WO2012120990A1 - コンピュータシステム、サーバ、オープンフローコントローラ及び通信方法 - Google Patents

コンピュータシステム、サーバ、オープンフローコントローラ及び通信方法 Download PDF

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WO2012120990A1
WO2012120990A1 PCT/JP2012/053773 JP2012053773W WO2012120990A1 WO 2012120990 A1 WO2012120990 A1 WO 2012120990A1 JP 2012053773 W JP2012053773 W JP 2012053773W WO 2012120990 A1 WO2012120990 A1 WO 2012120990A1
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WO
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switch
packet
computer system
name
iscsi
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Application number
PCT/JP2012/053773
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Inventor
智明 杉原
Original Assignee
日本電気株式会社
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Publication date
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Priority to US14/003,782 priority patent/US9397937B2/en
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L45/74—Address processing for routing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/19—Flow control; Congestion control at layers above the network layer
    • H04L47/193—Flow control; Congestion control at layers above the network layer at the transport layer, e.g. TCP related
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    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/42—Centralised routing
    • H—ELECTRICITY
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    • H04L45/64—Routing or path finding of packets in data switching networks using an overlay routing layer
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2213/00—Indexing scheme relating to interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F2213/0038—System on Chip

Definitions

  • the present invention relates to a computer system and a communication method, and more particularly to a flow control method in a computer system using an open flow protocol.
  • SANs using iSCSI Internet Small Computer System Interface
  • iSCSI Internet Small Computer System Interface
  • Patent Document 1 A technology related to SAN using iSCSI is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2005-151437 (see Patent Document 1).
  • information indicating that the SCSI command is encapsulated is stored in a TCP (Transmission Control Protocol) packet header, and the SCSI command is not extracted by referring to this information. It can be determined whether or not the command is an encapsulated packet.
  • TCP Transmission Control Protocol
  • iSCSI uses TCP / IP technology in the lower layer of the SCSI protocol
  • the inventor applied flow control with high adaptability (flexibility) by applying the OpenFlow protocol to a system using iSCSI. Is expected to be possible.
  • the open flow protocol is a method of performing path control in units of flows proposed by the OpenFlow Consortium (see Non-Patent Document 1).
  • a series of communications from a point to a point determined by a combination of a MAC address, an IP address, a port number, and the like is defined as a “flow”.
  • the OpenFlow protocol it is possible to change the route for each flow instead of uniformly determining the route based on the information of the source and the destination.
  • the route is managed not only between adjacent devices but also by End to End (end to end).
  • a switch using the OpenFlow protocol (hereinafter referred to as an OpenFlow switch) can handle only the TCP layer from the layer 1 to the layer 4 in the OSI reference model, and cannot handle the iSCSI layer above it.
  • the iSCSI layer also corresponds to layer 4 in the OSI reference model, but cannot be recognized by a conventional OpenFlow switch because it is a layer above the TCP layer. For this reason, in the current OpenFlow system, flow control utilizing the SCSI name (initiator name or target name) of the iSCSI layer cannot be performed.
  • the OpenFlow switch can handle the information of the iSCSI layer.
  • the OpenFlow switch can handle the iSCSI name, the flow control according to the iSCSI name can be performed, which is highly useful.
  • flow control cannot be performed using an iSCSI name, flow control cannot be performed for each initiator or target, making it difficult to construct a highly adaptable network or to efficiently use a logical disk in a SAN. .
  • Patent Document 2 describes a system that distinguishes a terminal connected to a server using an option field of a TCP packet.
  • Patent Document 3 describes a technique in which flow control between LANs is performed by a switch.
  • an object of the present invention is to increase the adaptability of a computer system.
  • Another object of the present invention is to provide a computer system capable of flow control according to a protocol higher than the TCP layer.
  • a computer system is connected to an OpenFlow controller, an OpenFlow switch that performs a relay operation specified by the flow entry for a received packet that matches the flow entry set by the OpenFlow controller, and the OpenFlow switch.
  • Host The host transmits a packet in which protocol information higher than the TCP layer is included in the option area of the TCP header in the transport layer.
  • the OpenFlow controller sets a flow entry that defines a transfer destination according to the protocol information in the switch.
  • the OpenFlow switch transfers the received packet to a transfer destination according to a flow entry that conforms to the protocol information included in the TCP header of the received packet.
  • the host transmits a packet including protocol information higher than the TCP layer in the TCP layer in the transport layer, and the flow in which the OpenFlow controller defines a transfer destination according to the protocol information.
  • the step of setting the entry in the switch, and for the received packet that matches the flow entry set by the OpenFlow controller, the OpenFlow switch forwards according to the flow entry that matches the protocol information included in the TCP header of the received packet.
  • a step of transferring the received packet first.
  • the adaptability of the computer system can be increased.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a computer system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a structure of a packet generated and transferred by an initiator or a target according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a data design of a general TCP packet.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating an example of a data design of iSCSI information stored in an option area of a TCP header according to the present invention.
  • FIG. 4B is a diagram showing another example of the data design of the iSCSI information stored in the option area of the TCP header according to the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a computer system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a structure of a packet generated and transferred by an initiator or a target according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a data design of a general TCP packet.
  • FIG. 4C is a diagram showing another example of the data design of the iSCSI information stored in the option area of the TCP header according to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the OpenFlow controller according to the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the structure of route information set in the OpenFlow controller according to the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the structure of a flow table set and managed in the OpenFlow controller according to the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a flow entry (rule + action) set in the OpenFlow controller according to the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of the OpenFlow switch according to the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a packet transfer operation in the computer system according to the present invention.
