Bloom filterを用いた高速・スケーラブルなフロー毎帯域制御方式

摘要

ネットワークに対するサービスやアプリケーションの多様化により、今後ますますフロー毎のQoSに対する要求が高まると考えられる。しかしながら現在のルータでは、1）フロー毎の状態管理にコストがかかり、フロー数や回線速度に対するスケーラビリティーに限界がある、2）QoS制御機能がハードウエア化されており、多様化するサービス毎の要求への対応が困難である、という問題がある。そこで本稿では、スケーラブルでカスタマイズ可能なQos制御方式を提案する。提案方式では、ルータとは別に制御サーバを用意し、フロー毎の状態をこの制御サーバで管理する。制御サーバではこれを元にフロー毎の制御情報を生成し、これをbloom filterで圧縮してルータへと指示する。従って、制御サーバではソフトウエア的にQoS制御機能をカスタマイズ可能であり、ルータではフロー状態の管理が簡略化されフロー数や回線速度に対してスケーラブルとなる。シミュレーション評価の結果、提案方式は少ないスイッチバッファ容量においても、フロー毎にスケジューラを持つ方式とほぼ同程度の性能を有することがわかった。また、制御サーバやルータの処理負荷も十分に低くてすむことがわかった。%Diversified requirements for network services and applications have increased the demands for per-flow QoS management. Current router technologies, however, have difficulties for 1) high-speed per-flow QoS management due to per-flow state maintenance and 2) flexible QoS management due hardware implementation. In this paper, we propose a scalable and programmable QoS control scheme. The proposed scheme employs a control server which maintains per-flow state information. Based on the information, the server generates QoS control instructions and sends them to a router. QoS management behavior is written by software on a server and thus is programmable. Also, QoS control instructions on the router are compressed using a bloom filter, which makes the router scalable for flow numbers and link speeds. Our simulation results show that the proposed scheme achieves per-flow fairness that is comparable to DRR packet schedulers. Also, we found that processing cost at the control server and the router are small enough for very high-speed links.