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公開番号2025100826
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2025070463,2023536248
出願日2025-04-22,2021-07-19
発明の名称サーバ内データ転送装置、サーバ内データ転送方法およびプログラム
出願人日本電信電話株式会社
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類G06F 9/48 20060101AFI20250626BHJP(計算;計数)
要約【課題】低遅延性を維持しつつ、CPU使用率を削減して省電力化を可能とする。
【解決手段】データ到着スケジュールを管理し、データ到着タイミングに合わせてスリープ制御を行うsleep制御管理部210を備えるサーバ内データ転送装置200であって、sleep制御管理部210は、特定のデータ到着タイミングに関する情報を持つデータフローにおいて、データ到着タイミングをもとにポーリングモデルを用いてデータの到着を監視するスレッドをスリープさせ、データ到着タイミングをもとにスレッドのスリープを解除する動作を行う。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
データ到着スケジュールを管理し、データ到着タイミングに合わせてスリープ制御を行うスリープ制御管理部を備えるサーバ内データ転送装置であって、
前記スリープ制御管理部は、
特定のデータ到着タイミングに関する情報を持つデータフローにおいて、
前記データ到着タイミングをもとにポーリングモデルを用いてデータの到着を監視するスレッドをスリープさせ、
前記データ到着タイミングをもとに前記スレッドのスリープを解除する動作を行う
ことを特徴とするサーバ内データ転送装置。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
請求項１における特定のデータ到着タイミングに関する情報を持つデータフローは、
ＲＡＮ（Radio Access Network）における信号処理である
ことを特徴とするサーバ内データ転送装置。
【請求項３】
請求項２における特定のデータ到着タイミングは、
ＲＡＮにおける無線信号のデータ送受信を管理するＭＡＣ（Medium Access Control）スケジューラ情報より取得する
ことを特徴とするサーバ内データ転送装置。
【請求項４】
請求項３におけるＭＡＣスケジューラ情報は、
ＰＨＹ（PHYsical）レイヤーとＭＡＣレイヤーを接続するデータスケジュール情報をやり取りするＩＦを介して取得する
ことを特徴とするサーバ内データ転送装置。
【請求項５】
請求項２における特定のデータ到着タイミングは、
ＲＡＮ装置と対向する伝送装置とのＩＦ（Interface）を流通するメッセージから取得する
ことを特徴とするサーバ内データ転送装置。
【請求項６】
請求項２におけるデータ到着タイミングは、
O-RANにおける伝送装置とデータスケジュール情報をやり取りするＩＦから取得する
ことを特徴とするサーバ内データ転送装置。
【請求項７】
データ到着スケジュールを管理し、データ到着タイミングに合わせてスリープ制御を行うサーバ内データ転送装置のサーバ内データ転送方法であって、であって、
前記サーバ内データ転送装置は、
特定のデータ到着タイミングに関する情報を持つデータフローにおいて、
前記データ到着タイミングをもとにポーリングモデルを用いてデータの到着を監視するスレッドをスリープさせるステップと、
前記データ到着タイミングをもとに前記スレッドのスリープを解除する動作を行うステップと、を実行する
ことを特徴とするサーバ内データ転送方法。
【請求項８】
コンピュータを、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のサーバ内データ転送装置として機能させるためのプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーバ内データ転送装置、サーバ内データ転送方法およびプログラムに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
ＮＦＶ（Network Functions Virtualization：ネットワーク機能仮想化）による仮想化技術の進展などを背景に、サービス毎にシステムを構築して運用することが行われている。また、上記サービス毎にシステムを構築する形態から、サービス機能を再利用可能なモジュール単位に分割し、独立した仮想マシン（ＶＭ：Virtual Machineやコンテナなど）環境の上で動作させることで、部品のようにして必要に応じて利用し運用性を高めるといったＳＦＣ（Service Function Chaining）と呼ばれる形態が主流となりつつある。
