JP2010218304A - 通信制御装置、データ同期方法およびデータ同期用プログラム - Google Patents

通信制御装置、データ同期方法およびデータ同期用プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】機能拡張への対応可能性や各機能モジュールの独立性を担保しつつ、二重化構成間で通信サービスを維持するためのデータ同期を行うことを可能とする。
【解決手段】当該通信制御装置600に実装されている機能モジュール502−1,502−2とは独立したモジュールとして実装され、現用系と待機系との間で同期対象とされたデータの通知処理を行う二重化同期制御部500(500−1,500−2)を備え、二重化同期制御部500は、現用系として動作している機能モジュール502−1から同期対象データとともに、該データに付随するデータとして少なくとも通知先となるモジュールを識別するための通知先モジュール識別子を受け取り、受け取った通知先モジュール識別子を基に、待機系として動作している機能モジュール502−2に受け取ったデータを引き渡す。
【選択図】図10

Description

本発明は、現用系と待機系の二重化構成を有している通信制御装置、該通信制御装置におけるデータ同期方法およびデータ同期用プログラムに関する。
通信制御装置の中継処理制御部の冗長化構成は、現用系の故障などの障害が発生するケース、また、機能拡張に伴ってソフトウェアのアップグレードを行うケースにおいて、通信サービスを中断させずに提供することで、通信サービスの信頼性を確保するために利用されることが一般的に知られている。
このような通信制御装置の冗長化構成において、設定データを現用系と待機系とでどのように同期させるかについて、一般的に2つの方式がある。
1つ目の方式は、二重化時に現用系と待機系とで全てのアプリケーション機能が同時に同じ動作をする方式である。例えば、L3プロトコルでTCP/IPプロトコル通信を利用するアプリケーションモジュールがあったとする。TCPセッションのシーケンス番号は、TCP/IPスタック(TCP/IP通信をとり行うプログラム・モジュール)に依存する場合が多いが、切り替え時に通信サービスを中断させずに提供するためには、これらを含めたデータの同期が必要である。
一般に知られるTCP/IPスタックによって行われるTCPプロトコル通信において、メッセージのシーケンス番号の初期値はランダムにアサインされるため、これらを含めたデータの同期を行うためには、TCP/IPスタックの修正が必要となる。このことは、様々な装置に実装するケースにおいて、OSベンダやサードパーティから提供されるTCP/IPスタックをそのまま利用することができないということであり、その都度同じ変更を行う必要が生じるという点でモジュール依存度を高くしてしまい、ソフトウェアの開発効率を低下させてしまう主な要因となっている。
2つ目の方式は、二重化におけるデータ同期を現用系側の設定データが設定・更新される度に、待機系側に通知して同期させる、および待機系が実装される契機では現用系側の設定データを取得して同期するという方式である。しかし、この方式では、二重化構成で同期させるべきデータの種別が増加するケースにおいて、その都度データ同期のための処理を追加実装する必要がある。すなわち、通信制御装置の機能を拡大するごとに、データ同期の制御を行う処理部も追加しなければならず、ソフトウェアの開発効率を低下させてしまう主な要因となっている。
このような通信制御装置の冗長化構成における設定データの同期方法に関して、例えば、特許文献1には、稼働中サーバのデータベース更新プロセスが、自サーバのデータベースを更新する際に保管した更新履歴を待機中サーバのデータベース更新プロセスに通知することにより、稼働中サーバと待機中サーバとの間で常時データベースの同期を図り、二重化方式を高速かつ確実に行うシステム構成が記載されている。
特開2000−250771号公報
特許文献1に記載されているサーバ二重化方式は、稼働中サーバと待機中サーバの各データベースを常時同期させておくことによって、メインプロセス間の通信が途絶えた際にシステム中枢サーバを無停止状態で切り替えることを目的としたものである。
二重化構成においてデータベースを常時同期させておく方法を採用すれば、確実にシステム中枢サーバを無停止状態で切り替えることは可能である。しかし、特許文献1では、機能拡張の際のデータ種別の追加や、各機能モジュールの独立性については特に考慮されていない。
そこで、本発明は、機能拡張への対応可能性や各機能モジュールの独立性を担保しつつ、二重化構成間で通信サービスを維持するためのデータ同期を行うことが可能な通信制御装置、データ同期方法およびデータ同期用プログラムを提供することを目的とする。
本発明による通信制御装置は、現用系と待機系の二重化構成を有している通信制御装置であって、当該通信制御装置が提供する通信サービスを実現するために実装されているプログラムモジュールである機能モジュールとは独立したモジュールとして実装され、現用系と待機系との間で同期対象とされたデータの通知処理を行う二重化同期制御部を備え、二重化同期制御部は、現用系として動作している機能モジュールから同期対象データとともに、該データに付随するデータとして少なくとも通知先となるモジュールを識別するための通知先モジュール識別子を受け取り、受け取った通知先モジュール識別子を基に、待機系として動作している機能モジュールに受け取ったデータを引き渡すことを特徴とする。
また、本発明によるデータ同期方法は、現用系と待機系の二重化構成を有している通信制御装置に適用されるデータ同期方法であって、通信制御装置が提供する通信サービスを実現するために実装されているプログラムモジュールである機能モジュールとは独立したモジュールとして実装される二重化同期制御用モジュールが、現用系として動作している機能モジュールから同期対象データとともに、該データに付随するデータとして少なくとも通知先となるモジュールを識別するための通知先モジュール識別子を受け取り、受け取った通知先モジュール識別子を基に、待機系として動作している機能モジュールに受け取ったデータを引き渡し、通知先モジュールとして指定された機能モジュールが、引き渡されたデータを引き取り、必要に応じて保持することを特徴とする。
