JP6482031B2 - 構成選択システム、構成選択方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、事業者がサービス提供時に必要となるソフトウェア機能について、コストの優位性が高い実装形態を選択するための構成選択システム、構成選択方法及びプログラムに関するものである。

近年、ネットワーク機能仮想化技術として、NFV(Network Functions Virtualization)技術が注目されている（例えば、非特許文献１及び２参照）。このNFV技術により、設備コストの削減、リソースの最適化、運用の自動化、効率化を実現することで、CAPEX（Capital Expenditure）/OPEX（Operating Expenditure）が削減できることが期待されている。また、NFVを用いる場合、ソフトウェア実装形態について、どの装置（サーバ系装置／ルータ系装置）に実装するか、装置にはどの程度のスペックが必要か、或いは仮想化を導入すべきか否かを検討する必要がある。

しかしながら、複数台の装置にソフトウェアを実装する形態となる場合、構成のバリエーションが積算で増大するため、網羅的に構成のバリエーションを抽出することが困難であった。即ち、図７に示すように、仮想化無の場合は増設サイクル（装置を増設するための期間）ｍが長いため、CAPEX/OPEXの無駄が多く、図８に示すように、仮想化有の場合は増設サイクルｍ′が短いため、CAPEX/OPEXの無駄が少ないという特性がある。この場合、図９に示すように、必要性能に応じて仮想化の有無によるコストの優位性が逆転する分界点がある。即ち、仮想化無の場合、装置単体では高価で高性能のため、低性能が必要な環境では相対的にコストが高くなる。一方、仮想化有の場合は、装置単体では安価で低性能のため、高性能が必要な環境では台数増加により相対的にコストが高くなる。これらの相関は、非特許文献３でも提唱されているが、具体的なモデル化については検討されていない。

このように、仮想化の有無による需要変動とコスト相関がモデル化されておらず、これらの実装形態の組み合わせの中で設備費用と運営費用のトータルコストが最適なものを選択する手法は確立されていなかった。このため、従来では、実装形態の選択には以下の手法が一般的に採用されていた。
（１）終局時の必要リソースを算出し、それに基づくコスト見積もりに基づき、実装形態の選択を行う（従来手法１）。
（２）代表的な構成のみを選択し、それに関するコスト試算を主導で実施する（従来手法２）。

ネットワーク機能仮想化(NFV)概要，URL 1454913111772_0.pdf,%202016年1月6日検索 "Network Functions Virtualisation (NFV); Management and Orchestration", ETSI GS NFV-MAN 001 V1.1.1 (2014-12) " コラム「サーバ仮想化導入のジレンマ」，ビットアイル，URL 1454913111772_1.html，2016年1月6日検索

しかしながら、前記従来手法１では、増設サイクルの違いによるコスト相関が考慮されていないため、仮想化有の構成が仮想化無と比べて相対的に不利に算出されていた。また、従来手法２では、代表的な構成のみを抽出しているため、構成が網羅的に抽出されているわけではなく、最適な構成が漏れている可能性があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コストの優位性の高い実装構成を容易に選択することのできる構成選択システム、構成選択方法及びプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本願発明は、ネットワークに構築されたサービス提供基盤にソフトウェア機能を配置してサービスを提供するネットワーク環境において、サービス提供基盤における互いに異なる複数の実装構成の中からコストの優位性の高い実装構成を選択する構成選択システムであって、前記サービス提供に必要な装置の性能要件を入力する入力手段と、所定の情報を記憶した記憶手段と、入力手段から入力された性能要件及び記憶手段に記憶された情報に基づき、末端機能を有する終端装置または転送装置の性能要件を充足する装置を１台の装置で実現可能か否かを判定し、１台の装置で実現可能な場合は、当該１台の装置による実装構成ごとの設備費用と運営費用の合計を算出し、末端機能を有する終端装置または転送装置の性能要件を充足する装置を１台の装置では実現不可能な場合は、前記性能要件を充足する装置を実現可能とするための末端機能を有する装置の台数を算出するとともに、末端機能を有する複数の装置を互いに接続させるための中継機能を有する転送装置の必要台数を算出し、末端機能を有する装置と中継機能を有する装置との組み合わせによる実装構成ごとに設備費用と運営費用の合計を算出する算出手段を備えたことを特徴とする。

