JP5049869B2 - Address allocation capacity control device and program - Google Patents
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Description
本発明は、アドレス割当容量制御装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to an address allocation capacity control device and a program.
現在、DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)サーバによるIP(Internet Protocol)アドレス割り当てサービス(以下、DHCPサービスとする)はホスト管理負荷削減に有効であり、企業ネットワークに必須となっている。DHCPとは、IPネットワークに一時的に接続するホスト(クライアント)に、IPアドレス等の接続情報を自動的に割り当てるプロトコルである(例えば、非特許文献1参照)。
また、広域分散した複数のEthernet(登録商標)ブロードキャストセグメント(以下、LAN(Local Area Network)とする)を、仮想的な一つのLAN(以下、VLAN(Virtual LAN)とする)へと結合するVLAN技術の普及によって、VLANにおけるDHCPサービスの高信頼化が求められている。
Currently, an IP (Internet Protocol) address allocation service (hereinafter referred to as a DHCP service) by a DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) server is effective in reducing host management load and is essential for a corporate network. DHCP is a protocol that automatically assigns connection information such as an IP address to a host (client) that is temporarily connected to an IP network (see, for example, Non-Patent Document 1).
Also, a VLAN that combines a plurality of widely distributed Ethernet (registered trademark) broadcast segments (hereinafter referred to as LAN (Local Area Network)) into a single virtual LAN (hereinafter referred to as VLAN (Virtual LAN)). With the spread of technology, there is a demand for high reliability of DHCP services in VLANs.
そこで、高信頼化の一環として、DHCPサーバを冗長化し、各DHCPサーバに重複の無いIPアドレス範囲を担当させ、VLAN内に配置する技術がある。冗長とは、複数のDHCPサーバから1つのアドレス空間(サブネット)内のIPアドレスを常時重複なく割当て可能であることを意味する。例えば、非特許文献2に記載された技術では、各DHCPサーバのIPアドレス割当可能残数(以下、割当残量とする)を均等化するように、各DHCPサーバの担当IPアドレス範囲(以下、割当範囲とする)の大きさ(以下、割当容量とする)を稼働中に再調整する。
しかしながら、VLANではLAN間をつなぐリンク切断により、DHCPサービスのために必要なホストとDHCPサーバとの間の通信が妨げられる可能性がある。また、広域接続・ローカル接続によってリンク切断の発生頻度が異なり得る。このため割当残量を均等化するだけでは、必ずしも高信頼にDHCPサービスを提供できない。
Accordingly, there is a technique in which DHCP servers are made redundant, each DHCP server is assigned a non-overlapping IP address range, and arranged in a VLAN as part of high reliability. Redundancy means that IP addresses in one address space (subnet) can always be assigned without duplication from a plurality of DHCP servers. For example, in the technique described in
However, in the VLAN, communication between the host and the DHCP server necessary for the DHCP service may be hindered due to the link disconnection between the LANs. Further, the frequency of link disconnection may vary depending on wide area connection or local connection. For this reason, it is not always possible to provide the DHCP service with high reliability simply by equalizing the remaining allocation amount.
この問題に対し、DHCPサーバの構成情報管理を行うアドレス割当容量制御装置が、割当残量に加えLAN間のリンク切断確率の高低等を考慮して、LAN毎に割当容量過大・過小の評価値であるサービス停止危険率(SOR:Service Outage Risk)を求め、SORの平均値や分散値を一定範囲に収めるよう割当容量を再調整する技術ある(例えば、非特許文献3参照)。
しかしながら、非特許文献3に記載された技術では、割当容量の一回の調整幅に規制がないため、一部LANで局所的かつ一時的にアドレス割当要求が増加する場合においてアドレス枯渇を招く危険性がある、という問題がある。具体的には過剰最適化、すなわちアドレス割当要求の増加したLANに割当容量が偏り、他のLANの割当容量が過剰に削減される結果、リンク切断の発生時にアドレス枯渇の危険性が増加してしまう。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、局所的かつ一時的なアドレス割当要求増加に対する割当容量の過剰増加・削減を抑制することにより、DHCPサービスの高信頼化を図ることができるアドレス割当容量制御装置及びプログラムを提供することにある。
However, in the technique described in
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to increase the reliability of the DHCP service by suppressing an excessive increase / reduction of the allocation capacity with respect to a local and temporary increase in address allocation requests. It is an object of the present invention to provide an address allocation capacity control device and a program that can be realized.
