JP6026451B2 - Route control device - Google Patents
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Description
本発明は、広域レイヤ２（Ｌ２）ネットワークなどのネットワークにおける中継経路の切り替え等を実行する経路制御装置に関する。 The present invention relates to a path control apparatus that executes switching of a relay path in a network such as a wide area layer 2 (L2) network.
広域Ｌ２ネットワーク技術の適用対象の一つとして、メトロネットワークがある。メトロネットワークは、コアネットワークとアクセスネットワークとの間に設けられ、アクセスネットワーク側に設けられた各加入者のホームゲートウェイ（ＨＧＷ）からのトラヒックをコアネットワークに設けられているエッジノードに集線するネットワークに相当する。図１は、光Ｌ２スイッチネットワークによって構成された広域メトロネットワークの一例を示している。広域Ｌ２ネットワーク技術が適用される他の用途としては、例えば、スイッチファブリックや、データセンター間の仮想プライベートネットワークなどが挙げられる。 One application of the wide area L2 network technology is a metro network. The metro network is a network that is provided between the core network and the access network, and concentrates the traffic from the home gateway (HGW) of each subscriber provided on the access network side to the edge nodes provided in the core network. Equivalent to. FIG. 1 shows an example of a wide-area metro network configured by an optical L2 switch network. Other applications to which the wide area L2 network technology is applied include, for example, a switch fabric and a virtual private network between data centers.
コアネットワーク８１に加入者アクセスを受け付けるエッジノード９１が設けられている。一方、アクセスネットワーク８３には、各加入者のホームゲートウェイ（ＨＧＷ）９６が収容されるとともに、ＨＧＷ９６とメトロネットワーク８２との接続のために、光回線終端装置（ＯＬＴ）９５が設けられている。メトロネットワーク８２は、コアネットワーク８１のエッジノード９１とアクセスネットワーク８３側のＯＬＴ９５との間でデータ転送用のパスを形成してデータフローの疎通を可能にするものであり、エッジノード９１に接続するためのフロースイッチ９２と、ＯＬＴ９５に接続するためのフロースイッチ９４と、フロースイッチ９２とフロースイッチ９４との間でマルチルート（複数経路）でのデータ転送を可能にするためにネットワーク内に設けられて経路切替機能を有する中継ノード９３とを備えている。さらに、メトロネットワーク内での経路設定を行うために、各フロースイッチ９２，９４を集中的に制御するフロースイッチコントローラ９７が設けられている。なお、各フロースイッチあるいは中継ノードにおける自律制御によって経路制御を行うことも検討されてきたが、エッジノードの切り替えを契機とした経路切替を行う場合には、非特許文献１に示すように、外部装置であるフロースイッチコントローラ９７によって集中管理を行った方が再接続に要する時間を短くできる。
An
ここでは、複数のフロースイッチ９２，９４と各中継ノード９３との間の個々の物理的な伝送路のことをリンクと呼ぶ。また、入出力となる一対のフロースイッチ９２，９４間をデータ転送用に使用できる一続きのリンクの組み合わせをパスと呼ぶ。フロースイッチ９２，９４の同一の対の間では、複数のリンクや中継ノード９３が設けられていることにより、複数のパスの設定が可能である。個々のパスは、どのリンクを経由するものであるかを指定することによって、特定できる。図においてメトロネットワーク８２内のリンクは実線で示され、データフローは、矢印を伴った太い破線で示されている。
Here, each physical transmission path between the plurality of
メトロネットワークでは、一般に、マルチルートでデータフローを流せるようにすることによって、転送効率の向上やロバスト性（耐障害性）の向上が図られる。また、非特許文献１に記載されるように、コアネットワーク側のエッジノードにおける輻輳や障害への対応として、エッジノードの装置間の収容変更・障害切替を行うことで、資源効率・ロバスト性が向上する。
In a metro network, it is generally possible to improve transfer efficiency and robustness (fault tolerance) by allowing a data flow to flow through multiple routes. Further, as described in
このようなメトロネットワークにおいて、さらなる資源効率の向上を図るためには、帯域・遅延を要件とするサービス・ユーザごとの現用・予備経路を、空き帯域・遅延を考慮し選定することによることが重要である。例えば、遅延要件を有するマルチルートへのトラヒック分散収容を行うことで、設備の増設契機が削減し、設備投資に関する資本的支出を削減することができる。また、非特許文献２に記載されるように、予備帯域を共用するＮ＋ｍ冗長構成とすることによって、予備帯域を削減でき、設備投資に関する資本的支出を削減することができる。例えば、３ルート化としたときに２＋１の冗長構成とすることにより、必要帯域を２５％削減することが可能である。
In such a metro network, in order to further improve resource efficiency, it is important to select working and backup routes for each service and user that require bandwidth and delay in consideration of available bandwidth and delay. It is. For example, by carrying out the traffic distributed accommodation to the multi-route having the delay requirement, the equipment expansion opportunity can be reduced and the capital expenditure related to the equipment investment can be reduced. Further, as described in
図２は、マルチルート化したメトロネットワーク９３において、コアネットワーク側のエッジノードを切り替える際の経路変更を説明している。図２（ａ）に示したものでは、切替前と表示されたエッジノード９１に対し、特定のフロースイッチ９４から、リンクを共用しない３ルートで経路が設定されている。そのうち２つの経路には、それぞれ、現用１と現用２の帯域が設定されている。残る１つの経路は、予備１と予備２の２つの帯域によって共用されている。ここで切替前のエッジノードから、切替後として表示されるエッジノード９１に切替が行われたとする。すると、図２（ｂ）に示すように、３ルートの経路も変更される必要があり、この切り替えでは、時間要件で定める期間内に経路が再選定される必要がある。
FIG. 2 illustrates a route change when the edge node on the core network side is switched in the
このようにマルチルート化されたメトロネットワーク９３においては、新規設定やエッジノード切替に追従した経路変更時に、経路選定の新規設定を迅速に行う経路制御が必要となる。マルチルート化されたメトロネットワークなどの広域Ｌ２ネットワークにおいては、ネットワークの大規模化が進行しているが、それに伴って、経路制御に要する計算量が爆発的に増大し、時間内に経路制御を実行することが難しくなりつつある。特に図２に示した場合のように、予備経路を設定する場合、現用経路を設定した後、空き帯域を考慮しつつ、現用経路が通過しないリンクをできるだけ通るようにリンクを選択を行う必要があるので、経路設定のための演算量が大きくなりがちである。
In such a
そこで本発明者らは既に、非特許文献３において、ネットワークに対するパスの設定の処理を並列化して実行し、フロー単位の経路制御を高速化するスケールアウト構成を提案しており、また非特許文献４において、並列処理間のフロー数の偏りに起因する負荷を均一化する振分アルゴリズムを提案している。これらの技術は、集線Ｌ２ネットワークにおける光Ｌ２ネットワーク（ＷＤＭ（波長多重分割）／ＴＤＭ（時間多重分割）パス）・リングトポロジをケーススタディとしているものであるが、任意のパス技術・トポロジに適用可能なものである。
In view of this, the present inventors have already proposed a scale-out configuration in which non-patent
図３は、非特許文献３，４に示されたように並列化して処理を実行する従来のフロースイッチコントローラ９７を有するネットワークを示している。フロースイッチコントローラ９７は、大別すると、ネットワーク内の各リンク、各パスの帯域を管理する帯域管理部２１と、並列処理を実行するための複数の並列処理部２２と、並列処理部２２に対して処理を振り分ける振分制御部２３と、を備えており、ネットワーク９０内の各フロースイッチ９２，９４の経路切替動作を制御する。並列処理部２２には、振分制御部２３によってフローが分配されている。各並列処理部２２は、帯域管理部２１に対して帯域確認を行いながら、割り当てられたフローの経路制御の処理を並行して実行する。ここではネットワーク９０は広域Ｌ２ネットワークであるので、フロースイッチコントローラ９７は、ネットワーク９０におけるレイヤ２（Ｌ２）転送を制御することになる。したがって、以下の説明では、このようなフロースイッチコントローラ９７のことをＬ２転送制御部２０と呼ぶことにする。
FIG. 3 shows a network having a conventional