これにより、末端機能を有する終端装置または転送装置の性能要件を充足する装置を１台の装置で実現可能な場合は、当該１台の装置による実装構成ごとの設備費用と運営費用の合計が算出され、末端機能を有する終端装置または転送装置の性能要件を充足する装置を１台の装置では実現不可能な場合は、前記性能要件を充足する装置を実現可能とするための末端機能を有する装置の台数が算出されるとともに、末端機能の装置を互いに接続させるための中継機能を有する転送装置の必要台数が算出され、末端機能を有する装置と中継機能を有する装置との組み合わせによる実装構成ごとに設備費用と運営費用の合計が算出されることから、末端機能を有する装置と中継機能を有する装置との組み合わせによる実装構成を抽象化し、網羅的にパターン化することが可能となる。

本発明によれば、末端機能を有する装置と中継機能を有する装置との組み合わせによる実装構成を抽象化し、網羅的にパターン化することができるので、構成のバリエーション（末端機能の装置×中継機能の装置）の大幅な増大を抑制することができるとともに、コストの優位性が高い最適な構成を用いた配置形態を容易に選択することができる。

本発明の一実施形態を示す配置決定システムの構成図 記憶部のデータテーブルを示す図 記憶部のデータテーブルを示す図 構成リストを示す図 演算部の動作を示すフローチャート 演算部の動作を示すフローチャート 記憶部のデータテーブルを示す図 仮想化無の場合の時間と処理数との関係を示す図 仮想化有の場合の時間と時間を処理数との関係を示す図 ユーザ数とコストとの関係を示す図

以下、本発明について図面を参照して説明する。

本実施形態は、ネットワークで事業者がサービスを提供する場合に必要となるソフトウェア機能について、コストの優位性が高い実装構成を選択するための構成選択システムに関するものである。

本実施形態の構成選択システムでは、アプリケーションの基礎情報や需要予測等の要求情報に基づき、末端機能を果たす実装構成を終端装置（サーバ）と転送装置（ルータ、ロードバランサ（ＬＢ））に分類し、仮想化の有無と装置の必要台数に応じた装置の組み合わせから最もコストが小さくなる実装構成のパターンを選択して出力するようになっている。即ち、本システムでは、仮想化有の終端装置を装置［ア］、仮想化無の終端装置であって低性能のものを装置［イ］、仮想化無の終端装置であって高性能のものを装置［ウ］、仮想化有の転送装置を装置［エ］、仮想化無の転送装置であって低性能のものを装置［オ］、仮想化無の転送装置であって高性能のものを装置［カ］とし、これら装置［ア］〜［カ］の組み合わせからなる複数パターンの実装構成について、設備費用及び運営費用（CAPEX/OPEX）を算出する。この場合、終端装置としては、例えばＣＰＵ、メモリ及びディスクが潤沢なものが用いられ、転送装置としてはＮＷ・ＩＯが高性能なものが構成な装置として用いられる。

本実施形態の構成選択システムは、図１に示すように、サービスの提供に必要な装置の性能要件を入力する入力部１０と、所定の情報が予め記憶されている記憶部２０と、入力部１０から入力された性能要件及び記憶部２０に記憶されている情報に基づいて演算を行う算出手段としての演算部３０と、演算部３０の算出結果を出力する出力部４０とを備えている。

入力部１０には、性能要件として、ＣＰＵ：Ｒ₁、メモリ：Ｒ₂、ディスク：Ｒ₃、ネットワーク：Ｒ₄が入力されるとともに、需要予測ｆ(ｍ)、ピークアウト所要期間ｍ［月］が入力される。ここで、ピークアウト所要期間とは、例えば何ヶ月後にユーザが最大となるかを示すパラメータである。