  • the initiator transfers packet data (packet) in which protocol information (for example, iSCSI name) higher than the TCP layer is stored in the option area of the TCP header in layer 4 (transport layer).
  • An OpenFlow controller (hereinafter referred to as a controller) sets a flow entry that uses protocol information higher than the TCP layer as a rule in an OpenFlow switch (hereinafter referred to as a switch).
  • An OpenFlow switch (hereinafter referred to as a switch) refers to a TCP header of a received packet and transfers the received packet to a transfer destination defined by a flow entry that matches the header.
  • the computer system according to the present invention can control a flow defined by protocol information higher than the TCP layer, and realizes flow control with high fitness (flexibility).
  • protocol information higher than the TCP layer
  • a computer system that performs flow control using an iSCSI name as protocol information will be described.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a computer system according to the present invention.
  • a computer system according to the present invention includes a server 100 (host), a storage 200 (storage device, host), a controller 300, and a switch network 400 formed by a plurality of switches 40-1 to 40-4. It has.
  • the server 100 and the storage 200 are connected via a switch network 400 connected via a line 600 (for example, Ethernet (registered trademark) LAN), thereby forming a SAN.
  • a line 600 for example, Ethernet (registered trademark) LAN
  • the server 100 is a computer device including initiators 101-1, 101-2,. Each of the initiators 101-1, 101-2,... Can be realized by software, hardware, or a combination of both.
  • the initiator 101 is exemplified by an iSCSI initiator including a SCSI device driver such as a network card (Network Interface Card NIC).
  • the initiator 101 encapsulates a SCSI command or SCSI data in a TCP packet and transmits it to the target 201. At this time, the initiator 101 transfers a packet in which protocol information higher than the TCP layer in the layer 4 is stored in the option area of the TCP header to the target 201.
  • the storage 200 is a storage device including the targets 201-1, 201-2,. Each of the targets 201-1, 201-2,... Can be realized by software, hardware, or a combination of both.
  • the target is a storage device such as a logical disk.
  • the target 201 encapsulates a response to the SCSI command in a TCP packet and transmits it to the initiator 101. At this time, the target 201 transfers a packet in which protocol information higher than the TCP layer is stored in the option area of the TCP header in the layer 4 to the initiator 101.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a packet structure generated and transferred by the initiator or target according to the present invention.
  • packet 110 is a conventional packet
  • packet 210 is a packet generated and transferred by initiator 101 or target 201 according to the present invention.
  • the packet 110 is a PDU (Protocol Data Unit) having a layer 2 header, a data area 111 above the SCSI layer (above the TCP layer), a header area 112 in the iSCSI layer (hereinafter referred to as an iSCSI layer header 112), A TCP layer header area 113 (hereinafter referred to as TCP layer header 113) and an IP layer or lower header area 114 (hereinafter referred to as IP layer header 114) are provided.
  • the initiator 101 or the target 201 stores information related to the iSCSI protocol (i.e., iSCSI information 115, for example, SCSI name) that should be stored in the iSCSI layer header 112 in the conventional packet 110, and transfers it as the packet 210.
  • iSCSI information 115 for example, SCSI name
  • the iSCSI layer header 112 and the data area 111 in the packet 110 are used as a data area 211 higher than the iSCSI layer (above the TCP layer) in the packet 210.
  • the packet 210 is transferred to the switch network 400 as a PDU including the data area 211 above the iSCSI layer (above the TCP layer), the TCP layer header 113, and the IP layer header 114.
  • the iSCSI information 115 is preferably an iSCSI name used for identification and management of an iSCSI node (for example, the initiator 101 or the target 201).
  • the iSCSI name does not depend on the location of the iSCSI node and is uniquely assigned to the iSCSI node.
  • an iSCSI Qualified Name using an IP domain name and an IEEE EUI-64 Format using an IEEE 64-bit Extended Unique Identifier are used.
  • the iSCSI information 115 includes a character string to which a type identifier “iqn.”, A domain acquisition date, a domain name, and a domain acquirer are assigned.
  • the configuration shown in FIG. 1 only the initiator 101 is provided in the server 100.
  • the configuration is not limited to this, and it is preferable that a configuration having a target function (for example, a network adapter) is provided.
  • a configuration having a target function for example, a network adapter
  • only the target 201 is provided in the storage 200.
  • the configuration is not limited to this, and it is preferable to provide a configuration having an initiator function (for example, a network adapter).
  • FIG. 3 is a diagram showing a data design of a general TCP packet.
  • TCP layer header 113 includes a source port number, destination port number, sequence number, acknowledgment number, header length, code bits (URG, ACK, PSH, RST, SYN, FIN), window size. , Checksum, urgent pointer, option, and field for storing data.
  • the field in which the option is stored (hereinafter referred to as an option area) is a field having a variable length from 160 bytes used for setting the characteristics of the TCP connection.
  • the iSCSI information 115 is used as an area for storing 115. In the option area of the TCP layer header 113, iSCSI information 115 is preferably stored for each TCP connection.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the data design of the iSCSI information 115 stored in the option area of the TCP header according to the present invention.
  • FIG. 4A shows a data design of the option area when the initiator name and the target name are stored as the iSCSI information 115.
  • FIG. 4B shows the data design of the option area when only the initiator name is stored as the iSCSI information 115.
  • FIG. 4C shows the data design of the option area when only the target name is stored as the iSCSI information 115.
  • the option type is preferably one of “30 to 252” which is not currently defined. In this embodiment, “151” is used.
  • the option length is the total size of the option area including the option type and option length area, and is usually 512 bytes.