図４は、図３に示したネットワークにおいて用いられるＬ２転送制御部２０の構成を示している。Ｌ３転送制御部２０は、転送ノード５０における経路切替を制御するものであって、上述するように帯域管理部２１、複数の並列処理部２２及び振分制御部２３を備え、さらに、外部から設定がコマンドラインインタフェース（ＣＬＩ）あるいはアプリケーションプログラミングインタフェース（ＡＰＩ）によって入力する設定入力部２４と、物理経路の制御を行う物理経路制御部２５と、を備えている。ここでいう転送ノード５０とは、ネットワークに設けられて経路切替が可能であってその経路切替を外部制御が可能なノードのことであり、各フロースイッチを含むとともに、経路切替の外部制御が可能な中継ノードがあればその中継ノードも含んでいる。
FIG. 4 shows a configuration of the L2
帯域管理部２１は、設定入力部２４からリンクや帯域についての新規あるいは変更の設定を受け付けて、各帯域及び各リンクの制御を行う帯域・リンク制御部３１と、帯域やリンクに関する情報を保持する格納部３２とを備えている。帯域・リンク制御部３１は、格納部３２内の帯域・リンク情報と、以下に述べる格納部３３内の経路情報に基づいて、各帯域及びリンクの制御を行って結果を帯域・リンク情報に反映させ、さらに、各並列処理部２２からの帯域確認の要求に応答して、帯域情報を各並列処理部２２を通知する。
The
物理経路制御部２５は、パスに関する経路情報を格納する格納部３３と、ネットワークにおける各ノード及び各リンクの状態を管理するノード・リンク状態管理部３４と、物理経路計算を行う物理経路計算部３５と、を備えている。ノード・リンク状態管理部３４は、各転送ノードからノード状態情報を受け取りネットワークからリンク状態情報を受け取って、ノード及びリンクの状態を管理し、その結果を格納部３２に格納された帯域・リンク情報に反映させるものであるが、特に、ネットワークのトポロジに変更があったことを検出した場合には、トポロジ変向情報を物理経路計算部３５及び各並列処理部２２に出力する。物理経路計算部３５は、トポロジ変更情報を受け取ると、格納部３２内の帯域・リンク情報を参照して物理経路を計算し、パスの経路情報として格納部３３に格納するとともに、格納部３２内の帯域・リンク情報にも反映させる。
The physical
並列処理部２２は、アドレス学習を行う接続情報学習部４１と、各転送ノード５０に対して転送設定（フローマッピング）を行う転送設定制御部４２と、外部接続情報を格納する格納部４３と、フローエントリ情報を格納する格納部４４と、物理経路制御部２５内の格納部３３に格納された経路情報（パス）と同内容の情報を複製として保持する格納部４５と、を備えている。フローエントリ情報は、その並列処理部に対して振り分けられているフローとそのフローに対応するパスとを示す情報である。接続情報管理部４１は、転送ノード５０から振分制御部２３を介してアドレス情報を受信し、アドレス情報が経路変更の情報を含んでいると、そのアドレス情報にしたがって格納部４３内の外部接続情報を更新するとともに、アドレス情報を転送設定制御部４２に通知する。転送設定制御部４２は、振分制御部２３を介して設定入力部２４からフローの新規または変更設定を受け取ったとき、及び、アドレス情報を接続情報管理部４１から受け取ったときに、それらの新規／変更設定あるいはアドレス情報に基づいて、各転送ノード５０に対し、当該転送ノードでの転送設定を記述する転送テーブル情報を送信する。そのとき、格納部４３〜４５に格納された外部接続情報、フローエントリ情報及び経路情報（パス）を参照するとともに、帯域管理部２１に関して帯域確認を行い、帯域確認に対応する帯域情報を受け取って、その帯域情報に基づいて各転送ノード５０において新たな転送経路が設定されるように、転送テーブル情報を生成する。図では各並列処理部２２が１個の転送ノード５０を制御するように記載されているが、実際には、各並列処理部２２は複数の転送ノード５０を制御する。
The
転送ノード５０は、学習部５１と接続情報通知部５２と転送制御部５３とパス選定転送部５４と障害検出通知部５５とを備えている。学習部５１は、入力パケットの送信元（ソース）アドレスと宛先（デスティネーション）アドレスとを学習し、これらのアドレスを含むアドレス情報を接続情報通知部５２に通知する。接続情報通知部５２は、通知されたアドレス情報をＬ２転送制御部２０に送信する。転送制御部５３は、Ｌ２転送制御部２０から送られてきた転送テーブル情報にしたがってパス選定転送部５４を制御することで、経路変更を指示する。パス選定転送部５４は、転送テーブル情報に基づいた実際の経路切替の動作を実行する。障害検出通知部５５は、当該転送ノード５０において障害等が発生したときにその障害等を検出して、ノード状態情報としてＬ２転送制御部２０に通知する。
The
非特許文献３，４に示すように、パスの設定の処理を並列化して実行することを考えた場合、エッジノードに障害が発生したためにエッジノードを切り替え、これに合わせて広域Ｌ２ネットワーク（例えばメトロネットワーク）内の経路変更を行う時に、サービス単位あるいはユーザ単位に空き帯域を確認して現用及び予備の経路をそれぞれ再選定すると、帯域確認がボトルネックとなり再接続の完了が遅れるおそれがある。例えば、図３及び図４に示した構成の場合、Ｌ２転送制御部２０内において帯域管理部２１が各リンクの帯域情報を管理しており、各並列処理部２２から帯域管理部２１に対して多数回にわたって帯域確認が行われる。ネットワークの規模にもよるが、帯域確認が完了するまでに概算で数十秒もかかるおそれがあり、これは、例えば１秒程度と想定されるエッジノード切替要件を満たさない。
As shown in
帯域管理部では、図５に示すように、各リンクごとの帯域を記載した帯域管理テーブルを用いて帯域管理を行っているが、予備経路の選定のために、さらに、各リンクに想定される障害パターンごとに各リンクの予備帯域の割当状況を管理する予備帯域管理テーブルを使用する。そしてＬ２転送制御部による予備経路の選定では、現用の経路とは１リンクも共有しない経路から、現用のリンク障害パターンの予備帯域の空きが最も大きい経路を選定する。このようにして予備経路を選定する場合、リンク障害パターンごとに予備帯域を管理する予備帯域管理テーブルを使用して、現用各リンクの障害に対する予備経路候補の予備割当状況を確認するため、この参照回数はリンク数の２乗のオーダで増加する。したがって、ネットワーク内のリンク数が多くなるにつれ、帯域確認に要する時間も２乗のオーダで増大することになる。また、予備経路の選定を行わない場合であっても、帯域確認処理が帯域管理部に集中し、この処理負担はリンク数の１乗のオーダーで増大する。 As shown in FIG. 5, the bandwidth management unit performs bandwidth management using a bandwidth management table in which the bandwidth for each link is described. A spare bandwidth management table that manages the spare bandwidth allocation status of each link for each failure pattern is used. In the selection of the backup route by the L2 transfer control unit, the route having the largest available spare bandwidth of the current link failure pattern is selected from routes that do not share one link with the current route. When selecting a backup path in this way, use this backup band management table that manages the backup bandwidth for each link failure pattern, and check the backup path candidate backup allocation status for the failure of each active link. The number of times increases in the order of the square of the number of links. Therefore, as the number of links in the network increases, the time required for bandwidth confirmation also increases on the order of a square. Even when the backup route is not selected, the bandwidth confirmation processing is concentrated on the bandwidth management unit, and the processing load increases on the order of the first power of the number of links.
結局、パスの設定処理を並列化した従来の経路制御方法では、予備経路の選定を行うにしろ行わないにしろ経路確認の処理が単一の帯域管理部に集中することなり、帯域確認がボトルネックとなって再接続の完了が遅れることになる。帯域管理部が過負荷に陥るおそれもある。また、処理を並列化したことによって、帯域を考慮した経路制御ができにくくなっており、資源の利用効率が十分なものとななっていない。 After all, in the conventional route control method in which path setting processing is parallelized, the route confirmation processing is concentrated in a single bandwidth management section, whether or not the backup route is selected, and bandwidth confirmation is a bottleneck. Completion of reconnection will be delayed due to a bottleneck. There is also a risk that the bandwidth management unit will be overloaded. In addition, the parallel processing makes it difficult to perform path control considering the bandwidth, and the resource utilization efficiency is not sufficient.