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、少なくとも1つのDHCPサーバを含むセグメントの複数が1つのアドレス空間で構成されたネットワークにおいて、前記セグメントのアドレス割当容量を制御するアドレス割当容量制御装置であって、前記DHCPサーバのアドレス割当残量を取得する割当残量監視部と、前記DHCPサーバのアドレス割当残量に基づき、前記セグメント毎に、前記DHCPサーバによるアドレス割り当てのサービス停止危険率を算出する停止危険率算出部と、前記サービス停止危険率に応じて、増減量に制限を設けて各セグメントのアドレス割当容量を算出する割当容量算出部と、を備えることを特徴とするアドレス割当容量制御装置である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one aspect of the present invention provides an address of the segment in a network in which a plurality of segments including at least one DHCP server are configured by one address space. An address allocation capacity control device for controlling allocation capacity, wherein an allocation remaining amount monitoring unit for acquiring the address allocation remaining amount of the DHCP server, and the DHCP for each segment based on the address allocation remaining amount of the DHCP server A stop risk rate calculation unit for calculating a service stop risk rate for address allocation by the server, and an allocation capacity calculation unit for calculating an address allocation capacity for each segment by setting a limit on the increase / decrease amount according to the service stop risk rate; An address allocation capacity control device comprising:
また、本発明の一態様は、上記のアドレス割当容量制御装置において、前記割当容量算出部は、アドレス割当容量の増減量に制限を設けることを制約条件とし、前記サービス停止危険率の平均値を最小化するよう線形計画法を用いて各セグメントのアドレス割当容量を算出することを特徴とする。 Another embodiment of the present invention is the above address assignment capacity control device, the allocated capacity calculation unit and constraints that place limits on the amount of change in address allocated capacity, the average value of the outage risk rate The address allocation capacity of each segment is calculated using a linear programming method so as to minimize.
また、本発明の一態様は、上記のアドレス割当容量制御装置において、前記割当容量算出部は、アドレス割当容量の増減量に制限を設けることを制約条件とし、前記サービス停止危険率の分散値を最小化するよう二次計画法を用いて各セグメントのアドレス割当容量を算出することを特徴とする。 Another embodiment of the present invention is the above address assignment capacity control device, the allocated capacity calculation unit and constraints that place limits on the amount of change in address allocated capacity, dispersion value of the outage risk rate The address allocation capacity of each segment is calculated using a quadratic programming method so as to minimize.
また、本発明の一態様は、少なくとも1つのDHCPサーバを含むセグメントの複数が1つのアドレス空間で構成されたネットワークにおいて、前記セグメントのアドレス割当容量を制御するコンピュータに、前記DHCPサーバのアドレス割当残量を取得するステップと、前記DHCPサーバのアドレス割当残量に基づき、前記セグメント毎に、前記DHCPサーバにおけるアドレス割り当てのサービス停止危険率を算出するステップと、前記サービス停止危険率に応じて、増減量に制限を設けて各セグメントのアドレス割当容量を算出する割当容量算出ステップと、を実行させるためのプログラムである。 Further, according to one aspect of the present invention, in a network in which a plurality of segments including at least one DHCP server are configured by one address space, the address allocation remaining of the DHCP server is stored in a computer that controls the address allocation capacity of the segment. A step of obtaining an amount, a step of calculating a service outage risk rate of address assignment in the DHCP server for each segment based on the remaining address assignment amount of the DHCP server, and an increase / decrease according to the service outage risk rate and assigned capacity calculating step of a limit on the amount to calculate the address assignment capacity of each segment, a program for execution.
また、本発明の一態様は、上記のプログラムにおいて、前記割当容量算出ステップは、アドレス割当容量の増減量に制限を設けることを制約条件とし、前記サービス停止危険率の平均値を最小化するよう線形計画法を用いて各セグメントのアドレス割当容量を算出することを特徴とする。 Another embodiment of the present invention, in the above-mentioned program, the allocated capacity calculation step, a constraint condition that limits on increase or decrease the amount of address allocated capacity, to minimize the mean value of the service stop hazard ratio Thus, the address allocation capacity of each segment is calculated using linear programming.
また、本発明の一態様は、上記のプログラムにおいて、前記割当容量算出ステップは、アドレス割当容量の増減量に制限を設けることを制約条件とし、前記サービス停止危険率の分散値を最小化するよう二次計画法を用いて各セグメントのアドレス割当容量を算出することを特徴とする。
Another embodiment of the present invention, in the above-mentioned program, the allocated capacity calculation step, and that the limits on increase or decrease the amount of address allocated capacity and constraints, to minimize the variance of the outage risk rate Thus, the address allocation capacity of each segment is calculated using the quadratic programming method.
