一時的パケット蓄積を用いた制御によるネットワークの効率向上に関する研究

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情報指向ネットワーク (ICN) ルータの高速化を妨げる要因が不人気な Data パケットを不必要にキャッシュへ挿入する処理にあることを明らかにし、不人気な Data パケットのキャッシュ挿入を回避する挿入判別アルゴリズム、フィルタを開発した。実装とシミュレーションを通じて、フィルタが高速性と高いキャッシュヒット率を ICN ルータ上で両立することを示した。具体的な研究成果は下記である。(1)直前q個の要求からDataパケット毎の要求数をカウントし、閾値k回以上要求されたData パケットのみをキャッシュへ挿入する、フィルタを設計し、ハッシュテーブルベースの要求カウントにより高速な実装を実現した。シミュレーションにより、高性能な ARC よりもヒット率を若干低下するが、単純な FIFO よりも向上することを示した。また、ICN ルータへフィルタを実装し、高性能な ARC、単純な FIFO よりも高いパケット転送速度を実現できることを示した。この結果、フィルタは単一 CPU を持つLinuxサーバで実装した ICN ルータ上で 4200万パケット/秒のパケット転送速度を実現した。(2)フィルタの実装基盤である ICN ルータを、フォワーディングの高速化、並列度の向上、の2つの観点から高速化した。フォワーディングでは、DRAM 上のデータ構造の読み込み時間が課題であり、解決策として、ルータで受信した N パケットを対象に、n パケット目の処理中に n+1パケット目のデータ構造を先読みするプリフェッチアルゴリズムを提案した。並列度向上では、宛先が同一のパケットを異なるCPUコアに割り当てると、ルータに保持する宛先の状態の一貫性を保つ排他制御が高負荷である課題に対し、状態テーブルの実装と ICN プロトコルの標準機能の併用のみで軽量に一貫性保証を実現する方法を検討した。