JP6944155B2 - Orchestrator equipment, programs, information processing systems, and control methods - Google Patents
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Description
本発明は、オーケストレータ装置、プログラム、情報処理システム、及び制御方法に関する。 The present invention relates to an orchestrator device, a program, an information processing system, and a control method.
従来、ネットワークサービスを提供するためのアプリケーションを、機能単位で複数の構成要素(マイクロサービス)に分けて開発し、ネットワーク上で連携させる技術が知られている(例えば、非特許文献1参照)。各マイクロサービスを実現する機能を「仮想ネットワーク機能(VNF;Virtual Network Function)」といい、複数のVNFが連携して構成されるサービス全体を「サービスチェーン」という。例えば、ネットショッピングのサービスチェーンは、顧客管理機能、注文管理機能、在庫管理機能、及び出荷管理機能等の複数のVNFを含んで構成され得る。VNFは、物理プラットフォーム(例えば、物理マシン等のハードウェア)に配置される。当該技術は、システム構築における設計・試験の効率化及び運用における維持管理の簡易さ・コスト削減効果等から、今後も有望な技術と見込まれる。 Conventionally, there is known a technique of developing an application for providing a network service by dividing it into a plurality of components (microservices) for each function and linking them on a network (see, for example, Non-Patent Document 1). The function that realizes each microservice is called a "virtual network function (VNF)", and the entire service composed of a plurality of VNFs in cooperation is called a "service chain". For example, an online shopping service chain may be configured to include a plurality of VNFs such as a customer management function, an order management function, an inventory management function, and a shipping management function. The VNF is located on a physical platform (eg, hardware such as a physical machine). This technology is expected to continue to be a promising technology because of the efficiency of design and testing in system construction, the ease of maintenance and cost reduction in operation, and so on.
ネットワークの発達・ハードウェアの低コスト化・高性能化等により、サービスチェーンを構成するVNFの配置の自由度は高まる。また、各種のVNFは、それぞれの特性に応じた物理プラットフォームに配置されるようになる。しかしながら、単一の物理プラットフォームに多数のVNFを配置すると、特定のサービスチェーンの稼働率又はネットワーク帯域がピークに到達したとき、当該サービスチェーンは、他の同居しているサービスから影響を受け、サービス品質が低下するという問題がある。サービス提供者と物理プラットフォーム提供者とが異なる場合、当該問題の回避は困難である。 With the development of networks, lower cost of hardware, higher performance, etc., the degree of freedom in arranging VNFs that make up the service chain will increase. In addition, various VNFs will be arranged on the physical platform according to their respective characteristics. However, with multiple VNFs on a single physical platform, when a particular service chain's utilization or network bandwidth peaks, that service chain is affected by other co-existing services and services. There is a problem that the quality deteriorates. If the service provider and the physical platform provider are different, it is difficult to avoid the problem.
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、サービスチェーンの将来のサービス品質が低下する蓋然性を低減することにある。 An object of the present invention made in view of such circumstances is to reduce the possibility that the future service quality of the service chain will deteriorate.
本発明の一実施形態に係るオーケストレータ装置は、
複数の物理プラットフォームに配置された複数の仮想ネットワーク機能(VNF)が連携して構成されるサービスチェーンを管理するオーケストレータ装置であって、
各前記物理プラットフォームのパフォーマンスの測定値及び前記複数の物理プラットフォームにおける各前記VNFの位置情報を入力とし、前記サービスチェーンのサービス品質の推定値を出力とする1つ又は複数のニューラルネットワークを記憶する記憶部と、
前記ニューラルネットワークから出力される前記サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値に基づいて、前記サービスチェーンの将来のサービス品質が低下するか否かを予測し、
前記サービスチェーンの将来のサービス品質が低下すると予測した場合、前記ニューラルネットワークを用いて取得される、前記複数のVNFの複数の配置パターンのそれぞれに対応する前記サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値に基づいて、前記複数の配置パターンのうちから1つの配置パターンを決定し、
決定した前記配置パターンに合致するように、前記複数の物理プラットフォームに前記複数のVNFを再配置する制御部と、を備える。
The orchestrator device according to the embodiment of the present invention is
An orchestrator device that manages a service chain composed of multiple virtual network functions (VNFs) arranged on multiple physical platforms in cooperation with each other.
Storage that stores one or more neural networks that input the measured value of the performance of each physical platform and the position information of each VNF on the plurality of physical platforms and output the estimated value of the service quality of the service chain. Department and
Based on the estimated value of the future service quality of the service chain output from the neural network, it is predicted whether or not the future service quality of the service chain will deteriorate.
If it is predicted that the future service quality of the service chain will deteriorate, the estimated value of the future service quality of the service chain corresponding to each of the plurality of arrangement patterns of the plurality of VNFs acquired by using the neural network. One of the plurality of arrangement patterns is determined based on the above.
A control unit for rearranging the plurality of VNFs on the plurality of physical platforms so as to match the determined arrangement pattern is provided.
本発明の一実施形態に係るプログラムは、
情報処理装置を、
複数の物理プラットフォームに配置された複数の仮想ネットワーク機能(VNF)が連携して構成されるサービスチェーンを管理するオーケストレータ装置であって、各前記物理プラットフォームのパフォーマンスの測定値及び前記複数の物理プラットフォームにおける各前記VNFの位置情報を入力とし、前記サービスチェーンのサービス品質の推定値を出力とする1つ又は複数のニューラルネットワークを記憶する記憶部と、前記ニューラルネットワークから出力される前記サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値に基づいて、前記サービスチェーンの将来のサービス品質が低下するか否かを予測し、前記サービスチェーンの将来のサービス品質が低下すると予測した場合、前記ニューラルネットワークを用いて取得される、前記複数のVNFの複数の配置パターンのそれぞれに対応する前記サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値に基づいて、前記複数の配置パターンのうちから1つの配置パターンを決定し、決定した前記配置パターンに合致するように、前記複数の物理プラットフォームに前記複数のVNFを再配置する制御部と、を備えるオーケストレータ装置として機能させる。
The program according to the embodiment of the present invention
Information processing device,
It is an orchestrator device that manages a service chain composed of a plurality of virtual network functions (VNFs) arranged on a plurality of physical platforms in cooperation with each other, and is a performance measurement value of each said physical platform and the plurality of physical platforms. A storage unit that stores one or more neural networks that input the position information of each VNF in the above and output an estimated value of the service quality of the service chain, and the future of the service chain that is output from the neural network. Based on the estimated value of the service quality of the above, it is predicted whether or not the future service quality of the service chain will deteriorate, and if it is predicted that the future service quality of the service chain will deteriorate, it is acquired by using the neural network. One of the plurality of placement patterns is determined and determined based on the estimated value of the future service quality of the service chain corresponding to each of the plurality of placement patterns of the plurality of VNFs. It functions as an orchestrator device including a control unit for rearranging the plurality of VNFs on the plurality of physical platforms so as to match the arrangement pattern.
本発明の一実施形態に係る情報処理システムは、
複数の物理プラットフォームと、前記複数の物理プラットフォームに配置された複数の仮想ネットワーク機能(VNF)が連携して構成されるサービスチェーンを管理するオーケストレータ装置と、を備える情報処理システムであって、
前記オーケストレータ装置は、
各前記物理プラットフォームのパフォーマンスの測定値及び前記複数の物理プラットフォームにおける各前記VNFの位置情報を入力とし、前記サービスチェーンのサービス品質の推定値を出力とする1つ又は複数のニューラルネットワークを記憶する記憶部と、
前記ニューラルネットワークから出力される前記サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値に基づいて、前記サービスチェーンの将来のサービス品質が低下するか否かを予測し、
前記サービスチェーンの将来のサービス品質が低下すると予測した場合、前記ニューラルネットワークを用いて取得される、前記複数のVNFの複数の配置パターンのそれぞれに対応する前記サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値に基づいて、前記複数の配置パターンのうちから1つの配置パターンを決定し、
決定した前記配置パターンに合致するように、前記複数の物理プラットフォームに前記複数のVNFを再配置する制御部と、を有する。
The information processing system according to the embodiment of the present invention is
An information processing system including a plurality of physical platforms and an orchestrator device for managing a service chain configured by linking a plurality of virtual network functions (VNFs) arranged on the plurality of physical platforms.
