JP2010109426A - ネットワーク中継装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ネットワーク中継装置は、複数の分散処理部と、集中処理部と、モード切替部とを備える。ネットワーク中継装置は、(i)複数の分散処理部のそれぞれが、受信したパケットの宛先検索を実行してパケットを外部装置に転送する分散処理モードと、(ii)複数の分散処理部のそれぞれが、受信したパケットの宛先検索を実行すること無くパケットを集中処理部に転送する集中処理モードとを有する。モード切替部は、ネットワーク中継装置の負荷と、受信したパケットのヘッダ情報から決定されるパケットタイプとのうちの少なくとも一方に基づいて、分散処理モードと集中処理モードの切り替えを実行する。
【選択図】図15
Description
ネットワーク中継装置であって、
外部装置との間でパケットの送受信を実行する複数の分散処理部と、
前記複数の分散処理部に接続された集中処理部と、
前記ネットワーク中継装置の処理モードを切り替えるモード切替部と、
を備え、
前記ネットワーク中継装置は、
(i)前記複数の分散処理部のそれぞれが、受信したパケットの宛先検索を実行して前記パケットを外部装置に転送する分散処理モードと、
(ii)前記複数の分散処理部のそれぞれが、受信したパケットの宛先検索を実行すること無く前記パケットを前記集中処理部に転送するとともに、前記集中処理部が前記パケットの宛先検索を実行して前記複数の分散処理部のいずれかを介して前記パケットを外部装置に転送する集中処理モードと、
を有し、
前記モード切替部は、前記ネットワーク中継装置の負荷と、前記受信したパケットのヘッダ情報から決定されるパケットタイプとのうちの少なくとも一方に基づいて、前記分散処理モードと前記集中処理モードの切り替えを実行する、ネットワーク中継装置。
こうすれば、ネットワーク中継装置の負荷、もしくは、ネットワーク中継装置が受信したパケットのパケットタイプによって、低消費電力な集中処理モードと、処理性能が高い分散処理モードとを切り替えることができる。この結果、ネットワーク中継装置において、その処理性能を確保しつつ、低消費電力を実現することが可能となる。
適用例1記載のネットワーク中継装置であって、
前記モード切替部は、前記パケットタイプ毎に前記分散処理モードと前記集中処理モードの切り替えを実行する、ネットワーク中継装置。
こうすれば、パケットタイプの性質に応じて、低消費電力な集中処理モードと処理性能が高い分散処理モードとを切り替えることができる。
適用例2記載のネットワーク中継装置であって、
前記モード切替部は、前記パケットタイプ毎の負荷に応じて、当該パケットタイプに関する前記分散処理モードと前記集中処理モードの切り替えを実行する、ネットワーク中継装置。
こうすれば、パケットタイプ毎の負荷に応じて、低消費電力な集中処理モードと処理性能が高い分散処理モードとを切り替えることができる。
適用例1ないし3のいずれかに記載のネットワーク中継装置であって、
各分散処理部は、
受信したパケットに対して装置内シーケンス番号を付与し、
前記装置内シーケンス番号が付与されたパケットを一時的に格納するキューとして、前記分散処理モードにおいて受信したパケットのための分散処理キューと、前記集中処理モードにおいて受信したパケットのための集中処理キューと、を有し、
前記分散処理モードから前記集中処理モードへの移行時に、前記集中処理キューからのパケットの取り出しを優先的に実行して、前記分散処理キューに格納されているパケットよりも小さな装置内シーケンス番号を有するパケットが前記集中処理キューからすべて取り出された後に、前記分散処理キューからのパケットの取り出しを開始する、ネットワーク中継装置。
こうすれば、ネットワーク中継装置から送信されるパケットの送信順序の逆転を抑制することができる。
適用例1ないし4のいずれかに記載のネットワーク中継装置であって、
前記集中処理モードにおいて、
前記複数の分散処理部のうちから予め選択された処理部が前記集中処理部として機能するとともに、
前記集中処理部が外部装置から受信したパケットは、前記集中処理部自身がパケットの宛先検索を実行する、ネットワーク中継装置。