本発明によるデータ同期用プログラムは、現用系と待機系の二重化構成を有している通信制御装置に適用されるデータ同期用プログラムであって、コンピュータに、当該通信制御装置が提供する通信サービスを実現するために実装されているプログラムモジュールである機能モジュールとは独立したモジュールとして実装される二重化同期制御用モジュールの処理として、現用系として動作している機能モジュールから同期対象データとともに、該データに付随するデータとして少なくとも通知先となるモジュールを識別するための通知先モジュール識別子を受け取る処理と、受け取った通知先モジュール識別子を基に、待機系として動作している機能モジュールに受け取ったデータを引き渡す処理とを実行させ、通知先モジュールとして指定された機能モジュールの処理として、引き渡されたデータを引き取り、必要に応じて保持する処理を実行させることを特徴とする。
本発明によれば、通信制御装置において、機能拡張への対応可能性や各機能モジュールの独立性を担保しつつ、二重化構成間で通信サービスを維持するためのデータ同期を行うことが可能である。
本発明による通信制御装置200の構成例を示すブロック図である。 本発明によるラベルスイッチングルータの構成例を示すブロック図である。 二重化同期制御部41の構成例を示すブロック図である。 ファンクションテーブルの例を示す説明図である。 同期データ通知API415により通知されるイベントトランザクションの例を示す説明図である。 同期対象とされる中継処理用FIBデータの例を示す説明図である。 MPLSラベルの設定処理の処理フローの一例を示すフローチャートである。。 現用系のデータの同期処理の処理フローの例を示すフローチャートである。 待機系のデータの同期処理の処理フローの例を示すフローチャートである。 本発明の概要を示す説明図である。 本発明の概要において通信制御装置の他の構成例を示す説明図である。
以下、発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。図1は、本実施形態の通信制御装置200の構成例を示すブロック図である。図1に示す通信制御装置200は、回線中継処理を行うフォワード層のハードウェア資源の1つである回線中継処理部(H/W)10に対して、現用系の中継処理制御システム100−1と、待機系の中継処理制御システム100−2とを備えることによって冗長化構成となっている。
中継処理制御システム100−1は、中継処理部(H/W)11と、中継処理部(S/W)12と、中継処理制御部21と、中継処理用FIB記憶部22と、装置状態管理部31と、プロトコル制御部32と、コマンド処理部33と、コマンドデータ記憶部34と、同期用DB41と、二重化同期制御部42とを含む。
なお、中継処理制御システム100−2も、中継処理制御システム100−1と同様の構成である。すなわち、中継処理部(H/W)11と、中継処理部(S/W)12と、中継処理制御部21と、中継処理用FIB記憶部22と、装置状態管理部31と、プロトコル制御部32と、コマンド処理部33と、コマンドデータ記憶部34と、同期用DB41と、二重化同期制御部42とを含む。
以下、中継処理制御システムが備える各構成要素について、含まれる中継処理制御システムを区別する際には、中継処理部(H/W)31−1や中継処理部(H/W)31−2のように、通計処理制御システムに付した区別符合(”−1”または”−2”)を付して表記する場合がある。
回線中継処理部(H/W)10は、中継処理を行うフォワード層を構成する構成要素であって、ある中継処理部(H/W,S/W)で受信したパケットを他の中継処理部(H/W,S/W)から送信する必要がある場合に、パケットの転送経路を実現するハードウェア資源である。
中継処理部(H/W)11は、中継処理を行うフォワード層を構成する構成要素であって、外部からのパケットの送受信を行う。なお、中継処理部(H/W)11は、パケットの送受信を実現する際の機能ブロックのうちハードウェア資源によって実現される部分を指す。中継処理部(S/W)12または中継処理制御部21からの設定に応じて、MPLSフレームやIPパケットのフォワーディング(転送または再送信)を行う。なお、Ethernet(登録商標),ATM,STM等の回線種別により実装方式は異なる。
中継処理部(S/W)12は、中継処理を行うフォワード層を構成する構成要素であって、外部からのパケットの送受信を行う際のソフトウェア処理を行う。なお、外部からのパケットの送受信を全てハードウェア資源で実現可能な場合には、当該中継処理部(S/W)12は省略される。
中継処理制御部21は、中継処理制御モジュール層を構成する構成要素であって、プロトコル制御部31によって生成された各プロトコルに応じたフォワーディングデータをとりまとめ、フォワード層の構成要素(本実施形態では、回線中継処理部(H/W)10,中継処理部(H/W)11,中継処理部(S/W)12)に対して必要な設定を行う。
なお、中継処理制御部21は、当該中継処理制御システム100(当該中継処理制御部21を備えた中継処理制御システム100)においてパケットの中継処理(すなわち転送処理)に必要な各種データを中継処理用FIB記憶部22に保持させることによって管理している。パケットの転送処理に必要なデータとして、例えば、中継処理部用FIB(Forwarding Infomation Base:経路制御表)として規定されるデータや回線中継処理部用FIBとして規定されるデータを保持させてもよい。以下、中継処理部用FIBとして規定されるデータと回線中継処理部用FIBとして規定されるデータとを合わせて、中継処理用FIBデータという場合がある。なお、パケットの転送処理に必要なデータは中継処理用FIBデータに限定されず、中継処理用FIBデータ以外のデータや、中継処理用FIBデータの一部であったり、中継処理用FIBデータに他のデータを付加したデータであってもよい。
中継処理用FIB記憶部22は、予め定義されたまたは中継処理制御部21からの制御に応じて、パケットの転送処理に必要なデータを保持する。
装置状態管理部31は、当該中継処理制御システム100(当該装置状態管理部31を備えた中継処理制御システム100)の状態を管理する。装置状態管理部31は、少なくとも当該中継処理制御システム100が現用系か待機系のいずれの状態で動作しているか(系状態)を検出して、保持する。系状態の検出は、例えば、起動時に所定のI/Oや記憶領域を参照することによって行ってもよい。また、稼働中であれば、警報の発生やユーザ制御に応じて系切替が行われた(または行われる)旨を検知することによって現在の系状態に基づき行ってもよい。
