JP7745795B1 - パケット転送システム及びパケット転送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】端末装置とサーバとの間で、通信の一貫性及び効率性を向上しつつ、パケット転送を高速化して、超低遅延配信を実現する。
【解決手段】パケット転送システム１は、端末装置２と、ＱＵＩＣプロトコルを利用する複数のポッド３ａを有する冗長化したサーバ３と、ロードバランサ４と、を備える。ロードバランサは、ユーザー空間１１ａ及びカーネル空間１１ｂの間でデータを共有可能なマップ１７を有し、サーバ３に存在する各ポッド３ａについて、識別子を含むキーとＩＰアドレスを含む値とからなる第１情報を第１マップ１７ａに記録し、端末装置２からパケットを受信したとき、第１マップ１７ａを参照して、当該パケットのコネクションＩＤに識別子が含まれる場合、当該識別子に対応するＩＰアドレスのポッド３ａを宛先とし、当該パケットのコネクションＩＤに識別子が含まれない場合、最もＣＰＵ利用率の低いポッド３ａを宛先としてパケットを転送する。
【選択図】図１

Description

本発明は、超低遅延配信でパケットを転送するパケット転送システム及びパケット転送方法に関する。

従来から、パケット転送システムでは、通信障害を回避するために、パケットを配信するサーバを冗長化し、クライアントである端末装置が適切なサーバと接続することが求められている。

例えば、特許文献１では、通信システムに含まれる中央局パケット冗長化装置は、複数のパケット処理装置の負荷が平均化されるように、受信したパケットを転送する負荷分散装置と、負荷分散装置によって転送されたパケットを処理する複数のパケット処理装置と、複数のパケット処理装置から受信したパケットを転送するスイッチとを備える。負荷分散装置は、移動局の情報処理装置の第１の部分に基づいて、パケットの転送先を決定し、決定された転送先のパケット処理装置にパケットを転送する。

特開２０２３－０４８３９６号公報

パケット転送システムでは、サーバがリアルタイムに配信を行うために、クライアントである端末装置とサーバとの間で、超低遅延配信でパケットを転送することが求められている。例えば、パケット転送システムは、サーバにＱＵＩＣプロトコルを適用し、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いて高速化しつつ、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のような通信の信頼性を提供してパケット転送を行うものがある。パケット転送システムでは、ＱＵＩＣプロトコルを利用した超低遅延配信において、サーバが冗長化されている場合、複数の端末装置と冗長化サーバとの間で、適切な接続を行って各パケットを転送する必要がある。

従来のパケット転送システムには、超低遅延配信のために、Ｌ７アプリケーション層でロードバランサ（負荷分散装置）を実装するものがある。しかしながら、このようなロードバランサでは、処理速度に限界があり、ＣＰＵコア数を増大しても、超低遅延配信を実現することが困難であった。

また、パケット転送システムでは、ＱＵＩＣプロトコルを利用した超低遅延配信において、通信の一貫性及び効率性を保つために、端末装置は、最初にパケットを発行したサーバのノードと、その後も正確にルーティングされることが重要である。具体的には、端末装置が送信したリクエストに対して、サーバはコネクションＩＤを含むレスポンスを応答し、その後、端末装置は、当該コネクションＩＤを発行したサーバと接続する必要がある。しかしながら、パケット転送システムでは、端末装置が当該サーバと接続する手法や、また、サーバがレスポンスを応答する端末装置を特定する手法が明確化されておらず、困難であり、端末装置とサーバとが一貫性を保って接続することが困難であった。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、端末装置とサーバとの間で、通信の一貫性及び効率性を向上しつつ、パケット転送を高速化して、超低遅延配信を実現することができるパケット転送システム及びパケット転送方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のパケット転送システムは、端末装置と、ＱＵＩＣプロトコルを利用してパケット処理を行う、１つ以上のコンテナからなる複数のポッドを定義して冗長化したサーバと、前記端末装置と前記サーバとの間でパケット転送を行うロードバランサと、を備え、前記ロードバランサは、ユーザー空間及びカーネル空間を有するオペレーティングシステムで動作し、前記ユーザー空間及び前記カーネル空間の間でデータを共有可能なマップを有し、前記サーバに存在する前記各ポッドについて、識別子を含むキーとＩＰアドレスを含む値とからなる第１情報を、前記マップである第１マップに記録し、前記端末装置からパケットを受信したとき、前記第１マップを参照して、当該パケットに設定されたコネクションＩＤに、前記識別子が含まれる場合、当該識別子に対応する前記ＩＰアドレスの前記ポッドを宛先として前記パケットを転送し、当該パケットに設定されたコネクションＩＤに前記識別子が含まれない場合、前記サーバに存在する前記複数のポッドのうち、最もＣＰＵ利用率の低い前記ポッドを宛先として前記パケットを転送することを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、本発明のパケット転送方法は、端末装置と、ＱＵＩＣプロトコルを利用してパケット処理を行う、１つ以上のコンテナからなる複数のポッドを定義して冗長化したサーバと、の間でパケット転送を行うパケット転送方法であって、ユーザー空間及びカーネル空間を有するオペレーティングシステムで動作し、前記ユーザー空間及び前記カーネル空間の間でデータを共有可能なマップを有するロードバランサによって、前記サーバに存在する前記各ポッドについて、識別子を含むキーとＩＰアドレスを含む値とからなる第１情報を、前記マップである第１マップに記録し、前記端末装置からパケットを受信したとき、前記第１マップを参照して、当該パケットに設定されたコネクションＩＤに、前記識別子が含まれる場合、当該識別子に対応する前記ＩＰアドレスの前記ポッドを宛先として前記パケットを転送し、当該パケットに設定されたコネクションＩＤに前記識別子が含まれない場合、前記サーバに存在する前記複数のポッドのうち、最もＣＰＵ利用率の低い前記ポッドを宛先として前記パケットを転送することを特徴とする。

