Energy Efficient Network Control Using Node Utilization Estimation

摘要

近年、様々なクラウドアプリケーションの登場により、データセンタ内におけるトラヒック量が急増し、また、そのトラヒックパターンは時々刻々と変化している。このため、既存のツリー状ネットワークではボトルネックリンクにおいて輻輳が発生し、スループットが低下してしまう恐れがある。このような問題に対し我々は既に、多数の小規模なスイッチをメッシュ状に接続することによってネットワークを構成し、フロー毎にマルチパスルーティングを実施することによって輻輳を回避するフローべ－スメッシュネットワークを提案している。しかし、夜間などトラヒックの発生量が少ない時間帯においては、スイッチの利用率が低下し、ネットワークは不必要な電力を消費してしまう。本稿では、スイッチの利用率を推定し、ネットワ「クが輻輳を回避することができるだけのスイッチのみ起動させることにより、電力消費量を低減させる電力制御方式Think Before Start－up（TBS）を提案し、その有効性を評価する。%In this paper, we present an energy efficient network control mechanism. With the advent of various cloud applications, the traffic volume and its patterns have greatly changed and vary from time to time. Thus, traditional network design and control could cause severe congestion along the potential bottleneck links. For such networks, we have proposed a flow-based mesh network, where lots of small sized nodes are connected in a mesh manner and an intelligent flow-by-flow multipath routing mechanism efficiently utilizes the path capacities. However, when the traffic load is low, such high degree path redundancy might not be necessary and could waste huge amount of energy. Therefore, we propose a mechanism, what we call TBS, think before start-up, to reduce power usage of network devices by switching on and off the nodes according to traffic situations. TBS estimates the changes of node utilizations before actually starts up or shuts down a node by calculating current traffic matrix and routing probability matrix, so that the selection maximizes network performance with smallest power consumption. Our simulation results show that TBS optimizes both power usage and network performance.