プロトコル制御部32は、中継処理におけるRSVP−TE(Resource Reservation Protocol−Traffic Engineering)やLDP(Lable Distribution Protocol)、OSPF−TE(Open Shortest Path First−Traffic Engineering)等の各プロトコルの処理を行う。具体的には、隣接ノードとの間のプロトコルとしての接続と接続状態の維持、プロトコル情報の送受信、タイマの監視などを行って、中継処理制御部21に対し、各プロトコルから生成したフォワーディング情報を提供する。
コマンド処理部33は、本装置の保守者からのコマンドを受け付け、要求内容の解析と、解析結果に応じた他のモジュールへの指示を行う。また、設定の指示であれば、その設定内容の反映を各モジュールに指示し、コマンドデータ(受け付けたコマンドの内容を示す情報)の保持を行う。なお、コマンド処理部33は、保守者から受け付けたコマンドデータをコマンドデータ記憶部34に保持させることによって管理している。
コマンドデータ記憶部34は、コマンド処理部33からの制御に応じて、コマンドデータを保持する。なお、全てのコマンドをコマンドデータ記憶部34への保持対象としなくてもよい。例えば、設定を指示するコマンドのみを保持対象としてもよい。なお、系切り替えの際に相手側(現用系に切り替わる側)の中継処理制御システムに通知すべき設定内容は、必ず保持しておく。
二重化同期制御部41は、二重化された中継処理制御システム間で、同期すべきデータ(更新データ)の送受信をとりまとめて行うとともに、当該中継処理システム100(当該二重化同期制御部41を備えた中継処理システム100)内において、受け取った更新データの分配(必要なモジュールへ引き渡す処理)を行う。なお、二重化同期制御部41は、現用系として稼働している場合と待機系として稼働している場合の両方の動作を具備した上で、当該中継処理システム100が現用系で稼働しているか待機系で稼働しているかによって自身の動作を切り替え可能とし、稼働している系に応じた動作(現用系動作か待機系動作のいずれか)を行う。どちらの系で稼働しているかの情報は、装置状態管理部31から取得すればよい。
例えば、二重化同期制御部41では、現用系動作として、当該中継処理システム100内の各モジュールからの要求に応じて、指示された更新データを相手側の中継処理制御システム100(より具体的には、相手側の中継処理制御システム100が備える二重化同期制御部41)に送信する。なお、送信する更新データには、当該更新データの種別を示す情報と、指示を行ったモジュールを識別するための情報(以下、モジュール識別子)が付加されることとする。そして、受け取った相手側の中継処理制御システム100の二重化同期制御部41では、待機系動作として、受け取った更新データに含まれるこれらの情報に基づいて分配先となるモジュールを特定する。図1において、太線の矢印は、このような方法により同期される設定データの流れを示している。
このような方法により、二重化同期制御部41では、どのようなデータを同期すべきデータとして扱っているかについては一切関知せずに、同期すべきデータの送受信および分配を行う。なお、本実施形態では、各モジュールに対して、相手側にデータの送信を要求するためのAPI(Application Program Interface)や相手側からデータを受け取ったときに呼ぶ関数(データを引き取るためのコールバック関数)を登録するためのAPIを提供する。
なお、更新対象のデータとそのデータに関連する機能モジュールの対応付けの特定については、予め二重化制御部側にてマッピング情報を持たせ、このマッピング情報を参照することで行ってもよい。なお、マッピング情報は初期化用のAPIを用意するなどして起動時に各モジュールから情報を提供してもらうことによって動的に生成することも可能である。
なお、二重化同期制御部41は、内部モジュールや相手側から受け取った更新データや、該更新データの送受信または分配に必要なデータを管理するために、同期用データベース(同期用DB)42を有している。同期用DB42は、予め定義されたまたは二重化同期制御部41からの制御に応じて、内部モジュールや相手側から受け取った更新データや、該更新データの送受信または分配に必要なデータを保持する。
本実施形態において、二重化同期制御部41,コマンド処理部33,プロトコル処理部32,装置状態管理部31,中継処理制御部21,中継処理部(S/W)12は、例えば、プログラムに従って動作するCPU等によって実現される。なお、層毎またはフォワーダ層と他の層とで異なるCPUによって実現されていてもよい。また、同期用DB42,コマンドデータ記憶部34,中継処理用FIB記憶部22は、例えば、メモリ等の記憶装置によって実現される。なお、中継処理制御システムを構成する各機能の二重化は、現用系と待機系とを異なるハードウェア資源(CPUやメモリ)により実現することによって、完全に独立した情報処理システムとして機能するようにしてもよい。
以下、本実施形態の一具体例として、本通信制御装置200がMPLSのラベルスイッチングルータである場合の機能配備を図2に示す。図2は、本発明によるラベルスイッチングルータ200の構成例を示すブロック図である。図2に示す例では、図1に示した構成におけるプロトコル処理部32を実現するアプリケーションモジュールとして、2つのプロトコルモジュール(RSVP−TE制御部231とLDP制御部232)を備えている。また、フォワーダ層において中継処理部が全てハードウェア資源によって実現されている。
本実施例では、RSVP−TE制御部231は、RSVPプロトコルに従って、MPLSのラベルフォワーディングのためのラベル情報の配付を含むプロトコル制御を行う。また、LDP制御部232は、LDPプロトコルに従って、MPLSのラベルフォワーディングのためのラベル情報の配付を含むプロトコル制御を行う。