本発明によれば、端末装置とサーバとの間で、通信の一貫性及び効率性を向上しつつ、パケット転送を高速化して、超低遅延配信を実現することができるパケット転送システム及びパケット転送方法を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るパケット転送システムを概略的に示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るパケット転送システムにおけるパケット転送の動作例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るパケット転送システムのロードバランサにおけるリクエストパケット処理の動作例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るパケット転送システムのロードバランサにおけるレスポンスパケット処理の動作例を示すフローチャートである。

先ず、図１を参照しながら、本発明の実施形態に係るパケット転送システム１の全体の構成について説明する。図１に示されるように、パケット転送システム１は、クライアントである１つ以上の端末装置２と、配信等を行うサーバ３と、端末装置２とサーバ３との間でパケット転送を行うロードバランサ４と、を備える。端末装置２とロードバランサ４とは、インターネット等のネットワークを介して通信可能に接続され、サーバ３とロードバランサ４とは、インターネット等のネットワークを介して通信可能に接続されている。

本実施形態では、パケット転送システム１は、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）をベースとしたＱＵＩＣ（Ｑｕｉｃｋ ＵＤＰ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ）プロトコルを適用する。ＱＵＩＣプロトコルで利用されるＱＵＩＣパケット構造には、宛先を示すコネクションＩＤが含まれる。本実施形態では、端末装置２からサーバ３に向けて送信されるＱＵＩＣパケット構造のコネクションＩＤは、宛先となるサーバ３のポッド３ａを識別する識別子を格納するための識別子部分を含む。

端末装置２は、サーバ３が提供するサービスを利用する、いわゆるクライアントである。図１では、パケット転送システム１が２つの端末装置２を有する例を図示しているが、パケット転送システム１は、１つ又は３つ以上の端末装置２を有してもよい。

端末装置２は、ロードバランサ４を介してサーバ３に向けて、ＱＵＩＣパケット構造を含むＵＤＰパケットを送信する。例えば、端末装置２は、サーバ３からサービスの提供を受けるために、リクエストパケットを作成してロードバランサ４を介してサーバ３に向けて送信し、リクエストパケットにサーバ３が応答したレスポンスパケットをロードバランサ４を介してサーバ３から受信する。

端末装置２は、当該端末装置２のＩＰアドレス及び当該端末装置２のポートを含む送信元情報をリクエストパケットに設定し、また、ロードバランサ４のＩＰアドレス及びロードバランサ４のリスンポート（待ち受けポート）を含む宛先情報をリクエストパケットに設定する。端末装置２は、ポッド３ａが自身の宛先となるポッド３ａを示すコネクションＩＤを発行する前は、ランダムな値のコネクションＩＤをリクエストパケットに設定し、ポッド３ａが自身の宛先となるポッド３ａを示すコネクションＩＤを発行した後は、当該ポッド３ａの識別子を含むコネクションＩＤをリクエストパケットに設定する。