The orchestrator device is
Storage that stores one or more neural networks that input the measured value of the performance of each physical platform and the position information of each VNF on the plurality of physical platforms and output the estimated value of the service quality of the service chain. Department and
Based on the estimated value of the future service quality of the service chain output from the neural network, it is predicted whether or not the future service quality of the service chain will deteriorate.
If it is predicted that the future service quality of the service chain will deteriorate, the estimated value of the future service quality of the service chain corresponding to each of the plurality of arrangement patterns of the plurality of VNFs acquired by using the neural network. One of the plurality of arrangement patterns is determined based on the above.
It has a control unit that rearranges the plurality of VNFs on the plurality of physical platforms so as to match the determined arrangement pattern.
本発明の一実施形態に係る制御方法は、
複数の物理プラットフォームに配置された複数の仮想ネットワーク機能(VNF)が連携して構成されるサービスチェーンを管理するオーケストレータ装置の制御方法であって、
各前記物理プラットフォームのパフォーマンスの測定値及び前記複数の物理プラットフォームにおける各前記VNFの位置情報を入力とし、前記サービスチェーンのサービス品質の推定値を出力とする1つ又は複数のニューラルネットワークを記憶する記憶ステップと、
前記ニューラルネットワークから出力される前記サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値に基づいて、将来の前記サービス品質が低下するか否かを予測する予測ステップと、
将来の前記サービス品質が低下すると予測した場合、前記ニューラルネットワークを用いて取得される、前記複数のVNFの複数の配置パターンのそれぞれに対応する前記サービス品質の推定値に基づいて、前記複数の配置パターンのうちから1つの前記配置パターンを決定するステップと、
決定した前記配置パターンに合致するように、前記複数の物理プラットフォームに前記複数のVNFを再配置するステップと、を含む。
The control method according to the embodiment of the present invention is
It is a control method of an orchestrator device that manages a service chain composed of multiple virtual network functions (VNFs) arranged on multiple physical platforms in cooperation with each other.
Storage that stores one or more neural networks that input the measured value of the performance of each physical platform and the position information of each VNF on the plurality of physical platforms and output the estimated value of the service quality of the service chain. Steps and
A prediction step for predicting whether or not the future quality of service will deteriorate based on the estimated value of the future quality of service of the service chain output from the neural network.
If it is predicted that the quality of service will deteriorate in the future, the plurality of arrangements will be based on the estimated value of the quality of service corresponding to each of the plurality of arrangement patterns of the plurality of VNFs acquired by using the neural network. A step of determining one of the above-mentioned arrangement patterns, and
Includes a step of rearranging the plurality of VNFs on the plurality of physical platforms to match the determined placement pattern.
本発明の一実施形態に係るオーケストレータ装置、プログラム、情報処理システム、及び制御方法によれば、サービスチェーンの将来のサービス品質が低下する蓋然性を低減可能である。 According to the orchestrator device, the program, the information processing system, and the control method according to the embodiment of the present invention, it is possible to reduce the possibility that the future service quality of the service chain will deteriorate.
以下、本発明の実施形態について説明する。概略として、本実施形態に係る発明は、サービスチェーンを構成する複数のVNFがネットワーク上に分散して配置されるマイクロサービス環境における信頼性を向上させる。具体的には、本実施形態では、ネットワーク上に分散配置されたVNFのパフォーマンスを測定し、その結果をニューラルネットワークに学習させ、VNFを移動させ、パフォーマンスを再度測定し、VNFの配置パターンの変化による性能の変化を継続的にニューラルネットワークに学習させることで、最適なVNF配置が自動的に行われることを目指す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. As a general rule, the invention according to the present embodiment improves reliability in a microservice environment in which a plurality of VNFs constituting a service chain are distributed and arranged on a network. Specifically, in the present embodiment, the performance of the VNFs distributed on the network is measured, the result is learned by the neural network, the VNF is moved, the performance is measured again, and the change of the VNF arrangement pattern is performed. We aim to automatically perform optimal VNF placement by letting the neural network continuously learn the changes in performance due to the above.
例えば、サービスチェーンのサービス品質を表現する量Qの存在を仮定し、Qは、サービス品質に影響する全ての変数hiによる関数Q(hi)によって求められると仮定する。現実には、そのような全ての変数hiを列挙できないので、サービスチェーンを構成する各VNFに付随するプローブ(探査装置)が、可能な限りの情報hiを収集し、それをオーケストレータに送信して、Qの疑似関数Q´の引数とする。もしも品質Qが一次線形性を持ち、且つhiが位置独立であると仮定するならば、重回帰分析によりQ´が求められるが、VNFが物理プラットフォーム間を移動可能であるため、Q´は単純には求められない。このため、本実施形態では、ニューラルネットワークを用いてサービスチェーンのサービス品質の推定値を得る。 For example, assuming the presence of an amount Q representing the service quality of service chain, Q is assumed to be determined by the function Q (h i) by all the variables h i which affects the quality of service. In reality, can not enumerate all such variables h i, probe associated with each VNF constituting the service chain (locator) collects information h i as possible, it to orchestrator Send it and use it as an argument of the pseudo function Q'of Q. If if quality Q is has a primary linearity, and h i is assumed to be position independent, but Q'by multiple regression analysis is required, since VNF is movable between physical platforms, Q'is Not simply asked. Therefore, in the present embodiment, an estimated value of service quality of the service chain is obtained by using a neural network.