本発明によれば、アドレス割当容量制御装置は、各セグメントのサービス停止危険率を算出し、算出したサービス停止危険率に応じて各DHCPサーバの割当容量を決定する。この時、アドレス割当容量制御装置は、割当容量の調整幅を制限する。このため、過剰最適化を抑制しつつ、DHCPサーバの割当容量を稼働中に動的に再調整することができる。これにより、局所的かつ一時的なアドレス割当要求増加に対する割当容量の過剰増加・削減が抑制され、多様な条件下でDHCPサービスの高信頼化を図ることができる。 According to the present invention, the address allocation capacity control device calculates the service stoppage risk rate for each segment, and determines the allocation capacity of each DHCP server according to the calculated service stoppage risk rate. At this time, the address allocation capacity control device limits the adjustment range of the allocation capacity. For this reason, the allocated capacity of the DHCP server can be dynamically readjusted during operation while suppressing over-optimization. As a result, an excessive increase / reduction in the allocated capacity with respect to a local and temporary increase in the address allocation request is suppressed, and high reliability of the DHCP service can be achieved under various conditions.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
なお、説明を容易にするために、本明細書全体について以下のように用語を定義する。
割当容量:各DHCPサーバのIPアドレスの割当可能な数
割当数:クライアントへ既に割り当てたIPアドレス数
割当残量:割当容量−割当数
割当範囲:各DHCPサーバが割当可能なIPアドレス範囲
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
For ease of explanation, terms are defined as follows for the entire specification.
Allocation capacity: Number of allocatable IP addresses of each DHCP server Allocation number: Number of IP addresses already allocated to clients Allocation remaining capacity: Allocation capacity-number of allocation Allocation range: IP address range that each DHCP server can allocate
[ネットワーク構成]
図1は、本発明の一実施形態によるDHCPサービスシステムのネットワーク構成を示す概略図である。
DHCPサービスシステムでは、複数のLAN3(セグメント)が、VLANスイッチ5により仮想的な1つのVLANへと論理的に統合されている。遠隔に位置する複数のLAN3は、WAN(Wide Area Network、例えばインターネットなど)4を介して相互に接続されている。
この図に示す例では、セグメントAとセグメントBは、LAN間接続用のVLANスイッチ5を介して接続されている。また、セグメントA、セグメントC及びセグメントDは、WAN接続用のVLANスイッチ5によりWAN4を介して相互に接続されている。
[Network configuration]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a network configuration of a DHCP service system according to an embodiment of the present invention.
In the DHCP service system, a plurality of LANs 3 (segments) are logically integrated into one virtual VLAN by the
In the example shown in this figure, segment A and segment B are connected via a
1つのLAN3は、少なくとも1つのDHCPサーバ2を備える。DHCPサーバ2は、ネットワークに接続するクライアント6にアドレスを割り当てる。従って、異なるDHCPサーバ2が異なるクライアント6へ同じアドレスを割り当てることがないように、各DHCPサーバ2には割当範囲が設定されている。LAN3に接続する複数のクライアント6は、起動時に設定されたDHCPに従ってアドレス割当要求を行うことで、到達可能なDHCPサーバ2からIPアドレスを1つ割当てられる。
One
また、VLAN内には、アドレス割当容量制御装置1が備えられている。アドレス割当容量制御装置1は、VLAN内の全てのDHCPサーバ2と通信する。アドレス割当容量制御装置1は、各DHCPサーバ2に対する割当容量を算出し、各DHCPサーバ2の割当範囲を決定する。また、決定した割当範囲を各DHCPサーバ2に通知する。なお、アドレス割当容量制御装置1の機能は、いずれか1つのDHCPサーバ2内に搭載されていてもよい。
In addition, an address allocation
このようなDHCPサービスシステムにおいて、あるLAN3でDHCPサービスが停止する要因として以下の3つが考えられる。
(停止要因1)当該LAN3における全てのDHCPサーバ2が故障した場合
(停止要因2)当該LAN3における全てのDHCPサーバ2の割当残量が0になった場合
(停止要因3)当該LAN3と隣接するWAN4又はLAN3との間の全てのリンクが断となった場合
In such a DHCP service system, there are three possible causes for the stop of the DHCP service in a
(Stop factor 1) When all the
停止要因1から3に基づいて、VLAN上のDHCPサービスシステムに求められる要件を以下のように整理する。以下、あるLAN3におけるDHCPサービスが利用不可能となる確率をサービス停止危険率SOR(Service Outage Risk)とする。
Based on the
(要件1)VLAN内にDHCPサーバ2を冗長化し分散配置できること。
これは、VLAN内のDHCPサーバ2数が多くなるほど、冗長性が高く、サーバ故障によるSORが小さくなるためである。また、同一LAN3内に多くのDHCPサーバ2があるほど、LAN孤立によるSORが小さくなるためである。ここで冗長とは、(1)複数のDHCPサーバ2から同一サブネット内のIPアドレスを常時重複なく割当可能であり、かつ(2)サーバ故障やLAN孤立から復旧した場合にもアドレス割当重複を生じさせないように、各DHCPサーバ2はそれぞれ常時異なる割当範囲を持つことである。
(Requirement 1) The
This is because as the number of
(要件2)各DHCPサーバ2の割当容量を再調整できること。
これは、孤立しやすいLAN3のDHCPサーバ2群が多くのアドレスを新規割当可能なようにするためである。同一LAN内のDHCPサーバ2数が一定の場合、LAN孤立時に、そのLAN3内のDHCPサーバ2群がなるべく多くのアドレスを新規割当できれば、それだけ長時間の孤立状態に耐えられることになり、LAN孤立によるSORが小さくなるためである。
(Requirement 2) The allocated capacity of each
This is because the DHCP
(要件3)クライアント6起動数の時間的およびVLAN上空間的分布に関する多様な条件に対しても、安定してSORを抑制できること。
これは、こうした条件は運用開始前に特定できるとは限らないためである。
(Requirement 3) SOR can be stably suppressed even for various conditions related to the temporal distribution of the number of activations of the
This is because such conditions cannot always be specified before the operation starts.