なお、端末装置２は、ロードバランサ４のＩＰアドレス及びロードバランサ４のリスンポートを含む送信元情報と、当該端末装置２のＩＰアドレス及び当該端末装置２のポートを含む宛先情報を有するレスポンスパケットを受信する。

サーバ３は、超低遅延配信でパケット転送を実現するために、ＱＵＩＣプロトコルを適用して動作する、いわゆるＱＵＩＣサーバであり、ＱＵＩＣプロトコルを利用してパケット処理を行う。

サーバ３は、Ｋｕｂｅｒｎｅｔｅｓ（登録商標）等のオーケストレーションシステム（コンテナ管理システム）を適用して、１つ以上のコンテナからなるコンテナ実行部として複数のポッド３ａを定義している。図１では、サーバ３が２つのポッド３ａを有する例を図示しているが、サーバ３は、３つ以上の多数のポッド３ａを有してよい。サーバ３は、コンテナ実行部である複数のポッド３ａがそれぞれ端末装置２との間でパケットを処理する複数のパケット処理部として機能するように、パケット処理機能を冗長化して構成されている。サーバ３では、１つの端末装置２からパケット通信のリクエストがあった場合に、複数のポッド３ａのうち何れか１つのポッド３ａが、当該端末装置２と１対１で通信を行ってパケット処理部として機能する。

サーバ３は、ロードバランサ４を介して端末装置２に向けて、ＱＵＩＣパケット又はＱＵＩＣパケット構造を含むＵＤＰパケットを送信する。例えば、サーバ３は、端末装置２から要求を受け付けるために、ロードバランサ４を介して端末装置２からリクエストパケットを受信し、リクエストパケットに応答するレスポンスパケットを作成してロードバランサ４を介して端末装置２に向けて送信する。

サーバ３は、当該サーバ３の送信元のポッド３ａのＩＰアドレス及び当該サーバ３のポートを含む送信元情報をレスポンスパケットに設定し、また、ロードバランサ４のＩＰアドレス及び端末装置２のポートを含む宛先情報をレスポンスパケットに設定する。なお、サーバ３は、ロードバランサ４のＩＰアドレス及び当該端末装置２のポートを含む送信元情報と、当該サーバ３の宛先のポッド３ａのＩＰアドレス及び当該サーバ３のリスンポートを含む宛先情報を有するリクエストパケットを受信する。サーバ３は、ロードバランサ４と同じリスンポートを有する。

また、サーバ３は、複数のポッド３ａに関する情報をロードバランサ４に提供可能なＡＰＩ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を有する。例えば、サーバ３は、サーバ３に存在する複数のポッド３ａのそれぞれのポッド名及びＩＰアドレスを提供するＡＰＩや、サーバ３に存在する複数のポッド３ａのそれぞれのＣＰＵ利用率及びポッド名又はＩＰアドレスを提供するＡＰＩを有する。

ロードバランサ４は、例えば、ハードウェアとして、制御部１０と、記憶部１１と、通信部１２とを備えて構成される。

制御部１０は、ロードバランサ４の各部及び各種機能を統括制御するものであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のコンピュータで構成され、記憶部１１及び通信部１２に接続されている。記憶部１１は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリや、ハードディスクなどの記録媒体を有して構成され、ロードバランサ４の各部及び各種機能を制御するためのプログラムやデータを記憶する。通信部１２は、ロードバランサ４がネットワークに接続するためのインタフェースであり、即ち、ロードバランサ４を端末装置２やサーバ３とネットワークを介して接続する。

制御部１０は、記憶部１１に記憶されたプログラムやデータに基づいて演算処理を実行することにより、ロードバランサ４の各種構成要素及び各種機能を制御する。例えば、制御部１０は、記憶部１１に記憶されたプログラムを実行することにより、第１マップ作成部２０、パケット判定部２１、第１パケット書換部２２、第２マップ作成部２３、第２パケット書換部２４として動作する。なお、第１マップ作成部２０、パケット判定部２１、第１パケット書換部２２、第２マップ作成部２３、第２パケット書換部２４は、本発明に係るパケット転送方法の第１マップ作成工程、パケット判定工程、第１パケット書換工程、第２マップ作成工程、第２パケット書換工程を実現する。