そこで本発明の目的は、帯域確認がボトルネックとなることを防止するとともに、帯域を考慮した経路制御の並列処理を可能とする帯域制御装置を提供とすることにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a bandwidth control device that prevents parallel confirmation from becoming a bottleneck and enables parallel processing of path control in consideration of bandwidth.
本発明の経路制御装置は、入出力点が異なる複数のフローが疎通可能であって複数の中継経路の設定が可能なネットワークにおいてフローごとに経路を制御する経路制御装置であって、相互に並列に動作してそれぞれが１または複数のフローの経路を制御する複数の並列処理部と、複数の並列処理部に対してフローを振り分ける振分制御部と、ネットワークを構成する各リンクの帯域を管理する帯域管理部と、を有し、帯域管理部は、各リンクの帯域を管理する第１のテーブルを参照して、リンクごとの帯域情報の一部をキャッシュ帯域として各並列処理部に払い出すキャッシュ帯域統合管理部を備え、各並列処理部は、帯域管理部からキャッシュ帯域の払い出しを受けて、その並列処理部に割り当てられた帯域をリンクごとに管理する第２のテーブルを更新するキャッシュ帯域管理部と、第２のテーブルを参照して経路制御を実行する転送設定制御部と、を備え、リンクごとに払い出されるキャッシュ帯域はそのリンクの容量に比例し、キャッシュ帯域の払い出し範囲を同一入出力マルチルート単位とする。 The route control device of the present invention is a route control device that controls a route for each flow in a network in which a plurality of flows having different input / output points can communicate and a plurality of relay routes can be set, and is parallel to each other. Manages the bandwidth of each link that constitutes a network, a plurality of parallel processing units that each control one or a plurality of flow paths, a distribution control unit that distributes flows to the plurality of parallel processing units The bandwidth management unit refers to the first table for managing the bandwidth of each link, and pays out part of the bandwidth information for each link as a cache bandwidth to each parallel processing unit. A cache bandwidth integrated management unit is provided, and each parallel processing unit receives a cache bandwidth from the bandwidth management unit and manages a bandwidth allocated to the parallel processing unit for each link. A cache bandwidth management unit that updates the table, and a transfer setting control unit that performs path control with reference to the second table, and the cache bandwidth paid out for each link is proportional to the capacity of the link. Is set to the same input / output multi-route unit.
本発明は、リンクの帯域情報の一部をキャッシュとして並列処理部に払い出し、並列処理部はこの払い出されたキャッシュ帯域に基づいて経路制御を実行するので、リンクの帯域確認を並行化して実行することが可能になって帯域確認がボトルネックとなることを防止され、また、リンク容量を考慮してマルチルートに平滑化してフローを収容するので、帯域を考慮した経路制御の並列処理が可能になる、という効果を有する。 In the present invention, a part of the link bandwidth information is paid out as a cache to the parallel processing unit, and the parallel processing unit executes path control based on the paid-out cache bandwidth, so the link bandwidth confirmation is performed in parallel. It is possible to prevent the bandwidth confirmation from becoming a bottleneck, and the flow is accommodated by smoothing into multi-routes considering the link capacity, allowing parallel processing of path control considering the bandwidth. It has the effect of becoming.
次に本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。 Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図６は、本発明の実施の一形態の経路制御装置が適用されるネットワークの構成の一例を示す図であって、本発明に基づく経路制御を概略的に示している。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of a network to which the route control device according to the embodiment of the present invention is applied, and schematically shows the route control based on the present invention.
本発明では、帯域確認がボトルネックとなることを防ぐために、帯域確認も並列して実行できるようにとともに、空き帯域を考慮した経路制御を並列化して実行できるようにしている。そこで図６に示した構成では、本実施形態の経路制御装置に相当するＬ２転送制御部２０において、帯域管理部２１内にキャッシュ帯域統合管理部３６を設けるとともに、各並列処理部２２内にキャッシュ帯域管理部４６を設け、各リンクの帯域情報の一部を各並列処理部２２内にキャッシュとして保持して経路選定に利用する。各並列処理部２２へのキャッシュの払い出しは、帯域管理部２１のキャッシュ帯域統合管理部３６が行う。各並列処理部２２のキャッシュ帯域管理部４６は、キャッシュ帯域統合管理部３６に対してキャッシュ帯域要求を行い、キャッシュの払い出しを受けることで、キャッシュ帯域を取得する。
In the present invention, in order to prevent the bandwidth confirmation from becoming a bottleneck, the bandwidth confirmation can be executed in parallel and the path control considering the free bandwidth can be executed in parallel. Therefore, in the configuration shown in FIG. 6, in the L2
このような構成によれば、従来のＬ２転送制御部における並列処理部から帯域管理部への帯域確認がキャッシュ帯域取得に置き換わり、帯域確認にキャッシュが用いられるので、問合せ回数の削減による処理数削減が図られる。また、従来の構成ではリンク数の２乗のオーダで増加する処理を帯域管理部で行う必要があったが、この構成では、キャッシュを払い出せるかどうかの確認のみを帯域管理部で行えばよいので、キャッシュが全く割り当てられていないという最悪条件でもリンク数の１乗のオーダの処理で済み、帯域管理部で集中して行わなければならない処理量も削減される。結局、この構成では、帯域確認が並列化するので（すなわち、各並列処理部限りで帯域確認が行われるので）、再接続までの時間を短縮することができる。 According to such a configuration, the bandwidth check from the parallel processing unit to the bandwidth management unit in the conventional L2 transfer control unit is replaced with the cache bandwidth acquisition, and the cache is used for the bandwidth check. Is planned. In the conventional configuration, the bandwidth management unit needs to perform processing that increases in the order of the square of the number of links. In this configuration, it is only necessary to check whether the cache can be paid out in the bandwidth management unit. Therefore, even in the worst condition that no cache is allocated, processing of the order of the first power of the number of links is sufficient, and the amount of processing that must be concentrated in the bandwidth management unit is also reduced. Eventually, in this configuration, bandwidth confirmation is performed in parallel (that is, bandwidth confirmation is performed only for each parallel processing unit), so the time until reconnection can be shortened.