  • the option type and option length are each 1 byte.
  • the size of each initiator name and target name stored as iSCSI information 115 is 255 bytes.
  • iSCSI name initiator name or target name
  • a free area in which the iSCSI name is not stored in the area of 255 bytes from the end of the option length is filled with “0x00” (0 padding).
  • a free area in which no iSCSI name is stored is filled with “0x00” in an area of 255 bytes from the end of the 255-byte area in which the iSCSI name and “0x00” are stored.
  • 0x00 is not inserted as the end.
  • the size of the initiator name stored as iSCSI information 115 is 255 bytes, and the free area (255 bytes) is filled with 0x00.
  • the size of the target name stored as iSCSI information 115 is 255 bytes, and the free area (255 bytes) is filled with “0x00”.
  • the iSCSI name initiator name or target name
  • the empty area is filled with padding “0x00”.
  • the controller 300 is connected to each of the plurality of switches 40-1 to 40-4 via a control interface 500 which is a secure channel network.
  • the controller 300 sets the flow entry in each of the plurality of switches 40-1 to 40-4 in accordance with the open flow protocol, so that the server 100-storage via any one of the plurality of switches 40-1 to 40-4.
  • the communication flow between 200 is controlled.
  • the controller 300 according to the present invention can control the flow between the initiator and the target, for example, by setting a flow entry in the switch 40 with the protocol information of the upper layer of the TCP layer as a rule.
  • the controller 300 controls communication path construction and packet transfer processing related to packet transfer in the system by the open flow technology.
  • the open flow technology means that the controller 300 sets multi-layer and flow unit route information in the switch 40 on the communication route according to the routing policy (flow entry: flow + action), and performs route control and node control.
  • the technique to perform is shown (for details, refer nonpatent literature 1).
  • the route control function is separated from the routers and switches, and optimal routing and traffic management are possible through centralized control by the controller.
  • the switch 40 to which the open flow technology is applied handles communication as a flow of END2END, not as a unit of packet or frame like a conventional router or switch.
  • the controller 300 is preferably realized by a computer including a CPU and a storage device.
  • the CPU (not shown) executes the program stored in the storage device, thereby realizing the functions of the path calculation unit 31 and the flow control unit 32 illustrated in FIG.
  • the controller 300 records the path information 33 and the flow table 34 in a storage device (not shown).
  • the controller 300 holds information (physical topology information) on the position and connection status of the switch 40 controlled by itself as topology information (not shown).
  • the topology information includes, for example, information regarding the connection status between the ports of the switch 40 and the host (for example, the server 100 and the storage 200).
  • the route calculation unit 31 uses the header information of the first packet notified from the switch 40 and the topology information (not shown) to calculate a communication route for transferring the packet.
  • the calculation result is recorded as route information 33 in a storage device (not shown).
  • a node for example, an initiator or a target
  • a switch on the communication path is set.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the structure of the route information 33 set in the OpenFlow controller according to the present invention.
  • route information 33 is information for specifying a communication route to which a flow entry (rule + action) described later is applied, and is recorded in association with a flow identifier 341 associated with the flow entry.
  • End point information 331, passing switch information 332, and accompanying information 333 is information for designating a node that is an end point of the communication path.
  • the passing switch information 332 is information for designating a connection port pair between the switch 40 and the switch on the communication path.
  • the accompanying information 333 includes information regarding the switch 40 (passing switch) on the route after the end point is changed when the end point is changed.
  • each MAC address pair of the node that is the end point of the communication path is recorded as the end point information 331.
  • the passing switch information 332 includes an identifier (for example, DataPath ID: DPID) of the switch 40 provided on the communication path between the end points indicated by the end point information 331.
  • the passing switch information 332 may include information for associating a flow entry (rule + action) set in the switch with the switch.
  • the flow control unit 32 sets, changes, or deletes the flow entry (rule + action) with respect to the switch 40 on the calculated communication path by the Modify Flow Entry Message. Thereby, the switch 40 executes an action (for example, relay or discard of packet data) corresponding to the rule corresponding to the header information of the received packet.
  • the flow control unit 32 sets a flow entry for the switch 40 in response to the notification of the first packet from the switch 40.
  • the setting of the communication path and the setting and management of the flow entry in the flow control unit 32 are performed in accordance with the open flow protocol described in Non-Patent Document 1, but some of the operations described later (for example, above the TCP layer)
  • the configuration using protocol information as a rule is not defined in the protocol.
  • a combination of layer 1 to layer 4 addresses and identifiers of the OSI (Open Systems Interconnection) reference model included in header information in TCP / IP packet data is defined.
  • OSI Open Systems Interconnection
  • any combination of a layer 1 physical port, a layer 2 MAC address, a layer 3 IP address and protocol, a layer 4 port number, and a VLAN tag (VLAN id) is set as a rule.
  • the flow control unit 32 also sets protocol information above the TCP layer in the transport layer as a rule defined by the flow entry.
  • protocol information for example, an iSCSI name (initiator name, target name) in the iSCSI layer is set as a rule alone or in combination with the above address or identifier.
  • a method for processing TCP / IP packet data is defined in the action set in the flow entry. For example, information indicating whether or not the received packet data is to be relayed and the transmission destination (for example, the output destination port number of the packet) are set in the case of relaying. Further, as an action, information for instructing to copy or discard the packet data may be set.
  • the flow entry set (or set) in the switch 40 is recorded in the flow table 34 by the flow control unit 32 and managed in the controller 300.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the structure of the flow table 34 set and managed in the controller according to the present invention.