[機能構成]
図2は、本実施形態によるアドレス割当容量制御装置1及びDHCPサーバ2の構成を示したブロック図である。
アドレス割当容量制御装置1は、停止危険率算出部101と、割当容量算出部102と、割当範囲記憶部103と、割当範囲設定部104と、割当残量監視部105と、割当範囲決定部106と、を含んで構成される。
割当残量監視部105は、各DHCPサーバ2から割当残量を取得する。停止危険率算出部101は、割当残量監視部105が取得した割当残量に応じて、各LAN3のサービス停止危険率SORを算出する。割当容量算出部102は、停止危険率算出部101が算出したサービス停止危険率SORに基づいて各LAN3への割当容量を算出する。割当範囲決定部106は、割当容量算出部102が算出した割当容量に基づいて各DHCPサーバ2の割当範囲を決定し、割当範囲記憶部103に記憶する。割当範囲記憶部103は、各DHCPサーバ2の割当範囲を記憶する。割当範囲設定部104は、割当範囲記憶部103の情報に基づいて各DHCPサーバ2に割当範囲を通知する。
[Function configuration]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the address allocation
The address allocation
The allocated remaining
DHCPサーバ2は、割当範囲要求部201と、割当範囲受信部202と、アドレス割当記憶部203と、アドレス割当部204と、割当残量通知部205と、を含んで構成される。
割当範囲要求部201は、アドレス割当容量制御装置1に当該DHCPサーバ2における割当範囲を問い合わせる。割当範囲受信部202は、アドレス割当容量制御装置1から当該DHCPサーバ2における割当範囲を受信し、受信した割当範囲をアドレス割当記憶部203に記憶する。アドレス割当記憶部203は、当該DHCPサーバ2の割当範囲、各クライアント6へ割り当て済みのアドレス及び各クライアント6へ割当可能なアドレスを記憶する。アドレス割当部204は、クライアント6からアドレス割当要求を受信すると、割当可能なアドレスをそのクライアント6へ通知する。この時アドレス割当部204は、アドレス割当記憶部203を参照して割当可能なアドレスを取得する。割当残量通知部205は、当該DHCPサーバ2の各クライアント6へアドレスを割り当てた際又は各クライアント6のアドレスを解放した際に割当残量をアドレス割当容量制御装置1へ送信する。なお、本実施形態では、各クライアント6へアドレスを割り当てた際及び各クライアント6のアドレスを解放した際に割当残量を送信しているが、所定時間毎に割当残量を送信してもよい。
なお、図2に示すDHCPサーバ2の各部の処理機能をアドレス割当容量制御装置1が備えていてもよい。
The
The allocation
Note that the address allocation
[サービス停止危険率算出方法]
以下、アドレス割当容量制御装置1の停止危険率算出部101の処理について詳細に説明する。
ここで、アドレス割当容量制御装置1には予めLAN3間の接続トポロジ、各リンク断の確率、各LAN3内のDHCPサーバ2数、割当容量の初期値が設定されている。
[Method for calculating the risk of service outage]
Hereinafter, the process of the stop danger
Here, in the address allocation
停止危険率算出部101は、VLANにおけるk番目のLAN(k)のサービス停止危険率SOR(k)を以下のパラメータによって算出する。
(1)DHCPサーバ2の故障率fserver
(2)LAN(k)のDHCPサーバ2の割当残量が全て0となる枯渇確率fpool
(3)LAN(k)におけるリンク(j)の故障確率flink(k,j)
The outage risk
(1)
(2) Depletion probability f pool that the remaining allocation amount of
(3) Failure probability f link (k, j) of link (j) in LAN (k)
これにより、LAN(k)におけるDHCPサービスのサービス停止危険率SOR(k)は以下の式(1)により定義される。式(1)は、停止要因1から3を考慮したものとなっている。
Thereby, the service stoppage risk rate SOR (k) of the DHCP service in the LAN (k) is defined by the following formula (1). Equation (1) takes into
s(k):LAN(k)のDHCPサーバ数
fserver:DHCPサーバの故障率(全てのDHCPサーバについて一定)
fpool(k):LAN(k)のDHCPサーバの割当残量が全て0となる枯渇確率
flink(k,j):LAN(k)のリンク(j)の故障確率(時不変)
l(k):LAN(k)の持つリンク本数(隣接するLANの数)
s (k): Number of DHCP servers in LAN (k) f server : DHCP server failure rate (constant for all DHCP servers)
f pool (k): Depletion probability that the remaining allocation of DHCP server of LAN (k) is all 0 f link (k, j): Failure probability of link (j) of LAN (k) (time invariant)
l (k): number of links of LAN (k) (number of adjacent LANs)
なお、枯渇確率fpool(k)は以下の式(2)により定義される。式(2)によれば、割当残量(c(k)−a(k))からその後一定の割当率(g(k))で割当数が増加していくという仮定の下で、枯渇確率fpool(k)は、時間に反比例することを意味する。 The depletion probability f pool (k) is defined by the following equation (2). According to equation (2), the depletion probability under the assumption that the number of allocations increases from the allocation remaining amount (c (k) -a (k)) thereafter at a constant allocation rate (g (k)). f pool (k) means being inversely proportional to time.
