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Jubatusを利用した電力計測
NTT 情報流通プラットフォーム研究所
中山 心太
2011/11/7
© 2011 NTT Information Sharing Platform Laboratories

2. 基本アイディア
•前提
–消費電力とアプリケーション には相関
–アプリケーションとパケット には相関
–電力計高い！！
•仮説
–パケットから消費電力が推定可能、安い！
•ゴール
–基幹ルータで個々のマシンの電力を推定
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3. 実験環境
電力計 教師データ • 環境
– ノートPC(Wiresharkでpcap取得)
– 消費電力が記録できる電源タップ
パケットキャプチャ • 学習
– 電力を分類、パケットを特徴量とし
て学習
ノートPC • 評価実験
– ある一日のパケットと電力を学習
– 別の日のパケットから電力を推定
– 推定値と実測値から精度を評価
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4. Feature vectorの作り方
•ラベル：10秒間の平均電力値
•特徴量：10秒間に流れたパケットの配列
–Source IP
–Destination IP
–プロトコル
–パケットサイズ
–ペイロードから先頭数バイト
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5. 実験結果
•横軸実測、縦軸予測
36
34
32
30
28
26
24
22
20
20 22 24 26 28 30 32 34 36
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6. 誤差の評価
•誤差が正規分布に近い＝使える
700
600
500
出
現 400
回
数
測定値：30 [w] 300
[
回
推定値：31 [w] など
]
200
100
0
-15 -10 -5 0 5 10
測定値と推定値の誤差 [w]
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7. 実は
•初期はダメダメでした
700
600
500
出 400
現
回
数 300
[ ]
回
200
100
0
-15 -10 -5 0 5 10 15
測定値と推定値の誤差 [w]
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8. ARPパケットの誤学習
•ARPパケットをフィルタリングすることで精
度向上
700
600
500
出 400
現
回
数 300
[ ]
回
200
100
0
-15 -10 -5 0 5 10 15
測定値と推定値の誤差 [w]
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9. 考察：ARPパケットの誤学習
•ARPパケットは消費電力に影響しない
–アイドル状態であってもARPパケットを受信
–ARPパケットは時間により変動
• 午前中は出社直後でARPが多い
–ARPパケットはSource IPがバラバラ
•昼休みの時間帯だけ誤差が増大
–アイドル時にARPパケットを受信
–Source IPから電力を推定 -> 失敗
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10. 将来の野望
•基幹ルータで消費電力を推定
空調制御
データセンタ/オフィス PUE向上
推定
電力計無し
電力計 TAP
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11. まとめ
•Jubatusを使ってパケットから消費電力予測
–パケットを強引に特徴量にした
–誤差が正規分布 ＝ 十分利用可能
–Classifierで回帰チックなことを強引に
• 分類器で連続値の推定は、本来はNG
• データ量が多かったので可能だった
• 分離平面からの距離で重み付けで補正（未検証）
•Jubatusは簡単
–Pythonで約100行でここまでできた
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12. 宿題
• マシンが増えても大丈夫なの？
• マシンを変えたらどうなるのか？
–コア数の違い、TDPの違い
–マシンの特性ごとに補正式が必要
• 仮想化に対応できるのか？
–Dest IPでVM識別が可能、割り当てコア数から計算？
–オーバーコミット環境では、マシン特性の補正式が複雑化
• 暗号化されていたらどうなるのか？
–精度は悪くなるが、Source IPとパケット長から推定可能？
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