こうすれば、適用例1の集中処理部が有する機能の一部を、複数の分散処理部のうちから予め選択された分散処理部が担うこととなる。この結果、ネットワーク中継装置の製造コストを抑えることができる。
ネットワーク中継装置であって、
外部装置との間でパケットの送受信を実行する複数の分散処理部と、
前記複数の分散処理部に接続されたクロスバスイッチと、
前記ネットワーク中継装置の処理モードを切り替えるモード切替部と、
を備え、
前記ネットワーク中継装置は、
(i)前記複数の分散処理部のそれぞれが、受信したマルチキャストパケットの宛先検索を実行し、前記マルチキャストパケットをコピーしたコピーパケットを配布先の数だけ生成し、前記コピーパケットを外部装置に転送する低負荷モードと、
(ii)前記複数の分散処理部のそれぞれが、受信したマルチキャストパケットの宛先検索を実行し、前記クロスバスイッチは、前記分散処理部の指示に基づき、前記マルチキャストパケットをコピーしたコピーパケットを配布先までに中継する分散処理部の数だけ生成後、前記コピーパケットを前記配布先までに中継する分散処理部に転送し、前記コピーパケットを受信した分散処理部は、前記コピーパケットを再コピーしたパケットを配布先の数だけ生成し、前記パケットを外部装置へ転送する高負荷モードと、
を有し、
前記モード切替部は、前記ネットワーク中継装置の負荷と、前記受信したパケットのヘッダ情報から決定されるパケットタイプとのうちの少なくとも一方に基づいて、前記低負荷モードと前記高負荷モードの切り替えを実行する、ネットワーク中継装置。
こうすれば、ネットワーク中継装置の負荷、もしくは、ネットワーク中継装置が受信したマルチキャストパケットのパケットタイプによって、低消費電力な低負荷モードと、処理性能が高い高負荷モードとを切り替えることができる。この結果、ネットワーク中継装置において、その処理性能を確保しつつ、低消費電力を実現することが可能となる。
適用例6記載のネットワーク中継装置であって、
前記モード切替部は、前記パケットタイプ毎に前記低負荷モードと前記高負荷モードの切り替えを実行する、ネットワーク中継装置。
こうすれば、パケットタイプの性質に応じて、低消費電力な低負荷モードと、処理性能が高い高負荷モードとを切り替えることができる。
適用例7記載のネットワーク中継装置であって、
前記モード切替部は、前記パケットタイプ毎の負荷に応じて、当該パケットタイプに関する前記低負荷モードと前記高負荷モードの切り替えを実行する、ネットワーク中継装置。
こうすれば、パケットタイプ毎の負荷に応じて、低消費電力な低負荷モードと、処理性能が高い高負荷モードとを切り替えることができる。
A.実施例1:
B.実施例2:
C.実施例3:
D.変形例:
(A1)ネットワーク中継装置の概略構成:
図1は、本発明の一実施例としてのネットワーク中継装置10の概略構成を示す説明図である。本実施例のネットワーク中継装置10は、いわゆるLANスイッチであり、ブリッジ機能やルータ機能を備えている。このネットワーク中継装置10は、2つの集中処理部100(IPU#1、#2)と、3つの分散処理部200(DPU#1、#2、#3)と、クロスバスイッチ300(CSW)とを備えている。この2つの集中処理部100のうち、集中処理部IPU#1はマスタ、集中処理部IPU#2はバックアップであるものとする。マスタの集中処理部IPU#1は、分散処理部200から受信したパケットの経路情報を検索するほか、プロトコル管理や、全体制御、テーブルの同期・更新等を行う。バックアップの集中処理部IPU#2は、集中処理部IPU#1の予備系である。分散処理部200は、それぞれ3つの物理回線(#0、#1、#2)を備え、外部からのパケットの受信・送信を行う。クロスバスイッチ300は、集中処理部100や分散処理部200からの指示に基づいてパケットの中継を行うスイッチである。2つの集中処理部100と、3つの分散処理部200とは、クロスバスイッチ300を介して接続されている。ただし、クロスバスイッチ300以外の接続回路を用いて、各処理部を相互に接続してもよい。