c(k):LAN(k)の全てのDHCPサーバの合計割当容量
a(k):LAN(k)の全てのDHCPサーバの合計割当数
g(k):LAN(k)の全てのDHCPサーバの割当率
b:係数
uptime(k):LAN(k)の全てのDHCPサーバの平均稼動時間
c (k): Total allocated capacity of all DHCP servers in LAN (k) a (k): Total allocated number of all DHCP servers in LAN (k) g (k): All DHCP servers in LAN (k) Allocation ratio b: coefficient uptime (k): average operating time of all DHCP servers of LAN (k)
[割当容量算出方法]
次に、アドレス割当容量制御装置1の割当容量算出部102の処理について詳細に説明する。
割当容量算出部102は、停止危険率算出部101が算出したSOR(k)に応じて、各LANにおけるアドレス割当容量c(k)を算出する。具体的には、SOR(k)のVLAN全体に渡る平均値が所定の範囲を逸脱した場合、割当容量算出部102は、線形計画法(LP)によって、VLAN全体に渡るSOR(k)の平均値を最小化するような割当容量c(k)を算出する。また、割当容量算出部102は、SOR(k)のVLAN全体に渡る分散値が所定の範囲を逸脱した場合、二次計画法(QP)によって、VLAN全体に渡るSOR(k)の分散値を最小化するように割当容量c(k)を再計算する。
しかしながら、割当容量の一回の調整幅に規制がないと、一部LAN3で局所的かつ一時的にサービス停止危険率SOR(k)が増加する条件において、アドレス枯渇を招く場合が想定される。具体的にはサービス停止危険率SOR(k)の増加したLAN3に割当容量が偏り、他LAN3の割当容量が過剰に削減される(以下、この現象を過剰最適化と呼ぶ)。この結果、割当容量の削減されたLAN3において、以後のリンク切断発生時にアドレス枯渇が発生しやすくなる。従って、上述した(要件3)を満足できない。
そこで、本発明では、割当容量の最大増減率MaxDeltaCを制約条件として追加する。以下の式(3)、式(4)、式(5)が割当容量の制約条件である。式(3)は、VLAN内の合計割当容量がVLAN内での利用可能な総IPアドレス数Nになることを表わしている。式(4)は、各LAN3の割当容量が割当数以上であることを表わしている。式(5)は、割当容量の1回の調整幅が最大増減率を超えないことを表わしている。
[Allocation capacity calculation method]
Next, the processing of the allocated
The allocated
However, if there is no restriction on the one-time adjustment range of the allocated capacity, there may be a case where address exhaustion is caused under the condition that the service stop danger rate SOR (k) increases locally and temporarily in some
Therefore, in the present invention, the maximum increase / decrease rate MaxDeltaC of the allocated capacity is added as a constraint condition. The following formulas (3), (4), and (5) are the constraints on the allocated capacity. Expression (3) represents that the total allocated capacity in the VLAN becomes the total number of available IP addresses N in the VLAN. Formula (4) represents that the allocated capacity of each
N:VLAN内で利用可能な総IPアドレス数
cprev(k):LAN(k)の全てのDHCPサーバの現在の合計割当容量
MaxDeltaC:割当容量の最大増減率
N: Total number of IP addresses available in the VLAN c prev (k): Current total allocated capacity of all DHCP servers in LAN (k) MaxDeltaC: Maximum increase / decrease rate of allocated capacity
[線形計画法による割当容量算出方法]
次に、制約条件式(3)から(5)下でのSOR(k)の平均値を最小化する割当容量c(k)の算出方法について説明する。
まず、LPによるSOR(k)の平均値最小化について説明する。以下に制約条件を伴う場合にSOR(k)の平均値Avg(SOR(k))を最小化するようなc(k)を求める方法を示す。Avg(SOR(k))は次の式(6)のように定義される。割当容量算出部102は、式(6)が最小となるようなc(k)を、制約条件式(3)、(4)、(5)の下、LPを用いて算出する。
[Allocated capacity calculation method by linear programming]
Next, a method of calculating the allocated capacity c (k) that minimizes the average value of SOR (k) under the constraint conditions (3) to (5) will be described.