  • the target device 342 indicating the identifier (for example, DPID) of the switch 40 to be set and the flow entry 340 set in the switch 40 correspond to the flow identifier 341 for specifying the flow entry. Attached and recorded.
  • a rule 343 and action information 344 are set in the flow entry 340.
  • the flow control unit 32 can grasp what flow entry 340 is set in the switch 40 by referring to the flow table 34.
  • the flow table 34 may include information indicating whether or not the flow entry 340 is set in the switch 40 that is the target device 342.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a flow entry set in the switch 40 by the controller 300 (flow control unit 32).
  • a flow entry whose action is to forward a packet using the route A as a communication path is a rule on a combination of the iSCSI name and IP address of the iSCSI layer above the TCP layer.
  • the switches 40-2 and 40-4 are set. Specifically, the source IP address “1.0.0.2”, the destination IP address “1.0.0.2”, the initiator name “iqn.2000-01.com. ABC: 0123abcd”, the target name “Iqn.2000-01.com. ABC: 01: xxxx-xxx” is defined as a rule, and “output to the output destination port number for transferring the packet to route A” is defined as an action.
  • the switch 40 determines a processing method (action) for the received packet according to the flow entry set (updated) by the controller 300. Examples of actions for received packets include transfer to another switch 40 and packet discard.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of the switch 40 according to the present invention.
  • the switch 40 includes a switch processing unit 41, a flow table 42, and a switch control unit 43.
  • the switch processing unit 41 accommodates the line 600 and realizes a switch function for a packet transferred via the accommodated line.
  • the switch control unit 43 is connected to the controller 300 via the control interface 500 and controls the setting of the flow entry in the flow table 42 in accordance with an instruction from the controller 300.
  • the switch processing unit 41 determines processing for the received packet according to the flow entry set in the flow table 42. Specifically, when a rule that matches the header information of the received packet is set in the flow table 42, the switch processing unit 41 executes an action defined in the flow entry including the rule.
  • the switch processing unit 41 notifies the switch control unit 43 of the packet data as a first packet.
  • the switch control unit 43 transmits the first packet to the controller 300 via the control interface 500.
  • the switch processing unit 41 uses not only the header information defined in Non-Patent Document 1 but also information in the option area of the TCP header for searching for a flow entry that matches the received packet. For example, when receiving the packet 210 shown in FIG. 2, the switch processing unit 41 extracts not only the IP layer header 114 and the TCP layer header 113 but also the iSCSI information 115 stored in the option area of the TCP layer header 113. The flow entry registered in the flow table 42 is checked.
  • the switch processing unit 41 may transfer the received packet to a transfer destination according to the flow entry. it can. In this case, the received packet is transferred to the communication path corresponding to the iSCSI information 115.
  • the switch processing unit 41 may check the iSCSI information 115 by referring to the option area of the TCP layer header 113 on condition that there is header information of a specific protocol. For example, it is preferable that the confirmation condition of the iSCSI information 115 is set together with the flow entry registration by the controller 300.
  • communication control between an initiator and a target specified by a protocol higher than the TCP layer (for example, iSCSI protocol) in layer 4 is performed. It can be realized using the OpenFlow protocol. For example, since the communication connection to a specific target can be controlled by the controller 300, it is possible to easily change the flow when the target moves. In addition, it becomes possible to easily cope with addition and expansion of targets.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a packet transfer operation in the computer system according to the present invention.
  • the operation when the packet 210 having the TCP header shown in FIG. 4A is transferred from the initiator 101-1 to the target 201-1 will be described.
  • initiator 101 transfers packet 210 in which the initiator name and the target name are stored in the option area of the TCP header (step S1).
  • the data in the option area is designated.
  • the iSCSI information 115 (initiator name and target name) of the data design shown in FIG. 4A is specified as data in the option area.
  • the packet 210 transferred from the initiator 101 is first input to the switch 40-2.
  • the switch 40-2 confirms whether a flow entry that matches the received packet 210 is registered in its own flow table 42. Here, it is confirmed whether the header information from the layer 1 to the layer 4 TCP layer (including the option area) of the packet 210 conforms to the rules set in the flow table 42.
  • the switch 40-2 transmits the packet 210 to the controller 300 as a first packet (step S2).
  • the controller 300 calculates the transfer path of the packet 210 based on the notified header information of the packet 210 and sets a flow entry to be set in the switch 40 in the switch 40 (steps S3 and S4). Specifically, the controller 300 refers to the option area in the TCP header and confirms that the iSCSI information 115 is stored. As a result, the controller 300 recognizes that the packet 210 is data according to the iSCSI protocol. Next, the controller 300 calculates a communication path between the end points specified based on the iSCSI information 115 stored in the packet 210 and other header information (for example, IP address or MAC address) (step S3).
  • other header information for example, IP address or MAC address
  • the controller 300 sets a flow entry in which the combination of the iSCSI information 115 and other header information as a rule and the action of transferring the calculated communication path as an action is set in the switch 40 on the communication path (step S4). ).
  • a path (route A) that reaches the storage 200 via the switch 40-4 is selected so that the path length is the shortest. Further, the controller 300 prescribes this path to be identified on the switch side by the source IP address and destination IP address of the packet 210 and the information of the initiator name and target name in the option area in the TCP header. In this case, for example, as shown in FIG.
  • the TCP option area is referred to, and the initiator name Is iqn.2000-01.com.nec: 0123abcd and the target name is iqn.2000-01.com.nec:01: xxxx-xxx, the flow entry that specifies It is set to the switches 40-1 and 40-2 on the route.
