JP6554042B2

JP6554042B2 - データ再配置システム、データ再配置装置、及びデータ再配置方法

Info

Publication number: JP6554042B2
Application number: JP2016027779A
Authority: JP
Inventors: 嵩安藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2036-02-17
Also published as: JP2017146764A

Description

本発明は、データ再配置システム、データ再配置装置、及びデータ再配置方法に関する。

従来、分散システムにおいて、大規模な通信システムを構築する技術が提案されている。例えば、非特許文献１には、分散システムを可能にする分散サービス基盤上で、インフラに関する変化を検出し、最適な配備先の計算と再配備を繰り返すことで、実行環境の変化に追随した最適な分散配備を実現する技術が提案されている。上記の様なシステムの構築では、一般的に、データ操作の処理時間に対する要件が非常に厳しく、データ更新にリアルタイム性が強く求められる。

図４は、従来技術に係る分散システム１０２を含むネットワーク１００の構成例を示す図である。図４に示す様に、ネットワーク１００は、保守端末１０１と、分散システム１０２と、サービス提供装置１０３ａ、１０３ｂと、ユーザ端末１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄとを有する。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、各種信号やデータの送受信が可能な様に接続されている。また、分散システム１０２は、ＤＢ（Data Base）を有する複数のノード１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄにより構成される。情報通信技術の発展に伴い、ＤＢにおいては、外部装置からの大量アクセスに対してリアルタイムな応答が要求される。この様な要求に対応するため、ＤＢは、分散・冗長化して運用することが一般的になりつつある。

以下、図５Ａ及び図５Ｂを参照しながら、特にリアルタイム性の高いレスポンスが求められるサービス（例えば、通信呼処理やゲーム等の大規模ユーザに対するサービス）へデータを提供する場合を想定し、従来のデータ再配置方法について説明する。図５Ａは、従来技術に係る分散システム１０２におけるデータ再配置方法の前半部分を説明するための図である。図５Ａに示す様に、例えば、データＤ１０２の再配置先となる収容装置１００ｂは、呼量やデータの重さを考慮して決定される。また、図５Ｂは、従来技術に係る分散システム１０２におけるデータ再配置方法の後半部分を説明するための図である。図５Ｂに示す様に、例えば、実際にデータＤ１０１を収容装置１００ａから収容装置１００ｃに再配置する際には、データ更新のリアルタイム性を改善するために、保守管理者が、データ移行工事、所分割工事等を実施する。

"クラウド環境を広域ネットワーク上で最適化する分散サービス基盤技術を開発"、［ｏｎｌｉｎｅ］、株式会社富士通研究所システムソフトウェア研究所分散プラットフォーム研究部、［平成28年2月1日検索］、インターネット<http://pr.fujitsu.com/jp/news/2014/03/14.html>

しかしながら、上述した従来の技術には、以下の様な問題点があった。例えば、呼量やデータの重さは、時間やデータの属性による変動が大きいため、ある時点の呼量やデータの重さを考慮しても、それ以降の運用やトラフィックの変化によって、最適な再配置先が変わってしまう。このため、データ再配置先の検討時に想定した効果が得られないことがある。また、データ移行工事、所分割工事等は、システム運用者にとって、保守稼働が非常に大きくなることがある。これらのことが、最適なデータ再配置を阻害し、データ更新速度を低下させる要因となっていた。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、分散して保持されたデータに対し、最適なデータ再配置を自動的に行うデータ再配置システム、データ再配置装置、及びデータ再配置方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本願の開示するデータ再配置システムは、一つの態様において、複数の収容装置と、該複数の収容装置の何れかに接続された複数の対向装置とを有するデータ再配置システムであって、前記複数の収容装置の各々は、前記複数の収容装置の内、前記複数の対向装置の各々からのコストの合計値が最小である収容装置を、前記データ再配置システム内の何れかの収容装置に保持されたデータの再配置先となる収容装置に決定する決定部と、前記決定部により決定された収容装置に対し、前記データを再配置する再配置部とを有する。

また、本願の開示するデータ再配置装置は、一つの態様において、複数の収容装置の内、該複数の収容装置の何れかに接続された複数の対向装置の各々からのコストの合計値が最小である収容装置を、何れかの収容装置に保持されたデータの再配置先となる収容装置に決定する決定部と、前記決定部により決定された収容装置に対し、前記データを再配置する再配置部とを有する。