また、中継処理制御部21は、MPLSのラベルフォワーディングを行う。現用系の中継処理制御部21では、プロトコルモジュールであるRSVP−TE制御部321およびLDP制御部322、またはコマンド処理部33から通知されるラベルアサイン要求を元に、中継処理部11および回線中継処理部10に対してMPLSのデータフォワーディングのためのラベル設定を行う。またその際に、そのMPLSラベルの設定データを中継処理用FIB記憶部22に保持させる。
なお、中継処理制御部21において、MPLSのフォワーディングのためにデータを設定する箇所として、中継処理部11と回線中継処理部10を挙げているが、実装する装置のハードウェア構成に依存する部分であるため、この限りではない。
また、コマンド処理部33は、各機能部に対してコマンド設定の処理を行う。コマンド処理部33は、オペレータからのコマンド実行によって設定されるコマンドをコマンドデータDB34に保持させた上で、必要に応じて各機能部に設定するための制御を行う。本実施例では、少なくともLDP制御部322、装置状態管理部31、中継処理部21に対してコマンド設定の処理を行う。
また、中継処理制御部21は、中継処理部11に対してMPLSのフォワーディングのためのラベル情報を設定する処理を行う。
また、装置状態管理部31は、二重化同期制御部41や他の機能部に対して、当該中継処理制御システムの状態が現用系または待機系かを通知するための処理を行う。
また、二重化同期制御部41は、現用系の各機能部が保持している設定データを待機系の各機能部へ同期させるための制御を行う。本実施例では、少なくとも現用系の中継処理部11が保持している、MPLSのフォワーディング情報の設定データを待機系の中継処理部11に同期させるための制御を行う。
図3は、二重化同期制御部41のより詳細な構成例を示すブロック図である。図3に示す例では、二重化同期制御部41は、設定データの同期処理の制御を行う二重化同期制御機能部411および同期処理を実施するための二重化同期用API群(412〜415)とを含む。本例における二重化同期用API群は、DB操作API412、初期化API413、装置状態通知API414、同期データ通知API415である。
初期化API413は、装置起動時において、各モジュールが起動する際に実行され、データ設定用のAPIをファンクションテーブル(後述する図4参照)に対してモジュールを識別する識別子(モジュールID)とそれに対応するファンクション名の登録を行う。各機能部は、例えば、当該機能部のモジュールが起動する際に、当該機能部が有する更新データの引き取り用APIを引数にして初期化APIを呼び出せばよい。
二重化同期制御部41では、現用系の二重化同期制御部41から通知されるデータに対応づくアプリケーションモジュールに対して通知する際に、該ファンクションテーブルを参照することによって、対象の通知先のモジュールが有する設定用APIを特定して、該APIをコールして該APIの処理によって、待機系側の同期データの設定処理を行う。なお、図3では、現用系の二重化同期制御機能部411と待機系の二重化同期制御機能部411との間の同期データのやりとりも同期データ通知APIを介して行う例が示されているが、二重化同期制御機能部411間のデータ通信に関しては内部メッセージや共有メモリを利用するなど別の方法をとってもよい。
また、初期化API413では、装置状態管理部31からの呼出に対しては、装置状態管理部31が外部モジュールに提供する装置状態の取得用APIを受け取って、ファンクションテーブルに登録を行う。装置状態管理部31は、例えば、当該装置状態管理部31のモジュールが起動する際に、当該装置状態管理部31が有する装置状態の取得用APIを引数にして初期化API413を呼び出せばよい。
図4は、ファンクションテーブルの例を示す説明図である。図4では、ファンクションテーブルとして、インデックスと、モジュールIDと、通知先モジュールの同期データ通知用APIとを対応づけて保持する例が示されている。
同期データ通知API415は、次の処理を行う。同期データ通知API415は、中継処理制御部21においてMPLSフォワーダに対して設定するラベルデータおよびコマンド処理部33においてオペレータから実行されるコマンドデータを二重化同期制御機能部411へ通知する処理を行う。
また、現用系として稼働している場合には、中継処理制御部21またはコマンド処理部33から同期データを受け付けると、待機系の二重化同期制御機能部411へ受け付けた同期データを通知する。なお、待機系の二重化同期制御機能部411への通知は、一旦現用系の二重化同期制御機能部411に引き渡し、その現用系の二重化同期制御機能部411による制御によって行うことも可能である。
また、待機系として稼働している場合には、現用系の二重化月制御機能部411から同期データを受け付けて、受け付けたデータの種別等の識別子に応じて、待機系の中継祖hり制御部21またはコマンド処理部33に受け付けたデータを通知する。
図5は、本APIにより通知されるイベントトランザクションの例を示す説明図である。同期データ通知API415に対して、例えば、(通知先)モジュールIDと、モジュール内データ種別と、通知データと、オペレーション種別とを渡して、同期データ通知API415内では渡されたデータ内容を図5に示すように、同期処理イベントトランザクションとしてキューに積み込んで、逐次そのトランザクションを実行するようにしてもよい。なお、図5では、例えば、イベントトランザクションの1つ目として、モジュールID=100であるコマンド処理部33へ、モジュール内データ種別=001である設定コマンドに関するデータとして、”データA”の追加を通知する旨の依頼を受けたことが示されている。なお、通知先モジュールIDとして、大抵は待機系における当該モジュールを識別するモジュールIDが設定される。
同期データ通知API415では、同期処理イベントトランザクションをキューに積むとともに、DB操作API412を用いて、同期用DB42にそのイベントトランザクションの内容に応じたデータの登録または削除を行う。また、二重化同期制御部間では、現用系から待機系へ、イベントトランザクションデータの通知を行う。