  • the output destination of the packet 210 set in the switch 40 differs depending on the switch. For example, the port number that is the output destination for transmission to the calculated communication path is defined in the action.
  • the switches 40-2 and 40-4 refer to the option area for the packet with the source IP address of 1.0.0.1 and the destination IP address of 1.0.0.2. Thus, collation with the flow entry is performed.
  • the switch 40-2 outputs the packet 210 to the route A according to the flow entry set by the controller 300 (step S5).
  • the switch 40-2 outputs the packet 210 from the port connected to the switch 40-4 on the route A. Since the source IP address of the received packet 210 is “1.0.0.1” and the destination IP address is “1.0.0.2”, the switch 40-4 has an option area in the TCP header.
  • the initiator name is iqn. 2000-01. com. nec: 0123abcd
  • the target name is iqn. 2000-01. com. nec: 01: xxxx-xx is included.
  • the switch 40-4 determines that the received packet matches the flow entry set in step S4, and outputs the packet 210 to the route A defined by the flow entry (step S6).
  • the switch 40-4 outputs the packet 210 from the port connected to the storage 200 on the route A.
  • the storage 200 refers to the data area 211 in the received packet 210 packet, confirms the target name, and outputs it to the corresponding target 201 (step S7).
  • the storage 200 may confirm the target name with reference to the option area of the TCP layer header 113 in the received packet 210 packet. In this case, since the initiator 101 does not need to insert the target name into the data area 211, the storage area of the data area 211 can be made larger than that of the conventional packet 110.
  • the packet 210 is sent to the target 201-1 having the target name “iqn.2000-01.com.nec:01:xxxx-xx” included in the packet 210.
  • the target 201-1 When the SCSI command is included in the packet 210, the target 201-1 encapsulates the response in the packet, and stores the target name and the origination name of the transmission source in the TCP layer header 113 as iSCSI information 115 as described above.
  • the transmitted packet 210 is transmitted to the server 100. Since the transfer procedure of the packet 210 is the same as described above, a description thereof will be omitted.
  • TCP / IP packet communication is performed between the initiator 101-1 and the target 201-1 via the route A set by the controller 300.
  • the computer system according to the present invention can control the flow for each initiator and target using the open flow protocol, and thus has the following effects.
  • the flow can be controlled for each target in a configuration in which there are a plurality of target logical disks.
  • the flow can be adaptively controlled when the target IP address is changed (for example, when the target logical disk is moved between physical storages).
  • the controller 300 calculates a new communication route and sets a flow entry according to the information of the movement destination, and refers to the route information 33 and the flow table 34 to make unnecessary the communication route and the flow entry. And remove it from the switch.
  • the flow can be adaptively controlled when the IP address of the initiator is changed (for example, when the initiator moves between physical servers).
  • a route can be adaptively selected even when a network such as a LAN or WAN through which packets other than iSCSI flow or a network having a mesh shape is used.
  • the flow is distinguished and controlled by the combination of the iSCSI name and the IP address, but the flow may be controlled by a rule combined with a MAC address or a port number in addition to the IP address.
  • the flow control by the flow entry in which the transfer destination port is specified for the switch on the route has been described, but the present invention is not limited to this. Since the switch 40 according to the present invention can identify the iSCSI information 115 by referring to the option area of the TCP header, the transfer destination can be determined using the iSCSI information 115. For this reason, the controller 300 sets the flow entry set based on the first packet in all the switches to all the switches 40 (switches 40-1 to 40-4 in FIG. 1), and thus according to the iSCSI name. Flow control is possible. In this case, the route setting is performed by the controller 300, and the route selection is performed by the switch 40. It should be noted that the specific policy for route selection in the switch 40 may vary depending on the implementation.
  • a plurality of servers 100 and storages 200 may be provided in the system, and the number of switches 40, initiators 101, and targets 201 is not limited to the above example. Further, the initiator 101 and the target 201 may be mounted on a computer device (host) that realizes other functions regardless of the server or the storage.