更に、本願の開示するデータ再配置方法は、一つの態様において、複数の収容装置と、該複数の収容装置の何れかに接続された複数の対向装置とを有するデータ再配置システムで実行されるデータ再配置方法であって、前記複数の収容装置の内、少なくとも１つの収容装置が、前記複数の収容装置の内、前記複数の対向装置の各々からのコストの合計値が最小である収容装置を、前記データ再配置システム内の何れかの収容装置に保持されたデータの再配置先となる収容装置に決定する決定工程と、前記決定工程にて決定された収容装置に対し、前記データを再配置する再配置工程とを含む。

本願の開示するデータ再配置システム、データ再配置装置、及びデータ再配置方法は、分散して保持されたデータに対し、最適なデータ再配置を自動的に行うことができるという効果を奏する。

図１Ａは、データの再配置前における分散システムの一例を示す図である。図１Ｂは、データの再配置後における分散システムの一例を示す図である。図２は、本実施例に係る収容装置の構成例を示す図である。図３は、データ再配置プログラムによる情報処理がコンピュータを用いて具体的に実現されることを示す図である。図４は、従来技術に係る分散システムを含むネットワークの構成例を示す図である。図５Ａは、従来技術に係る分散システムにおけるデータ再配置方法の前半部分を説明するための図である。図５Ｂは、従来技術に係る分散システムにおけるデータ再配置方法の後半部分を説明するための図である。

以下に、本願の開示するデータ再配置システム、データ再配置装置、及びデータ再配置方法の実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示するデータ再配置システム、データ再配置装置、及びデータ再配置方法が限定されるものではない。

まず、本願の開示する一実施例に係るデータ再配置システムとしての分散システム１について説明する。図１Ａは、データＤ１の再配置前における分散システム１の一例を示す図である。図１Ａに示す様に、分散システム１は、それぞれ“０５０−ＡＡＡＡ”、“０５０−ＢＢＢＢ”、“０５０−ＣＣＣＣ”により識別されるデータＤ１、Ｄ２、Ｄ３を、収容装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃに分散して保持する。図１Ａにおいて、収容装置１０ａ〜１０ｆ及び対向装置１０ｇ〜１０ｉ間に記載された数値は、各経路間の通信コストを表す。

例えば、データＩＤ“０５０−ＡＡＡＡ”により識別されるデータＤ１は、現時点では、収容装置１０ａにより保持され、対向装置１０ｇからの呼量は「１」、対向装置１０ｈからの呼量は「２」、対向装置１０ｉからの呼量は「３」である。また、データＩＤ“０５０−ＢＢＢＢ”により識別されるデータＤ２は、収容装置１０ｂにより保持され、対向装置１０ｇ、対向装置１０ｈ、対向装置１０ｉからの呼量は、それぞれ「２」、「２」、「１」である。同様に、データＩＤ“０５０−ＣＣＣＣ”により識別されるデータＤ３は、収容装置１０ｃにより保持され、対向装置１０ｇ、対向装置１０ｈ、対向装置１０ｉからの呼量は、それぞれ「３」、「１」、「０」である。

図１Ｂは、データＤ１の再配置後における分散システム１の一例を示す図である。本実施例では、分散して保持されたデータＤ１、Ｄ２、Ｄ３の内、データＤ１を再配置の対象データとする。図１Ｂに示す様に、データＩＤ“０５０−ＡＡＡＡ”を有するデータＤ１に関し、収容装置１０ａ〜１０ｆのトータルコストは、それぞれ“１３”、“９”、“１０”、“１１”、“１０”、“１０”である。このため、収容装置１０ａに配置されていたデータＤ１は、矢印Ｙ１に示す様に、トータルコストが最小値“９”をとる収容装置１０ｂに再配置される。これにより、データＤ１を用いたデータ更新に際してのトータルコストが低減される。また、データＩＤ“０５０−ＡＡＡＡ”を有するデータＤ１は、呼量が最大値“３”をとる対向装置１０ｉの近傍に再配置されることになり、データ配置が最適化される。