イベントトランザクションデータを受け取った待機系の二重化同期制御部は、トランザクションデータを同様にキューに積み、逐次実行すればよい。トランザクションの実行は、既に説明したファンクションテーブルを参照して該当するモジュールIDと一致するファンクション(図4における通知先モジュールの同期データ通知用API)を呼び出すことによって行えばよい。ここで、呼び出されるファンクションは、既に説明したように装置初期起動時に各アプリケーションモジュールの初期化処理において、あらかじめファンクションテーブルへ登録されたものが用いられるものとする。
装置状態通知API414は、現用系か待機系かの2つの装置状態が変化すると、装置状態管理部31より、呼び出される。装置状態通知API414では、二重化同期制御機能部411に対して、その変更を通知する処理を行う。変更の通知を受けた二重化同期制御機能部411は、起動時に装置状態管理部31から初期化API413が呼び出されることによってファンクションテーブルに登録された装置状態取得用APIを呼び出すことによって、装置状態を取得すればよい。
なお、本実施例では、コントロールプレーンでのプロトコルモジュールがもつステータス情報の同期については、RFC準拠のGraceful Restart機能を使用することを前提とする。よって、L3プロトコルモジュールのステータス情報は同期すべきデータから除外される。
すなわち、L2パケット転送、MPLS転送を実現するために必要なデータのうち、他の手段により入手可能なデータ以外の同期処理に必要なデータだけを選択することによって、二重化対象データを限定する。
図6は、同期対象とされる中継処理用FIBデータの例を示す説明図である。図6に示すように、本実施例では、同期対象データとして、中継処理用FIB記憶部22に次のデータを保持するようにしてもよい。すなわち、受信インタフェース(IF)名と、受信ラベルと、送信インタフェース(IF)名と、送信ラベルと、ラベル情報とを保持するようにしてもよい。なお、図6に示す1行は、LSP(label switch path)1つに対応している。中継処理用FIB記憶部22では、保持するLSPの数分、上記に示すラベルデータを保持すればよい。ラベルデータは、本装置がMPLSパケットを受信したときに、どのような処理を行い、どう送信するかを記述するものである。
なお、プロトコル制御部32では、上記示したデータ以外に内部的に、ルーティングプロトコル(PSPF,LDP,RSVP等)の隣接ノードの状態やIPネットワークのトポロジの情報、隣接ノードからのラベル割り当て情報を保持しており、これらの情報を基に、中継処理用FIB記憶部22に保持されるデータを選出する。
本装置では、MPLSパケットを受信したときに、まずどのインタフェースで受信し、MPLSラベルは何であったかを認識する。そして各データの中から、受信インタフェース名および受信ラベルの組が受信したMPLSパケットと一致するものを選び出し、選び出したラベルデータに従い、受信したパケットに処理を行って該パケットを送信する。パケットに行う処理は、ラベル操作に書かれた内容に従う。例えば、”swap”であれば、ラベルを送信ラベルで示されるラベルに書き換える。例えば、”pop”であれば、ラベルを削除する。例えば、”push”であればラベルをもう1段追加する。このように処理されたパケットを送信インタフェース名で指定されたインタフェースから送信する。なお、MPLSパケットの転送処理自体に本発明に必要な特別な機能はないため、通常の転送処理を行えばよい。
次に、本実施例の動作について説明する。図7〜図9は、本実施例のラベルスイッチングルータのMPLSフォワーダに対するMPLSラベルデータの同期処理に関わる処理フローの例を示すフローチャートである。図7および図8は、現用系の中継処理制御システムにおけるMPLSラベルの設定処理の処理フローの一例を示すフローチャートである。なお、図8は、そのうちの(MPLSラベルの設定処理において実行される)現用系のデータ同期処理フローの一例を示すフローチャートである。
なお、本例では、プロトコルモジュールが、対向装置のプロトコル機能との間で行われるシグナリングにより、MPLSのデータフォワーディングのためのラベルをアサインできているものとする。
まず、図7および図8を参照して現用系の設定データの同期処理について説明する。図7に示す例では、まず、RSVP−TE制御部321とLDP制御部322とが、中継処理制御部21に対してラベルアサイン要求を通知する(ステップS101)。RSVP−TE制御部321はMPLSのTunnelラベルについて、またLDP制御部322はMPLSのVCラベルについてそれぞれ中継処理制御部21に対してラベルアサイン要求を通知する。なお、ステップS101の動作は、設定データの同期処理の開始タイミングの一例であって、同期処理の開始タイミングはこの限りではない。
中継処理制御部21では、プロトコルモジュール(RSVP−TE制御部321とLDP制御部322)から通知されたMPLSのフォワーディングラベルを基に、中継処理部11−1に対してMPLSラベルの設定を行う(ステップS102)。本例では、中継処理制御部21は、中継処理部に対して、MPLS TunnelラベルおよびMPLS VCラベルのPUSHとPOPの設定を行う。
また、中継処理制御部21は、中継処理部11に対して設定したMPLSラベルデータを中継処理用FIB22に格納する(ステップS103)。
次に、中継処理制御部21は、現用系の設定データの同期処理を実行する(ステップS104)。
図8は、MPLSラベルの設定処理において実行される現用系のデータ同期処理フローの一例を示すフローチャートである。図8に示すように、現用系の設定データの同期処理は、例えば、現用系として動作している中継処理制御部21−1が、設定した中継処理用FIBのラベルデータを同期データとして、同期データ通知API415−1をコールすることにより、現用系の二重化同期制御部41(図2に示す例では、二重化同期制御部41−1)に通知する(ステップS111)。
現用系の二重化同期制御部41−1は、同期データ通知API415−1がコールされると、その同期データ通知API415−1内またはその同期データ通知API415−1によって発せられたイベントによるイベント処理においてDB操作API412−1をコールし、同期用DB42−1へ、同期データとして渡されたMPLSラベルデータを格納する(ステップS112)。