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Abstract

　本発明によるコンピュータシステムにおいて、ホストは、トランスポート層においてＴＣＰ層より上位のプロトコル情報を、ＴＣＰヘッダのオプション領域に含めたパケットを送信する。オープンフローコントローラは、プロトコル情報に応じた転送先を規定したフローエントリをスイッチに設定する。オープンフロースイッチは、受信パケットのＴＣＰヘッダに含まれるプロトコル情報に適合するフローエントリに従った転送先に、受信パケットを転送する。これにより、コンピュータシステムの適応度が高まる。

Description

コンピュータシステム、サーバ、オープンフローコントローラ及び通信方法
　本発明は、コンピュータシステム、通信方法に関し、特に、オープンフロープロトコルを利用したコンピュータシステムにおけるフロー制御方法に関する。
　コンピュータの発展に伴い、高速で大容量な補助記憶装置の需要は高まる一方である。特に大規模なコンピュータを扱う場合などは、記憶装置を集合させたストレージ（ディスクアレイ）をＳＡＮ（Ｓｔｏｒａｇｅ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ；記憶領域ネットワーク）に接続して利用する形態が多数利用されている。
　ＳＡＮの中でもｉＳＣＳＩ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｓｍａｌｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を用いたＳＡＮは、装置コストが比較的安価なことと、既設のインフラを有効活用できることから今後ますます発展する市場として注目されている。
　ｉＳＣＳＩを利用したＳＡＮに関する技術が、例えば特開２００５－１５１４３７に記載されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載のシステムでは、ＳＣＳＩコマンドがカプセル化されたことを示す情報をＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットのヘッダに格納し、これを参照することで、ＳＣＳＩコマンドを抽出しなくてもＳＣＳＩコマンドがカプセル化されたパケットか否かを判断できる。
　ｉＳＣＳＩでは、ＳＣＳＩプロトコルの下層でＴＣＰ／ＩＰの技術を利用していることから、発明者は、ｉＳＣＳＩを利用したシステムにオープンフロープロトコルを適用することで、適応度（柔軟性）の高いフロー制御が可能となるものと予想している。
　ここでオープンフロープロトコルとは、ＯｐｅｎＦｌｏｗ　Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍによって提案されているフロー単位で経路制御を行う方法である（非特許文献１参照）。オープンフロープロトコルでは、ＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス、ポート番号などの組み合わせによって決定される、ある点からある点への一連の通信を「フロー」と定義する。オープンフロープロトコルを利用した場合、送り元と送り先の情報で画一的に経路を決定するのではなく、フロー毎に経路を変更することが可能となる。またその経路も隣接する機器同士だけでなく、Ｅｎｄ　ｔｏ　Ｅｎｄ（終端から終端）で管理が行われる。
　しかし現在、オープンフロープロトコルを利用したスイッチ（以下、オープンフロースイッチと称す）は、ＯＳＩ参照モデルにおけるレイヤ１からレイヤ４のＴＣＰ層までしか扱うことができず、その上のｉＳＣＳＩ層は扱えない。ｉＳＣＳＩ層もＯＳＩ参照モデルではレイヤ４にあたるが、ＴＣＰ層より上のレイヤなので従来のオープンフロースイッチでは認識することができない。このため、現在のオープンフローシステムでは、ｉＳＣＳＩ層のＳＣＳＩネーム（イニシエータネームや、ターゲットネーム）を活用したフロー制御を行うことができない。
　より柔軟にフロー制御を行うためには、オープンフロースイッチがｉＳＣＳＩ層の情報を扱えると良い。特にオープンフロースイッチがｉＳＣＳＩネームを扱えると、ｉＳＣＳＩネームに応じたフロー制御ができるので有用性が高い。その一方、ｉＳＣＳＩネームを利用してフロー制御ができない場合、イニシエータやターゲット別にフロー制御することができなくなるため、適応度の高いネットワークの構築や、ＳＡＮにおける論理ディスクの効率的な利用が困難となる。
　一方、ＴＣＰを利用したフロー制御に関する技術が、例えば特開２００６－１２９４８７（特許文献２参照）や特開平１１－２３９１６３（特許文献３参照）に記載されている。特許文献２には、ＴＣＰパケットのオプションフィールドを利用してサーバと接続する端末機を区別するシステムが記載されている。又、特許文献３には、ＬＡＮ間のフロー制御をスイッチによって行われる技術が記載されている。
特開２００５－１５１４３７ 特開２００６－１２９４８７ 特開平１１－２３９１６３
ＯｐｅｎＦｌｏｗ　Ｓｗｉｔｃｈ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｖｅｒｓｉｏｎ　１．０．０　（Ｗｉｒｅ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　０ｘ０１）　　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　３１，　２００９
　以上のことから、本発明の目的は、コンピュータシステムの適応度を高めることにある。
　本発明の他の目的は、ＴＣＰ層よりも上位のプロトコルに応じたフロー制御が可能なコンピュータシステムを提供することにある。
