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Software-oriented Cloud-native Network Infrastructure towards Terabit-class Communications

面向太比特级通信的面向软件的云原生网络基础设施

基本信息

批准号：
22H03581
负责人：
川島龍太
金额：
$ 10.82万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本課題では、高度な仮想化技術を組み込んだ大規模ネットワーク基盤システムを対象に、仮想化に伴う性能オーバヘッドの解消に取り組む。そして、仮想化の利点を存分に享受しつつ、従来のハードウェア機器中心のネットワークと同等の性能を実現する。2022年度は、仮想化（コンテナ化）されたネットワーク機能であるCNF (Cloud Native Network Function)における性能劣化問題について取り組んだ。ルータやファイアウォールなどの各種ネットワーク機能をコンテナ形式で実現すると、Kubernetesをはじめとする様々なクラウドエコシステムの利用が可能になるため、ネットワークシステムの高度化および運用効率化が期待できる。しかし、コンテナ化に伴う通信オーバヘッド（ホスト―コンテナ間のプロセス間通信、仮想ネットワークI/O）が大きく、従来では20 Mpps程度で頭打ちになっていた。従来の研究では、プロセス間通信に伴うパケットコピーの排除（ゼロコピー）に焦点を当てていたが、数十%程度の性能向上しか実現できていなかった。本研究では、ホスト―コンテナ間通信におけるCPUキャッシュの利用効率という新たな観点で性能向上を目指す。2022年度は、現行の仮想ネットワークI/O設計・実装・設定に対して140ものバリエーションを用意し、キャッシュの利用効率に関する網羅的な評価を実施した。その結果、現行の仮想ネットワークI/Oにおける性能ボトルネックが明らかになり、さらに「最適な」設計・実装・設定にした際の性能限界が100 Mppsを優に超えると判明した（現行性能の5倍以上）。

The subject is highly intelligent technology group, large-scale production base system group, intelligent system group and performance group. In addition, the advantages of the new technology include the enjoyment of the new technology and the realization of the same performance. In 2022, the performance degradation problem caused by CNF (Cloud Native Network Function) was solved. All kinds of products and services can be used in different ways, such as Kubernetes, Kubernetes, Kubernetes and Kubernetes. For example, if you want to communicate with others, you can send me a message at 20 Mpps. In recent years, the research on communication between different countries has been carried out in an upward direction. This study aims to improve CPU utilization and performance in inter-network communication. In 2022, we will implement the evaluation of the network related to the utilization rate of the current I/O design, implementation and setting for 140 mobile devices. As a result, the performance of the current I/O system is determined to be more than 5 times that of the current system.