(情報処理システムの構成)
図1を参照して、本発明の一実施形態に係る情報処理システム1の概要について説明する。情報処理システム1は、ハードウェアコンポーネントとして、複数の物理プラットフォームb(b1〜bn。ただし、nは2以上の整数。)と、オーケストレータ装置10と、を備える。物理複数の物理プラットフォームb1〜bnには、サービスチェーンを構成するための複数のVNFa(a1〜am。ただし、mは2以上の整数。)が配置される。1つの物理プラットフォームbに1つ又は複数のVNFaが配置されてもよい。図1の点線枠は、VNFaが配置されていないことを示す。2つ以上の物理プラットフォームbが、同一の地理的領域に存在してもよく、異なる地理的領域に存在してもよい。
(Configuration of information processing system)
An outline of the
物理プラットフォームbは、例えば1つの情報処理装置であってもよく、或いは同一の地理的領域に設置され互いに通信可能な複数の情報処理装置であってもよい。物理プラットフォームbは、例えば通信インタフェースと、メモリと、プロセッサと、を備える。物理プラットフォームbは、通信インタフェースを介して、例えばインターネット等を含むネットワーク30に接続される。物理プラットフォームbは、配置されたVNFaを実現するために用いられる任意のソフトウェア資源をメモリに記憶する。物理プラットフォームbは、メモリに記憶された当該ソフトウェア資源を用いた情報処理をプロセッサで実行することによって、VNFaを実現する。
The physical platform b may be, for example, one information processing device, or may be a plurality of information processing devices installed in the same geographical area and capable of communicating with each other. The physical platform b includes, for example, a communication interface, a memory, and a processor. The physical platform b is connected to a
また物理プラットフォームbは、当該物理プラットフォームbのパフォーマンスを測定するための極小インスタンスであるプローブ(探査装置)20を備える。物理プラットフォームbのパフォーマンスは、例えば当該物理プラットフォームbの観測可能な背景負荷を示す情報であるが、これに限られず任意に定められてもよい。背景負荷が小さいほど、物理プラットフォームbのパフォーマンスは高い。プローブ20は、ハードウェア若しくはソフトウェア、又はこれらの組合せで構成される。
Further, the physical platform b includes a probe (exploration device) 20 which is a very small instance for measuring the performance of the physical platform b. The performance of the physical platform b is, for example, information indicating an observable background load of the physical platform b, but is not limited to this and may be arbitrarily determined. The smaller the background load, the higher the performance of the physical platform b. The
オーケストレータ装置10は、例えばコンピュータ等の情報処理装置であって、ネットワーク30に接続される。オーケストレータ装置10は、複数のVNFa1〜amが連携することによって構成されるサービスチェーンを管理する。具体的には、オーケストレータ装置10は、複数の物理プラットフォームb1〜bnに複数のVNFa1〜amを配置し、これらを連携させることによって、サービスチェーンを構成する。本実施形態において「物理プラットフォームbにVNFaを配置する」ことは、当該VNFaの実行主体を当該物理プラットフォームbに決定すること、及び、当該VNFaを実現するためのソフトウェア資源を当該物理プラットフォームbに記憶させることを含んでもよい。
The
概略として、本実施形態に係る情報処理システム1において、各物理プラットフォームbは、プローブ20により測定した物理プラットフォームbのパフォーマンスの測定値等をオーケストレータ装置10へ送信する。オーケストレータ装置10は、各物理プラットフォームbのパフォーマンスの測定値等を用いて、サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値を取得する。サービスチェーンのサービス品質は、サービスチェーンの観測可能な品質を示す情報であって、例えば当該サービスチェーンを利用するエンドユーザの体感品質(QoE;Quality of Experience)を任意の手法で定量化した情報であるが、これに限られず任意に定められてもよい。オーケストレータ装置10は、将来のサービス品質の推定値に基づいて、将来のサービス品質が低下するか否かを予測する。例えば、将来のサービス品質の推定値が所定の低下予測条件を満たす場合、将来のサービス品質が低下すると予測される。将来のサービス品質が低下すると予測した場合、情報処理システム1は、オーケストレータ装置10によって、複数のVNFa1〜amの複数の配置パターンのうちから1つの配置パターンを決定し、当該配置パターンに合致するようにVNFa1〜amを再配置する。
As a general rule, in the
このように、本実施形態によれば、サービスチェーンの将来のサービス品質が低下すると予測された場合、複数のVNFa1〜amが再配置されるので、サービスチェーンの将来のサービス品質が低下する蓋然性を低減可能である。 Thus, according to this embodiment, when the future quality of service of the service chain is predicted to be lowered, since a plurality of VNFa 1 ~a m is relocated, future service quality of the service chain is reduced The probability can be reduced.
次に、オーケストレータ装置10の構成について、詳細に説明する。オーケストレータ装置10は、ハードウェアコンポーネントとして、通信部11と、記憶部12と、制御部13と、を備える。
Next, the configuration of the
通信部11は、ネットワーク30に接続する通信モジュールを含む。例えば、通信部11は、有線LAN(Local Area Network)規格に対応する通信モジュールを含んでもよい。本実施形態において、オーケストレータ装置10は、通信部11を介してネットワーク30に接続される。
The
記憶部12は、1つ以上のメモリを含む。本実施形態において「メモリ」は、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、又は光メモリ等であるが、これらに限られない。記憶部12に含まれる各メモリは、例えば主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能してもよい。記憶部12は、オーケストレータ装置10の動作に用いられる任意の情報を記憶する。例えば、記憶部12は、システムプログラム及びアプリケーションプログラム等を記憶してもよい。
The
制御部13は、1つ以上のプロセッサを備える。本実施形態において「プロセッサ」は、汎用のプロセッサ、又は特定の処理に特化した専用のプロセッサであるが、これらに限られない。制御部13は、オーケストレータ装置10全体の動作を制御する。以下、制御部13によって制御されるオーケストレータ装置10の主要な動作の例として、第1〜第3動作について説明するが、オーケストレータ装置10の実行可能な動作はこれらに限られない。
The
(第1動作)
オーケストレータ装置10の第1動作について説明する。概略として第1動作は、後述するニューラルネットワーク、又は類する教師付き学習を行う機械Fの生成及び学習を行う動作である。制御部13は、複数の物理プラットフォームb1〜bnのパフォーマンスの測定値d1〜dn及び複数の物理プラットフォームb1〜bnにおける複数のVNFa1〜amの位置情報L(a1)〜L(am)を入力とし、サービスチェーンのサービス品質の推定値qを出力とする複数のニューラルネットワークF(F1〜Fj。ただし、jは2以上の整数。)を生成し、記憶部12に記憶する。以下、パフォーマンスの測定値d1〜dn及び位置情報L(a1)〜L(am)をベクトル成分として含むベクトルを、入力データXともいう。また、サービス品質の推定値qを出力データyともいう。各ニューラルネットワークFは、ベクトルである入力データXを入力し、スカラーである出力データyを出力する関数y=F(X)として振る舞う。
(First operation)
The first operation of the
図2は、ニューラルネットワークFの構成例を示す。典型的には、ニューラルネットワークFは、1つの入力層(l=1)、1つ以上の任意の数の中間層(l=2、…、L−1)、及び1つの出力層(l=L)を含むL層(ただし、Lは3以上の整数。)で構成される。入力層は、ニューラルネットワークFの入力データXの成分数(ベクトルXの次元数)と同数のニューロンを含む。本実施形態では、入力データXの成分数は後述するようにn+n×m個であり、図2に示す入力層に含まれるニューロンの数もn+n×m個である。中間層は、2つ以上の任意の数のニューロンを含む。中間層の数は、任意に定められてもよい。図2に示す例では、中間層の数は3層(l=2、3、4)であり、各中間層に含まれるニューロンの数はr個である。中間層毎にニューロンの数が異なってもよい。出力層は、1つのニューロンを含む。しかしながら、ニューラルネットワークFの構成は当該例に限られず、任意に定められてもよい。なお図2において、xiは入力層のi番目のニューロンの出力を示し、zi (j)はl=jの中間層のi番目のニューロンの出力を示し、yは出力層のニューロンの出力を示す。 FIG. 2 shows a configuration example of the neural network F. Typically, the neural network F has one input layer (l = 1), one or more arbitrary number of intermediate layers (l = 2, ..., L-1), and one output layer (l = 1). It is composed of an L layer including L) (where L is an integer of 3 or more). The input layer contains the same number of neurons as the number of components of the input data X of the neural network F (the number of dimensions of the vector X). In the present embodiment, the number of components of the input data X is n + n × m as described later, and the number of neurons included in the input layer shown in FIG. 2 is also n + n × m. The middle layer contains any number of neurons of two or more. The number of intermediate layers may be arbitrarily determined. In the example shown in FIG. 2, the number of intermediate layers is 3 (l = 2, 3, 4), and the number of neurons contained in each intermediate layer is r. The number of neurons may be different for each middle layer. The output layer contains one neuron. However, the configuration of the neural network F is not limited to this example, and may be arbitrarily determined. In FIG. 2, x i indicates the output of the i-th neuron in the input layer, z i (j) indicates the output of the i-th neuron in the middle layer of l = j, and y indicates the output of the neuron in the output layer. Is shown.