図2は、ネットワーク中継装置10の集中処理モードを示す説明図である。この図は、分散処理部DPU#1の物理回線#0からパケットが受信され、分散処理部DPU#2の物理回線#2からパケットを外部装置へ送信する場合の動作を示している。なお、ネットワーク中継装置10が物理回線からパケットを受信することを「入力」とも呼び、ネットワーク中継装置10が物理回線からパケットを送信することを「出力」とも呼ぶ。
図4は、集中処理部100の概略構成を示す説明図である。集中処理部100は、パケット転送処理部110と、宛先判定部130と、装置管理部140と、パケットバッファ150とを備えている。パケットバッファ150は、一時的にパケットを格納しておくためのバッファメモリ領域である。
図6は、分散/集中処理切替テーブル236の一例を示す説明図である。分散/集中処理切替テーブル236は、フロータイプFTYと、レイヤ2ヘッダ情報L2HDと、レイヤ3ヘッダ情報L3HDと、レイヤ4ヘッダ情報L4HDと、処理モードDDとを含んでいる。
図9は、ネットワーク中継装置10で用いられるフレームの構造を示す説明図である。このフレームFMは、装置内ヘッダINHと、レイヤ2ヘッダL2HDと、レイヤ3ヘッダL3HDと、レイヤ4ヘッダL4HDと、データDTとを含んでいる。装置内ヘッダINHは、処理識別子INIと、フロータイプINTと、装置内シーケンス番号INSと、宛先処理部INAと、宛先回線INDと、装置内優先度INPと、付加情報INOとを含んでいる。
ネットワーク中継装置10にパケットが入力され、ネットワーク中継装置10内での処理を経て出力されるまでの処理の流れを、図2(集中処理時)および図3(分散処理時)を用いつつ説明する。
a)パケットの通過/廃棄判定
b)装置内の処理優先度
c)パケットの転送先となる処理部
d)パケットの出力先となる物理回線
e)その他
その後、宛先判定処理切替部134は、これらの項目をバッファ処理部120へ通知する(ステップS206)。バッファ処理部120は、通知された情報に対応するパケットをパケットバッファ150から読み出す。そして、当該パケットの装置内ヘッダINHを更新する。具体的には、装置内優先度INPに装置内の処理優先度の値を格納する。同様に、宛先処理部INAにパケットの転送先となる処理部の値を、宛先回線INDにパケットの出力先となる物理回線の値を格納する。バッファ処理部120は、ヘッダを更新したパケットをクロスバスイッチ300へ転送する(ステップS208)。クロスバスイッチ300は、装置内ヘッダINHの宛先処理部INAから特定した処理部(分散処理部DPU#2)へパケットを転送する(ステップS210)。
(条件1)分散処理キュー252の先頭パケットの装置内シーケンス番号INSよりも小さいシーケンス番号を持つ集中処理キュー254内パケットを送信完了した場合
(条件2)処理時間が所定のタイムアウト時間を超過した場合
図15は、フロータイプ毎のモード切替処理の処理手順を示すフローチャートである。図15における処理主体は、マスタ集中処理部である集中処理部IPU#1のモード設定部146である(図4)。まず、モード設定部146は、現在の処理モードをチェックする(ステップS500)。具体的には、分散処理部DPU#1の分散/集中処理切替テーブル236(図6、図7)の処理モードDDフィールドの値を確認する(ステップS502)。
図16は、第2実施例におけるネットワーク中継装置10aを示す説明図である。図1および図2で示した第1実施例との違いは、集中処理部100の代わりに、プロトコル処理部400と、統括分散処理部200aとを備える点である。プロトコル処理部400は、図1において説明した集中処理部100の機能のうち、プロトコル管理、全体制御、テーブルの同期・更新等を行う。一方、統括分散処理部200aとしての分散処理部DPU#3は、図1において説明した集中処理部100の機能のうち、パケットの宛先検索を行う。したがって、統括分散処理部200aは、一種の集中処理部として機能している。