　本発明によるコンピュータシステムは、オープンフローコントローラと、オープンフローコントローラによって設定されたフローエントリに適合する受信パケットに対し、当該フローエントリで規定された中継動作を行うオープンフロースイッチと、オープンフロースイッチに接続されたホストとを具備する。ホストは、トランスポート層においてＴＣＰ層より上位のプロトコル情報を、ＴＣＰヘッダのオプション領域に含めたパケットを送信する。オープンフローコントローラは、プロトコル情報に応じた転送先を規定したフローエントリをスイッチに設定する。オープンフロースイッチは、受信パケットのＴＣＰヘッダに含まれるプロトコル情報に適合するフローエントリに従った転送先に、受信パケットを転送する。
　本発明による通信方法は、ホストが、トランスポート層においてＴＣＰ層より上位のプロトコル情報をＴＣＰヘッダに含めたパケットを送信するステップと、オープンフローコントローラが、プロトコル情報に応じた転送先を規定したフローエントリをスイッチに設定するステップと、オープンフローコントローラによって設定されたフローエントリに適合する受信パケットに対し、オープンフロースイッチが、受信パケットのＴＣＰヘッダに含まれるプロトコル情報に適合するフローエントリに従った転送先に、受信パケットを転送するステップとを具備する。
　本発明によれば、コンピュータシステムの適応度を高めることができる。
　又、ＴＣＰ層よりも上位のプロトコルに応じたフロー制御が可能となる。
　上記発明の目的、効果、特徴は、添付される図面と連携して実施の形態の記述から、より明らかになる。
図１は、本発明によるコンピュータシステムの構成の一例を示す図である。 図２は、本発明によるイニシエータ又はターゲットによって生成及び転送されるパケットの構造の一例を示す図である。 図３は、一般的なＴＣＰパケットのデータデザインを示す図である。 図４Ａは、本発明によるＴＣＰヘッダのオプション領域に格納されたｉＳＣＳＩ情報のデータデザインの一例を示す図である。 図４Ｂは、本発明によるＴＣＰヘッダのオプション領域に格納されたｉＳＣＳＩ情報のデータデザインの他の一例を示す図である。 図４Ｃは、本発明によるＴＣＰヘッダのオプション領域に格納されたｉＳＣＳＩ情報のデータデザインの他の一例を示す図である。 図５は、本発明によるオープンフローコントローラの構成の一例を示す図である。 図６は、本発明によるオープンフローコントローラにおいて設定される経路情報の構造の一例を示す図である。 図７は、本発明によるオープンフローコントローラにおいて設定及び管理されるフローテーブルの構造の一例を示す図である。 図８は、本発明によるオープンフローコントローラにおいて設定されるフローエントリ（ルール＋アクション）の一例を示す図である。 図９は、本発明によるオープンフロースイッチの構成の一例を示す図である。 図１０は、本発明によるコンピュータシステムにおけるパケット転送動作の一例を示す図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図面において同一、又は類似の参照符号は、同一、類似、又は等価な構成要素を示す。又、同様な構成が複数ある場合は、符号に追番を付して説明し、複数の構成を区別せずに説明する場合は、追番のない符号を付して説明する。
　（概要）
　本発明によるイニシエータは、レイヤ４（トランスポート層）においてＴＣＰ層よりも上位のプロトコル情報（例えばｉＳＣＳＩネーム）をＴＣＰヘッダのオプション領域に格納したパケットデータ（パケット）を転送する。オープンフローコントローラ（以下、コントローラと称す）は、ＴＣＰ層よりも上位のプロトコル情報をルールとしたフローエントリを、オープンフロースイッチ（以下、スイッチと称す）に設定する。オープンフロースイッチ（以下、スイッチと称す）は、受信パケットのＴＣＰヘッダを参照し、当該ヘッダに適合するフローエントリで規定された転送先に当該受信パケットを転送する。これにより、本発明によるコンピュータシステムは、ＴＣＰ層よりも上位のプロトコル情報によって規定されるフローを制御することが可能となり、適応度（柔軟性）の高いフロー制御を実現する。以下の実施例では、プロトコル情報としてｉＳＣＳＩネームを利用してフロー制御を行うコンピュータシステムについて説明する。
　（コンピュータシステムの構成）
　図１から図９を参照して、本発明によるコンピュータシステムの構成の一例を説明する。図１は、本発明によるコンピュータシステムの構成の一例を示す図である。図１を参照して、本発明によるコンピュータシステムは、サーバ１００（ホスト）、ストレージ２００（記憶装置、ホスト）、コントローラ３００、複数のスイッチ４０－１～４０－４によって形成されるスイッチネットワーク４００を具備する。例えば、サーバ１００とストレージ２００は、回線６００（例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）　ＬＡＮ）で接続されたスイッチネットワーク４００を介して接続されることで、ＳＡＮを構成する。
　サーバ１００は、イニシエータ１０１－１、１０１－２、・・・を備えるコンピュータ装置である。イニシエータ１０１－１、１０１－２、・・・のそれぞれは、ソフトウェア、ハードウェア、あるいは両者の組合せにより実現できる。イニシエータ１０１は、ネットワークカード（Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｃａｒｄ　ＮＩＣ）などのＳＣＳＩデバイスドライバを備えるｉＳＣＳＩイニシエータに例示される。イニシエータ１０１は、ＳＣＳＩコマンドやＳＣＳＩデータをＴＣＰパケットにカプセル化してターゲット２０１に送信する。この際、イニシエータ１０１は、レイヤ４においてＴＣＰ層よりも上位のプロトコル情報をＴＣＰヘッダのオプション領域に格納したパケットをターゲット２０１に転送する。
　ストレージ２００は、ターゲット２０１－１、２０１－２、・・・を備える記憶装置である。ターゲット２０１－１、２０１－２、・・・のそれぞれは、ソフトウェア、ハードウェア、あるいは両者の組合せにより実現できる。例えば、ターゲットは、論理ディスクなどのストレージデバイスである。ターゲット２０１は、ＳＣＳＩコマンドに対するレスポンスをＴＣＰパケットにカプセル化してイニシエータ１０１に送信する。この際、ターゲット２０１は、レイヤ４においてＴＣＰ層よりも上位のプロトコル情報をＴＣＰヘッダのオプション領域に格納したパケットをイニシエータ１０１に転送する。