ニューラルネットワークFの作成は、例えば各層のニューロン数、及びオンライン学習における学習用データの取得時間間隔等のハイパーパラメータを含むパラメータベクトルに基づいて実施されるが、これに限られず任意の手法で実施されてもよい。パラメータベクトルは、例えばユーザ入力に基づいて決定されてもよく、或いは制御部13が自動的に決定してもよい。各ニューラルネットワークFは、中間層の数及び/又は各中間層に含まれるニューロンの数が同一であってもよく、互いに異なってもよい。また、ニューラルネットワークFを作成するに際して、ニューロンの種類(例えば、線形、LSTM(Long Short-Term Memory)、又はGRU(Gated Recurrent Unit)等)、及び活性化関数として用いる関数の種類(例えば、ステップ関数、シグモイド関数、又はソフトマックス関数等の非線形関数の種類)が指定可能であってもよい。各ニューラルネットワークFは、ネットワークアーキテクチャ(例えば、順伝播型、CNN(Convolutional Neural Network)、又はRNN(Recurrent Neural Network)等)が同一であってもよく、互いに異なってもよい。
The neural network F is created based on a parameter vector including hyperparameters such as the number of neurons in each layer and the acquisition time interval of learning data in online learning, but is not limited to this. You may. The parameter vector may be determined based on, for example, user input, or may be automatically determined by the
制御部13は、入力データX(k−1)及び教師データq0(k)を含む学習データを逐次取得し、当該学習データを用いるオンライン学習により各ニューラルネットワークFを修正する。ここでkは離散時刻であり、入力データX(k−1)は時刻k−1における入力データを示し、教師データq0(k)は時刻kにおける教師データを示す。
The
入力データXは、上述したように、複数の物理プラットフォームb1〜bnそれぞれのパフォーマンスの測定値(背景負荷)d1〜dnと、複数の物理プラットフォームb1〜bnにおける複数のVNFa1〜amそれぞれの位置情報L(a1)〜L(am)と、をベクトル成分として含むベクトルX=[d1,…,dn,L(a1),…,L(am)]Tである。パフォーマンスの測定値d1〜dnは、複数の物理プラットフォームb1〜bnのプローブ20によって測定され、通信部11を介して複数の物理プラットフォームb1〜bnから受信される。一方、VNFa1〜amの位置情報L(a1)〜L(am)は、次のように決定される。各物理プラットフォームbのプローブ20は、当該物理プラットフォームbに配置されているVNFaを検出する。制御部13は、通信部11を介して各物理プラットフォームbから、当該物理プラットフォームbに配置されている各VNFaを示す情報を受信し、当該情報に基づいて各VNFa1〜amの位置情報L(a1)〜L(am)を決定する。ここで、VNFaの位置情報L(a)は、例えば複数の物理プラットフォームb1〜bnにそれぞれ対応する複数個(n個)の成分g1〜gnを有し、当該VNFaが配置されている物理プラットフォームbに対応する成分gを1、当該VNFaが配置されていない物理プラットフォームbに対応する成分gを0とするベクトル(即ち、L(a)=[g1,…,gn])である。したがって、入力データX=[d1,…,dn,L(a1),…,L(am)]Tの成分数(ベクトルXの次元数)は、n+n×m個である。例えば、n=4であり、4つの物理プラットフォームb1〜b4が、それぞれ札幌、東京、大阪、福岡に位置している場合において、VNFaが札幌にある場合はL(a)=[1,0,0,0]と表現でき、東京と大阪にある場合はL(a)=[0,1,1,0]と表現できる。しかしながら、VNFaの位置情報L(a)は、上述の形式に限られず、当該VNFaが配置されている各物理プラットフォームbを任意の形式で示してもよい。
Input data X, as described above, a plurality of
教師データq0は、サービスチェーンのサービス品質の実績値(スカラー)である。各物理プラットフォームbのプローブ20は、サービスチェーンのサービス品質の実績値を算出するために用いられる任意の情報を検出する。制御部13は、通信部11を介して各物理プラットフォームbから受信した当該情報に基づいて、サービス品質の実績値を算出する。
The teacher data q 0 is the actual value (scalar) of the service quality of the service chain. The
制御部13は、各ニューラルネットワークFに入力データX(k−1)を入力し、各ニューラルネットワークFから出力されたサービス品質の推定値q(k)を取得する。制御部13は、サービス品質の推定値q(k)と実績値q0(k)との差を低減するように、各ニューラルネットワークFを修正(学習)する。各ニューラルネットワークFの修正は、例えば誤差逆伝播法によって実施されるが、これに限られず任意の手法によって実施されてもよい。制御部13は、学習データを所定の時間間隔で逐次取得する度に、各ニューラルネットワークFを修正する。このようにして、各ニューラルネットワークFのオンライン学習が実施される。学習済みのニューラルネットワークFに、例えば現在の入力データX(k)を入力することにより、サービスチェーンの将来のサービス品質を推定する(即ち、推定値q(k+1)を出力する)ことが可能である。
The
(第2動作)
オーケストレータ装置10の第2動作について説明する。概略として第2動作は、複数のVNFa1〜amを再配置する動作である。制御部13は、複数のニューラルネットワークF1〜Fjの精度を示す精度情報s(F1)〜s(Fj)を初期値に設定する。初期値は任意の手法で定められてもよいが、各ニューラルネットワークFの精度情報s(F)は後述する第3動作によって逐次更新され得る。ニューラルネットワークFの精度情報s(F)は、当該ニューラルネットワークFを用いて推定される、サービスチェーンの将来のサービス品質の推定精度を示す情報である。推定精度の高いニューラルネットワークFを用いることにより、サービスチェーンの将来のサービス品質を精度良く推定し得る。以下、複数のニューラルネットワークF1〜Fjのうち、精度情報s(F)により示される推定精度が最も高い(即ち、最高精度の)ニューラルネットワークFをFhighともいい、精度情報s(F)により示される推定精度が最も低い(即ち、最低精度の)ニューラルネットワークFをFlowともいう。
(Second operation)
The second operation of the
制御部13は、現在の入力データX(k)を取得する。制御部13は、入力データX(k)を最高精度のニューラルネットワークFhighに入力することにより、サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値q(k+1)を取得する。制御部13は、取得した推定値q(k+1)に基づいて、将来のサービス品質が低下するか否かを予測する。例えば、当該推定値q(k+1)が所定の低下予測条件を満たす場合、将来のサービス品質が低下すると予測される。本実施形態において、低下予測条件は、例えばサービスチェーンの時刻kにおけるサービス品質の実績値q0(k)よりも推定値q(k+1)が所定の閾値以上低いとの条件である。当該閾値は、例えば実験又はシミュレーションにより決定可能である。しかしながら、低下予測条件は上記の例に限られず、任意に定められてもよい。例えば、低下予測条件は、将来のサービス品質の推定値q(k+1)が所定の閾値未満であるとの条件であってもよい。
The
将来のサービス品質が低下すると予測した場合、制御部13は、複数のVNFa1〜amの複数の配置パターンのうちから1つの配置パターンを決定し、決定した当該1つの配置パターンに合致するように、複数の物理プラットフォームb1〜bnに複数のVNFa1〜amを再配置する。ここで「配置パターン」とは、複数のVNFa1〜amのそれぞれが配置される物理プラットフォームbの組合せを意味する。
If future service quality is predicted to decrease, the
ここで、配置パターンを決定する手法について説明する。制御部13は、最高精度のニューラルネットワークFhighを用いて、複数のVNFa1〜amの複数の配置パターンのそれぞれに対応するサービス品質の推定値q´を取得する。詳細には、制御部13は、例えば時刻kにおける入力データX(k)=[d1,…,dn,L(a1),…,L(am)]Tのうち、1つ以上のVNFaの位置情報L(a)を変化させてニューラルネットワークFhighに入力することにより当該ニューラルネットワークFhighから出力される、現在の配置パターンを変化させた場合のサービス品質の推定値q´(k+1)を取得する。例えば、制御部13は、複数のVNFa1〜amの可能な全配置パターンについてサービス品質の推定値q´(k+1)を取得してもよく、或いは全配置パターンのうち一部の配置パターンについてサービス品質の推定値q´(k+1)を取得してもよい。例えば、VNFa1の移動先を物理プラットフォームb5とする場合を考える。VNFa1の移動後の位置情報をL(a1,b5)と表す。VNFa1を物理プラットフォームb5に移動させ、残りのVNFa2〜amについては移動させず固定したままのサービス品質の推定値q´(k+1)は、現在(k=1)のd1〜dnを用いて、q´(k+1)=Fhigh(d1,…,dn,L(a1,b5),L(a2),…,L(am))である。
Here, a method for determining the arrangement pattern will be described.