ロードバランサ４は、記憶部１１にユーザー空間１１ａ及びカーネル空間１１ｂを有するＬｉｎｕｘ（登録商標）等のオペレーティングシステムで動作する。図１では、ユーザー空間１１ａ及びカーネル空間１１ｂが記憶部１１とは別個に図示されているが、ユーザー空間１１ａ及びカーネル空間１１ｂは、記憶部１１において展開される。

ロードバランサ４は、ｇｏｌａｎｇ等のプログラミング言語で実装されてユーザー空間１１ａで動作するｇｏｌａｎｇアプリケーション等のユーザー空間アプリケーション１５と、カーネル空間１１ｂにプログラムを挿入し実行するためのｅＢＰＦ（ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｂｅｒｋｅｌｅｙ Ｐａｃｋｅｔ Ｆｉｌｔｅｒ）等の技術を用いて実装されてカーネル空間１１ｂで動作するｅＢＰＦプログラム等のカーネル空間プログラム１６とを有する。

ロードバランサ４は、ユーザー空間１１ａ及びカーネル空間１１ｂの間でデータを共有可能なｅＢＰＦマップ等のマップ１７を有し、マップ１７は、ｅＢＰＦ等の技術によって利用可能なデータ構造で構成され、カーネル空間プログラム１６によって、ユーザー空間１１ａのユーザー空間アプリケーション１５とカーネル空間１１ｂのカーネル空間プログラム１６との間でデータのやり取りを行うことを可能とする。

ロードバランサ４は、上記したマップ１７として、サーバ３に存在する複数のポッド３ａのそれぞれに関する第１情報を記録する第１マップ１７ａと、端末装置２とサーバ３のポッド３ａとを紐付けるための第２情報を記録する第２マップ１７ｂと、を記憶部１１に有する。

第１マップ作成部２０は、ユーザー空間アプリケーション１５によってサーバ３のＡＰＩを使用し、所定のタイミング毎に、サーバ３から複数のポッド３ａに関する情報を取得し、当該情報に基づく第１情報によって第１マップ１７ａを作成又は更新する。第１マップ作成部２０は、所定のタイミングとして、所定の経過時間（例えば、１０秒）を設定する。

例えば、第１マップ作成部２０は、サーバ３に存在する複数のポッド３ａのそれぞれのポッド名及びＩＰアドレスを取得し、各ポッド３ａのポッド名から各ポッド３ａの識別子を取得し、具体的には、ポッド名の下５文字を識別子（５バイト）として取得する。そして、第１マップ作成部２０は、サーバ３に存在する各ポッド３ａについて、識別子を含むキー（ｋｅｙ）とＩＰアドレスを含む値（ｖａｌｕｅ）とからなる第１情報を、第１マップ１７ａに記録する。

また、第１マップ作成部２０は、サーバ３に存在する複数のポッド３ａのそれぞれのＣＰＵ利用率を取得し、複数のポッド３ａのうち、最もＣＰＵ利用率の低いポッド３ａを特定ポッド３ａとする。そして、第１マップ作成部２０は、特定ポッド３ａについて、固定文字列を含むキー（ｋｅｙ）とＩＰアドレスを含む値（ｖａｌｕｅ）とからなる第１情報を、第１マップ１７ａに記録する。

パケット判定部２１は、端末装置２又はサーバ３からパケットを受信し、カーネル空間プログラム１６によって、ロードバランサ４が受信したパケットが、端末装置２からのパケットかサーバ３からのパケットかを判定する。

例えば、パケット判定部２１は、受信したパケットがＵＤＰパケットか否かを判定し、ＵＤＰパケットである場合には、更に、パケット判定部２１は、ＵＤＰパケットを分解してＵＤＰヘッダを取得し、宛先ポートがロードバランサ４のリスンポートである場合に、端末装置２からのパケットと判定し、それ以外である場合に、サーバ３からのパケットと判定する。

第１パケット書換部２２は、ロードバランサ４が受信したパケットが端末装置２からのパケットである場合に、カーネル空間プログラム１６によって、当該パケットの宛先となるサーバ３のポッド３ａを判定して端末装置２とポッド３ａとを紐付けし、当該パケットの宛先情報を、宛先となるサーバ３のポッド３ａの宛先情報に書き換える。

例えば、第１パケット書換部２２は、端末装置２から、当該端末装置２のＩＰアドレス及び当該端末装置２のポートを含む送信元情報が設定されたリクエストパケットを受信する。