記憶部２０には、予め記憶される情報として、図２のデータテーブルに示すように、仮想化有の終端装置、仮想化無の終端装置（低性能）、仮想化無の終端装置（高性能）、仮想化有の転送装置を装置、仮想化無の終端装置（低性能）、仮想化無の転送装置（高性能）の各装置ごとに、装置の性能（ＣＰＵ，メモリ，ディスク，ネットワーク（ＮＷ））と、設備費用及び運営費用（CAPEX/OPEX）の基準値と、増設サイクル（増設に必要となる期間）がそれぞれ記憶されている。尚、図３に示す数値は基準値の例示であって、これらの基準値は使用する装置によって決まるものである。

演算部３０は、入力部１０から入力された性能要件及び記憶部２０に記憶された情報に基づき、各装置［ア］〜［カ］のそれぞれについて、末端機能を有する装置として性能要件を充足する装置を１台の装置で実現可能な実装構成か否かを判定し、１台の装置で実現可能な実装構成の場合は、各装置［ア］〜［カ］による実装構成ごとの設備費用と運営費用の合計を算出し、その中からコストが最小となる実装構成を選択するようになっている。また、性能要件を充足する装置を１台の装置では実現不可能な場合は、実現可能な必要台数を算出するとともに、末端機能を有する複数の装置を互いに接続させるための中継機能を有する装置の必要台数を算出し、末端機能を有する装置と中継機能を有する装置との組み合わせによる実装構成ごとに設備費用と運営費用の合計を算出し、コストが最小となる実装構成を選択するようになっている。

また、演算部３０は、末端機能を有する装置と中継機能を有する装置との組み合わせ及び費用を算出するとともに、図４に示すように、各実装構成の構成リストを作成するようになっている。

出力装置４０は、演算部３０の演算結果により選択された最適な実装構成のパターンを、例えばサービス事業者に提示可能な表示等により出力するようになっている。

次に、演算部３０の演算処理について、図５及び図６のフローチャートを参照して説明する。

まず、入力部１０から入力された性能要件に基づき、終局時の必要リソースを算出する（ステップＳ１）。次に、末端機能を有する装置［ア］〜［カ］について以下の処理により設備費用と運営費用の合計をそれぞれ算出する。即ち、ステップＳ１で算出した必要リソースに基づき、性能要件を充足する装置を１台の装置で実現可能な否かを判定し（ステップＳ２）、１台の装置で実現可能な場合は、その装置による実装構成の設備費用と運営費用の合計を算出し（ステップＳ３）、その実装構成を構成リストに追加した後（ステップＳ４）、すべての装置について処理が終了していなければ（ステップＳ５）、ステップＳ２に戻る。また、ステップＳ２において、性能要件を充足する装置を１台の装置で実現不可能な場合は、構成リストに追加せずにステップＳ２に戻る。そして、すべての装置についてステップＳ２〜Ｓ４の処理が終了したならば（ステップＳ５）、性能要件を充足する装置を１台の装置で実現可能な実装構成が構成リストに存在する場合は（ステップＳ６）、構成リストの中から設備費用と運営費用の合計が最も安価となる実装構成を選択し（ステップＳ７）、出力装置４０によって出力する（ステップＳ８）。この場合、構成リストは中継機能無の実装構成のみとなる。