制御部13は、複数の配置パターンのうちから、サービス品質の推定値q´(k+1)が最も高い1つの配置パターンを決定してもよい。そして制御部13は、決定した当該配置パターンに合致するように、複数のVNFa1〜amを再配置する。かかる手法によれば、サービスチェーンの将来のサービス品質を向上させる蓋然性の最も高い配置パターンとなるように複数のVNFa1〜amが再配置されるので、サービスチェーンの将来のサービス品質が低下する蓋然性を低減可能である。
The
或いは、制御部13は、複数の配置パターンのそれぞれに対応するサービス品質の推定値q´(k+1)に基づいて、複数のVNFa1〜amの配置パターンを確率変数とする確率分布を、サービス品質の推定値q´(k+1)が高い配置パターンほど高い確率となるように決定してもよい。確率分布の決定には、任意の手法が採用可能である。例えば、複数の配置パターンのうちi番目の配置パターンの確率piは、当該複数の配置パターンのうちh番目の配置パターンに対応するサービス品質の推定値をq´hとして、以下の式(1)又は式(2)で算出可能である。
Alternatively, the
制御部13は、決定した当該確率分布に従って、複数の配置パターンのうちから1つの配置パターンを確率により決定する。
The
確率分布を用いる上記の手法によれば、比較的高確率で、サービスチェーンの将来のサービス品質を向上させる蓋然性の高い配置パターンとなるように複数のVNFa1〜amが再配置されるので、サービスチェーンの将来のサービス品質が低下する蓋然性を低減可能である。また当該手法によれば、例えば他のサービスチェーンを実現するための複数の他のVNFa´1〜、a´2、…も複数の物理プラットフォームb1〜bnに配置されている場合に、例えばパフォーマンスの高い物理プラットフォームbにVNFa及びVNFa´の両方が再配置されたり、サービスチェーンを構成する複数のVNFaの再配置後の配置パターンと他のサービスチェーンを構成する複数の他のVNFa´の再配置後の配置パターンとが同一となったりする蓋然性が低減する。即ち、VNFa及びVNFa´が同一の物理プラットフォームbに再配置されたり、両者の再配置後の配置パターンが同一になったりすると、当該物理プラットフォームbの背景負荷が増大し、パフォーマンスが低下し得る。VNFaが配置された物理プラットフォームbのパフォーマンスの低下は、サービスチェーンのサービス品質の低下を招き得る。したがって、確率分布を用いる上記の手法によれば、複数の物理プラットフォームb1〜bnが複数のサービスチェーンの提供に用いられる場合において、他のサービスチェーンの影響によってサービスチェーンの将来のサービス品質が低下する蓋然性を低減可能である。 According to the above method using a probability distribution, with relatively high probability, since the plurality of VNFa 1 ~a m are rearranged such that the probable arrangement pattern to improve the future quality of service of the service chain, It is possible to reduce the probability that the future quality of service of the service chain will deteriorate. According to this approach, for example, a plurality of other VNFa' 1 ~ for realizing other services chain, a'2, if ... are also arranged in a plurality of physical platforms b 1 ~b n, e.g. Both VNFa and VNFa'are relocated to the high-performance physical platform b, or the arrangement pattern after the relocation of the plurality of VNFa constituting the service chain and the relocation of the other VNFa' constituting the other service chain. The probability that the placement pattern will be the same after placement is reduced. That is, if VNFa and VNFa'are rearranged on the same physical platform b, or if the arrangement patterns after the rearrangement of both are the same, the background load of the physical platform b may increase and the performance may decrease. Poor performance of the physical platform b on which the VNF is located can lead to poor quality of service in the service chain. Therefore, according to the above method using a probability distribution, when a plurality of physical platforms b 1 ~b n is used to provide multiple services chain, future service quality of the service chain under the influence of another service chain It is possible to reduce the probability of decrease.
(第3動作)
オーケストレータ装置10の第3動作について説明する。概略として第3動作は、複数のニューラルネットワークF1〜Fjの精度情報s(F1)〜s(Fj)を更新するとともに、最低精度のニューラルネットワークFlowを、最高精度のニューラルネットワークFhighを構成するパラメータの近傍パラメータを有する新たなニューラルネットワークFnewに置き換える動作である。制御部13は、上述した第2動作により複数のVNFa1〜amを再配置した後、入力データX(k−1)及びサービス品質の実績値q0(k)を取得する。
(Third operation)
The third operation of the
制御部13は、入力データX(k−1)を入力することにより複数のニューラルネットワークF1〜Fjから出力される、サービス品質の推定値q1(k)〜qj(k)を取得する。
The
制御部13は、サービス品質の推定値q1(k)〜qj(k)のそれぞれと、サービス品質の実績値q0(k)と、の比較に基づいて、複数のニューラルネットワークF1〜Fjの精度情報s(F1)〜s(Fj)を更新する。具体的には、制御部13は、サービス品質の実績値q0(k)と、ニューラルネットワークFを用いて取得したサービス品質の推定値q(k)との差の絶対値又は2乗値が大きいほど当該ニューラルネットワークFの推定精度が低いと判定して、当該ニューラルネットワークFの精度情報s(k)を更新する。しかしながら、サービス品質の実績値q0(k)及び推定値q(k)の比較に基づく精度情報s(F)の更新は、上記の例に限られず、任意の手法により実施されてもよい。例えば、サービス品質の実績値q0(k)と推定値q(k)との差とともに、ニューラルネットワークFに入力データX(k−1)を入力してから出力データyが出力されるまでの時間を考慮して、当該ニューラルネットワークFの精度情報s(k)を更新してもよい。例えば、制御部13は、当該時間が長いほど当該ニューラルネットワークFの推定精度が低いと判定して、当該ニューラルネットワークFの精度情報s(k)を更新してもよい。
The
制御部13は、新たなニューラルネットワークFnewを生成して、記憶部12に記憶する。ニューラルネットワークFnewの生成は、任意の手法により実施されてもよい。例えば、制御部13は、複数のニューラルネットワークF1〜Fjのうち、最高精度のニューラルネットワークFhighのパラメータベクトル(ハイパーパラメータ)に基づいて、例えば焼きなまし法により新たなニューラルネットワークFnewを生成する。詳細には、制御部13は、最高精度のニューラルネットワークFhighのパラメータベクトルと、次に推定精度の高いニューラルネットワークFのパラメータベクトルと、の中間地点から各方向にランダムに微小な値だけ動かした新たなパラメータベクトルを決定し、当該新たなパラメータベクトルを用いて新たなニューラルネットワークFnewを生成する。
The
制御部13は、複数のニューラルネットワークF1〜Fjのうち最低精度のニューラルネットワークFlowを、新たなニューラルネットワークFnewに置き換える。ここで制御部13は、最低精度のニューラルネットワークFlowを廃棄(即ち、記憶部12から消去)してもよい。
上述した第3動作により最低精度のニューラルネットワークFlowを新たなニューラルネットワークFnewに置き換えた後、上述した第2動作及び第3動作を再度実行する際、制御部13は、ニューラルネットワークFnewの学習が一定程度進むまで、ニューラルネットワークFnewを利用せずに(即ち、ニューラルネットワークFnewが「複数のニューラルネットワークF1〜Fj」に含まれないものとして)第2動作及び第3動作を実行してもよい。また、過去の学習データを記憶部12に記憶しておき、当該過去の学習データを用いて新たなニューラルネットワークFnewをバッチ学習させてもよい。
After replacing the lowest precision neural network Flow with a new neural network F new by the above-mentioned third operation, when the above-mentioned second operation and the third operation are executed again, the
(オーケストレータ装置の第1動作のフロー)
図3を参照して、オーケストレータ装置10の上述した第1動作のフローについて説明する。
