や下限値以内である場合は、予測トラフィック量から計算される最適サーバ稼働台数に自動的に設定される。
【００２５】
図６は、本発明の負荷分散方法及び装置の全体フローを示す。
本発明の負荷分散方法及び装置は、上記トラフィック量の予測機能を備えるために日々のトラフィック量の推移（時刻毎の平均値）を該負荷分散装置内に蓄積しておく（Ｓ１）。負荷分散装置が収集したトラフィック量から、時刻毎のサーバ最適稼働台数を算出する（Ｓ２）。
【００２６】
次いで、負荷分散装置が、時刻毎に算出したサーバ最適稼働台数になるように最適化を行う（Ｓ３）。バーストトラフィック時には、負荷分散装置がサーバ最適稼働台数を変動させる（Ｓ４）。なお、上記Ｓ４ステップは、バーストトラフィックを常時監視し、バーストトラフィックが生じた時のみ稼働するステップである。
【００２７】
図７は、本発明の負荷分散方法及び装置のサーバ最適稼働台数の決定フローを示す。
収集したトラフィック量から、収集した時刻毎に、平均と標準偏差を算出する（Ｓ１１）。次に、これに時刻毎に平均と標準偏差を加算し、これを「予測最大トラフィック量」と定義する（Ｓ１２）。なお、加算する標準偏差を何σにするかは必要度と機器の性能に応じて任意に定められる。
【００２８】
次に、「予測最大トラフィック量」から、「サーバ最適稼働台数」を算出する（Ｓ１３）。この場合、算出計算式は任意だが、例えば、１００Ｍｂｐｓ毎にサーバ1台必要といったように予め決めておく。
【００２９】
図８は、本発明の負荷分散方法及び装置におけるサーバ最適稼働台数のさらに詳しいフローチャートを示す。
【００３０】
現在のトラフィック量を測定し、予め定めた閾値を越えたかどうかを検知する（Ｓ２１）。ここで、該閾値は「予測最大トラフィック量＋任意の一定値」であって、このステップＳ２１は、図６における「バーストトラフィック」の検知を行うステップ（Ｓ４）と同じである。閾値を越えた場合は、トラフィックがバーストしたものと判断し、Ｓ２４に移行する。Ｓ２４は、図６のＳ４のごとく、負荷分散装置がサーバ最適稼働台数を変動させる。
【００３１】
トラフィックがバーストしていない場合、Ｓ２２に移行し、「現在のサーバ稼働台数」が「サーバ最適稼働台数」以下であるかどうかを検知し（Ｓ２２）、以下である場合はＳ２５に移行し、負荷分散装置がマジックパケットを送信して、最適稼働台数となるまでサーバを起動する（Ｓ２５）。
「現在のサーバ稼働台数」が「サーバ最適稼働台数」以下でなければ、Ｓ２３に移行し、「現在のサーバ稼働台数」が「サーバ最適稼働台数」より大きいかどうかを検知する（Ｓ２３）。
【００３２】
もし、「現在のサーバ稼働台数」が「サーバ最適稼働台数」より大きい場合は、Ｓ２６に移行し、負荷分散装置がマジックパケットを送信して最適稼働台数となるまでサーバを停止する（Ｓ２６）。
【００３３】
このようにして、予測トラフィック量に対して最適なサーバ稼働数でサーバ群の運用が実現できる。
【００３４】
図９は、本発明の負荷分散方法及び装置におけるバーストトラフィック発生時の台数増加対応フローを示す。
【００３５】
図８のＳ２４において、バーストトラフィック発生が発生したら、負荷分散装置がマジックパケットを送信して、バーストトラフィックに見合うようにサーバ稼働台数を増やす（Ｓ３１）。
【００３６】
この場合、算出計算式は任意だが、前述のごとく、例えば、100Mbps毎にサーバ1台必要のように予め決めておく。
【００３７】
図１０は、図６のＳ１で行う収集トラフィック量の計測例である。トラフィック量は、曜日によって大きく変動する。休日や祭日は、トラフィック量が減少し、また、特異日（例えば、月末とか、休日の次の日等）には増加する傾向がある。
【００３８】
さらに、時間帯によっても大きく変動する。夜中にはトラフィック量は減少し、また、日中には増加する。図１０の表は、ある月の月曜日のトラフィック量の変動例を示す。