また、ステップＳ６において、性能要件を充足する装置を１台の装置で実現可能な実装構成が構成リストに存在しない場合は、末端機能を有する装置と中継機能を有する装置との組み合わせを以下の処理により構成リストに追加する。即ち、増設サイクルｍ［月］を需要予測の１サイクルとしてその初期値を「０」とし（ステップＳ９）、ｍに「１」を加算する（ステップＳ１０）。次に、性能要件に需要予測ｆ(ｍ)を乗じてＣＰＵ、メモリ、ディスク及びネットワークの必要リソースを算出し（ステップＳ１１）、必要リソースを実現可能な末端機能を有する装置の必要台数を算出する（ステップＳ１２）。この場合、図３に示すようにＣＰＵ、メモリ、ディスク及びネットワークごとの１ユーザ当たりの必要リソースと需要予測に基づき、ＣＰＵ、メモリ、ディスク及びネットワークのすべての必要リソースを充足する台数を算出する。続いて、これらの末端機能を有する装置を互いに接続させるための中継機能を有する装置の必要台数を算出する（ステップＳ１３）。この場合、ネットワークリソースのみ必要リソースを充足する台数を算出する。次に、その装置による実装構成の設備費用と運営費用の合計を算出する（ステップＳ１４）。この場合、設備費用は装置の台数分を算出し、運営費用は装置の台数分に増設サイクルを乗じて算出する。次に、ｍがピークアウト所要期間に達していなければ（ステップＳ１５）、ステップＳ１０に戻ってステップＳ１０〜Ｓ１４の処理を繰り返し、ステップＳ１５においてｍがピークアウト所要期間に達したならば、末端機能を有する装置と中継機能を有する装置との組み合わせによる実装構成を構成リストに追加した後（ステップＳ１６）、すべての装置について処理が終了していなければ（ステップＳ１７）、ステップＳ９に戻って他の構成についてステップＳ９〜Ｓ１７の処理を行う。そして、すべての末端機能を有する装置［ア］〜［カ］及び中継機能を有する装置［エ］〜［カ］についてステップＳ９〜Ｓ１６の処理が終了したならば（ステップＳ１７）、構成リストの中から設備費用と運営費用の合計が最も安価となる実装構成を選択し（ステップＳ７）、出力装置４０によって出力する（ステップＳ８）。この場合、構成リストは中継機能有の実装構成のみとなる。また、末端機能を有する転送装置と中継機能を有する仮想化有の転送装置との組み合わせ、末端機能を有する仮想化無の転送装置と中継機能を有する仮想化無の転送装置（低性能）との組み合わせ、末端機能を有する仮想化無の転送装置（高性能）と中継機能を有する仮想化無の転送装置（高性能）との組み合わせについては、末端機能の性能が中継機能の性能以上となるため、実装構成の組み合わせとしては適さない。

出力装置４０による出力方法は、最もコストの小さい実装構成を表示するようにしてもよいし、またはコストの大小に応じて順位付けをして表示するようにしてもよい。その際、コストの値も併せて表示するようにすれば、より詳細な比較検討が可能となる。

また、前記コスト試算の結果、図１０に示すように仮想化有の方がユーザ数が少ないうちはコストが安価となるが、ユーザ数が増大すると仮想化無（低性能）の構成がコスト安価となる。

このように、本実施形態によれば、入力部１０から入力された性能要件及び記憶部２０に記憶された情報に基づき、各装置［ア］〜［カ］のそれぞれについて、末端機能を有する装置として性能要件を充足する装置を１台の装置で実現可能な実装構成か否かを判定し、１台の装置で実現可能な実装構成の場合は、各装置［ア］〜［カ］による実装構成ごとの設備費用と運営費用の合計を算出し、性能要件を充足する装置を１台の装置では実現不可能な場合は、実現可能な必要台数を算出するとともに、末端機能を有する複数の装置を互いに接続させるための中継機能を有する装置の必要台数を算出し、末端機能を有する装置と中継機能を有する装置との組み合わせによる実装構成ごとに設備費用と運営費用の合計を算出するようにしたので、末端機能を有する装置と中継機能を有する装置との組み合わせによる実装構成を抽象化し、網羅的にパターン化することができる。これにより、構成のバリエーション（末端機能の装置×中継機能の装置）の大幅な増大を抑制することができるとともに、コストの優位性が高い最適な構成を用いた配置形態を容易に選択することができる。

また、末端機能を有する仮想化有の終端装置と、末端機能を有する仮想化無の終端装置と、中継機能を有する仮想化有の転送装置と、中継機能を有する仮想化無の転送装置についてそれぞれ設備費用と運営費用の合計を算出するようにしたので、仮想化有無の違いによる正確なコスト比較が可能となる。

この場合、仮想化無の終端装置及び転送装置について、高性能の装置と低性能の装置の場合の設備費用と運営費用の合計を算出するようにしたので、特に仮想化無を更に性能ごとに細分化することで、高性能なアプライアンス製品や低性能な汎用ＩＡサーバをモデルに組み込み、実際の構成ラインナップを網羅的にモデル化することができる。