(Flow of the first operation of the orchestrator device)
The flow of the first operation described above of the
ステップS100:制御部13は、複数の物理プラットフォームb1〜bnのパフォーマンスの測定値d1〜dn及び複数の物理プラットフォームb1〜bnにおける複数のVNFa1〜amの位置情報L(a1)〜L(am)を入力とし、サービスチェーンのサービス品質の推定値qを出力とする複数のニューラルネットワークF1〜Fjを生成し、記憶部12に記憶する。
Step S100: The
ステップS101:制御部13は、入力データX(k−1)及び教師データq0(k)を含む学習データを取得する。ここで入力データX(k−1)は、ベクトルX(k−1)=[d1,…,dn,L(a1),…,L(am)]Tであり、教師データq0(k)はサービスチェーンのサービス品質の実績値(スカラー)である。
Step S101: The
ステップS102:制御部13は、学習データを用いるオンライン学習により各ニューラルネットワークFを修正する。
Step S102: The
ステップS103:制御部13は、離散時刻kをインクリメントする。その後、プロセスはステップS101に戻る。
Step S103: The
(オーケストレータ装置の第2動作のフロー)
図4を参照して、オーケストレータ装置10の上述した第2動作のフローについて説明する。
(Flow of the second operation of the orchestrator device)
The flow of the above-described second operation of the
ステップS200:制御部13は、複数のニューラルネットワークF1〜Fjの精度を示す精度情報s(F1)〜s(Fj)を初期値に設定する。
Step S200: The
ステップS201:制御部13は、現在の入力データX(k)を取得する。
Step S201: The
ステップS202:制御部13は、入力データX(k)を最高精度のニューラルネットワークFhighに入力することにより当該ニューラルネットワークFhighから出力される、サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値q(k+1)を取得する。
Step S202: The
ステップS203:制御部13は、取得した推定値q(k+1)に基づいて、将来のサービス品質が低下するか否かを予測する。将来のサービス品質が低下すると予測した場合(ステップS203−Yes)、プロセスはステップS204に進む。一方、将来のサービス品質が低下しないと予測した場合(ステップS203−No)、プロセスはステップS206に進む。
Step S203: The
ステップS204:制御部13は、複数のVNFa1〜amの複数の配置パターンのうちから1つの配置パターンを決定する。
Step S204: The
ステップS205:制御部13は、ステップS204で決定した配置パターンに合致するように、複数の物理プラットフォームb1〜bnに複数のVNFa1〜amを再配置する。
Step S205: The
ステップS206:制御部13は、離散時刻kをインクリメントする。その後、プロセスはステップS201に戻る。
Step S206: The
(オーケストレータ装置の第3動作のフロー)
図5を参照して、オーケストレータ装置10の上述した第3動作のフローについて説明する。第3動作は、例えば、上述した第2動作により複数のVNFa1〜amが再配置される度に実行される。
(Flow of the third operation of the orchestrator device)
The flow of the above-described third operation of the
ステップS300:制御部13は、上述した第2動作により複数のVNFa1〜amを再配置した後、入力データX(k−1)及びサービス品質の実績値q0(k)を取得する。
Step S300: The
ステップS301:制御部13は、入力データX(k−1)を入力することにより複数のニューラルネットワークF1〜Fjから出力される、サービス品質の推定値q1(k)〜qj(k)を取得する。
Step S301: The
ステップS302:制御部13は、サービス品質の推定値q1(k)〜qj(k)のそれぞれと、サービス品質の実績値q0(k)と、の比較に基づいて、複数のニューラルネットワークF1〜Fjの精度情報s(F1)〜s(Fj)を更新する。
Step S302: The
ステップS303:制御部13は、新たなニューラルネットワークFnewを生成して、記憶部12に記憶する。
Step S303: The
ステップS304:制御部13は、複数のニューラルネットワークF1〜Fjのうち最低精度のニューラルネットワークFlowを、新たなニューラルネットワークFnewに置き換える。そして、プロセスは終了する。
Step S304: The
以上述べたように、本実施形態に係るオーケストレータ装置10は、複数の物理プラットフォームb1〜bnのパフォーマンスの測定値d1〜dn、及び複数の物理プラットフォームb1〜bnにおける複数のVNFa1〜amの位置情報L(a1)〜L(am)を入力とし、サービスチェーンのサービス品質の推定値qを出力とする複数のニューラルネットワークF1〜Fjを記憶する。オーケストレータ装置10は、ニューラルネットワークFから出力されるサービス品質の推定値qに基づいて、将来のサービス品質が低下するか否かを予測する。将来のサービス品質が低下すると予測した場合、オーケストレータ装置10は、当該ニューラルネットワークFを用いて取得される、複数のVNFa1〜amの複数の配置パターンのそれぞれに対応するサービス品質の推定値q´に基づいて、当該複数の配置パターンのうちから1つの配置パターンを決定する。そしてオーケストレータ装置10は、決定した当該配置パターンに合致するように、複数の物理プラットフォームb1〜bnに複数のVNFa1〜amを再配置する。
Above As mentioned, the
かかる構成によれば、将来のサービス品質が低下すると予測された場合、複数のVNFa1〜amが再配置される。このため、例えばサービス品質が実際に低下する前に複数のVNFa1〜amが再配置され得るため、サービスチェーンの将来のサービス品質が低下する蓋然性を低減可能である。 According to such a configuration, a future quality of service when it is predicted to decrease, more VNFa 1 ~a m are rearranged. Thus, for example because before the service quality actually decreases more VNFa 1 ~a m may be rearranged, future service quality of the service chain is possible to reduce the probability to be lowered.
また、従来のオートスケーリングやディスアスタリカバリでは、障害やパフォーマンス劣化が発生してから、サービスチェーンの移動やルーティングの変更を行っていたため、途中のチェーンのVNFの通信パケットがキューから喪失する可能性があった。そのため、サービスの信頼性を高めるためには、サービスプロバイダは、プラットフォームサービス提供者に対し高額な料金を支払って、潤沢なリソースを確保する必要があった。その代償として、サービス要求が少ないときは確保したリソースが遊んでしまう問題があった。本実施形態は、信頼性を高めるために、一定量のリソースを高価な価格で予約するより、安価なサービスを多数予約し、それらを接続したサービスチェーンの複製を用意し、一定期間毎に性能を測定して機械学習に与えることで、サービスチェーンの将来のサービス品質を推定し、将来のサービス品質が低下すると予測される場合にVNFa1〜amを再配置することで、低コストでも信頼性の高いサービスを提供することを可能にする。 In addition, in the conventional auto scaling and disaster recovery, since the service chain is moved or the routing is changed after the failure or performance deterioration occurs, the VNF communication packet of the chain in the middle may be lost from the queue. was there. Therefore, in order to improve the reliability of the service, the service provider has to pay a high fee to the platform service provider to secure abundant resources. As a compensation, there was a problem that the reserved resources were idle when the service request was small. In this embodiment, in order to improve reliability, rather than reserving a certain amount of resources at an expensive price, a large number of inexpensive services are reserved, a copy of the service chain connecting them is prepared, and performance is provided at regular intervals. by the measures provided to the machine learning, to estimate the future quality of service of the service chain, by relocating VNFa 1 ~a m when future service quality is predicted to decrease, reliability at low cost It makes it possible to provide highly reliable services.