またこの構成では、リンク容量を考慮してマルチルートに平滑化して経路を収容するために、キャッシュ帯域の払い出し量をリンク容量比とし、払い出し範囲を同一入出力マルチルート単位とする。キャッシュ帯域の払い出し量をリンク容量比とした場合、各並列処理部２２は、マルチルート単位・リンク容量比のキャッシュ帯域を用いて、マルチルートにパスを分散収容する。その結果、全パス分を合算しても分散状態となり、フローの偏りが発生しなくなる。
Also, in this configuration, in order to accommodate the route by smoothing into multi-routes considering the link capacity, the payout amount of the cache bandwidth is the link capacity ratio and the payout range is the same input / output multi-route unit. When the payout amount of the cache bandwidth is the link capacity ratio, each
図７は、キャッシュ払い出し量をリンク容量比とすることを説明する図である。図に示すように、各並列処理部２２は、全体としてのリンク容量情報を用いた場合の縮小版に相当する容量をキャッシュ帯域として使用し、そのキャッシュ帯域へマルチルートを分散させてフローを敷き詰めながら帯域を積み立てていく。その結果、帯域確認の並列化により再接続までの時間を短縮できるとともに、局所情報を用いて経路選定しても全体情報を用いた場合と同等の効率を実現できるようになる。
FIG. 7 is a diagram for explaining that the cash payout amount is the link capacity ratio. As shown in the figure, each
図８は、本実施形態におけるＬ２転送制御部２０の詳細な構成を示している。このＬ２制御転送部２０は、上述したように、図４に示したＬ２転送制御部２０に対してキャッシュ帯域統合管理部３６及びキャッシュ帯域管理部４６を設けたものであるが、さらに、各並列処理部２２内にキャッシュ帯域情報を格納する格納部４７を備えている。格納部４７に格納されるキャッシュ帯域情報は、対応する並列処理部２２に払い出されたキャッシュ帯域を示しており、キャッシュ帯域管理部４６によって管理される。キャッシュ帯域管理部４６は、キャッシュ帯域統合管理部３６に対してキャッシュ帯域を要求し、キャッシュ帯域統合管理部３６からキャッシュ帯域の払い出しを受けてキャッシュ帯域情報として格納部４７に格納する。転送設定制御部４２は、転送ノード５０に対する転送テーブル情報を生成する際に、格納部４３〜４５に格納された外部接続情報、フローエントリ情報及び経路情報（パス）の他に、格納部４７に格納されたキャッシュ帯域情報を参照する。キャッシュ帯域情報に基づく帯域確認及び経路変更については後述する。
FIG. 8 shows a detailed configuration of the L2
キャッシュ帯域統合管理部３６は、格納部３２に格納された帯域・リンク情報と格納部３３に格納された経路情報（パス）に基づいて、キャッシュ帯域の統合的な管理を行い、各並列処理部２２に対するキャッシュ帯域の払い出しを実行する。
The cache bandwidth
図９は、以下の説明において用いるネットワークの構成を示している。図９（ａ）は、以下の説明においてもちいる基本的なネットワークの構成を示している。ここでは、α〜δであらわす４個のフロースイッチがネットワークに設けられており、図示黒丸でしめす中継ノードを介してこれらのフロースイッチが接続している。実線はリンクを表しており、リンクの横に併記された数字はリンクを特定する番号である。図９（ａ）に示したネットワークに対し、図９（ｂ），（ｃ）において点線で示すように、８通りのパスＡ〜Ｈを定義し、また、図９（ｅ）に矢印で示すように４つのフローａ〜ｄを定める。図９（ｅ）に示したものは、図９（ａ）に示したネットワークにおいて、フローａの現用及び予備の経路と、フローｂの現用及び予備の経路を定義したものである。図９（ｆ）は、図９（ａ）に示したネットワークにさらにフロースイッチと中継ノードを１つずつ追加したものを示しており、ここではフローａ及びフローｂに加え、さらにフローｅが定められている。 FIG. 9 shows a network configuration used in the following description. FIG. 9A shows a basic network configuration used in the following description. Here, four flow switches represented by α to δ are provided in the network, and these flow switches are connected via a relay node indicated by a black circle in the drawing. The solid line represents a link, and the number written next to the link is a number that identifies the link. For the network shown in FIG. 9A, eight paths A to H are defined as shown by dotted lines in FIGS. 9B and 9C, and shown by arrows in FIG. 9E. The four flows a to d are defined as follows. In FIG. 9 (e), the working and backup paths of flow a and the working and protection paths of flow b are defined in the network shown in FIG. 9 (a). FIG. 9 (f) shows the network shown in FIG. 9 (a) with one additional flow switch and one relay node. Here, in addition to flow a and flow b, flow e is further defined. It has been.
図１０及び図１１は、本実施形態において、予備の経路の設定を考慮せず、現用の経路のみの切り替えを行う場合の各格納部に格納されるデータの構造を説明している。ここでは、図９（ａ）〜（ｄ）に示したようにネットワークが構成されているものとする。図１０は、帯域管理部２１において使用されるデータの例を示している。経路テーブルは経路情報（パス）を格納するものであり、入出力となるフロースイッチの組み合わせごとに、どのリンクを経由するパスがどのように定義されるかを示している。経路テーブルは、各並列処理部２２において共有されるものでもあるので、上述したように、複製として各並列処理部２２にも格納されている。
FIG. 10 and FIG. 11 illustrate the structure of data stored in each storage unit when switching only the current route without considering the setting of the backup route in this embodiment. Here, it is assumed that the network is configured as shown in FIGS. FIG. 10 shows an example of data used in the
Ｌ２転送制御部２０には複数の並列処理部２２が設けられるが、それらを区別するため、並列処理部［１］、並列処理部［２］、…のように記載する。
A plurality of
キャッシュ帯域統合管理部３６は、いずれも帯域・リンク情報の一部であるキャッシュ帯域統合管理テーブルとキャッシュ範囲テーブルを利用する。本実施形態では、払い出し範囲を同一入出力マルチルート単位としているので、キャッシュ範囲テーブルには、同一入出力マルチルートごとに規定されるキャッシュ範囲を示すＩＤ（識別番号）と、キャッシュ範囲に含まれるパス及びリンクが格納されている。キャッシュ帯域統合管理テーブルは、リンクごとにその帯域と、そのリンクのどれだけの帯域をどの並列処理部に払い出したかを示すテーブルである。ここで各リンクは、リンク容量比率単位で帯域量がキャッシュとして払い出されている。図示したものでは、リンク容量比率単位を１０％単位としており、そのため、キャッシュ帯域として、各並列処理部２２に対して最大１０個のキャッシュブロックが払い出されることとなる。これに合わせてキャッシュ帯域統合管理テーブルでは、１０個のキャッシュブロックまでが格納可能である。図において、キャッシュ帯域統合管理テーブルの割当状況の欄において“ｘ［ｙ］”と記載されたものは、キャッシュ範囲ＩＤがｘであるキャッシュ範囲に関し、並列処理部［ｙ］に対してキャッシュブロックが払い出されていることを示している。例えば、リンク１，２，３，７において“１［１］”の記載があるが、これはキャッシュ範囲ＩＤが１であるキャッシュ範囲で並列処理部［１］に対してキャッシュが払い出され、またキャッシュ範囲ＩＤが１であるキャッシュ範囲はリンク１，２，３，７を含むので、リンク１，２，３，７に関してそれぞれのリンクの容量の１０％の帯域が並列処理部［１］にキャッシュ帯域として払い出されていることを示している。
The cache bandwidth
ここでは便宜上、キャッシュ容量比率単位を１０％単位としているが、この単位は任意のものとすることができ、キャッシュ統合管理テーブルではどの並列処理部に対してどれだけキャッシュを払い出しているかが管理できればよい。 Here, for convenience, the unit of the cache capacity ratio is 10%, but this unit can be arbitrary. If the cache integrated management table can manage how much cache is paid out to which parallel processing unit. Good.
一方、並列処理部［１］及び［２］に設けられる各テーブルの内容が図１１に示されている。図１１に示すものは図１０に示したものと対をなすものである。フローエントリ情報としてフローエントリテーブルには、それぞれの並列処理部に振り分けられたフローとそのフローに対応するパスが格納される。また、キャッシュ帯域情報としてキャッシュ帯域管理テーブルには、リンクごとにその並列処理部に対してどれだけの帯域がキャッシュとして払い出されたか（保持帯域）と、保持帯域のうちの実際に使用している帯域（利用帯域）が格納される。図示した例では、リンク２，４の帯域は１５Ｇｂｐｓであって他のリンク（帯域が１０Ｇｂｐｓ）よりも容量が１．５となっているので、そのことが、キャッシュ帯域管理テーブルの「容量比」の欄に示されている。なお、各並列処理部のキャッシュ帯域管理テーブルでは、保持帯域の初期値として、０が設定されていても、あるいは一定の値が割り当てられていてもよい。
On the other hand, the contents of each table provided in the parallel processing units [1] and [2] are shown in FIG. The one shown in FIG. 11 is paired with the one shown in FIG. In the flow entry table as flow entry information, a flow distributed to each parallel processing unit and a path corresponding to the flow are stored. In addition, in the cache bandwidth management table as cache bandwidth information, how much bandwidth is paid out as cache for each parallel processing unit for each link (retention bandwidth) and the actual use of the retention bandwidth. Stored bandwidth (used bandwidth). In the illustrated example, the bandwidth of the
次に、本実施形態において各並列処理部２２が現用経路の経路変更（予備経路は考慮しない）を行う際の処理について説明する。経路変更を行う場合、帯域確認を行う前に経路切替を行う場合と、帯域確認を行ってから経路切替を行う場合とがある。本実施形態の場合、キャッシュとして予め帯域が各並列処理部に払い出されているので、帯域確認を行う前に経路切替を行うことも可能である。
Next, a process when each
図１２は、帯域確認前に経路切替を行う場合の処理を示している。 FIG. 12 shows processing in the case of performing path switching before bandwidth confirmation.