次に、二重化同期制御部41−1は、ステップS112の処理を含む一連の同期データ通知処理の流れにおいて、同期データとして渡されたMPLSラベルデータを、待機系の二重化同期制御部41−2に通知する(ステップS113)。待機系の二重化同期制御部41−2への通知は、待機系の二重化同期制御部41−2が提供する同期データ通知API415−2をコールすることにより行ってもよい。
次に、図9を参照して待機系の設定データの同期処理について説明する。図9は、待機系のデータ処理の処理フローの一例を示すフローチャートである。図9に示すように、まず、待機系の二重化同期制御部41−2では、現用系の二重化同期制御部41−1から同期データの通知を受けると(ステップS201)、その同期データに付与されている通知先モジュールIDを参照し、通知先モジュールを判別する(ステップS202)。
次に、二重化同期制御部41−2は、判別した通知先モジュールの情報を基に、ファンクションテーブルを参照して、該通知先モジュールに対するデータ設定用APIを取得し、コールする(ステップS203,S204)。
ステップS204で通知先モジュールに対するデータ設定用APIをコールすることによって、各通知先モジュールに依存したデータ設定処理が行われる。
例えば、MPLSのラベルデータの同期処理の場合、中継処理制御部21−2によって提供されるデータ設定用APIがコールされる。なお、コマンドデータの同期処理の場合には、コマンド処理部33−2によって提供されるデータ設定用APIがコールされる。
中継処理制御部21−2によって提供されるデータ設定用APIでは、そのデータ設定用API内において通知イベントを発生させるなどして、通知された中継処理用FIBのラベルデータを中継処理制御部21−2に通知する(ステップS211)。
中継処理制御部21−2では、データ設定用APIによって中継処理用FIBのMPLSラベルデータの通知を受けると、中継処理用FIB記憶部22−2を更新するとともに、中継処理部11−2に対して、MPLSのフォワーディングのラベルを設定する(ステップS212)。
また、二重化同期制御部41−2は、データ設定用APIをコールする処理を含む一連の同期データ通知処理の流れにおいて、DB操作APIをコールし、同期用DB42−2に受け取ったMPLSのラベルデータを格納する(ステップS205)。なお、ステップS205の処理は、データ設定用APIをコールする前に行ってもよい。
以上は、MPLSのラベルデータの同期処理の場合の処理の流れであるが、コマンドデータの設定フローの場合も基本的には同様である。ただし、ステップS204以降の各通知先モジュールに依存したデータ設定処理は異なる。
コマンド処理部33−2によって提供されるデータ設定用APIでは、そのデータ設定用API内において通知イベントを発生させるなどして、通知されたコマンドデータをコマンド処理部33−2に通知する(ステップS221)。
コマンド処理部33−2では、データ設定用APIによってコマンドデータの通知を受けると、コマンドデータ記憶部34−2を更新するとともに、通知されたコマンドデータによって示されるコマンドを実行する(ステップS222)。
なお、上記例では、MPLSフレームの転送を行うラベルスイッチングルータを例に説明したが、MPLSフレームに限らず、IPパケットの転送処理やL2フレームの転送処理等においても同様の方式を適用することができる。なお、ユーザトラフィックの転送処理の機能配備について、基本的には、図1に示すような中継処理部11,12および回線中継処理部10の構成と同様でよいが、データ転送のためのパス情報として、IPパケット転送の場合は、入力時のIF(インタフェース)と宛て先IPアドレスとこれに対する送信先IF情報をフォワーダに設定すればよい。また、L2フレーム転送の場合は、入力時のIFとVLAN情報、およびこれらに対する送信先のIF情報をフォワーダに転送すればよい。
以上のように、本実施形態によれば、現用系の中継処理制御システム100−1と、待機系の中継処理制御システム100−2の間で同期処理を行う機能部(二重化同期制御部42)と、各アプリケーションモジュールおよびプロトコルモジュールとを独立させて配備することで、二重化構成時の設定データの同期処理の一元的な制御を実現している。これにより、各機能モジュール(アプリケーションモジュールやプロトコルモジュール、L2制御モジュール等)では、二重化時の設定データの同期処理のために必要とされる転送処理を意識して実装する必要がなく、ソフトウェアの開発量を抑えることができる。また各機能モジュールでは、共通化されたAPIを実装すればよいため、装置への実装する際のポータビリティを確保できる。
また、実装対象となる装置の構成に依存して、MPLSのフォワーディングのために設定される複数種類のラベルデータが存在する場合や、同期すべきデータをもつアプリケーションが複数存在する場合であっても、本実施形態による同期データの格納構造(例えば、図5)とデータ設定のためのファンクションテーブルを構築することによって、柔軟に対応することができる。これは、本発明では、現用系のデータベースと待機系のデータベースとを常時完全に同一にすることは目的としておらず、なにを同期させるかや引き取ったデータをどう扱うかは各機能モジュールの自由であることを意味している。これにより、機能拡張の際に同期データが新たに追加された場合であっても、新たな実装の追加を最小限とすることができる。
また、本実施形態では、無停止のためのデータ保持に関して、FIB情報を中心とする限定的な内容のみを同期対象とし、MPLSフレームおよびIPパケットのフォワーディングを行う装置として必要な大部分のデータについてはRFC順序のGraceful Restart等を利用して、周辺ノードから収集する方法を採用することによって、同期対象データを限定している。すなわち、L2パケット転送やMPLS転送に必要なデータのなかで、他の手段により入手可能なデータ以外を選択して同期データとすることで、二重化の対象とするデータ量を大幅に減少し、系切り替え時に要する時間の短縮や、二重化を考慮するモジュールの局所化を実現可能にしている。