図２は、本実施例に係る収容装置１０ａの構成例を示す図である。図２に示す様に、収容装置１０ａは、コスト算出部１１と再配置先決定部１２とデータ再配置部１３とデータ保持部１４とを有する。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、各種信号やデータの入出力が可能な様に接続されている。コスト算出部１１は、複数の対向装置１０ｇ〜１０ｉからの呼量が大きいデータから順に通信コストを算出する。再配置先決定部１２は、複数の収容装置１０ａ〜１０ｆの内、複数の対向装置１０ｇ〜１０ｉの各々からの通信コストの合計値（トータルコスト）が最小である収容装置を、データの再配置先となる収容装置に決定する。データ再配置部１３は、決定された収容装置に対し、上記データを再配置する。データ保持部１４は、再配置対象のデータを保持する。

以上、収容装置１０ａの構成及び動作を代表的に説明したが、収容装置１０ａ以外の他の収容装置１０ｂ〜１０ｆの構成及び動作は、収容装置１０ａの構成及び動作と同様であるので、その図示及び詳細な説明は省略する。

以上説明した様に、分散システム１は、複数の収容装置１０ａ〜１０ｆと、該複数の収容装置１０ａ〜１０ｆの何れかに接続された複数の対向装置１０ｇ〜１０ｉとを有する。複数の収容装置１０ａ〜１０ｆの各々は、再配置先決定部１２とデータ再配置部１３とを有する。再配置先決定部１２は、複数の収容装置１０ａ〜１０ｆの内、複数の対向装置１０ｇ〜１０ｉの各々からの通信コストの合計値（トータルコスト）が最小である収容装置１０ｂを、分散システム１内の何れかの収容装置１０ａのデータ保持部１４に保持されたデータの再配置先となる収容装置に決定する。データ再配置部１３は、再配置先決定部１２により決定された収容装置１０ｂに対し、上記データを再配置する。

分散システム１によれば、時間経過によるトラフィックやデータ収容の変動の影響が抑制され、リアルタイム性の高いデータ再配置が実現される。すなわち、分散システム１は、時間経過による変動の少ないネットワーク構成を基に通信コストを評価し、該評価の結果を用いて、最適なデータ配置先を自動で算出し、データの再配置を実行する。これにより、最適なデータ再配置によるデータ更新速度（例えば、対向装置に保持されたデータのアップグレード速度等）の向上が可能となる。また、分散システム１は、自動的なデータ再配置を行うことにより、リアルタイム性を向上させるためのデータ移行においても、保守稼働が増大しないため、保守稼働に伴う保守管理者の負担を軽減することが可能となる。

また、分散システム１において、収容装置１０ａの再配置先決定部１２は、上記通信コストの合計値が最小である収容装置が複数存在する場合、該複数の収容装置１０ａ〜１０ｆの内、上記データに対する呼量が最大である対向装置１０ｉに最も近い収容装置を、上記データの再配置先となる収容装置に決定するものとしてもよい。これにより、あるデータに関し、通信コストが最小の収容装置が複数存在する場合でも、該データの参照回数の高い対向装置の近傍に優先的にデータを再配置することができるため、より効率的なデータの再配置ひいてはデータ更新速度の向上が実現可能となる。

ここで、最も近い収容装置とは、必ずしも物理的な距離が最小の収容装置に限らず、例えば、最少のホップ数、最短のデータ送受信時間、最良のデータ通信品質、あるいは最少の通信費用等をとる収容装置であってもよい。

また、分散システム１において、複数の収容装置１０ａ〜１０ｆの各々は、複数の対向装置１０ｇ〜１０ｉからの呼量が大きいデータから順に、所定の最適経路探索（例えば、ダイクストラ法、ベルマンフォード法）を実行し、上記通信コストを算出するコスト算出部１１を更に有するものとしてもよい。かかる態様では、再配置先決定部１２は、コスト算出部１１により算出された通信コストの合計値が最小である収容装置を、上記データの再配置先となる収容装置に決定する。これにより、例えば、参照回数の高いデータから優先的に最適な収容装置に移行させることができるため、より効率的なデータの再配置ひいてはデータ更新速度の向上が実現可能となる。

なお、上記実施例では、上述したデータ再配置の機能を、分散システム１内の各収容装置１０ａ〜１０ｆが個別に具備するものとしたが、上記機能は、収容装置１０ａ〜１０ｆとは別体に構成された中央集中型装置が具備するものとしてもよい。かかる態様では、中央集中型装置は、分散システム１の内部または外部の何れに配置されてもよい。