図17は、第3実施例におけるネットワーク中継装置10bを示している。第3実施例におけるネットワーク中継装置10bの各部(集中処理部100、分散処理部200、クロスバスイッチ300)の構成は、第1実施例と同じである。しかし、第3実施例におけるネットワーク中継装置10bは、分散処理時において、低負荷モードと、高負荷モードとを有する点で第1実施例とは異なる。図17は、分散処理部DPU#1の物理回線#0からマルチキャストパケットが入力された場合の動作を示す説明図である。なお、このマルチキャストパケットの配布先は分散処理部DPU#2の物理回線#0、#1、および、分散処理部DPU#3の物理回線#1、#2である。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施例では、ネットワーク中継装置がレイヤ2のブリッジとして機能する場合と、レイヤ3のルータとして機能する場合との区別をせずに、いずれの場合であっても集中処理モードと分散処理モードとを切り替えるものとして記載した。しかし、上記実施例において記載した態様に限らず、任意の態様を採用することができる。例えば、レイヤ2においては分散処理を行うものとし、レイヤ3において集中処理と分散処理とを切り替える構成とすることも可能である。
上記実施例では、モード設定部は集中処理部内に配置するものとしたが、モード設定部は、集中処理部内に限らず任意の位置に配置することができる。例えば、各分散処理部内に配置する構成としてもよいし、ネットワーク中継装置内に独立して配置する構成としてもよい。なお、分散処理部内に配置する構成とした場合、処理部間の監視負荷が軽減される点において好ましい。
上記第3実施例のネットワーク中継装置は、2つの中継モード(集中処理モード/分散処理モード)に加えて、さらに2つの複製モード(低負荷モード/高負荷モード)を有するものとした。しかし、上記実施例において記載した態様に限らず、任意の態様を採用することができる。具体的には、これら中継モードと複製モードとは、ネットワーク中継装置に対して独立に搭載することができる。例えば、2つの複製モードのみを有するネットワーク中継装置を構成することも可能である。
上記実施例においては、各分散処理部が同じ内容の分散/集中処理切替テーブルを持つものとして記載した。しかし、上記実施例において記載した態様に限らず、任意の態様を採用することができる。具体的には、例えば、各分散処理部が異なる内容の分散/集中処理切替テーブルを持ち、各分散処理部毎の負荷に応じた処理種別を決定するものとしても良い。また、各分散処理部が、複数の分散/集中処理切替テーブルを有するものとしても良い。
上記実施例においては、ネットワーク中継装置の負荷に応じて、処理種別を切り替えるものとした。しかし、ネットワーク中継装置の負荷に限らず、処理種別を切り替えるための条件は、任意の条件とすることができる。例えば、集中処理モードにおいて、集中処理部が故障した場合に、集中処理モードから分散処理モードへ切り替える構成とすることができる。
100…集中処理部
110…パケット転送処理部
120…バッファ処理部
122…パケット読出制御部
130…宛先判定部
132…宛先判定テーブル
134…宛先判定処理切替部
140…装置管理部
142…プロトコル制御部
144…障害監視部
146…モード設定部
150…パケットバッファ
200…分散処理部
200a…統括分散処理部
210…パケット転送処理部
220…バッファ処理部
222…パケット読出制御部
224…パケットキューイング処理部
230…宛先判定部
232…宛先判定テーブル
234…宛先判定処理切替部
236…切替テーブル
250…パケットバッファ
252…分散処理キュー
254…集中処理キュー
270…パケット順序制御部
280…統計情報テーブル
300…クロスバスイッチ
400…プロトコル処理部
Claims (8)
- ネットワーク中継装置であって、
外部装置との間でパケットの送受信を実行する複数の分散処理部と、
前記複数の分散処理部に接続された集中処理部と、
前記ネットワーク中継装置の処理モードを切り替えるモード切替部と、
を備え、
前記ネットワーク中継装置は、
(i)前記複数の分散処理部のそれぞれが、受信したパケットの宛先検索を実行して前記パケットを外部装置に転送する分散処理モードと、