第１パケット書換部２２は、端末装置２からのリクエストパケットのＱＵＩＣパケット構造からコネクションＩＤを取得し、コネクションＩＤから、宛先となるサーバ３のポッド３ａを識別する識別子を格納するための識別子部分を抽出する。また、第１パケット書換部２２は、第１マップ１７ａを参照して、当該識別子部分に示される識別子をキーとするポッド３ａの第１情報が存在するか否かを判定する。

第１パケット書換部２２は、当該識別子部分をキーとするポッド３ａの第１情報が第１マップ１７ａに存在する場合、当該第１情報の値に示されるポッド３ａのＩＰアドレスを取得する。また、第１パケット書換部２２は、当該識別子部分をキーとするポッド３ａの第１情報が第１マップ１７ａに存在しない場合、第１マップ１７ａを参照して、固定文字列をキーとする最もＣＰＵ利用率の低い特定ポッド３ａの第１情報を取得し、当該第１情報の値に示される特定ポッド３ａのＩＰアドレスを取得する。

そして、第１パケット書換部２２は、端末装置２からのリクエストパケットの宛先情報を、取得したポッド３ａのＩＰアドレス及びサーバ３のリスンポートを含む宛先情報に書き換える。また、第１パケット書換部２２は、端末装置２からのリクエストパケットの送信元情報を、ロードバランサ４のＩＰアドレス及び端末装置２のポートを含む送信元情報に書き換える。第１パケット書換部２２は、書き換えたリクエストパケットを、その宛先情報に基づくサーバ３のポッド３ａへと送信する。

第２マップ作成部２３は、端末装置２からパケットを受信したときに第１パケット書換部２２が当該パケットの宛先となるサーバ３のポッド３ａを判定した場合に、カーネル空間プログラム１６によって、パケットの送信元情報や宛先情報に基づく第２情報によって第２マップ１７ｂを作成又は更新する。例えば、第２マップ作成部２３は、書換後の宛先情報のポッド３ａのＩＰアドレス及び書換前の送信元情報の端末装置２のポートを含むキー（ｋｅｙ）と、書換前の送信元情報の端末装置２のＩＰアドレス、書換後の宛先情報のポッド３ａのＩＰアドレス及び書換前の送信元情報の端末装置２のポートを含む値（ｖａｌｕｅ）とからなる第２情報を第２マップ１７ｂに記録する。

第２パケット書換部２４は、ロードバランサ４が受信したパケットがサーバ３のポッド３ａからのパケットである場合に、カーネル空間プログラム１６によって、当該パケットの宛先となる端末装置２を判定してサーバ３のポッド３ａと端末装置２とを紐付けし、当該パケットの宛先情報を、宛先となる端末装置２の宛先情報に書き換える。

例えば、第２パケット書換部２４は、サーバ３から、当該サーバ３の送信元のポッド３ａのＩＰアドレス及び当該サーバ３のポートを含む送信元情報が設定されたレスポンスパケットを受信する。第２パケット書換部２４は、第２マップ１７ｂを参照して、送信元情報のポッド３ａのＩＰアドレスと端末装置２のポートとをキーとする第２情報を取得し、当該第２情報の値に示される端末装置２のＩＰアドレス及び端末装置２のポートを取得する。

そして、第２パケット書換部２４は、サーバ３からのレスポンスパケットの宛先情報を、取得した端末装置２のＩＰアドレス及び端末装置２のポートを含む宛先情報に書き換える。また、第２パケット書換部２４は、サーバ３からのレスポンスパケットの送信元情報を、ロードバランサ４のＩＰアドレス及びロードバランサ４のポートを含む送信元情報に書き換える。第２パケット書換部２４は、書き換えたレスポンスパケットを、その宛先情報に基づく端末装置２へと送信する。

次に、パケット転送システム１のロードバランサ４によるパケット転送の動作例を、図２～図４のフローチャートを参照しながら説明する。

先ず、ロードバランサ４がパケットを受信すると（ステップＳ１）、パケット判定部２１が、受信したパケットがＵＤＰパケット否かを判定する（ステップＳ２）。

受信したパケットがＵＤＰパケットでない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、本処理対象外として通常処理を行って終了する。

受信したパケットがＵＤＰパケットである場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、パケット判定部２１は、ＵＤＰパケットのＵＤＰヘッダに示される宛先ポートがロードバランサ４のリスンポートであるか否かを判定する（ステップＳ４）。