First, the mean value minimization of SOR (k) by LP will be described. A method for obtaining c (k) that minimizes the average value Avg (SOR (k)) of SOR (k) when a constraint condition is involved will be described below. Avg (SOR (k)) is defined as the following equation (6). The allocated
以下、アドレス割当容量制御装置1のDHCPサーバ2としての処理に支障を来たさないようにするため、LPの代表的な高速解法であるシンプレックス法を適用可能とする方法を示す。なお、シンプレックス法は周知の技術である。シンプレックス法を適用可能とするために、まず式(1)を次の式(7)のように書き換える。
In the following, a method is described in which the simplex method, which is a typical high-speed LP method, can be applied so as not to hinder the processing of the address allocation
d(k)の定義は以下の式(8)である。また、e(k)の定義は以下の式(9)である。d(k)及びe(k)は各LAN3により決定する定数である。
The definition of d (k) is the following equation (8). The definition of e (k) is the following formula (9). d (k) and e (k) are constants determined by each
式(6)に式(7)を代入すると以下の式(10)のようになる。 Substituting equation (7) into equation (6) yields equation (10) below.
次に、シンプレックス法を適用可能とするために、式(2)を以下の式(11)に書き換える。 Next, in order to make the simplex method applicable, the equation (2) is rewritten into the following equation (11).
式(11)はc(k)の一次式ではないため、式(10)がc(k)の一次式とならず、式(10)を目的関数とした最小化問題をシンプレックス法で解くことができない。そこで、fpool(k)を式(5)の範囲内で線形近似することで、c(k)の一次式として表現可能とし、シンプレックス法を適用可能とする。 Since Expression (11) is not a linear expression of c (k), Expression (10) is not a linear expression of c (k), and the minimization problem using Expression (10) as an objective function is solved by the simplex method. I can't. Therefore, by linearly approximating f pool (k) within the range of equation (5), it can be expressed as a linear equation of c (k), and the simplex method can be applied.
図3は、本実施形態における枯渇確率fpool(k)の線形近似の概要を示した概略図である。この図に示すグラフの縦軸は枯渇確率fpool(k)、横軸は割当容量c(k)である。
まず、c(k)を式(5)の範囲内で、図3のグラフに示す双曲線上のc(k)=cprev(k)となる点の近傍で、以下の式(12)のように線形近似する。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an outline of linear approximation of the depletion probability f pool (k) in the present embodiment. The vertical axis of the graph shown in this figure is the depletion probability f pool (k), and the horizontal axis is the allocated capacity c (k).
First, c (k) is within the range of equation (5), and in the vicinity of a point where c (k) = c prev (k) on the hyperbola shown in the graph of FIG. Is linearly approximated.
次に、式(12)を式(10)に代入して以下の式(13)を算出する。 Next, the following equation (13) is calculated by substituting equation (12) into equation (10).
この式(13)を目的関数として最小化問題を解くことは、定数項を除いた以下の式(14)の目的関数を用いて最小化問題をとくことと同値になる。よって、目的関数を以下の式(14)ように定義する。 Solving the minimization problem using this equation (13) as an objective function is equivalent to solving the minimization problem using the objective function of the following equation (14) excluding the constant term. Therefore, the objective function is defined as the following formula (14).
図4は、本実施形態におけるA(k)の線形補間方法の概要について示した概略図である。
式(12)、(14)においてA(k)は、この図におけるc(k)=cprev(k)(1−CalcDeltaC)およびc(k)=cprev(k)(1+CalcDeltaC)の2点を通るように線形補間によって求める。すなわち、A(k)は以下の式(15)の定義となる。ここでCalcDeltaCは計算上のパラメータであり、MaxDeltaC未満となる任意の正の実数である。例えば、MaxDeltaCを0.1、CalcDeltaCを0.05などに設定することが可能である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an overview of the linear interpolation method of A (k) in the present embodiment.
Equation (12), (14) A (k) at the two points c in FIG. (K) = c prev (k ) (1-CalcDeltaC) and c (k) = c prev ( k) (1 + CalcDeltaC) Is obtained by linear interpolation. That is, A (k) is defined by the following formula (15). Here, CalcDeltaC is a calculation parameter and is an arbitrary positive real number that is less than MaxDeltaC. For example, MaxDeltaC can be set to 0.1, CalcDeltaC can be set to 0.05, and the like.