(ii)前記複数の分散処理部のそれぞれが、受信したパケットの宛先検索を実行すること無く前記パケットを前記集中処理部に転送するとともに、前記集中処理部が前記パケットの宛先検索を実行して前記複数の分散処理部のいずれかを介して前記パケットを外部装置に転送する集中処理モードと、
を有し、
前記モード切替部は、前記ネットワーク中継装置の負荷と、前記受信したパケットのヘッダ情報から決定されるパケットタイプとのうちの少なくとも一方に基づいて、前記分散処理モードと前記集中処理モードの切り替えを実行する、ネットワーク中継装置。 - 請求項1記載のネットワーク中継装置であって、
前記モード切替部は、前記パケットタイプ毎に前記分散処理モードと前記集中処理モードの切り替えを実行する、ネットワーク中継装置。 - 請求項2記載のネットワーク中継装置であって、
前記モード切替部は、前記パケットタイプ毎の負荷に応じて、当該パケットタイプに関する前記分散処理モードと前記集中処理モードの切り替えを実行する、ネットワーク中継装置。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載のネットワーク中継装置であって、
各分散処理部は、
受信したパケットに対して装置内シーケンス番号を付与し、
前記装置内シーケンス番号が付与されたパケットを一時的に格納するキューとして、前記分散処理モードにおいて受信したパケットのための分散処理キューと、前記集中処理モードにおいて受信したパケットのための集中処理キューと、を有し、
前記分散処理モードから前記集中処理モードへの移行時に、前記集中処理キューからのパケットの取り出しを優先的に実行して、前記分散処理キューに格納されているパケットよりも小さな装置内シーケンス番号を有するパケットが前記集中処理キューからすべて取り出された後に、前記分散処理キューからのパケットの取り出しを開始する、ネットワーク中継装置。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載のネットワーク中継装置であって、
前記集中処理モードにおいて、
前記複数の分散処理部のうちから予め選択された処理部が前記集中処理部として機能するとともに、
前記集中処理部が外部装置から受信したパケットは、前記集中処理部自身がパケットの宛先検索を実行する、ネットワーク中継装置。 - ネットワーク中継装置であって、
外部装置との間でパケットの送受信を実行する複数の分散処理部と、
前記複数の分散処理部に接続されたクロスバスイッチと、
前記ネットワーク中継装置の処理モードを切り替えるモード切替部と、
を備え、
前記ネットワーク中継装置は、
(i)前記複数の分散処理部のそれぞれが、受信したマルチキャストパケットの宛先検索を実行し、前記マルチキャストパケットをコピーしたコピーパケットを配布先の数だけ生成し、前記コピーパケットを外部装置に転送する低負荷モードと、
(ii)前記複数の分散処理部のそれぞれが、受信したマルチキャストパケットの宛先検索を実行し、前記クロスバスイッチは、前記分散処理部の指示に基づき、前記マルチキャストパケットをコピーしたコピーパケットを配布先までに中継する分散処理部の数だけ生成後、前記コピーパケットを前記配布先までに中継する分散処理部に転送し、前記コピーパケットを受信した分散処理部は、前記コピーパケットを再コピーしたパケットを配布先の数だけ生成し、前記パケットを外部装置へ転送する高負荷モードと、
を有し、
前記モード切替部は、前記ネットワーク中継装置の負荷と、前記受信したパケットのヘッダ情報から決定されるパケットタイプとのうちの少なくとも一方に基づいて、前記低負荷モードと前記高負荷モードの切り替えを実行する、ネットワーク中継装置。 - 請求項6記載のネットワーク中継装置であって、
前記モード切替部は、前記パケットタイプ毎に前記低負荷モードと前記高負荷モードの切り替えを実行する、ネットワーク中継装置。 - 請求項7記載のネットワーク中継装置であって、
前記モード切替部は、前記パケットタイプ毎の負荷に応じて、当該パケットタイプに関する前記低負荷モードと前記高負荷モードの切り替えを実行する、ネットワーク中継装置。
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