並列処理部２２がフローの新規設定あるいは変更設定の要求を受信すると、経路設定制御部４２は、ステップ１０１において、経路情報とフローエントリ情報とを参照して、入出力点情報から切替候補のマルチルートを抽出する。次に経路設定制御部４２は、キャッシュ帯域情報を参照して、ステップ１０２において、抽出した各ルートに含まれるリンクの空き帯域を確認し、ステップ１０３において、最小空き帯域が最も大きいルートを選定してフローを切り替え、切り替えたフローに対応する転送テーブル情報を出力し、ステップ１０４において、キャッシュ帯域情報を更新する。次にステップ１０５において、キャッシュ帯域管理部４６が、キャッシュ帯域情報を参照して、新規に設定したルートに帯域が残っているかどうかを判断する。帯域が残っている場合には、そのまま処理を終了して並列処理部２２はフローの新規設定あるいは変更設定の要求の待ち受け状態となる。一方、ステップ１０５において帯域が残っていないと判断したときは、ステップ１０６において、キャッシュ帯域統合管理部３６に対して、差分となる帯域を要求し、その後、並列処理部２２はフローの新規設定あるいは変更設定の要求の待ち受け状態となる。差分となる帯域の要求は、キャッシュ範囲とキャッシュ量の指定によって行われる。
When the
図１３は、帯域確認後に経路切替を行う場合の処理を示している。 FIG. 13 shows processing in the case of performing path switching after bandwidth confirmation.
図１２の場合と同様にステップ１０１，１０２を実行した後、経路設定制御部４２は、ステップ１１１において、最小空き帯域が最も大きいルートを選定する。この時点では経路の切り替えはまだ行われない。次にキャッシュ帯域管理部４６が、ステップ１１２において、キャッシュ帯域情報を参照して、選定されたルートに、フローが要求した帯域を合算しても帯域が残っているかどうかを判断する。帯域が残っている場合には、経路設定制御部４２が、ステップ１１３において、選定ルートにフローを切り替えて転送テーブル情報を出力し、ステップ１１４においてキャッシュ帯域情報を更新し、処理を終了する。並列処理部２２はフローの新規設定あるいは変更設定の要求の待ち受け状態となる。一方、ステップ１１２において帯域が残っていない場合には、キャッシュ帯域管理部４６は、ステップ１１５において、帯域管理部２１のキャッシュ帯域統合管理部３６に対して、差分となる帯域を要求し、ステップ１１６において、帯域管理部２１に帯域が残っていてキャッシュが払い出されたかどうかを判断する。帯域が払い出された場合にはステップ１１３に移行し、払い出されなかった場合には、ステップ１１７において、フローの切り替えを行わずに並列処理部２２はエラーメッセージなどのメッセージを出力し、その後、フローの新規設定あるいは変更設定の要求の待ち受け状態となる。
After executing
図１４は、キャッシュ帯域要求を受け付けたときのキャッシュ帯域統合管理部３６の動作を示している。
FIG. 14 shows the operation of the cache bandwidth
キャッシュ帯域統合管理部３６は、キャッシュ範囲とキャッシュ量とが指定されたキャッシュ払い出し要求を受信すると、ステップ１２１において、キャッシュ帯域統合管理テーブルを参照して、要求されたキャッシュ範囲のリンクの残容量を確認し、ステップ１２２において、キャッシュ払い出しが可能かどうかを判断する。可能である場合には、キャッシュ帯域統合管理部３６は、ステップ１２３において、要求通りにキャッシュを払い出し、その後、次のキャッシュ払い出し要求を待ち受ける状態となる。一方、ステップ１２２においてキャッシュ払い出しが不可能であると判断した場合には、キャッシュ帯域統合管理部３６は、ステップ１２４において、残帯域がないのでキャッシュ払い出しを行わず、そのまま、次のキャッシュ払い出し要求を待ち受ける状態となる。ステップ１２４に処理が進むことは、設備の増設の契機となるものである。
When the cache bandwidth
以上説明したように本実施形態では、現用の経路の切り替えを行う際に、帯域確認を並列化することにより、並列処理部２２から帯域管理部２１への帯域確認の回数を減らして、再接続完了までの時間を短くすることができる。
As described above, in the present embodiment, when switching the current route, the bandwidth confirmation is performed in parallel, thereby reducing the number of bandwidth confirmations from the
次に、図１５は、本実施形態において、現用と予備の経路の両方の切り替えを行う場合の処理と各格納部に格納されるデータの構造とを説明している。ここでは、説明の簡単のため、１つの並列処理部［１］のみに着目するので、フローａ及びフローｂが切替の対象となる。これらのフローの予備の経路が、図９（ｅ）に示すように設定されているものとする。 Next, FIG. 15 illustrates processing in the case of switching both the working and backup paths and the structure of data stored in each storage unit in the present embodiment. Here, for the sake of simplicity of explanation, only one parallel processing unit [1] is focused, so that the flow a and the flow b are to be switched. It is assumed that the backup paths for these flows are set as shown in FIG.
予備の経路についても切り替えを行うか行わないかによっては、キャッシュ帯域統合管理テーブル、キャッシュ範囲テーブル及び経路テーブルの内容に違いはなく、これらのテーブルの内容は図１０に示したものと同じである。一方、並列処理部に設けられるテーブルの内容は、図１１に示したものとは異なっている。並列処理部［１］のフローエントリテーブルは、その並列処理部に振り分けられたフローごとに、フローを構成するパス（現用）と予備経路のパスとが格納される。また、キャッシュ帯域管理テーブルには、上述した容量比、保持帯域及び利用帯域の他に、リンクごとの最大の予備帯域も格納され、各リンクごとに、最大の予備割当帯域と減容帯域とが保持帯域を上回らないように管理される。さらに、リンクごとに、リンク障害パターン（どのリンクに障害が発生するかのパターン）に応じて予備割当帯域を格納する予備帯域管理テーブルが設けられる。図示したものでは、リンク１の予備帯域管理テーブルが示されており、この例では、障害リンクがリンク３とリンク４である場合に１Ｇｂｐｓずつ設定された予備割当帯域は、リンク１を通るフローｂの予備帯域である。また、予備帯域管理テーブルにおいて「最大」で示されたものは、全リンク障害パターンの中での必要最大帯域である。
There is no difference in the contents of the cache bandwidth integration management table, the cache range table, and the path table depending on whether or not the backup path is switched, and the contents of these tables are the same as those shown in FIG. . On the other hand, the contents of the table provided in the parallel processing unit are different from those shown in FIG. The flow entry table of the parallel processing unit [1] stores a path (active) and a backup path that constitute the flow for each flow distributed to the parallel processing unit. The cache bandwidth management table also stores the maximum spare bandwidth for each link in addition to the capacity ratio, the retained bandwidth, and the used bandwidth described above. For each link, the maximum spare allocated bandwidth and the reduced bandwidth are stored. It is managed not to exceed the retention band. Further, for each link, a spare bandwidth management table for storing a spare allocated bandwidth according to a link failure pattern (a pattern in which a failure occurs) is provided. In the figure, the backup bandwidth management table for
次に、本実施形態において各並列処理部２２が現用経路及び予備経路の経路変更を行う際の処理について説明する。この場合も、帯域確認を行う前に経路切替を行う場合と、帯域確認を行ってから経路切替を行う場合とがある。
Next, processing when each
図１６は、帯域確認前に経路切替を行う場合の処理を示している。 FIG. 16 shows processing in the case of performing path switching before bandwidth confirmation.