以上により、書き換え後の最適化問題は、目的関数が式(14)及び(15)となり、判定条件が式(3)、(4)及び(5)となる。従って、割当容量算出部102は、判定条件式(3)、(4)及び(5)の下で、式(14)のmin以降を最小化することを目的としてシンプレックス法を用いて割当容量c(k)を算出する。
As described above, in the optimization problem after rewriting, the objective functions are the expressions (14) and (15), and the determination conditions are the expressions (3), (4), and (5). Accordingly, the allocated
[二次計画法による割当容量算出方法]
次に、QPによるSOR(k)の分散値最小化について説明する。
ここでは、制約条件式(3)、(4)及び(5)の下でSOR(k)の分散値Var(SOR(k))を最小化するようなc(k)を求める方法を示す。Var(SOR(k))は以下の式(16)のように定義される。
[Allocated capacity calculation method by quadratic programming]
Next, the dispersion value minimization of SOR (k) by QP will be described.
Here, a method of obtaining c (k) that minimizes the variance value Var (SOR (k)) of SOR (k) under the constraint equations (3), (4), and (5) is shown. Var (SOR (k)) is defined as the following equation (16).
割当容量算出部102は、式(16)が最小となるようなc(k)を、制約条件式(3)、(4)及び(5)の下、QPを用いて算出する。平均最小化の場合と同様な理由により、ここではQPの代表的な高速解法の一つ、逐次二次最適化(SQP)法を適用する。SQP法は二次最適化であるため、特に式(16)および制約条件式(3)、(4)及び(5)の変形は必要なく、直接適用可能である。
The allocated
[処理の流れ]
図5は、本実施形態における割当容量算出処理の流れの一例を表すフローチャートである。アドレス割当容量制御装置1は、例えば、以下のタイミングで割当容量算出処理を開始する。
(1)所定時間の経過毎
(2)DHCPサーバ2から割当残量が通知された場合
[Process flow]
FIG. 5 is a flowchart showing an example of the flow of the allocated capacity calculation process in the present embodiment. For example, the address allocation
(1) Every elapse of a predetermined time (2) When the allocation remaining amount is notified from the
処理を開始すると、まず、停止危険率算出部101が、各DHCPサーバ2のサービス停止危険率SOR(k)を算出する(ステップS1)。次に、割当容量算出部102が、算出したサービス停止危険率SOR(k)の平均値Avg(SOR(k))を算出する(ステップS2)。次に、割当容量算出部102が、算出した平均値Avg(SOR(k))が所定の範囲内か否かを判定する(ステップS3)。所定の範囲内でない場合には、次のステップS4へ進む。所定の範囲内である場合には、処理を終了する。次に、割当容量算出部102が、線形計画法を用いてAvg(SOR(k))を最小化するよう各DHCPサーバ2の割当容量c(k)を算出する(ステップS4)。次に、割当範囲決定部106が、算出した割当容量に基づいて各DHCPサーバ2の割当範囲を決定する(ステップS5)。最後に、割当範囲設定部104が、決定した割当範囲を各DHCPサーバ2へ通知して、処理を終了する(ステップS6)。
なお、本例では、サービス停止危険率SOR(k)の平均値Avg(SOR(k))に基づいて割当容量c(k)を算出したが、サービス停止危険率SOR(k)の分散値Var(SOR(k))が所定の範囲外である場合に、Var(SOR(k))を最小化するように二次計画法を用いて各DHCPサーバ2の割当容量c(k)を算出してもよい。
When the process starts, first, the outage risk
In this example, the allocated capacity c (k) is calculated based on the average value Avg (SOR (k)) of the service outage risk rate SOR (k), but the variance value Var of the service outage risk rate SOR (k). When (SOR (k)) is outside the predetermined range, the allocated capacity c (k) of each
図6は、本実施形態におけるDHCPサービスシステムにおける処理の一例を表わすシーケンス図である。この図ではDHCPサーバ2が2台となっているが、3台以上の場合も同様なシーケンスとなる。すなわち、3台目以降のDHCPサーバ2もこの図に示すシーケンスでアドレス割当容量制御装置1やクライアント6と通信を行う。
FIG. 6 is a sequence diagram showing an example of processing in the DHCP service system in the present embodiment. In this figure, there are two
DHCPサーバ2は、起動すると、自身の割当範囲を取得すべく、アドレス割当容量制御装置1へ割当範囲要求を送信する(ステップS101)。これに対し、アドレス割当容量制御装置1は、対応する割当範囲を含む割当範囲応答をDHCPサーバ2へ送信する(ステップS102)。DHCPサーバ2は、割当範囲を受信すると、クライアント6へのアドレス割当サービスを開始する(ステップS103)。
When activated, the
一方、クライアント6は、起動すると、ネットワークに接続するために、アドレス割当要求をDHCPサーバ2へ送信する(ステップS104)。これに対し、DHCPサーバ2は、割当可能なアドレスを含むアドレス割当応答をクライアント6へ送信する(ステップS105)。クライアント6は、受信したアドレスを用いてネットワークに接続することができる。このとき、DHCPサーバ2は、アドレス割当容量制御装置1に割当残量を通知する(ステップS106)。これにより、アドレス割当容量制御装置1は、各DHCPサーバ2の割当残量を把握することができる。また、クライアント6は、ネットワークへの接続を終了する際に、アドレス解放要求をDHCPサーバ2へ送信する(ステップS107)。これに対して、DHCPサーバ2は、受信したアドレスを割当可能なアドレスに更新して、アドレス解放応答をクライアント6へ送信する(ステップS108)。このとき、DHCPサーバ2は、アドレス割当容量制御装置1に割当残量を通知する(ステップS109)。
On the other hand, when activated, the
アドレス割当容量制御装置1は、割当残量が通知されると、図5に示す割当容量算出処理を開始する(ステップS110)。そして、アドレス割当容量制御装置1は、各DHCPサーバ2へ決定した割当範囲を通知する(ステップS111)。各DHCPサーバ2は、通知された割当範囲にアドレス割当記憶部203の割当範囲を置き換える(ステップS112)。このようにして、アドレス割当容量制御装置1は、各DHCPサーバ2の割当範囲を再調整する。
When the address allocation