宛先ポートがロードバランサ４のリスンポートでない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、パケット判定部２１は、受信したパケットがサーバ３からのレスポンスパケットであると判定し、レスポンスパケット処理（ステップＳ３）に移行する。

宛先ポートがロードバランサ４のリスンポートである場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、パケット判定部２１は、受信したパケットが端末装置２からのリクエストパケットであると判定し、リクエストパケット処理（ステップＳ５）に移行する。

次に、端末装置２からのリクエストパケット処理（ステップＳ５）について図３のフローチャートを参照しながら説明する。

先ず、第１パケット書換部２２は、リクエストパケットのコネクションＩＤから、サーバ３のポッド３ａの識別子部分を抽出する（ステップＳ１１）。

また、第１パケット書換部２２は、第１マップ１７ａを参照して、当該識別子部分に示される識別子をキーとするポッド３ａの第１情報が存在するか否かを判定する（ステップＳ１２）。

コネクションＩＤに含まれる識別子をキーとするポッド３ａの第１情報が第１マップ１７ａに存在する場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、第１パケット書換部２２は、当該第１情報から宛先となるポッド３ａのＩＰアドレスを取得する（ステップＳ１３）。

コネクションＩＤに含まれる識別子をキーとするポッド３ａの第１情報が第１マップ１７ａに存在しない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、第１パケット書換部２２は、第１マップ１７ａを参照して、固定文字列をキーとする最もＣＰＵ利用率の低い特定ポッド３ａの第１情報から特定ポッド３ａのＩＰアドレスを取得する（ステップＳ１４）。

第１パケット書換部２２は、リクエストパケットの宛先情報を、ステップＳ１３又はステップＳ１４で取得したポッド３ａ又は特定ポッド３ａのＩＰアドレス及びサーバ３のリスンポートを含む宛先情報に書き換える（ステップＳ１５）。また、第１パケット書換部２２は、リクエストパケットの送信元情報を、ロードバランサ４のＩＰアドレス及び端末装置２のポートを含む送信元情報に書き換える（ステップＳ１６）。

なお、第２マップ作成部２３は、宛先のポッド３ａの情報と送信元の端末装置２の情報とからなる第２情報を第２マップ１７ｂに記録する（ステップＳ１７）。具体的には、第２マップ作成部２３は、書換後の宛先情報のポッド３ａのＩＰアドレス及び書換前の送信元情報の端末装置２のポートを含むキーと、書換前の送信元情報の端末装置２のＩＰアドレス、書換後の宛先情報のポッド３ａのＩＰアドレス及び書換前の送信元情報の端末装置２のポートを含む値とからなる第２情報を第２マップ１７ｂに記録する。

第１パケット書換部２２は、書き換えたリクエストパケットを、その宛先情報に基づくサーバ３のポッド３ａへと送信する（ステップＳ１８）。

次に、サーバ３からのレスポンスパケット処理（ステップＳ３）について図４のフローチャートを参照しながら説明する。

先ず、第２パケット書換部２４は、第２マップ１７ｂを参照して、レスポンスパケットの送信元情報のポッド３ａのＩＰアドレスと端末装置２のポートとをキーとする第２情報を取得し、当該第２情報から宛先となる端末装置２のＩＰアドレス及び端末装置２のポートを取得する（ステップＳ２１）。

第２パケット書換部２４は、レスポンスパケットの宛先情報を、ステップＳ２１で取得した端末装置２のＩＰアドレス及び端末装置２のポートを含む宛先情報に書き換える（ステップＳ２２）。また、第２パケット書換部２４は、レスポンスパケットの送信元情報を、ロードバランサ４のＩＰアドレス及びロードバランサ４のポートを含む送信元情報に書き換える（ステップＳ２３）。