並列処理部２２がフローの新規設定あるいは変更設定の要求を受信すると、経路設定制御部４２は、ステップ１３１において、経路情報とフローエントリ情報とを参照して、入出力点情報から切替候補のマルチルートを抽出し、ステップ１３２において、キャッシュ帯域情報を参照して、抽出した各ルートに含まれるリンクの空き帯域を確認する。この確認は、（保持帯域−現用帯域−最大予備帯域）を計算することによって行われる。次に、ステップ１３３において、経路設定制御部４２は、最小空き帯域が最も大きいルートを現用に選定し、ステップ１３４において、キャッシュ帯域情報を参照して、抽出ルートから現用に選定したものを除いた各ルートに含まれるリンクの、現用選定ルートの各リンク障害パターンごとの予備用の空き帯域を確認する。予備用の空き帯域の確認は、（保持帯域−現用帯域−該当リンク障害パターンの予備帯域）を計算することによって行われる。その後、経路設定制御部４２は、ステップ１３５において、最小になる障害パターンの最小のリンクの空き帯域が最も大きいルートを予備に選定し、ステップ１３６において、選定した現用ルートにフローを切り替えて転送テーブル情報を出力し、選定された予備ルートを予備ルートとして設定し、ステップ１３７において、キャッシュ帯域情報を更新する。
When the
次にステップ１３８において、キャッシュ帯域管理部４６が、キャッシュ帯域情報を参照して、新規に設定したルートに帯域が残っているかどうかを判断する。帯域が残っている場合には、そのまま処理を終了して並列処理部２２はフローの新規設定あるいは変更設定の要求の待ち受け状態となる。一方、ステップ１３８において帯域が残っていないと判断したときは、ステップ１３９において、キャッシュ帯域統合管理部３６に対して、差分となる帯域を要求し、その後、並列処理部２２はフローの新規設定あるいは変更設定の要求の待ち受け状態となる。
Next, in
図１７は、帯域確認後に経路切替を行う場合の処理を示している。 FIG. 17 shows processing in the case of performing path switching after bandwidth confirmation.
図１６の場合と同様に、経路設定制御部４２がステップ１３１〜１３５を実行する。次にキャッシュ帯域管理部４６が、ステップ１４１において、キャッシュ帯域情報を参照して、選定されたルートに、現用フロー及び予備フローが要求した帯域を合算しても帯域が残っているかどうかを判断する。帯域が残っている場合には、経路設定制御部４２は、ステップ１４２において、選定ルートにフローを切り替えて転送テーブル情報を出力し、ステップ１４３においてキャッシュ帯域情報を更新し、処理を終了する。並列処理部２２はフローの新規設定あるいは変更設定の要求の待ち受け状態となる。一方、ステップ１４１において帯域が残っていない場合には、キャッシュ帯域管理部４６は、ステップ１４４において、帯域管理部２１のキャッシュ帯域統合管理部３６に対して、差分となる帯域を要求し、ステップ１４５において、帯域管理部２１に帯域が残っていてキャッシュが払い出されたかどうかを判断する。帯域が払い出された場合にはステップ１４２に移行し、払い出されなかった場合には、ステップ１４６において、フローの切り替えを行わずに並列処理部２２はエラーメッセージなどのメッセージを出力し、その後、フローの新規設定あるいは変更設定の要求の待ち受け状態となる。
As in the case of FIG. 16, the route
以上説明したように本実施形態では、現用及び予備の経路の切り替えを行う際に、帯域確認を並列化することにより、並列処理部２２から帯域管理部２１への帯域確認の回数を減らし、かつ帯域管理部２１への処理の集中を防止して、再接続完了までの時間を短くすることができる。
As described above, in the present embodiment, when switching between the working and backup paths, the number of times of bandwidth confirmation from the
以上、本発明の一実施形態について説明した、この実施形態には種々のバリエーションがある。 As described above, one embodiment of the present invention has been described. There are various variations in this embodiment.
上述したものでは同一入出力のマルチルートを最小範囲としてキャッシュを払い出しているが、これのバリエーションとして、全てのリンクについてキャッシュ帯域を払い出すことも可能である。 In the above, the cache is paid out with the same input / output multi-route as the minimum range, but as a variation of this, the cache bandwidth can be paid out for all links.
別のバリエーションとして、払い出されているが利用されていない帯域、あるいは払い出されていない帯域を有効利用するキャッシュデフラグを実行するものがある。キャッシュデフラグには、例えば、（１）あるリンクが帯域不足になった場合に、不足リンクを含むマルチルートのキャッシュを払い出すが、不足リンクを含むルートは選定しないようブロック（阻止）するという、キャッシュ帯域投機払い出し・不足リンクブロック、（２）利用されていないキャッシュ帯域を全並列処理部から帯域管理部が回収するキャッシュ帯域ガベージコレクション、（３）各並列処理部が、他の並列処理部から当該他の並列処理部において利用されていないキャッシュ帯域を回収する並列処理部間キャッシュ帯域ガベージコレクションなどがあり、これらのキャッシュデフラグの手法は任意に組み合わせて実行することができる。 Another variation is to execute a cash defragmentation that effectively uses a band that has been paid out but not used, or a band that has not been paid out. For example, in the cache defragmentation, (1) when a certain link runs out of bandwidth, the multi-route cache including the insufficient link is paid out, but the route including the insufficient link is blocked (blocked) from being selected. Cache bandwidth speculative payout / insufficient link block, (2) Cache bandwidth garbage collection in which the bandwidth management unit collects unused cache bandwidth from all parallel processing units, and (3) Each parallel processing unit from other parallel processing units There is a cache bandwidth garbage collection between parallel processing units that collects a cache bandwidth that is not used in the other parallel processing units, and these cache defragmentation methods can be executed in any combination.
図１８は、キャッシュ帯域投機払い出し・不足リンクブロックを行う際の帯域管理部２１と並列処理部２２との関係を説明しており、図１９は、キャッシュ帯域投機払い出し・不足リンクブロックの際の各格納部に格納されるデータを示している。ここでは、図９（ｆ）に示したようにリンクとフローが設定されており、特に、リンク４は帯域不足であるが、リンク１，８には帯域に余裕があるものとする。なお、経路テーブルの内容は図１０に示したものと同じであるので、図１９には示されていない。
FIG. 18 illustrates the relationship between the
上述した実施形態では、帯域管理部２１のキャッシュ帯域統合管理部３６が複数リンクの帯域を一括して払い出すため、特定リンクの帯域が不足した場合に、まだ余裕のあるリンクの帯域をキャッシュとして払い出せなくなってしまう、という課題が生じる。そこでキャッシュ帯域投機払い出し・不足リンクブロックでは、不足リンク以外の帯域を利用できるようにキャッシュとしての払い出しは実行するが、それと同時に、不足リンクは利用しないように各並列処理部２２に対してブロックする指示を行う。
In the above-described embodiment, the cache bandwidth integrated
キャッシュ帯域投機払い出し・不足リンクブロックでは、帯域管理部２１のキャッシュ帯域統合管理テーブルにおいて、リンクごとに、ブロックの有無をフラグとして格納するとともに、投機配布（不足リンクに対応する払い出し）をどの並列処理部に対して行ったかを格納するようにする。一方、各並列処理部のキャッシュ帯域管理テーブルには、リンクごとに、当該リンクを利用しないためのブロック量が格納されるようになっている。
In the cache bandwidth speculative payout / insufficient link block, the presence / absence of a block is stored as a flag for each link in the cache bandwidth integrated management table of the
ここでは、リンク４が帯域不足となっているので、リンク４をブロックするものとし、これに対応してキャッシュ帯域統合管理テーブルではリンク４についてブロック有のフラグが格納され、キャッシュ帯域管理テーブルではリンク４にブロック量として１．５Ｇｂｐｓが格納されている。キャッシュ帯域管理テーブルの保持帯域の欄には、キャッシュとして配布された帯域が反映されているが、リンク４ではブロック量が設定されているので、保持容量の合計３Ｇｂｐｓ（＝１．５Ｇｂｐｓ＋１．５Ｇｂｐｓ）のうち、ブロック分の１．５Ｇｂｐｓは利用しないように並列処理部［１］は制御されることになる。
Here, since the
図２０は、キャッシュ帯域ガベージコレクションを示している。ここでは、図９（ａ）〜（ｄ）に示すようにネットワークが構成されているものとするが、説明を簡単にするために１つの並列処理部［１］について考えるものとする。したがって、フローａ及びフローｂに着目するものとする。なお、キャッシュ範囲テーブル、経路テーブル、フローエントリテーブル及びキャッシュ帯域管理テーブルの内容は図１０及び図１１に示した場合と同じであるから、図２０には示していない。 FIG. 20 illustrates cache bandwidth garbage collection. Here, it is assumed that the network is configured as shown in FIGS. 9A to 9D, but one parallel processing unit [1] is considered to simplify the description. Accordingly, attention is paid to the flow a and the flow b. The contents of the cache range table, path table, flow entry table, and cache bandwidth management table are the same as those shown in FIGS. 10 and 11, and are not shown in FIG.