本発明を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段又は各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段又はステップ等を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。 Although the present invention has been described with reference to the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these modifications and modifications are within the scope of the present invention. For example, the functions and the like included in each means or each step and the like can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and a plurality of means or steps and the like can be combined or divided into one. ..
例えば、上述した実施形態において、オーケストレータ装置10を互いに通信可能な複数の情報処理装置に分割した構成も可能である。
For example, in the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態において、入力データXが、複数の物理プラットフォームb1〜bnそれぞれのパフォーマンスの測定値d1〜dnと、複数の物理プラットフォームb1〜bnにおける複数のVNFa1〜amそれぞれの位置情報L(a1)〜L(am)と、をベクトル成分として含む構成について説明した。しかしながら、入力データXの内容は上記構成に限られず、サービスチェーンのサービス品質に影響を及ぼし得る観測可能な任意のデータが、入力データXに含まれてもよい。なお、入力データXの成分数が上述した実施形態と異なる場合、入力データXの成分数に応じてニューラルネットワークFの入力層に含まれるニューロンの数を指定する必要がある。
Further, in the embodiment described above, the input data X, a plurality of
また、上述した実施形態において、ニューラルネットワークFを用いてサービスチェーンの将来のサービス品質の推定値qを取得し、当該推定値qに基づいて将来のサービス品質が低下するか否かを予測する手法について説明した。しかしながら、将来のサービス品質が低下するか否かを予測する手法は、当該例に限られない。例えば、ネットワークサービスシステムにおける大規模な障害の発生によりサービス品質が低下する以前に、小規模な障害が周期的又は非周期的に発生する現象が従来観測されている。そこで、このような小規模な障害の発生パターンを大規模障害の発生の予兆として学習することにより、将来のサービス品質が低下するか否かの予測を示す2値の信号、又は将来のサービス品質が低下する確率を示す信号を出力するニューラルネットワークを作成し、当該ニューラルネットワークの出力に基づいて将来のサービス品質が低下するか否かを予測する手法も可能である。かかる構成によれば、時系列的な要因によるサービスチェーンの障害やパフォーマンスをニューラルネットワークで学習し、必要に応じて、近い将来に障害が予見されるサービスチェーン(配置パターン)を迂回することができるようになり、低コストなVNFを利用するサービスチェーンの信頼性が向上する。 Further, in the above-described embodiment, a method of acquiring an estimated value q of the future service quality of the service chain using the neural network F and predicting whether or not the future service quality will deteriorate based on the estimated value q. Was explained. However, the method of predicting whether or not the quality of service will deteriorate in the future is not limited to this example. For example, it has been conventionally observed that small-scale failures occur periodically or aperiodically before the service quality deteriorates due to the occurrence of a large-scale failure in a network service system. Therefore, by learning the occurrence pattern of such a small-scale failure as a sign of the occurrence of a large-scale failure, a binary signal indicating whether or not the future service quality will deteriorate, or the future service quality It is also possible to create a neural network that outputs a signal indicating the probability that the quality of service will decrease, and to predict whether or not the quality of service will decrease in the future based on the output of the neural network. With this configuration, it is possible to learn service chain failures and performance due to time-series factors with a neural network, and if necessary, bypass service chains (placement patterns) where failures are foreseen in the near future. This will improve the reliability of service chains that use low-cost VNFs.
また、上述した実施形態では、オーケストレータ装置10が複数のニューラルネットワークF1〜Fjを用いる構成について説明した。しかしながら、例えばオーケストレータ装置10が1つのニューラルネットワークFを生成及び記憶し、当該1つのニューラルネットワークFを用いて複数のVNFa1〜amを再配置する構成も可能である。かかる場合には、当該1つのニューラルネットワークFの精度情報s(F)を決定する必要はない。
Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the
また、上述した実施形態では、VNFaの位置情報L(a)をベクトルで表現する例について説明した。しかしながら、例えばn個の物理プラットフォームの場所が直線状に並び、場所をスカラーで表現しても品質に線形で影響を与え得るならば、VNFaの位置情報L(a)はスカラーで表現されてもよい。或いは、上述した実施形態においてベクトルで表現された位置情報L(a)の各成分g1〜gnを並べたスカラー(バイナリデータ)で表現されてもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example in which the position information L (a) of VNFa is represented by a vector has been described. However, if, for example, the locations of n physical platforms are arranged in a straight line and the locations can be linearly affected by the quality even if the locations are represented by a scalar, the position information L (a) of VNF may be represented by a scalar. good. Alternatively, it may be represented by a scalar (binary data) in which each component g 1 to g n of the position information L (a) represented by a vector in the above-described embodiment is arranged.
また、ニューラルネットワークFのオンライン学習を行うために、情報処理システム1は、障害や性能劣化を意図的に付加する機能を有してもよい。かかる機能によれば、障害や性能劣化を発生させたときの学習データを容易に得ることができる。
Further, in order to perform online learning of the neural network F, the
また、例えばスマートフォン又はコンピュータ等の情報処理装置を、上述した実施形態に係るオーケストレータ装置10として機能させる構成も可能である。具体的には、実施形態に係るオーケストレータ装置10の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、情報処理装置のメモリに格納し、情報処理装置のプロセッサによって当該プログラムを読み出して実行させる。したがって、本実施形態に係る発明は、プロセッサが実行可能なプログラムとしても実現可能である。当該プログラムを記録媒体に記録して提供することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
Further, for example, an information processing device such as a smartphone or a computer can be configured to function as the
1 情報処理システム
10 オーケストレータ装置
11 通信部
12 記憶部
13 制御部
20 プローブ
30 ネットワーク
a VNF
b 物理プラットフォーム
1
b Physical platform
Claims (8)
各前記物理プラットフォームのパフォーマンスの測定値及び前記複数の物理プラットフォームにおける各前記VNFの位置情報を入力とし、前記サービスチェーンのサービス品質の推定値を出力とする1つ又は複数のニューラルネットワークを記憶する記憶部と、
前記ニューラルネットワークから出力される前記サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値に基づいて、前記サービスチェーンの将来のサービス品質が低下するか否かを予測し、
前記サービスチェーンの将来のサービス品質が低下すると予測した場合、前記ニューラルネットワークを用いて取得される、前記複数のVNFの複数の配置パターンのそれぞれに対応する前記サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値に基づいて、前記複数の配置パターンのうちから1つの配置パターンを決定し、
決定した前記配置パターンに合致するように、前記複数の物理プラットフォームに前記複数のVNFを再配置する制御部と、
を備える、オーケストレータ装置。 An orchestrator device that manages a service chain composed of multiple virtual network functions (VNFs) arranged on multiple physical platforms in cooperation with each other.
Storage that stores one or more neural networks that input the measured value of the performance of each physical platform and the position information of each VNF on the plurality of physical platforms and output the estimated value of the service quality of the service chain. Department and
Based on the estimated value of the future service quality of the service chain output from the neural network, it is predicted whether or not the future service quality of the service chain will deteriorate.
If it is predicted that the future service quality of the service chain will deteriorate, the estimated value of the future service quality of the service chain corresponding to each of the plurality of arrangement patterns of the plurality of VNFs acquired by using the neural network. One of the plurality of arrangement patterns is determined based on the above.
A control unit that rearranges the plurality of VNFs on the plurality of physical platforms so as to match the determined arrangement pattern.