また、上記実施例では、データの再配置先となる収容装置を決定する際の評価対象として、通信コストを例示したが、呼量やデータの重さ（収容効率）と比較して、時間経過による変動の少ない指標であれば、他の指標（例えば、収容装置、対向装置等の装置間の遅延時間）を、評価対象として用いてもよい。また、通信コストについても、物理的な距離に限らず、ホップ数、回線の速度や状態、通信費用等を用いてもよい。更に、通信コストの合計値が最小である収容装置が複数存在する場合に考慮される呼量は、例えば、データの参照回数であるが、データの使用頻度等であってもよい。

また、データの再配置処理を実行する契機は、例えば、該データに関する通信コストの合計値の変動（例えば、あるデータに関し、トータルコストが最小となる収容装置の変化）であるが、これに限らず、上記データに対する呼量が最大である対向装置の変化あるいは、該対向装置に最も近い収容装置の変化等であってもよい。

（データ再配置プログラム）
図３は、データ再配置プログラムによる情報処理がコンピュータ２００を用いて具体的に実現されることを示す図である。図３に示す様に、コンピュータ２００は、例えば、メモリ２０１と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０２と、ハードディスクドライブインタフェース２０３と、ディスクドライブインタフェース２０４と、シリアルポートインタフェース２０５と、ビデオアダプタ２０６と、ネットワークインタフェース２０７とを有し、これらの各部はバスＣによって接続される。

メモリ２０１は、図３に示す様に、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０１ａ及びＲＡＭ（Random Access Memory）２０１ｂを含む。ＲＯＭ２０１ａは、例えば、ＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等のブートプログラムを記憶する。ハードディスクドライブインタフェース２０３は、図３に示す様に、ハードディスクドライブ２０８に接続される。ディスクドライブインタフェース２０４は、図３に示す様に、ディスクドライブ２０９に接続される。例えば磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能な記憶媒体が、ディスクドライブ２０９に挿入される。シリアルポートインタフェース２０５は、図３に示す様に、例えばマウス２１０、キーボード２１１に接続される。ビデオアダプタ２０６は、図３に示す様に、例えばディスプレイ２１２に接続される。

ここで、図３に示す様に、ハードディスクドライブ２０８は、例えば、ＯＳ（Operating System）２０８ａ、アプリケーションプログラム２０８ｂ、プログラムモジュール２０８ｃ、プログラムデータ２０８ｄ、データＤ１〜Ｄ３を記憶する。すなわち、開示の技術に係るデータ再配置プログラムは、コンピュータ２００によって実行される指令が記述されたプログラムモジュール２０８ｃとして、例えばハードディスクドライブ２０８に記憶される。具体的には、上記実施例で説明したコスト算出部１１、再配置先決定部１２、データ再配置部１３の各々と同様の情報処理を実行する各種手順が記述されたプログラムモジュール２０８ｃが、ハードディスクドライブ２０８に記憶される。また、データ再配置プログラムによる情報処理に用いられるデータは、プログラムデータ２０８ｄとして、例えばハードディスクドライブ２０８に記憶される。そして、ＣＰＵ２０２が、ハードディスクドライブ２０８に記憶されたプログラムモジュール２０８ｃやプログラムデータ２０８ｄを必要に応じてＲＡＭ２０１ｂに読み出し、上記各種手順を実行する。

なお、データ再配置プログラムに係るプログラムモジュール２０８ｃやプログラムデータ２０８ｄは、ハードディスクドライブ２０８に記憶される場合に限られず、例えば着脱可能な記憶媒体に記憶され、ディスクドライブ２０９等を介してＣＰＵ２０２によって読み出されてもよい。あるいは、データ再配置プログラムに係るプログラムモジュール２０８ｃやプログラムデータ２０８ｄは、ネットワーク（ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等）を介して接続された他のコンピュータに記憶され、ネットワークインタフェース２０７を介してＣＰＵ２０２によって読み出されてもよい。

また、上述した分散システム１の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的態様は、図示のものに限らず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することもできる。例えば、収容装置１０ａに関し、再配置先決定部１２とデータ再配置部１３とを１つの構成要素として統合してもよい。反対に、再配置先決定部１２に関し、通信コストの合計値から再配置先を決定する部分と、呼量の最大値から再配置先を決定する部分とに分散してもよい。更に、ハードディスクドライブ２０８を、分散システム１の外部装置として、ネットワークやケーブル経由で接続する様にしてもよい。