上述した実施形態では、ある並列処理部に払い出しているが利用されていないキャッシュ帯域は、他の並列処理部に払い出していれば利用できている可能性があり、このような分割損により収容効率を下げてしまう恐れがある。そこで、キャッシュ帯域ガベージコレクションでは、キャッシュ帯域統合管理部３６が各並列処理部２２のキャッシュ帯域管理部４６に対し、キャッシュ範囲ごとの空き帯域の回収要求（キャッシュ回収要求）を送り、各キャッシュ帯域管理部４６は、キャッシュ回収要求に対応して、リンク容量比率にしたがってキャッシュ範囲の返却可能な空き帯域を計算して空キャッシュ量応答として応答する。空キャッシュ量応答で応答した帯域は、キャッシュ帯域統合管理テーブルと各並列処理部２２のキャッシュ帯域管理テーブルとから削除され、これによってキャッシュ帯域が帯域管理部２１に回収されたことになる。
In the embodiment described above, a cache bandwidth that is paid out to a certain parallel processing unit but is not used may be used as long as it is paid out to another parallel processing unit. There is a risk of lowering. Therefore, in the cache bandwidth garbage collection, the cache bandwidth integrated
このような処理を実行するため、各並列処理部２２は、それぞれ、空き帯域を管理する空き帯域管理テーブルを備える。空き帯域管理テーブルは、キャッシュ範囲ごとに、そのキャッシュ範囲を構成するパス及びリンクと、空き帯域とを格納する。図示した例では、キャッシュ回収要求に対し、並列処理部［１］は、リンク容量比率を考慮して空き帯域を応答するので、ＩＤ１（α−β）のキャッシュ範囲について、リンク１，３，７については各０．３Ｇｂｐｓ、リンク２については０．４５（＝０．３×１．５）Ｇｂｐｓが回収されることになる。
In order to execute such processing, each
図２１は、並列処理部間キャッシュ帯域ガベージコレクションを示している。ここでは、図９（ａ）〜（ｄ）に示すようにネットワークが構成されているものとするが、説明を簡単にするためにフローａ及びフローｂに着目するものとする。なお、キャッシュ範囲テーブル及び経路テーブルの内容は図１０に示した場合と同じであるから、図２１には示していない。 FIG. 21 shows cache bandwidth garbage collection between parallel processing units. Here, it is assumed that the network is configured as shown in FIGS. 9A to 9D, but attention is paid to the flow a and the flow b in order to simplify the description. The contents of the cache range table and the route table are the same as those shown in FIG. 10, and are not shown in FIG.
並列処理部間キャッシュ帯域ガベージコレクションも、上述いたキャッシュ帯域ガベージコレクションと同様に、分割損による収容効率の低下を防ぐためのものであり、各並列処理部２２のキャッシュ帯域管理部４６が、キャッシュ帯域不足時に、他の全ての並列処理部に対して不足のキャッシュ範囲の空き帯域を要求するキャッシュ回収要求を出す。キャッシュ回収要求を受け取った各並列処理部のキャッシュ帯域管理部４６は、リンク容量比率にしたがってキャッシュ範囲の返却可能な空き帯域を計算し、要求した並列処理部に対して空キャッシュ量応答として直接応答することで、空きキャッシュ帯域量を受け渡す。
Similarly to the cache bandwidth garbage collection described above, the cache bandwidth garbage collection between the parallel processing units is for preventing a reduction in the accommodation efficiency due to the division loss, and the cache
このような処理を実行するため、各並列処理部２２は、キャッシュ帯域ガベージコレクションの場合と同様に、それぞれ、空き帯域を管理する空き帯域管理テーブルを備える。空き帯域管理テーブルは、キャッシュ範囲ごとに、そのキャッシュ範囲を構成するパス及びリンクと、空き帯域とを格納する。図示した例では、並列処理部［２］は、その不足しているキャッシュ範囲、キャッシュ帯域量の回収要求を他の並列処理部に直接送る。例えば、キャッシュ範囲ＩＤ（α−β）について０．２Ｇｂｐｓを要求する。このキャッシュ回収要求に対し、並列処理部［１］は、要求されたキャッシュ範囲とキャッシュ帯域量分の空き帯域を有していれば、要求元（並列処理部［２］）に対し、空きキャッシュ量応答を直接送って、空き帯域を受け渡す。
In order to execute such processing, each
さらに別のバリエーションとして、並列処理部の数を変更し、並列処理部の数が増えたときに、元の並列処理部に割り当てられていたフローに加えてキャッシュ帯域も分割する、というものがある。 Yet another variation is that when the number of parallel processing units is changed and the number of parallel processing units increases, the cache bandwidth is also divided in addition to the flow assigned to the original parallel processing unit. .
非特許文献４には、各並列処理部に振り分けられているフロー数の偏りが発生するときに、フロー情報と並列処理の割当変更を行う方法が提案されている。この方法では利用状況に合わせた並列数の増加・削減も行う。並列処理部の数を減少するのは、帯域量及びフロー処理量の両方に余裕がある場合であると考えられるので、割当変更は特に問題とはならないが、並列処理部の数を増やすときは、帯域量及びフロー処理量の少なくとも一方に余裕がないときであり、既存の各並列処理部から帯域とフローを分割する必要がある。しかしながら、フローの分割に合わせて適切に帯域を分割できないと、それ以上のフローの収容が不可能となって、収容効率が低下してしまう。
このようなフロー割当変更に伴う課題を解決する方法として、フロー処理負荷の高い並列処理部を、帯域情報は共有するように子として２分割する方法と、フロー処理負荷の高い並列処理部についてフローも帯域情報も２分割する方法とが考えられる。 As a method for solving the problems associated with such a flow allocation change, a parallel processing unit with a high flow processing load is divided into two as a child so as to share bandwidth information, and a parallel processing unit with a high flow processing load is flowed. And the band information may be divided into two.
図２２は、フローａとフローｂの両方の経路制御を行っていてフロー処理負荷が高い並列処理部［１］を、帯域情報は共有するように子として２分割する例を示している。この場合、子として、並列処理部［１］−２が分割されるが、並列処理部［１］−２には、フロー処理のみが分割される。フローの分割は、振分けアルゴリズムに基づいて行われ、分割後も振分けアルゴリズムに基づいて別々にフローが並列処理部［１］と並列処理部［１］−２に割り当てられる。したがって、分割前の（すなわち元の）並列処理部［１］のフローエントリテーブルには、フローａとフローｂが登録されていたのに対し、分割後の並列処理部［１］のフローエントリテーブルには、フローａのみが登録され、分割後の並列処理部［１］−２のフローエントリテーブルには、フローｂのみが登録されることになる。キャッシュ帯域管理テーブルに関しては、分割前と分割後の並列処理部［１］では同じ内容が格納され、分割後の並列処理部［１］−２にはキャッシュ帯域管理テーブルは設けられないことになる。分割後の並列処理部［１］−２は、帯域情報については、親となる分割後の並列処理部［１］のキャッシュ帯域管理テーブルを参照し更新する。 FIG. 22 shows an example in which the parallel processing unit [1] that performs the path control of both the flow a and the flow b and has a high flow processing load is divided into two so that the bandwidth information is shared. In this case, the parallel processing unit [1] -2 is divided as a child, but only the flow processing is divided into the parallel processing unit [1] -2. The flow is divided based on the distribution algorithm, and after the division, the flows are separately assigned to the parallel processing unit [1] and the parallel processing unit [1] -2 based on the distribution algorithm. Therefore, while the flow a and the flow b are registered in the flow entry table of the parallel processing unit [1] before (that is, the original), the flow entry table of the parallel processing unit [1] after the division Only the flow a is registered, and only the flow b is registered in the flow entry table of the divided parallel processing unit [1] -2. Regarding the cache bandwidth management table, the same contents are stored in the parallel processing unit [1] before and after the division, and the cache bandwidth management table is not provided in the parallel processing unit [1] -2 after the division. . The post-partition parallel processing unit [1] -2 updates the bandwidth information by referring to the cache bandwidth management table of the post-partition parallel processing unit [1].