【０００３】
仮想マシンを構成する技術としてLinux（登録商標）とＫＶＭ（kernel-based virtual machine）で構成されたハイパーバイザー環境が知られている。この環境では、ＫＶＭモジュールが組み込まれたHost OS（物理サーバ上にインストールされたＯＳをHost OSと呼ぶ）がハイパーバイザーとしてカーネル空間と呼ばれるユーザ空間とは異なるメモリ領域で動作する。この環境においてユーザ空間にて仮想マシンが動作し、その仮想マシン内にGuest OS（仮想マシン上にインストールされたＯＳをGuest OSと呼ぶ）が動作する。
【０００４】
Guest OSが動作する仮想マシンは、Host OSが動作する物理サーバとは異なり、（イーサネット（登録商標）カードデバイスなどに代表される）ネットワークデバイスを含むすべてのＨＷ（hardware）が、ＨＷからGuest OSへの割込処理やGuest OSからハードウェアへの書き込みに必要なレジスタ制御となる。このようなレジスタ制御では、本来物理ハードウェアが実行すべき通知や処理がソフトウェアで擬似的に模倣されるため、性能がHost OS環境に比べ、低いことが一般的である。
【０００５】
この性能劣化において、特にGuest OSから自仮想マシン外に存在するHost OSや外部プロセスに対して、ＨＷの模倣を削減し、高速かつ統一的なインターフェイスにより通信の性能と汎用性を向上させる技術がある。この技術として、virtioというデバイスの抽象化技術、つまり準仮想化技術が開発されており、すでにLinux（登録商標）を始め、FreeBSD（登録商標）など多くの汎用ＯＳに組み込まれ、現在利用されている（特許文献１，２参照）。
【０００６】
virtioでは、コンソール、ファイル入出力、ネットワーク通信といったデータ入出力に関して、転送データの単一方向の転送用トランスポートとして、リングバッファで設計されたキューによるデータ交換をキューのオペレーションにより定義している。そして、virtioのキューの仕様を利用して、それぞれのデバイスに適したキューの個数と大きさをGuest OS起動時に用意することにより、Guest OSと自仮想マシン外部との通信を、ハードウェアエミュレーションを実行せずにキューによるオペレーションだけで実現することができる。
【０００７】
［割込モデルによるパケット転送（汎用VM構成の例）］
図１９は、汎用Linux kernel（登録商標）およびＶＭ構成のサーバ仮想化環境における、割込モデルによるパケット転送を説明する図である。
ＨＷ１０は、NIC（Network Interface Card）１１（物理NIC）(インターフェイス部)を有し、Host OS２０、仮想マシンを構築するハイパーバイザーであるＫＶＭ３０、仮想マシン（ＶＭ１，ＶＭ２）４０、およびGuest OS５０により構築された仮想通信路を経由してuser space（ユーザスペース）６０上のデータ処理ＡＰＬ（Application）１との間でデータ送受信の通信を行う。以下の説明において、図１９の太矢印に示すように、データ処理ＡＰＬ１が、ＨＷ１０からのパケットを受け取るデータの流れをＲｘ側受信と称し、データ処理ＡＰＬ１が、ＨＷ１０にパケットを送信するデータの流れをＴｘ側送信と称する。
【０００８】
Host OS２０は、kernel２１、Ring Buffer２２、およびDriver２３を有し、kernel２１は、kernel threadであるvhost-netモジュール２２１Ａと、tapデバイス２２２Ａと、仮想スイッチ(br)２２３Ａと、を有する。
【０００９】
tapデバイス２２２Ａは、仮想ネットワークのカーネルデバイスであり、ソフトウェアでサポートされている。仮想マシン（ＶＭ１）４０は、仮想ブリッジ(bridge)に作成される仮想スイッチ(br)２２３Ａを介してGuest OS５０とHost OS２０が通信できる。tapデバイス２２２Ａは、この仮想ブリッジに作成されるGuest OS５０の仮想NIC（vNIC）と繋がるデバイスである。
【００１０】
Host OS２０は、Guest OS５０の仮想マシン内で構築された構成情報（共有バッファキューの大きさ、キューの数、識別子、リングバッファへアクセスするための先頭アドレス情報など）をvhost-netモジュール２２１Ａにコピーし、仮想マシン側の端点の情報をHost OS２０内部に構築する。このvhost-netモジュール２２１Ａは、virtioネットワーキング用のカーネルレベルのバックエンドであり、virtioパケット処理タスクをユーザ領域（ユーザ空間）からkernel２１のvhost-netモジュール２２１Ａに移すことで仮想化のオーバーヘッドを低減できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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