An orchestrator device equipped with.
前記記憶部は、前記複数のニューラルネットワークと、各前記ニューラルネットワークの精度情報と、を記憶し、
前記制御部は、
前記複数のニューラルネットワークのうち最高精度の1つのニューラルネットワークから出力される前記サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値に基づいて、前記サービスチェーンの将来のサービス品質が低下するか否かを予測し、
前記複数のVNFの再配置後、各前記ニューラルネットワークから出力される前記サービスチェーンのサービス品質の推定値と、前記サービスチェーンのサービス品質の実績値と、の比較に基づいて各前記ニューラルネットワークの前記精度情報を更新する、オーケストレータ装置。 The orchestrator device according to claim 1.
The storage unit stores the plurality of neural networks and the accuracy information of each of the neural networks.
The control unit
Based on the estimated value of the future service quality of the service chain output from one of the most accurate neural networks among the plurality of neural networks, it is predicted whether or not the future service quality of the service chain will deteriorate. ,
After rearranging the plurality of VNFs, the said value of each of the neural networks is based on a comparison between the estimated value of the service quality of the service chain output from each of the neural networks and the actual value of the service quality of the service chain. An orchestrator device that updates accuracy information.
前記制御部は、前記複数のVNFの複数の配置パターンのそれぞれに対応する前記サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値に基づいて、各前記配置パターンを確率変数とする確率分布を、サービス品質が高い配置パターンほど高い確率となるように決定し、前記確率分布に従って前記複数の配置パターンのうちから1つの配置パターンを決定する、オーケストレータ装置。 The orchestrator device according to claim 1 or 2.
Based on the estimated value of the future service quality of the service chain corresponding to each of the plurality of arrangement patterns of the plurality of VNFs, the control unit sets a probability distribution in which each of the arrangement patterns is a random variable. An orchestrator device that determines that a higher arrangement pattern has a higher probability, and determines one arrangement pattern from the plurality of arrangement patterns according to the probability distribution.
前記オーケストレータ装置は、
各前記物理プラットフォームのパフォーマンスの測定値及び前記複数の物理プラットフォームにおける各前記VNFの位置情報を入力とし、前記サービスチェーンのサービス品質の推定値を出力とする1つ又は複数のニューラルネットワークを記憶する記憶部と、
前記ニューラルネットワークから出力される前記サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値に基づいて、前記サービスチェーンの将来のサービス品質が低下するか否かを予測し、
前記サービスチェーンの将来のサービス品質が低下すると予測した場合、前記ニューラルネットワークを用いて取得される、前記複数のVNFの複数の配置パターンのそれぞれに対応する前記サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値に基づいて、前記複数の配置パターンのうちから1つの配置パターンを決定し、
決定した前記配置パターンに合致するように、前記複数の物理プラットフォームに前記複数のVNFを再配置する制御部と、
を有する、情報処理システム。 An information processing system including a plurality of physical platforms and an orchestrator device for managing a service chain configured by linking a plurality of virtual network functions (VNFs) arranged on the plurality of physical platforms.
The orchestrator device is
Storage that stores one or more neural networks that input the measured value of the performance of each physical platform and the position information of each VNF on the plurality of physical platforms and output the estimated value of the service quality of the service chain. Department and
Based on the estimated value of the future service quality of the service chain output from the neural network, it is predicted whether or not the future service quality of the service chain will deteriorate.
If it is predicted that the future service quality of the service chain will deteriorate, the estimated value of the future service quality of the service chain corresponding to each of the plurality of arrangement patterns of the plurality of VNFs acquired by using the neural network. One of the plurality of arrangement patterns is determined based on the above.
A control unit that rearranges the plurality of VNFs on the plurality of physical platforms so as to match the determined arrangement pattern.
Information processing system.
前記記憶部は、前記複数のニューラルネットワークと、各前記ニューラルネットワークの精度情報と、を記憶し、
前記制御部は、
前記複数のニューラルネットワークのうち最高精度の1つのニューラルネットワークから出力される前記サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値に基づいて、前記サービスチェーンの将来のサービス品質が低下するか否かを予測し、
前記複数のVNFの再配置後、各前記ニューラルネットワークから出力される前記サービスチェーンのサービス品質の推定値と、前記サービスチェーンのサービス品質の実績値と、の比較に基づいて各前記ニューラルネットワークの前記精度情報を更新する、情報処理システム。 The information processing system according to claim 5.
The storage unit stores the plurality of neural networks and the accuracy information of each of the neural networks.
The control unit
Based on the estimated value of the future service quality of the service chain output from one of the most accurate neural networks among the plurality of neural networks, it is predicted whether or not the future service quality of the service chain will deteriorate. ,
After the rearrangement of the plurality of VNFs, the said value of each of the neural networks is based on a comparison between the estimated value of the service quality of the service chain output from each of the neural networks and the actual value of the service quality of the service chain. An information processing system that updates accuracy information.
各前記物理プラットフォームのパフォーマンスの測定値及び前記複数の物理プラットフォームにおける各前記VNFの位置情報を入力とし、前記サービスチェーンのサービス品質の推定値を出力とする1つ又は複数のニューラルネットワークを記憶する記憶ステップと、
前記ニューラルネットワークから出力される前記サービスチェーンの将来のサービス品質の推定値に基づいて、将来の前記サービス品質が低下するか否かを予測する予測ステップと、
将来の前記サービス品質が低下すると予測した場合、前記ニューラルネットワークを用いて取得される、前記複数のVNFの複数の配置パターンのそれぞれに対応する前記サービス品質の推定値に基づいて、前記複数の配置パターンのうちから1つの前記配置パターンを決定するステップと、
決定した前記配置パターンに合致するように、前記複数の物理プラットフォームに前記複数のVNFを再配置するステップと、
を含む、制御方法。 It is a control method of an orchestrator device that manages a service chain composed of multiple virtual network functions (VNFs) arranged on multiple physical platforms in cooperation with each other.
Storage that stores one or more neural networks that input the measured value of the performance of each physical platform and the position information of each VNF on the plurality of physical platforms and output the estimated value of the service quality of the service chain. Steps and
A prediction step for predicting whether or not the future quality of service will deteriorate based on the estimated value of the future quality of service of the service chain output from the neural network.
If it is predicted that the quality of service will deteriorate in the future, the plurality of arrangements will be based on the estimated value of the quality of service corresponding to each of the plurality of arrangement patterns of the plurality of VNFs acquired by using the neural network. A step of determining one of the above-mentioned arrangement patterns, and
A step of rearranging the plurality of VNFs on the plurality of physical platforms so as to match the determined arrangement pattern, and
Control methods, including.
前記記憶ステップは、前記複数のニューラルネットワークと、各前記ニューラルネットワークの精度情報と、を記憶し、
前記予測ステップは、前記複数のニューラルネットワークのうち最高精度の1つの前記ニューラルネットワークから出力される前記サービス品質の推定値に基づいて、将来の前記サービス品質が低下するか否かを予測し、
前記複数のVNFの再配置後、各前記ニューラルネットワークから出力される前記サービス品質の推定値と、前記サービス品質の実績値と、の比較に基づいて各前記ニューラルネットワークの精度情報を更新するステップを更に含む、制御方法。 The control method according to claim 7.
The storage step stores the plurality of neural networks and the accuracy information of each of the neural networks.
The prediction step predicts whether or not the quality of service will deteriorate in the future based on the estimated value of the quality of service output from the neural network having the highest accuracy among the plurality of neural networks.
After rearranging the plurality of VNFs, a step of updating the accuracy information of each of the neural networks based on the comparison between the estimated value of the service quality output from each of the neural networks and the actual value of the service quality is performed. Further including control methods.
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