図２３は、フローａとフローｂの両方の経路制御を行っていてフロー処理負荷が高い並列処理部［１］を、２つの並列処理部すなわち並列処理部［Ｘ］と並列処理部［Ｙ］に、フロー処理も帯域情報も２分割する例を示している。この場合、フローの分割は、振分けアルゴリズムに基づいて対等に２分割されるように行われ、分割後も振分けアルゴリズムに基づいて別々にフローが並列処理部［Ｘ］と並列処理部［Ｙ］に割り当てられる。分割前の、分割前の並列処理部［１］のフローエントリテーブルには、フローａとフローｂが登録されていたのに対し、分割後の並列処理部［Ｘ］のフローエントリテーブルには、フローａのみが登録され、分割後の並列処理部［Ｙ］のフローエントリテーブルには、フローｂのみが登録されることになる。キャッシュ帯域管理テーブルについても、分割前の並列処理部［１］のキャッシュ帯域管理テーブルに割り当てられていた帯域が、並列処理部［Ｘ］のキャッシュ帯域管理テーブルと並列処理部［Ｙ］のキャッシュ帯域管理テーブルに分割されることになる。並列処理部［Ｘ］及び並列処理部［Ｙ］は、別々に、自処理部内のキャッシュ帯域管理テーブルを参照し更新する。なお、フロー及び帯域情報の両方を分割する場合には、その前処理として、上述したキャッシュデフラグを行うことが好ましい。 FIG. 23 shows a parallel processing unit [1] that performs both path control of flow a and flow b and has a high flow processing load, two parallel processing units, that is, a parallel processing unit [X] and a parallel processing unit [Y]. Further, an example is shown in which both the flow processing and the band information are divided into two. In this case, the flow is divided so as to be equally divided into two based on the distribution algorithm, and after the division, the flows are separately divided into the parallel processing unit [X] and the parallel processing unit [Y] based on the distribution algorithm. Assigned. In the flow entry table of the parallel processing unit [1] before the division, the flow a and the flow b are registered, whereas in the flow entry table of the parallel processing unit [X] after the division, Only the flow a is registered, and only the flow b is registered in the flow entry table of the divided parallel processing unit [Y]. Also for the cache bandwidth management table, the bandwidth allocated to the cache bandwidth management table of the parallel processing unit [1] before the division is the cache bandwidth management table of the parallel processing unit [X] and the cache bandwidth of the parallel processing unit [Y]. It will be divided into management tables. The parallel processing unit [X] and the parallel processing unit [Y] separately update the cache bandwidth management table in its own processing unit with reference to it. When both flow and band information are divided, it is preferable to perform the above-described cache defragmentation as preprocessing.
以上、本発明の実施形態に関するバリエーションを説明したが、これらのバリエーションは任意に組み合わせることができる。 As mentioned above, although the variation regarding embodiment of this invention was demonstrated, these variations can be combined arbitrarily.
また上述したＬ２転送制御部２０は、専用ハードウェアとして構成することもできるが、マイクロプロセッサやメモリ、通信インタフェースなどを備える汎用のコンピュータを利用し、Ｌ２転送制御部２０の機能を実行するコンピュータプログラムをこのコンピュータ上で実行させることによっても実現できる。コンピュータ上でプログラムを実行することによってＬ２転送制御部２０を実現する場合、複数のプロセッサを有するコンピュータシステムを使用し、各プロセッサに並列処理部２２を１つずつ割り当てることにより、並列処理部２２の処理が並列化して実行されるようにすることが好ましい。
The above-described L2
２０ Ｌ２転送制御部
２１ 帯域管理部
２２ 並列処理部
２３ 振分制御部
２４ 設定入力部
２５ 物理経路制御部
３１ 帯域・リンク制御部
３２，３３，４３〜４５，４７ 格納部
３４ ノード・リンク状態管理部
３５ 物理経路計算部
４１ 接続情報管理部
４２ 転送設定制御部
４６ キャッシュ帯域管理部
５０ 転送ノード
20 L2
Claims (7)
相互に並列に動作してそれぞれが１または複数のフローの経路を制御する複数の並列処理部と、
前記複数の並列処理部に対してフローを振り分ける振分制御部と、
前記ネットワークを構成する各リンクの帯域を管理する帯域管理部と、
を有し、
前記帯域管理部は、前記各リンクの帯域を管理する第１のテーブルを参照して、リンクごとの帯域情報の一部をキャッシュ帯域として前記各並列処理部に払い出すキャッシュ帯域統合管理部を備え、
前記各並列処理部は、前記帯域管理部から前記キャッシュ帯域の払い出しを受けて、当該並列処理部に割り当てられた帯域をリンクごとに管理する第２のテーブルを更新するキャッシュ帯域管理部と、前記第２のテーブルを参照して経路制御を実行する転送設定制御部と、を備え、
前記リンクごとに払い出されるキャッシュ帯域は当該リンクの容量に比例し、前記キャッシュ帯域の払い出し範囲を同一入出力マルチルート単位とする、経路制御装置。 A path control device that controls a path for each flow in a network in which a plurality of flows having different input / output points can communicate and a plurality of relay paths can be set,
A plurality of parallel processing units that operate in parallel with each other and each control one or more flow paths;
A distribution control unit that distributes the flow to the plurality of parallel processing units;
A bandwidth management unit for managing the bandwidth of each link constituting the network;
Have
The bandwidth management unit includes a cache bandwidth integrated management unit that refers to a first table for managing the bandwidth of each link and pays out a part of bandwidth information for each link as a cache bandwidth to each parallel processing unit. ,
Each of the parallel processing units receives a payout of the cache bandwidth from the bandwidth management unit, and updates a second table for managing a bandwidth allocated to the parallel processing unit for each link; A transfer setting control unit that performs path control with reference to the second table,
A routing control device, wherein a cache bandwidth paid out for each link is proportional to a capacity of the link, and a payout range of the cache bandwidth is set to the same input / output multi-route unit.
前記並列処理部は、前記帯域が不足しているリンクについては前記情報によって指示された範囲内で経路選択に使用しない、請求項１または２に記載の経路制御装置。 The cache bandwidth integration management unit pays out the link as a cache together with information instructing that the link is not used for a link having insufficient bandwidth,
The path control device according to claim 1, wherein the parallel processing unit does not use the link having the insufficient bandwidth for path selection within a range instructed by the information.
前記キャッシュ回答要求を受け付けた前記各並列処理部のキャッシュ帯域管理部は、前記第２のテーブルを参照して空き帯域量を計算し、前記キャッシュ帯域統合管理部に応答する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の経路制御装置。 The cache bandwidth integrated management unit transmits a cache collection request to each parallel processing unit,
The cache bandwidth management unit of each parallel processing unit that has received the cache response request calculates an available bandwidth amount with reference to the second table, and responds to the cache bandwidth integration management unit. The route control device according to any one of the above.
前記並列処理部間キャッシュ回答要求を受け付けた前記各並列処理部のキャッシュ帯域管理部は、前記第２のテーブルを参照して空き帯域量を計算し、前記並列処理部間キャッシュ回収要求を送信した各並列処理部の前記キャッシュ帯域管理部に応答する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の経路制御装置。 When the cache bandwidth management unit of the parallel processing unit detects a cache bandwidth shortage with reference to the second table, the cache bandwidth management unit transmits a cache recovery request between parallel processing units to another parallel processing unit,
The cache bandwidth management unit of each parallel processing unit that has received the inter-parallel processing unit cache response request calculates the free bandwidth by referring to the second table, and transmits the inter-parallel processing unit cache collection request. The path control device according to claim 1, which responds to the cache bandwidth management unit of each parallel processing unit.
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