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えりかいそみ
5 years ago
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1 Mini-Cefore: Container-Based Large-Scale Cefore Emulator 大岡睦, 朝枝仁 National Institute of Information and Communications Technology (NICT)

2 目次背景実験プラットフォームの比較テストベッドシミュレーターエミュレーターエミュレーターの実装方式の比較 VM (Virtual Machine) 方式コンテナ方式 Mini-Ceforeの概要と使用方法ユースケース : ネットワーク内キャッシュの評価拡張性評価

3 背景 ICN/CCN 技術実装の活発化 CCNx 0.1 Mini-CCNx PARC/FD.io NDN project NICT 2014 NDN platform (NFD) 2015 CCNx 1.0 Mini-NDN 2017 CICN/vICN Cefore Mini-Cefore 現実の環境における実証実験の機運の高まり

4 Mini-Cefore Cefore 用のネットワークエミュレーター現実的な CCN 実験環境を提供シミュレーションモデルではなくコードが実際に動く軽量かつ拡張性の高いコンテナ方式高速にネットワークをエミュレート 100 ノードを数秒 1,000 ノードを約 1 分で起動可能簡単な設定ファイルで大規模ネットワーク実験が可能支援ツールによって必要なファイルを自動生成しエミュレーションを自動実行

Cefore [1] 軽量かつ汎用的な CCN ソフトウェア実装リソースの乏しいセンサーノードでは軽量構成 ( 下図 1) 最小機能以外はプラグインまたは外部機能として機能拡張可能 ( 下図 2 3) 軽量 Mobility plugin 1 最小機能構成 ( フォワーディング機能と基本オペレーションのみ ) センサー

5 Cefore [1] 軽量かつ汎用的な CCN ソフトウェア実装リソースの乏しいセンサーノードでは軽量構成 ( 下図 1) 最小機能以外はプラグインまたは外部機能として機能拡張可能 ( 下図 2 3) 軽量 Mobility plugin 1 最小機能構成 ( フォワーディング機能と基本オペレーションのみ ) センサー Raspberry Pi Transport plugin Cache plugin 2Transport プラグインでストリーミング通信をサポート Mac, Linux, Android cefnetd Cefore 基本構成 [1] Cefore, 3 キャッシュ機能を追加ルータ高機能

6 エミュレーターの利点現実性 : 実際のコードが実時間で動作する拡張性 : 大規模なネットワークを構築できる柔軟性 : ノードやリンクの性能を容易に設定できるテストベッドシミュレーターエミュレーター現実性高低高拡張性低高高柔軟性低中高実装例 NDN testbed, CUTEi ndnsim, ccnsim Mini-CCNx, Mini-NDN, vicn, Mini-Cefore

7 エミュレート方式 Virtual Machine (VM) 方式 VM 起動やその上のプログラム実行が低速多数の VM 起動管理が煩雑ゲスト OS の挙動を逐一計算して仮想化 VM VM VM コンテナ方式コンテナ起動やその上のプログラム実行が高速コンテナ大量起動が容易論理的に孤立したユーザ空間を作成コンテナコンテナコンテナプログラムプログラムプログラムプログラムプログラムプログラムゲスト OS ゲスト OS ゲスト OS 計算資源計算資源計算資源 VM 管理ソフトウェアホスト OS ホスト OS コンテナごとに計算資源量を制限

8 Mini-Cefore のシステム Mininet を Cefore 用に改造機能追加 M ininet コンテナ方式のネットワークエミュレーター Software Defined Networking (SDN) 用に開発 Mininet- HiFi コンテナごとの CPU メモリ資源量を制限コンテナ間の干渉を無くし帯域等の信頼性を確保 M ini-ccnx CCNx が各ノードで起動するように改造 CCN ネットワーク作成を支援する機能を追加 M ini-cefore 開発の変遷 Cefore が各ノードで起動するように改造大規模シナリオ実行を支援する機能を追加

9 Mini-Cefore の使用方法紹介デモ 1. 設定ファイル minicefore.conf を記述 2. sudo minicefore を実行 3. コマンドラインインターフェース (CLI) で操作 producer cefore:/test 1. 設定ファイルを記述 router consumer 2. sudo minicefore 3. CLI で操作説明用トポロジー

11 Mini-Cefore のユースケース 1. キャッシュ有効時無効時のダウンロード時間を評価同時ダウンロード数の変化に伴うダウンロード時間の変動を忠実に再現 2. 大規模ネットワークでキャッシュ置換方式の性能比較大規模エミュレーション支援ツールを用いて必要なファイルを準備し容易に実験可能

