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Content-Based Network における データ処理コンポーネント配置問題

Content-Based Network における データ処理コンポーネント配置問題. 　　落合秀也 　　　　木村慎吾 　　　　松浦知史　 砂原秀樹　　　 福原英之 　　 　江崎浩　　　　　. 東京大学 / NICT. NAIST. NAIST/NICT. 東京大学 / NICT. 慶應大 /NAIST. NetOneSystems. DPS 研究会 (2009 年 6 月 18 日 ) 発表資料. 発表の内容. 背景と概要 Content-Based Network 分散 Publish/Subscribe システム 想定される運用のモデル

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Content-Based Network における データ処理コンポーネント配置問題

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Presentation Transcript

  1. Content-Based Networkにおけるデータ処理コンポーネント配置問題 　　落合秀也 　　　　木村慎吾 　　　　松浦知史　 砂原秀樹　　　 福原英之 　　 　江崎浩　　　　　 東京大学 / NICT NAIST NAIST/NICT 東京大学 / NICT 慶應大/NAIST NetOneSystems DPS研究会 (2009年6月18日) 発表資料

  2. 発表の内容 • 背景と概要 • Content-Based Network • 分散Publish/Subscribeシステム • 想定される運用のモデル • データ処理コンポーネント • 役割 • 配置の最適化問題 • まとめ

  3. 背景 と 研究の概要 • 降雨レーダが観測したデータの配信 • 広範囲／高密度 • 250m×250mのメッシュで上空の降雨を観測できる • N ≒ 100万点 • リアルタイム • データを扱いやすい情報に加工して再配信 • 例えば、人間にも、わかりやすい表現 • 他のデータと付け合せた複合的な情報 • Content-Based Network (CBN)を使った実現法 • その際、考慮しなければいけない最適化課題 降雨レーダ

  4. 東京アメッシュ(降雨レーダ)の例 文京区 猛烈な雨 品川区 豪雨に警戒せよ このようなデータ及び情報を同一フレームワークの上で配信 東京アメッシュ (http://tokyo-ame.jwa.or.jp/)　より抜粋

  5. 発表の内容 • 背景と概要 • Content-Based Network • 分散Publish/Subscribeシステム • 想定される運用のモデル • データ処理コンポーネント • 役割 • 配置の最適化問題 • まとめ

  6. Content-Based Network (CBN) • 分散 Publish / Subscribe システム • Publisher: 構造化されたメッセージを発信 • Subscriber: 購読条件に内容的に合致するメッセージを受信 • IPネットワーク上にOverlayとして構築 • すでにハードウェア製品も出てきている (Solace 3230) Router Publisher Subscriber CBN

  7. (例) メッセージと購読条件 メッセージ(センサデータ) <?xml version=“1.0” ?> <sensor_data> <sensor_id>A</sensor_id> <sensor_type>Temperature</sensor_type> <time>2006-05-12 03:12:34</time> <latitude>35.54256</latitude> <longitude>139.2345</longitude> <value>25.7</value> </sensor_data> Predicates A /sensor_data[sensor_type=“Temperature”] Predicates B /sensor_data[latitude>0 and longitude>0]

  8. CBNの動作例 (経路構築) type=Temperature SA Router Publisher Subscriber これはDistance Vector方式、CSPF等の方式も存在する。

  9. CBNの動作例 (メッセージ配送) type=Temperature SA Router type=Temperature latitude=35.76 longitude=139.23 Publisher PA Subscriber

  10. CBN 動作例 (複数のSubscriber) type=Temperature SA latitude>0 SB Router type=Temperature latitude=35.76 longitude=139.23 Publisher PA Subscriber

  11. CBN 動作例 (条件に合致しない場合) type=Humidity latitude=35.76 longitude=139.23 type=Temperature SA PB latitude>0 SB Router Publisher PA Subscriber

  12. 発表の内容 • 背景と概要 • Content-Based Network • 分散Publish/Subscribeシステム • 想定される運用のモデル • データ処理コンポーネント • 役割 • 配置の最適化問題 • まとめ

  13. Content-Based Networkの運用 • スキーマの管理 • データ種別ごとに、データプレーンが仮想的に個別に存在する、と考える • 降雨レーダの生データ • <raw> ... </raw> であるメッセージ • 都市粒度で観測された降雨情報 • <cityObserve> ... </cityObserve> であるメッセージ • 都市粒度で発令される警戒情報 • <cityWarn> ... </cityWarn> であるメッセージ