なお、上記例では、設定データの変更がある度に同期データ通知API415−1が呼ばれ、その同期データ通知API415−1を介した通知によって現用系の二重化同期制御部41−1が待機系の二重化同期制御部41−2に同期データを通知する例を示したが、同期データの通知タイミングはこの限りではない。例えば、運用端末からの系切り替えの指示があったときに、コマンド処理部12からの通知を受けた各アプリケーションモジュール・プロトコルモジュールが同期データ通知API415−1を呼ぶようにしてもよい。また、例えば、設定データの更新の度に同期データ通知API415−1を呼ぶようにはするが、その同期データ通知API415−1から始まる同期処理では、引き取った同期データを同期用DB42−1に保持させるにとどめておき、運用端末からの系切り替えの指示があったときに、コマンド処理部12からの通知を受けた現用系の二重化同期制御部41−1が、同期用DB42−1に保持されたデータを使って待機系の二重化同期制御部41−2に一括して通知を行うようにしてもよい。
このように系切り替え時に現用系から待機系に必要なデータだけを転送することによって、切り替えのためにかかる処理時間および転送データ容量のさらなる削減が可能となる。
従って、例えば、通信事業者の商用のIPおよびMPLSネットワーク網において、装置の現用系での障害発生ケースおよびファイルアップグレードを実施するケースにおいて、通信サービスを中断させることなく継続して提供することができる。
次に、本発明の概要について説明する。図10は、本発明の概要を示す説明図である。図10に示す通信制御装置600は、現用系と待機系の二重化構成として、制御システム500−1と、制御システム500−2とを有している通信制御装置であって、二重化同期制御部501(図10の例では501−1と501−2)を備えている。
なお、図10に示す例では、現用系処理を実行する二重化同期制御部501を二重化同期制御部501−1として示し、待機系処理を実行する二重化同期制御部501を二重化同期制御部501−2として示している。また、現用系として動作している機能モジュール502を機能モジュール502−1として示し、待機系として動作している機能モジュール502を機能モジュール502−2として示している。
二重化同期制御部501は、当該通信制御装置が提供する通信サービスを実現するために実装されているプログラムモジュールである機能モジュール502(図10の例では502−1と502−2)とは独立したモジュールとして実装され、現用系と待機系との間で同期対象とされたデータの通知処理を行う。
二重化同期制御部501は、より具体的には、現用系として動作している機能モジュールから同期対象データとともに、該データに付随するデータとして少なくとも通知先となるモジュールを識別するための通知先モジュール識別子を受け取り、受け取った通知先モジュール識別子を基に、待機系として動作している機能モジュールに受け取ったデータを引き渡すことによって現用系と待機系との間で同期対象とされたデータの通知処理を行う。
また、二重化同期制御部501は、例えば、同期対象データとともに少なくとも通知先モジュール識別子を受け取るためのインタフェースを機能モジュールに提供してもよい。また例えば、通知先モジュールとして指定されうる機能モジュール502は、当該機能モジュール502を通知先モジュールとするデータを引き取るためのインタフェースを二重化同期制御部501に提供してもよい。また例えば、各機能モジュール502は、当該機能モジュールを通知先モジュールとするデータを引き取るためのインタフェースを初期化時に二重化同期制御部501に通知してもよい。
また、図11に示すように、二重化同期制御部501は、同期処理用記憶部503(図11に示す例では、503−1,503−2)を含んでいてもよい。なお、図11に示す例では、現用系として動作している二重化同期制御部501の制御対象とされる同期処理用記憶部503を同期処理用記憶部503−1として示し、待機系として動作している二重化同期制御部501の制御対象とされる同期処理用記憶部503を同期処理用記憶部503−2として示している。
同期処理用記憶部503は、二重化同期制御部501からの制御に応じて、待機系の機能モジュールに通知すべきデータおよび該データに付随するデータを保持する。このような構成の場合には、二重化同期制御部501(より具体的には二重化同期制御部501−1)は、現用系の各機能モジュール502−1からの指示に応じて待機系の機能モジュール502−2に通知すべきデータおよび該データに付随するデータを同期処理用記憶部503−1に保持させ、系切り替えが実行された場合に同期処理用記憶部503−1に保持されている内容に従って、待機系として動作している機能モジュールにデータを引き渡してもよい。
また、通信制御装置600が、MPLSフレームまたはIPパケットのフォワーディングを行う装置である場合には、フォワーディングのために必要なデータのうち、フォワード処理を停止させない範囲で周辺ノードから得られるデータを同期対象データから除外するようにしてもよい。
なお、図10および図11では、二重化された制御システム内でそれぞれ二重化同期制御部501を備える例を示しているが、二重化された制御システムとは別に独立したCPU等によって実現される場合には、現用系用の処理と待機系用の処理の両方を行う1つの二重化同期制御部501を備えるといった構成も可能である。そのような場合には、二重化同期制御部501は、現用系用の処理を現用系として動作している制御システム500−1に対して提供し、待機系の処理を待機系として動作している制御システム500−2に対して提供するようにすればよい。
本発明は、MPLSフレームやIPパケット、L2フレームといった通信パケットに対して何らかの制御を行う通信制御装置であって、通信サービスの無停止のための二重化構成を備えている通信制御装置に、好適に適用可能である。
200 通信制御装置
100−1 中継処理制御システム(現用系)
100−2 中継処理制御システム(待機系)
10 回線中継処理部
11 中継処理部(H/W)
12 中継処理部(S/W)
21 中継処理制御部
22 中継処理用FIB記憶部
31 装置状態管理部
32 プロトコル制御部
33 コマンド処理部
34 コマンドデータ記憶部
41 二重化同期制御部
42 同期用データベース(DB)
600 通信制御装置
500−1 制御システム1
500−2 制御システム2
501 二重化同期制御部
502 各種機能モジュール
503 同期処理用記憶部

Claims (12)

  1. 現用系と待機系の二重化構成を有している通信制御装置であって、