更に、設備費用と運営費用の合計を算出する際に、増設サイクル単位でコスト試算を積上げるようにしているので、増設サイクルに基づき厳密なコスト試算ができ、仮想化有無の違いによるコスト比較をより正確に行うことができる。

１０…入力部、２０…記憶部、３０…演算部、４０…出力部。

Claims (6)

1. ネットワークに構築されたサービス提供基盤にソフトウェア機能を配置してサービスを提供するネットワーク環境において、サービス提供基盤における互いに異なる複数の実装構成の中からコストの優位性の高い実装構成を選択する構成選択システムであって、
   前記サービス提供に必要な装置の性能要件を入力する入力手段と、
   所定の情報を記憶した記憶手段と、
   入力手段から入力された性能要件及び記憶手段に記憶された情報に基づき、末端機能を有する終端装置または転送装置の性能要件を充足する装置を１台の装置で実現可能か否かを判定し、１台の装置で実現可能な場合は、当該１台の装置による実装構成ごとの設備費用と運営費用の合計を算出し、末端機能を有する終端装置または転送装置の性能要件を充足する装置を１台の装置では実現不可能な場合は、前記性能要件を充足する装置を実現可能とするための末端機能を有する装置の台数を算出するとともに、末端機能を有する複数の装置を互いに接続させるための中継機能を有する転送装置の必要台数を算出し、末端機能を有する装置と中継機能を有する装置との組み合わせによる実装構成ごとに設備費用と運営費用の合計を算出する算出手段を備えた
   ことを特徴とする構成選択システム。
2. 前記実装構成のうち前記算出手段によって算出された設備費用と運営費用の合計が最も小さくなるものを出力する出力手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の構成選択システム。
3. 前記性能要件を充足する装置を実現するための末端機能を有する終端装置は、末端機能を有する仮想化有の終端装置、または、末端機能を有する仮想化無の終端装置であり、
   前記性能要件を充足する装置を実現するための末端機能を有する転送装置は、末端機能を有する仮想化有の転送装置、または、末端機能を有する仮想化無の転送装置であり、
   中継機能を有する転送装置は、中継機能を有する仮想化有の転送装置、または、中継機能を有する仮想化無の転送装置である
   ことを特徴とする請求項１または２記載の構成選択システム。
4. 仮想化無の終端装置は、仮想化無の高性能の終端装置、または、仮想化無の低性能の終端装置であり、
   仮想化無の転送装置は、仮想化無の高性能の転送装置、または、仮想化無の低性能の転送装置である
   ことを特徴とする請求項３記載の構成選択システム。
5. ネットワークに構築されたサービス提供基盤にソフトウェア機能を配置してサービスを提供するネットワーク環境において、サービス提供基盤における互いに異なる複数の実装構成の中からコストの優位性の高い実装構成を選択する構成選択方法であって、
   算出手段が、前記サービス提供に必要な装置の性能要件を入力する入力手段から入力された性能要件及び所定の情報を記憶した記憶手段に記憶された情報に基づき、末端機能を有する終端装置または転送装置の性能要件を充足する装置を１台の装置で実現可能か否かを判定し、１台の装置で実現可能な場合は、当該１台の装置による実装構成ごとの設備費用と運営費用の合計を算出し、末端機能を有する終端装置または転送装置の性能要件を充足する装置を１台の装置では実現不可能な場合は、前記性能要件を充足する装置を実現可能とするための末端機能を有する装置の台数を算出するとともに、末端機能を有する複数の装置を互いに接続させるための中継機能を有する転送装置の必要台数を算出し、末端機能を有する装置と中継機能を有する装置との組み合わせによる実装構成ごとに設備費用と運営費用の合計を算出する
   ことを特徴とする構成選択方法。
   
6. コンピュータを請求項１乃至４の何れか一項記載の構成選択システムとして機能させる
   ことを特徴とするプログラム。

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