秘伝のソースコード更新完了 ～ 新しいMIROでインターネットのパフォーマンスを最適化～

訳注: この投稿は、米国インターナップ社サイト記事の翻訳です。原文はオリジナルサイトの以下のページで確認することができます。
https://www.internap.com/2014/04/24/secret-sauce-just-got-better-optimize-internet-route-performance-miro/

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インターナップの誇り、そして自信はお客様に最も高速なインターネットをご提供していることです。当社の出発点は、1996年に当社の創業者によって開発された革新的なインターネット経路最適化技術、MIRO（マネージドインターネットルートオプティマイザ）の登場からです。今もなお当社の目的は、お客様へMIROのアルゴリズムを活用した最大限のアップタイム、スピード、信頼性をお届けすることです。そしてこの度、当社は現在のインターネットでの最適経路をお届けするために、MIROを再設計することにしました。

一般的にプロバイダのパフォーマンスは、そのプロバイダの帯域やプロバイダに流れるトラフィック量、経路上で発生するブラックアウト/ブラウンアウト、また通信先への必要とされるホップ数に応じて千差万別です。これらの要因により、いつでも最適なルートパフォーマンスを提供できるプロバイダはありません。また、近年のインターネットコンテンツの飛躍的進歩 (ビッグデータ、IoT、モバイル、ソーシャルメディアなどの発展)によるトラフィックの増加や、接続ポイントの増加は、状況をさらに悪化させています。そしてプロバイダの帯域やインフラは、このようなトラッフィクの増加に追いつけるほど進化できていません。加えて、接続ポイントの増加とはすなわち、経路上に存在する機器の数そのものが増えるということになります。つまり、機器故障による通信障害の可能性がより高まるのです。

下のグラフは、インターナップのあるアクセスポイント（POP）における30日分の各プロバイダ(キャリア)の経路パフォーマンスを表しています。

このグラフでは、インターネット経路のうち、全ての経路で最適な経路を提供してくれるプロバイダはいないということがわかります。1プロバイダあたりで、最適な経路はせいぜい15%程度です。これはよく知られている状況で、この問題に対処するため、多くの企業が複数のプロバイダから帯域を購入し、手動で経路を切り替えています。これには労力がかかる上、経路は障害などに応じてすぐに変化するものであるため、この方法でトラフィックの調整を行う事は不可能に近いと言っていいでしょう。

インターナップのMIROアルゴリズムは、絶えずプロバイダの最適経路を自動計算しています。MIROは上記の問題、ブラックアウト/ブラウンアウトやその他の障害を避けるため毎日数百万もの調整を行ってパフォーマンスの最適化を行っていますが、当社はこれをさらに改良しようと検討してきました。ますます伸びるトラフィック量とプレフィックスの増加に伴い、将来をも想定した準備が必要だからです。インターネットのプレフィクスの数は、インターネットに接続するポイントの絶対数を表す経路数ですが、2004年より4倍にも増加しています。

これらの状況に対して開発された次世代のMIROについて、その改良点をご紹介させていただきます。

・次世代MIROでは調査エンジンのスケールに対応しました。すなわち同時に多数の調査エンジンを稼働することによって、最適なルートを調査する時間全体を削減できます。今後の経路数の増加などに応じて、クラウドのインスタンス増強にも似た手軽さで調査エンジンの増強が可能になります。

・経路最適化のエンジンを、必要十分な解決方法を提供していたメタヒューリスティックモデルから、グローバルで最適ルートを毎回計算するリニアプログラグラミングモデルへと変更しました。複雑なヒューリスティクスに比べ、リニアソルバの長所はよりシンプルに決定的な最適経路を選択できることです。

・インターナップの新経路最適化エンジンは非常に効率的で、同時に多くの経路テーブルを調査することができます。また、計算の増大に伴い、MIROのハードウェアも更新しました。新しいMIROは存在する全プレフィックスのパフォーマンスを計算します。全てのプレフィックスを毎回計算するため、全てのプレフィクスが最適な経路を経由することになります。

・MIRO技術は、IPv4アドレスの枯渇が実際に問題になる前に開発されており、IPv6をサポートしていませんでした。IPv4アドレスが枯渇し、IPv6が徐々に展開されている現況に対応するため、次世代MIROはIPv6をサポートします。これも、MIROの将来性の証明であります。

インターネット経路のパフォーマンスへの効果

当社がニューヨークで行った初期テストの結果によりますと、次世代MIROは平均で1時間に65万件の最適化を行っていたことを示しました。比較として、手作業で1件の変更を行う場合、約5分かかります。言い換えれば、各クライアントで毎時2人(man-hour)必要な作業を、1分に短縮できたことになります。
次世代MIROの効果は、最速のあるプロバイダと比較して平均20msの高速化、最も遅いプロバイダと比較して60msの高速化です。低遅延であることはもちろん望ましいことですが、常に低遅延であることがより良い利益をもたらします。下のグラフが示すように、次世代MIRO（赤線）は、他のプロバイダより遅延が低いだけではなく、他のプロバイダに比べて変化が少なく、常に低遅延のネットワークを提供します。

冒頭で述べたように、最適な経路を15%以上提供できるプロバイダはありません。

再設計されたMIROは、99％以上の割合で最適な経路を提供します。従来よりも120倍もの高速化された調査サイクルにより、従来の8倍もの最適化が可能となります。より高速に、より多くの経路を一度に処理できるようになったからです。

改良された次世代MIROは低遅延性と高安定性をもたらし、スケール可能な調査システム及びIPv6への対応は、将来にわたる安定稼働をもたらしてくれます。

最適なパフォーマンスを提供する信念に則り、当社は将来に対応した新しいMIRO技術を開発しました。新しいMIROは新たなアルゴリズム、再設計されたコンポーネント、及び更新されたハードウェアに基づく、モジュラー稼働の柔軟かつ効率的でスケーラブルなシステムにより、インターナップのお客様へ最適なインターネットパフォーマンスをご提供します。