    当該通信制御装置が提供する通信サービスを実現するために実装されているプログラムモジュールである機能モジュールとは独立したモジュールとして実装され、現用系と待機系との間で同期対象とされたデータの通知処理を行う二重化同期制御部を備え、
    前記二重化同期制御部は、現用系として動作している前記機能モジュールから同期対象データとともに、該データに付随するデータとして少なくとも通知先となるモジュールを識別するための通知先モジュール識別子を受け取り、受け取った通知先モジュール識別子を基に、待機系として動作している機能モジュールに受け取ったデータを引き渡す
    ことを特徴とする通信制御装置。
  2. 二重化同期制御部は、
    同期対象データとともに少なくとも通知先モジュール識別子を受け取るためのインタフェースを機能モジュールに提供し、
    通知先モジュールとして指定されうる機能モジュールは、
    当該機能モジュールを通知先モジュールとするデータを引き取るためのインタフェースを二重化同期制御部に提供する
    請求項1に記載の通信制御装置。
  3. 各機能モジュールは、
    当該機能モジュールを通知先モジュールとするデータを引き取るためのインタフェースを初期化時に二重化同期制御部に通知する
    請求項2に記載の通信制御装置。
  4. 二重化同期制御部は、待機系の機能モジュールに通知すべきデータおよび該データに付随するデータを保持する同期処理用記憶部を含み、
    前記二重化同期制御部は、現用系の各機能モジュールからの指示に応じて待機系の機能モジュールに通知すべきデータおよび該データに付随するデータを前記同期処理用記憶部に保持させ、系切り替えが実行された場合に前記同期処理用記憶部に保持されている内容に従って、待機系として動作している機能モジュールにデータを引き渡す
    請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載の通信制御装置。
  5. 通信制御装置は、MPLSフレームまたはIPパケットのフォワーディングを行う装置であって、
    フォワーディングのために必要なデータのうち、フォワード処理を停止させない範囲で周辺ノードから得られるデータを同期対象データから除外する
    請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の通信制御装置。
  6. 現用系と待機系の二重化構成を有している通信制御装置に適用されるデータ同期方法であって、
    前記通信制御装置が提供する通信サービスを実現するために実装されているプログラムモジュールである機能モジュールとは独立したモジュールとして実装される二重化同期制御用モジュールが、現用系として動作している前記機能モジュールから同期対象データとともに、該データに付随するデータとして少なくとも通知先となるモジュールを識別するための通知先モジュール識別子を受け取り、受け取った通知先モジュール識別子を基に、待機系として動作している機能モジュールに受け取ったデータを引き渡し、
    通知先モジュールとして指定された機能モジュールが、引き渡されたデータを引き取り、必要に応じて保持する
    ことを特徴とするデータ同期方法。
  7. 二重化同期制御用モジュールが、同期対象データとともに少なくとも通知先モジュール識別子を受け取るためのインタフェースを機能モジュールに提供し、
    通知先モジュールとして指定されうる機能モジュールが、当該機能モジュールを通知先モジュールとするデータを引き取るためのインタフェースを二重化同期制御モジュールに提供し、
    二重化同期制御用モジュールおよび機能モジュールは、提供されるインタフェースを用いて、同期対象データの引渡しおよび引取りを行う
    請求項6に記載のデータ同期方法。
  8. 機能モジュールが、当該機能モジュールを通知先モジュールとするデータを引き取るためのインタフェースを初期化時に二重化同期制御モジュールに通知する
    請求項7に記載のデータ同期方法。
  9. 二重化同期制御モジュールが、現用系の各機能モジュールからの指示に応じて待機系の機能モジュールに通知すべきデータおよび該データに付随するデータを所定の記憶装置に保持させ、系切り替えが実行された場合に前記記憶装置に保持されている内容に従って、待機系として動作している機能モジュールにデータを引き渡す
    請求項6から請求項8のうちのいずれか1項に記載のデータ同期方法。
  10. MPLSフレームまたはIPパケットのフォワーディングを行う通信制御装置に適用されるデータ同期方法であって、
    フォワーディングのために必要なデータのうち、フォワード処理を停止させない範囲で周辺ノードから得られるデータを同期対象データに含まない
    請求項6から請求項9のうちのいずれか1項に記載のデータ同期方法。
  11. 現用系と待機系の二重化構成を有している通信制御装置に適用されるデータ同期用プログラムであって、
    コンピュータに、
    当該通信制御装置が提供する通信サービスを実現するために実装されているプログラムモジュールである機能モジュールとは独立したモジュールとして実装される二重化同期制御用モジュールの処理として、現用系として動作している前記機能モジュールから同期対象データとともに、該データに付随するデータとして少なくとも通知先となるモジュールを識別するための通知先モジュール識別子を受け取る処理と、受け取った通知先モジュール識別子を基に、待機系として動作している機能モジュールに受け取ったデータを引き渡す処理とを実行させ、
    通知先モジュールとして指定された機能モジュールの処理として、引き渡されたデータを引き取り、必要に応じて保持する処理を実行させる
    ことを特徴とするデータ同期用プログラム。
  12. MPLSフレームまたはIPパケットのフォワーディングを行う通信制御装置に適用されるデータ同期用プログラムであって、
    フォワーディングのために必要なデータのうち、フォワード処理を停止させない範囲で周辺ノードから得られるデータを同期対象データに含まない
    請求項11に記載のデータ同期用プログラム。
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