12 ユースケース (1) 評価環境キャッシュ有効時無効時のダウンロード時間を評価 Links (1 Mbps) Producer Content (1 MB) Router [preferences] cpu=0.2 [nodetypes] default:./cefore nocache:./nocache_cefore/cefnetd.conf _ 信頼性向上のために CPU 使用率を制限 [hosts] prod: _ cpu=0.8 router: _ cpu=0.8 cefore:/,prod cons01: _ type=nocache cpu=0.2 cefore:/,router cons02: _ type=nocache cpu=0.2 cefore:/,router cons03: _ type=nocache cpu=0.2 cefore:/,router cons04: _ type=nocache cpu=0.2 cefore:/,router cons05: _ type=nocache cpu=0.2 cefore:/,router n Consumers 評価用トポロジー [routers] [links] prod:router bw=1 cons01:router bw=1 cons02:router bw=1 cons03:router bw=1 cons04:router bw=1 cons05:router bw=1 bw=1 リンクの帯域を 1 Mbps に制限設定ファイル minicefore.conf (n = 5 の場合 )

13 ユースケース (1) 評価結果キャッシュ有効時無効時のダウンロード時間を評価平均ダウンロード時間 Cefore 通信 ( キャッシュ有効 ) Cefore 通信 ( キャッシュ無効 ) TCP 通信 m [ 秒 ] C o n s u m e r ノード数 n キャッシュ有効時は一定時間キャッシュ無効時は n に比例した時間がかかる傾向を忠実に再現

ユースケース (2) 評価環境大規模ネットワークでキャッシュ置換方式の性能比較トポロジー設定コンテンツ要求分布設定キャッシュ方式設定 CAIDA トポロジー ( 全 66 ノード ) Zipf 分布 + RankShift ポアソン到着過程 Cache Everything Everywhere FIFO, Random, LRU, LFU, CLOCK, CUSH [2]

14 ユースケース (2) 評価環境大規模ネットワークでキャッシュ置換方式の性能比較トポロジー設定コンテンツ要求分布設定キャッシュ方式設定 CAIDA トポロジー ( 全 66 ノード ) Zipf 分布 + RankShift ポアソン到着過程 Cache Everything Everywhere FIFO, Random, LRU, LFU, CLOCK, CUSH [2] キャッシュサイズ : 100KB,1MB,10MB 18 シナリオ大規模エミュレーション支援ツールで自動生成実行 Mini-Cefore 用設定ファイル自動実行用スクリプト各ノードの Cefore 用設定ファイルアプリケーションシナリオ数 [2] A. Ooka, E. Suyong, S. Ata, and M. Murata, Scalable cache component in ICN adaptable to various network traffic 2017 access National patterns, Institute to appear in IEICE of Information Transactions on Communications, and Communications Vol. E101-B, no. 101, Technology January 2018

15 ユースケース (2) 評価結果大規模ネットワークでキャッシュ置換方式の性能比較キャッシュヒット率 [%] キャッシュサイズ [ K B ] 大規模ネットワークでの評価を容易に実行

16 Mini-Cefore の拡張性評価 Mini-Cefore が格子状トポロジー (2 辺 ~60 辺 ) の起動終了に要した時間を評価実験 PC 性能 Ubuntu LTS Intel Xeon E (2.90 GHz) 64 GB RAM 1 TB hard disk 起動時間 [ 秒 ] 起動時間終了時間 n = 1024 (32 辺 ) 起動 : 72 秒終了 : 14 秒 n = 3600 (60 辺 ) 起動 : 541 秒終了 : 87 秒終了時間 [ 秒 ] n = 100 (10 辺 ) 起動 : 3.0 秒終了 : 0.2 秒ノード数 n 100ノードなら3 秒 1,000 ノードでも約 1 分で起動可能

17 まとめ Cefore 用のネットワークエミュレーター Mini-Cefore を開発現実性拡張性柔軟性が高い軽量かつ拡張性の高いコンテナ方式 100 ノードを数秒 1,000 ノードを約 1 分で起動可能簡単な設定ファイルで大規模ネットワーク実験が可能 Cefore のプラグイン機能と組み合わせることで機能拡張も容易にて近日公開予定

コンテンツセントリックネットワーク技術を用いたストリームデータ配信システムの設計と実装

コンテンツセントリックネットワーク技術を用いたストリームデータ配信システムの設計と実装コンテンツセントリックネットワークにおけるストリームデータ配信機構の実装川崎賢弥, 阿多信吾, 村田正幸大阪大学大学院情報科学研究科大阪市立大学大学院工学研究科 2 発表内容研究背景研究目的ストリームデータ配信機構の設計ストリームデータのモデル化コンテンツの名前構造ストリームデータの要求とフロー制御ストリームデータ配信機構の実装動作デモンストレーション 3 コンテンツセントリックネットワーク