  14. Content-Based Networkの運用複数枚のデータプレーン エンド・ユーザ 都市粒度 警戒情報 /cityWarn <cityWarn> <cityName>東京都品川区</cityName> <message>豪雨に警戒せよ</message> </cityWarn> Data Plane #N ... 都市粒度 観測情報 /cityObserve <cityObserve> <cityName>東京都文京区</cityName> <message>猛烈な雨</message> </cityObserve> Subscribe Data Plane #2 <raw> <latitude>35.98721</latitude> <longitude>139.32144</longitude> <rainIntensity>15</rainIntensity> </raw> 生データ /raw Publish Data Plane #1 レーダ観測システム Content-Based Network センサ

  15. Content-Based Network の運用Publisher / Subscriber の位置づけ エンド・ユーザ 都市粒度 警戒情報 /cityWarn Data Plane #N ... 都市粒度 観測情報 /cityObserve Subscribe Data Plane #2 生データ /raw Publish Data Plane #1 レーダ観測システム センサ

  16. 発表の内容 • 背景と概要 • Content-Based Network • 分散Publish/Subscribeシステム • 想定される運用のモデル • データ処理コンポーネント • 役割 • 配置の最適化問題 • まとめ

  17. データ処理コンポーネント • あるデータプレーンをSubscribe • 受信データに対し、何らかの処理を実施 • 結果を他のデータプレーンにPublish <raw> <latitude>35.98721</latitude> <longitude>139.32144</longitude> <rainIntensity>15</rainIntensity> </raw> <raw> <latitude>35.98721</latitude> <longitude>139.32144</longitude> <rainIntensity>15</rainIntensity> </raw> <raw> <latitude>35.98721</latitude> <longitude>139.32144</longitude> <rainIntensity>15</rainIntensity> </raw> <cityObserve> <cityName>東京都文京区</cityName> <message>猛烈な雨</message> </cityObserve> <raw> <latitude>35.98721</latitude> <longitude>139.32144</longitude> <rainIntensity>15</rainIntensity> </raw> #1 #2 Subscribe Publish 生データ 都市粒度観測情報 データ処理コンポーネント

  18. データ処理コンポーネント エンド・ユーザ 傾向分析＆警戒発令 都市粒度 警戒情報 ( /city/warn ) 都市粒度 観測情報 ( /city/observe ) Subscribe 生データ ( /raw ) データ・アグリゲーション Publish データ処理コンポーネント (データプレーン間の橋渡しを行う) センサ レーダ観測システム

  19. データ処理コンポーネントデータフローの考察データ処理コンポーネントデータフローの考察 ユーザ(北部) レーダ(北部) レーダ(南部) ユーザ(南部) ユーザ(中部) レーダ(中部)

  20. データフローの考察 1. 生データの配信 (最大3ホップ) 2. 警戒情報の配信 (最大10ホップ) 傾向分析＆ 警戒情報発令 ユーザ(北部) レーダ(北部) レーダ(南部) ユーザ(南部) ユーザ(中部) レーダ(中部)

  21. 発表の内容 • 背景と概要 • Content-Based Network • 分散Publish/Subscribeシステム • 想定される運用のモデル • データ処理コンポーネント • 役割 • 配置の最適化問題 • まとめ

  22. 配置最適化の一例最大遅延の最小化 傾向分析＆ 警戒情報発令 ユーザ(北部) 230ms 4 1 150ms 20ms 20ms 3 7 2 30ms 10ms レーダ(北部) 5 10ms 20ms 6 レーダ(南部) ユーザ(南部) ユーザ(中部) レーダ(中部)

  23. << 配置最適化の一例 >>最大遅延の最小化

  24. 最適化関数 • 最適化のために利用が想定されるコストΨ • 遅延 • 内容に応じたインパクト度 • I.e., どれだけ重要なメッセージか • 対象とする事象の頻度 • トラフィック量 最適な配置場所 V: ルータの集合 Ψ(v): ルータvに配置した場合のコスト c: データ処理コンポーネント

  25. 発表の内容 • 背景と概要 • Content-Based Network • 分散Publish/Subscribeシステム • 想定される運用のモデル • データ処理コンポーネント • 役割 • 配置の最適化問題 • まとめ

  26. まとめ • データ処理を含めたContent-Based Networkの運用モデルを明確化 • 配置の最適化問題についてモデル化を行った  詳細は，論文を参照願います． • 今後の研究 • 具体的な最適化基準へのブレイクダウン (必要機能の追加を含む) • シミュレーション評価 • 実装と実証実験

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