第２パケット書換部２４は、書き換えたレスポンスパケットを、その宛先情報に基づく端末装置２へと送信する（ステップＳ２４）。

本実施形態では、上述のように、パケット転送システム１は、端末装置２と、ＱＵＩＣプロトコルを利用してパケット処理を行う、１つ以上のコンテナからなる複数のポッド３ａを定義して冗長化したサーバ３と、端末装置２とサーバ３との間でパケット転送を行うロードバランサ４と、を備え、ロードバランサ４は、ユーザー空間１１ａ及びカーネル空間１１ｂを有するオペレーティングシステムで動作し、ユーザー空間１１ａ及びカーネル空間１１ｂの間でデータを共有可能なマップ１７を有し、サーバ３に存在する各ポッド３ａについて、識別子を含むキーとＩＰアドレスを含む値とからなる第１情報を、マップ１７である第１マップ１７ａに記録し、端末装置２からパケットを受信したとき、第１マップ１７ａを参照して、当該パケットに設定されたコネクションＩＤに、識別子が含まれる場合、当該識別子に対応するＩＰアドレスのポッド３ａを宛先としてパケットを転送し、当該パケットに設定されたコネクションＩＤに識別子が含まれない場合、サーバ３に存在する複数のポッド３ａのうち、最もＣＰＵ利用率の低いポッド３ａを宛先としてパケットを転送する。

換言すれば、本発明のパケット転送方法は、端末装置２と、ＱＵＩＣプロトコルを利用してパケット処理を行う、１つ以上のコンテナからなる複数のポッド３ａを定義して冗長化したサーバ３と、の間でパケット転送を行うパケット転送方法であって、ユーザー空間１１ａ及びカーネル空間１１ｂを有するオペレーティングシステムで動作し、ユーザー空間１１ａ及びカーネル空間１１ｂの間でデータを共有可能なマップ１７を有するロードバランサ４によって、サーバ３に存在する各ポッド３ａについて、識別子を含むキーとＩＰアドレスを含む値とからなる第１情報を、マップ１７である第１マップ１７ａに記録し、端末装置２からパケットを受信したとき、第１マップ１７ａを参照して、当該パケットに設定されたコネクションＩＤに、識別子が含まれる場合、当該識別子に対応するＩＰアドレスのポッド３ａを宛先としてパケットを転送し、当該パケットに設定されたコネクションＩＤに識別子が含まれない場合、サーバ３に存在する複数のポッド３ａのうち、最もＣＰＵ利用率の低いポッド３ａを宛先としてパケットを転送する。

このような構成により、本実施形態によれば、ＱＵＩＣプロトコルを適用するサーバ３において冗長化された複数のポッド３ａによって超低遅延配信を行う場合に、端末装置２とパケット転送を行っていたポッド３ａがある場合には、当該ポッド３ａを宛先とし、端末装置２とパケット転送を行っていたポッド３ａがない場合には、ＣＰＵ利用率の低いポッド３ａを宛先とするため、高速にパケット転送を行うことができる。このように、本発明のパケット転送システム１によれば、ロードバランサ４によって、端末装置２からの宛先となるポッド３ａが明確化し、端末装置２とサーバ３との間で、通信の一貫性及び効率性を向上しつつ、パケット転送を高速化して、超低遅延配信を実現することができる。

また、本実施形態のパケット転送システム１において、ロードバランサ４は、端末装置２からパケットを受信してポッド３ａを宛先として転送するとき、当該ポッド３ａのＩＰアドレス及び当該端末装置２のポートを含むキーと、当該端末装置２のＩＰアドレス、当該ポッド３ａのＩＰアドレス及び当該端末装置２のポートを含む値とからなる第２情報を、マップ１７である第２マップ１７ｂに記録し、当該ポッド３ａからパケットを受信したとき、当該パケットに設定された送信元情報から当該ポッド３ａのＩＰアドレスを取得し、第２マップ１７ｂを参照して、当該ポッド３ａのＩＰアドレスに対応する当該端末装置２のＩＰアドレスを宛先としてパケットを転送する。

このような構成により、本実施形態によれば、端末装置２からのリクエストパケットに応答してサーバ３がレスポンスパケットを送信する場合に、宛先となる端末装置２のＩＰアドレスを容易且つ迅速に特定することができる。このように、本発明のパケット転送システム１によれば、ロードバランサ４によって、サーバ３からの宛先となる端末装置２が明確化し、端末装置２とサーバ３との間で、通信の一貫性及び効率性を向上しつつ、パケット転送を高速化して、超低遅延配信を実現することができる。

なお、上記した実施形態では、パケット転送システム１は、リクエストパケットの送信元やレスポンスパケットの宛先を、端末装置２のＩＰアドレスやポートとする例を説明したが、本発明はこの例に限定されず。リクエストパケットの送信元やレスポンスパケットの宛先を、端末装置２に接続されたゲートフェイのＩＰアドレスやポートとしてもよい。