【００３９】
曜日、時間帯、特異日等の変動パラメータは過去数年分のデータから解析し、上記収集トラフィック量のデータは、パラメータ毎に集積する。
【００４０】
図１１は、図１０の表に対応させたトラフィック量の平均値と標準偏差を計算したものである。図１２は、予測最大トラフィック量の値として「平均値＋２σ」の値を採用し、その値を図１１の表に対応させて表示したものである。
【００４１】
上記トラフィック量のブレ幅（マージン）は、例えば、標準偏差値（２σ）を用い、該ブレ幅の範囲が「平均値＋２σ」以内であれば、上記のごとく、予測トラフィック量から計算される最適サーバ稼働台数に自動的に設定される。「平均値＋２σ」以内の確率（時間率）は、約９５％である。すなわち、急なバーストでもない限り、「平均値＋２σ」に対応したサーバ台数を稼働しておけば、サーバ台数はほぼ間に合う計算である。
【００４２】
なお、この場合、前述の如く、何Mbps毎に１台のサーバが必要とするかの値は予め設定しておき、そこから予測トラフィック量に基づいて最適サーバ稼働台数を求めている。
【００４３】
前述の如く、サーバ稼働台数の最適化は、負荷分散装置から、マジックパケットを送出することにより自動でサーバを電源ＯＦＦ・ＯＮして調整する。なお、マジックパケットを出す判断の詳細ロジックは、後述する。
【００４４】
ある時刻における前記平均トラフィック量２１と予測最大トラフィック量「平均値＋２σ」２２を図式化したものが図１４（ａ）に示される。このときの最適サーバ稼働台数２３が図１４（ｂ）に示される。
【００４５】
図１４のグラフを１日分連続表示したものが、図１５である。これに基づき計算された最大サーバ稼働台数のグラフが図１６に示される。３１は平均トラフィック量、３２は予測最大トラフィック量「平均値＋２σ」、３３は最適サーバ稼働台数を示す。
【００４６】
図８のＳ２６におけるサーバの停止順序は、以下のとおりである。
図８の２５の如く、サーバを増やす場合は問題がないが、サーバを減らす場合、例えば、図１の１４の如く、クライアントからサーバへのセッションが形成されている時の該セッションを他のサーバに切り換えることは困難である。
【００４７】
従って、現在の稼働サーバ台数がサーバ最適台数を超えて、稼働サーバを減らす場合は、まず、その時稼働中の各サーバのセッション数をモニターし、セッション数の少ない順に停止サーバ候補を２，３台選択する。次いで、該停止サーバ候補には、次のセッションを接続しないように負荷分散装置が制御する。その後、負荷分散装置は上記停止サーバ候補のセッションをモニターし、最も早くセッションが０となったサーバにマジックパケットを送出して当該サーバを停止させる。同時に、残りの停止候補サーバは復旧させ、通常の稼働状況に戻す。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の負荷分散方法及び装置を用いれば、自動的にサーバが最適台数に設定できるので、人によるサーバ利用状況の調査/予測作業が無くなり、判断ミスやオペレーションミスの防止、および稼働工数の減少になる。
【００４９】
従って、運用の手間が省けるので、産業上の利用性は高い。
【符号の説明】
【００５０】
１  負荷分散装置
２  クライアント
３  クライアント
４  クライアント
５  クライアント
６  クライアント
７  スイッチング回路
８  スイッチング回路
９  サーバ
１０  サーバ
１１  サーバ
１２  サーバ
１３  サーバ
１５  サーバ最適台数テーブル・データベース
１６  トラフィック・データベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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