１分散システム
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ収容装置
１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ対向装置
１１コスト算出部
１２再配置先決定部
１３データ再配置部
１４データ保持部
１００ネットワーク
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ収容装置
１００ｇ、１００ｈ、１００ｉ対向装置
１０１保守端末
１０２分散システム
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄノード
１０３ａ、１０３ｂサービス提供装置
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄユーザ端末
２００コンピュータ
２０１メモリ
２０１ａＲＯＭ
２０１ｂＲＡＭ
２０２ＣＰＵ
２０３ハードディスクドライブインタフェース
２０４ディスクドライブインタフェース
２０５シリアルポートインタフェース
２０６ビデオアダプタ
２０７ネットワークインタフェース
２０８ハードディスクドライブ
２０８ａＯＳ
２０８ｂアプリケーションプログラム
２０８ｃプログラムモジュール
２０８ｄプログラムデータ
２０９ディスクドライブ
２１０マウス
２１１キーボード
２１２ディスプレイ
Ｃバス
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ１０１、Ｄ１０２、Ｄ１０３データ

Claims

複数の収容装置と、該複数の収容装置の何れかに接続された複数の対向装置とを有するデータ再配置システムであって、
前記複数の収容装置の各々は、
前記複数の収容装置の内、前記複数の対向装置の各々からのコストの合計値を算出し、該コストの合計値が最小である収容装置が一つである場合、該収容装置を、前記データ再配置システム内の何れかの収容装置に保持されたデータの再配置先となる収容装置に決定し、前記コストの合計値が最小である収容装置が複数存在する場合、該複数の収容装置の内、前記データに対する呼量が最大である対向装置に最も近い収容装置を、前記データの再配置先となる収容装置に決定する決定部と、
前記データを収容装置に保持するデータ保持部と、
前記データ保持部に前記データを保持する場合は、前記決定部により決定された収容装置に対し、前記データを再配置する再配置部と
を有することを特徴とするデータ再配置システム。
前記決定部は、前記複数の対向装置の各々からのコストの合計値を再び算出し、前記コストの合計値が変動した場合には、該コストの合計値が最小である収容装置を、データ再配置システム内の何れかの収容装置に保持されたデータの再配置先となる収容装置に決定することを特徴とする請求項１に記載のデータ再配置システム。
前記複数の収容装置の各々は、
前記複数の対向装置からの呼量が大きいデータから順に、前記コストを算出する算出部を更に有し、
前記決定部は、前記算出部により算出されたコストの合計値が最小である収容装置を、前記データの再配置先となる収容装置に決定することを特徴とする請求項１に記載のデータ再配置システム。
複数の収容装置の内、該複数の収容装置の何れかに接続された複数の対向装置の各々からのコストの合計値を算出し、該コストの合計値を算出し、該コストの合計値が最小である収容装置が一つである場合、該収容装置を、前記データ再配置システム内の何れかの収容装置に保持されたデータの再配置先となる収容装置に決定し、前記コストの合計値が最小である収容装置が複数存在する場合、該複数の収容装置の内、前記データに対する呼量が最大である対向装置に最も近い収容装置を、前記データの再配置先となる収容装置に決定する決定部と、
前記データを収容装置に保持するデータ保持部と、
前記データ保持部に前記データを保持する場合は、前記決定部により決定された収容装置に対し、前記データを再配置する再配置部と
を有することを特徴とするデータ再配置装置。
複数の収容装置と、該複数の収容装置の何れかに接続された複数の対向装置とを有するデータ再配置システムで実行されるデータ再配置方法であって、
前記複数の収容装置の各々は、
前記複数の収容装置の内、前記複数の対向装置の各々からのコストの合計値を算出し、該コストの合計値が最小である収容装置が一つである場合、該収容装置を、前記データ再配置システム内の何れかの収容装置に保持されたデータの再配置先となる収容装置に決定し、前記コストの合計値が最小である収容装置が複数存在する場合、該複数の収容装置の内、前記データに対する呼量が最大である対向装置に最も近い収容装置を、前記データの再配置先となる収容装置に決定する決定工程と、
前記データを収容装置に保持するデータ保持工程と、
前記データ保持工程によって前記データを保持する場合は、前記決定工程にて決定された収容装置に対し、前記データを再配置する再配置工程と
を含むことを特徴とするデータ再配置方法。