このように、本実施形態によれば、アドレス割当容量制御装置1は、複数のLAN3を含むVLANについて、サービス停止危険率SORを算出し、算出したサービス停止危険率SORに応じて各DHCPサーバ2の割当容量を決定する。この時、アドレス割当容量制御装置1は、割当容量の調整幅を制限する。このため、過剰最適化を抑制しつつ、DHCPサーバ2の割当容量を稼働中に動的に再調整することができる。これにより、局所的かつ一時的なアドレス要求増加に対する割当容量の過剰増加・削減が抑制され、多様な条件下でDHCPサービスの高信頼化を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the address allocation
また、図5に示す各ステップを実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、割当容量算出処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
Further, the program for realizing each step shown in FIG. 5 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into the computer system and executed, thereby executing the allocated capacity calculation process. May be performed. Here, the “computer system” may include an OS and hardware such as peripheral devices.
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” means a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a writable nonvolatile memory such as a flash memory, a portable medium such as a CD-ROM, a hard disk built in a computer system, etc. This is a storage device.
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
Further, the “computer-readable recording medium” means a volatile memory (for example, DRAM (Dynamic DRAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted through a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Random Access Memory)), etc., which hold programs for a certain period of time.
The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。 As described above, the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above, and various design changes and the like can be made without departing from the scope of the present invention. It is possible to
1…アドレス割当容量制御装置 2…DHCPサーバ 3…LAN 4…WAN 5…VLANスイッチ 6…クライアント 101…停止危険率算出部 102…割当容量算出部 103…割当範囲決定部 104…割当範囲設定部 105…割当残量監視部 106…割当範囲決定部 201…割当範囲要求部 202…割当範囲受信部 203…アドレス記憶部 204…アドレス割当部 205…割当残量通知部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記DHCPサーバのアドレス割当残量を取得する割当残量監視部と、
前記DHCPサーバのアドレス割当残量に基づき、前記セグメント毎に、前記DHCPサーバによるアドレス割り当てのサービス停止危険率を算出する停止危険率算出部と、
前記サービス停止危険率に応じて、増減量に制限を設けて各セグメントのアドレス割当容量を算出する割当容量算出部と、
を備えることを特徴とするアドレス割当容量制御装置。 An address allocation capacity control apparatus for controlling an address allocation capacity of the segment in a network in which a plurality of segments including at least one DHCP server are configured in one address space,
An allocation remaining amount monitoring unit for acquiring an address allocation remaining amount of the DHCP server;
A stop risk rate calculating unit that calculates a service stop risk rate for address allocation by the DHCP server for each segment based on the address allocation remaining amount of the DHCP server;
An allocated capacity calculation unit that calculates an address allocated capacity of each segment by setting a limit on the increase / decrease amount according to the service outage risk rate;
An address allocation capacity control apparatus comprising:
前記DHCPサーバのアドレス割当残量を取得するステップと、
前記DHCPサーバのアドレス割当残量に基づき、前記セグメント毎に、前記DHCPサーバにおけるアドレス割り当てのサービス停止危険率を算出するステップと、
前記サービス停止危険率に応じて、増減量に制限を設けて各セグメントのアドレス割当容量を算出する割当容量算出ステップと、
を実行させるためのプログラム。 In a network in which a plurality of segments including at least one DHCP server are configured in one address space, a computer for controlling the address allocation capacity of the segments,
Obtaining an address allocation remaining amount of the DHCP server;
Calculating a service outage risk rate of address allocation in the DHCP server for each segment based on the remaining address allocation of the DHCP server;
Depending on the service stop hazard ratio, and assigned capacity calculating step of calculating the address assignment capacity of each segment restrictions on the decrease amount,
A program for running
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