本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うパケット転送システム及びパケット転送方法もまた本発明の技術思想に含まれる。

１ パケット転送システム
２ 端末装置
３ サーバ
３ａ ポッド
４ ロードバランサ
１０ 制御部
１１ 記憶部
１１ａ ユーザー空間
１１ｂ カーネル空間
１２ 通信部
１５ ユーザー空間アプリケーション
１６ カーネル空間プログラム
１７ マップ
１７ａ 第１マップ
１７ｂ 第２マップ
２０ 第１マップ作成部
２１ パケット判定部
２２ 第１パケット書換部
２３ 第２マップ作成部
２４ 第２パケット書換部

Claims (4)

1. 端末装置と、
   ＱＵＩＣプロトコルを利用してパケット処理を行う、１つ以上のコンテナからなる複数のポッドを定義して冗長化したサーバと、
   前記端末装置と前記サーバとの間でパケット転送を行うロードバランサと、を備え、
   前記ロードバランサは、ユーザー空間及びカーネル空間を有するオペレーティングシステムで動作し、前記ユーザー空間及び前記カーネル空間の間でデータを共有可能なマップを有し、
   前記サーバに存在する前記各ポッドについて、識別子を含むキーとＩＰアドレスを含む値とからなる第１情報を、前記マップである第１マップに記録し、
   前記端末装置からパケットを受信したとき、前記第１マップを参照して、当該パケットに設定されたコネクションＩＤに、前記識別子が含まれる場合、当該識別子に対応する前記ＩＰアドレスの前記ポッドを宛先として前記パケットを転送し、当該パケットに設定されたコネクションＩＤに前記識別子が含まれない場合、前記サーバに存在する前記複数のポッドのうち、最もＣＰＵ利用率の低い前記ポッドを宛先として前記パケットを転送することを特徴とするパケット転送システム。
2. 前記ロードバランサは、前記端末装置からパケットを受信して前記ポッドを宛先として転送するとき、当該ポッドのＩＰアドレス及び当該端末装置のポートを含むキーと、当該端末装置のＩＰアドレス、当該ポッドのＩＰアドレス及び当該端末装置のポートを含む値とからなる第２情報を、前記マップである第２マップに記録し、
   当該ポッドからパケットを受信したとき、当該パケットに設定された送信元情報から当該ポッドのＩＰアドレスを取得し、前記第２マップを参照して、当該ポッドのＩＰアドレスに対応する当該端末装置のＩＰアドレスを宛先として前記パケットを転送することを特徴とする請求項１に記載のパケット転送システム。
3. 端末装置と、ＱＵＩＣプロトコルを利用してパケット処理を行う、１つ以上のコンテナからなる複数のポッドを定義して冗長化したサーバと、の間でパケット転送を行うパケット転送方法であって、
   ユーザー空間及びカーネル空間を有するオペレーティングシステムで動作し、前記ユーザー空間及び前記カーネル空間の間でデータを共有可能なマップを有するロードバランサによって、
   前記サーバに存在する前記各ポッドについて、識別子を含むキーとＩＰアドレスを含む値とからなる第１情報を、前記マップである第１マップに記録し、
   前記端末装置からパケットを受信したとき、前記第１マップを参照して、当該パケットに設定されたコネクションＩＤに、前記識別子が含まれる場合、当該識別子に対応する前記ＩＰアドレスの前記ポッドを宛先として前記パケットを転送し、当該パケットに設定されたコネクションＩＤに前記識別子が含まれない場合、前記サーバに存在する前記複数のポッドのうち、最もＣＰＵ利用率の低い前記ポッドを宛先として前記パケットを転送することを特徴とするパケット転送方法。
4. 前記ロードバランサによって、前記端末装置からパケットを受信して前記ポッドを宛先として転送するとき、当該ポッドのＩＰアドレス及び当該端末装置のポートを含むキーと、当該端末装置のＩＰアドレス、当該ポッドのＩＰアドレス及び当該端末装置のポートを含む値とからなる第２情報を、前記マップである第２マップに記録し、
   当該ポッドからパケットを受信したとき、当該パケットに設定された送信元情報から当該ポッドのＩＰアドレスを取得し、前記第２マップを参照して、当該ポッドのＩＰアドレスに対応する当該端末装置のＩＰアドレスを宛先として前記パケットを転送することを特徴とする請求項３に記載のパケット転送方法。