　図２は、本発明によるイニシエータ又はターゲットによって生成及び転送されるパケット構造の一例を示す図である。ここでは、ｉＳＣＳＩプロトコルに従ったパケットの構造について例示する。図２を参照して、パケット１１０は従来のパケットであり、パケット２１０は、本発明によるイニシエータ１０１又はターゲット２０１によって生成及び転送されるパケットである。パケット１１０は、レイヤ２のヘッダを持つＰＤＵ（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ｄａｔａ　Ｕｎｉｔ）であり、ＳＣＳＩ層以上（ＴＣＰ層より上位）のデータ領域１１１、ｉＳＣＳＩ層のヘッダ領域１１２（以下、ｉＳＣＳＩ層ヘッダ１１２と称す）、ＴＣＰ層のヘッダ領域１１３（以下、ＴＣＰ層ヘッダ１１３と称す）、ＩＰ層以下のヘッダ領域１１４（以下、ＩＰ層ヘッダ１１４と称す）を備える。イニシエータ１０１又はターゲット２０１は、従来パケット１１０ではｉＳＣＳＩ層ヘッダ１１２に格納するはずのｉＳＣＳＩプロトコルに関する情報（ｉＳＣＳＩ情報１１５、例示：ＳＣＳＩネーム）を、ＴＣＰ層ヘッダ１１３に格納し、パケット２１０として転送する。この際、パケット１１０におけるｉＳＣＳＩ層ヘッダ１１２とデータ領域１１１は、パケット２１０においてｉＳＣＳＩ層以上（ＴＣＰ層より上位）のデータ領域２１１として利用される。これにより、パケット２１０は、ｉＳＣＳＩ層以上（ＴＣＰ層より上位）のデータ領域２１１、ＴＣＰ層ヘッダ１１３ＩＰ層ヘッダ１１４を備えるＰＤＵとしてスイッチネットワーク４００に転送されることとなる。
　ここで、ｉＳＣＳＩ情報１１５は、ｉＳＣＳＩノード（例えばイニシエータ１０１やターゲット２０１）の識別や管理のために利用されるｉＳＣＳＩネームが好適である。ｉＳＣＳＩネームは、ｉＳＣＳＩノードのロケーションに依存せず、ｉＳＣＳＩノードに対して固有に割り当てられている。ＳＣＳＩプロトコルでは、ＩＰドメイン名を使用したｉＳＣＳＩ　Ｑｕａｌｉｆｉｅｄ　ＮａｍｅとＩＥＥＥの６４ビットＥｘｔｅｎｄｅｄ　Ｕｎｉｑｕｅ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒを使用したＩＥＥＥ　ＥＵＩ－６４　Ｆｏｒｍａｔが利用される。例えば、ｉＳＣＳＩ情報１１５は、タイプ識別子“ｉｑｎ．”、ドメイン取得日、ドメイン名、ドメイン取得者が付与された文字列によって構成される。
　図１に示す構成では、サーバ１００にはイニシエータ１０１のみが設けられているが、これに限らず、ターゲットの機能を持つ構成（例えばネットワークアダプタ）が設けられることが好ましい。又、図１に示す構成では、ストレージ２００にはターゲット２０１のみが設けられているが、これに限らず、イニシエータの機能を持つ構成（例えばネットワークアダプタ）が設けられることが好ましい。
　図３は、一般的なＴＣＰパケットのデータデザインを示す図である。図３を参照して、ＴＣＰ層ヘッダ１１３は、送信元ポート番号、宛先ポート番号、シーケンス番号、確認応答番号、ヘッダ長、コードビット（ＵＲＧ、ＡＣＫ、ＰＳＨ、ＲＳＴ、ＳＹＮ、ＦＩＮ）、ウィンドウサイズ、チェックサム、緊急ポインタ、オプション、データが格納されるフィールド有する。ここで、オプションが格納されるフィールド（以下、オプション領域と称す）は、通常、ＴＣＰ接続の特性を設定するために利用される１６０バイトから可変長のフィールドであるが、本発明では、ｉＳＣＳＩ情報１１５を格納する領域として利用される。ＴＣＰ層ヘッダ１１３のオプション領域には、ＴＣＰのコネクション毎にｉＳＣＳＩ情報１１５が格納されることが好ましい。
　図４は、本発明によるＴＣＰヘッダのオプション領域に格納されたｉＳＣＳＩ情報１１５のデータデザインの一例を示す図である。図４Ａは、ｉＳＣＳＩ情報１１５としてイニシエータネームとターゲットネームを格納した場合のオプション領域のデータデザインを示す。図４Ｂは、ｉＳＣＳＩ情報１１５としてイニシエータネームのみを格納した場合のオプション領域のデータデザインを示す。図４Ｃは、ｉＳＣＳＩ情報１１５としてターゲットネームのみを格納した場合のオプション領域のデータデザインを示す。
　オプション種別は、現在規定されていない“３０～２５２”のいずれかを用いることが好適である。本実施例では“１５１”を利用することとする。
　オプション長は、オプション種別とオプション長の領域も含めたオプション領域の全てのサイズであり、通常は５１２バイトである。オプション種別、オプション長はそれぞれ１バイトである。図４Ａを参照して、ｉＳＣＳＩ情報１１５として格納されるイニシエータネームとターゲットネームのそれぞれのサイズは２５５バイトである。ｉＳＣＳＩネーム（イニシエータネーム又はターゲットネーム）が２５５バイトに満たない場合、オプション長の終端から２５５バイト分の領域のうちｉＳＣＳＩネームが格納されない空き領域は“０ｘ００”によって埋められる（０パティング）。又、同様に、ｉＳＣＳＩネーム及び“０ｘ００”が格納された２５５バイト分の領域の終端から更に２５５バイト分の領域のうち、ｉＳＣＳＩネームが格納されない空き領域は“０ｘ００”によって埋められる。尚、イニシエータネーム、ターゲットネームのそれぞれが２５５バイトである場合、終端として０ｘ００は挿入されない。
　図４Ｂを参照して、ｉＳＣＳＩ情報１１５として格納されるイニシエータネームのサイズは２５５バイトであり、空き領域（２５５バイト）は０ｘ００で埋められる。図４Ｃを参照して、ｉＳＣＳＩ情報１１５として格納されるターゲットネームのサイズは２５５バイトであり、空き領域（２５５バイト）は“０ｘ００”で埋められる。ｉＳＣＳＩネーム（イニシエータネーム又はターゲットネーム）が２５５バイトに満たない場合も同様に、空き領域はパディング“０ｘ００”で埋められる。尚、ｉＳＣＳＩネームは２種類両方とも格納するのが本実施例の動作である。
　コントローラ３００は、セキュアチャネルネットワークである制御インタフェース５００を介して、複数のスイッチ４０－１～４０－４のそれぞれに接続される。コントローラ３００は、オープンフロープロトコルに従って、複数のスイッチ４０－１～４０－４のそれぞれにフローエントリを設定することで、複数のスイッチ４０－１～４０－４のいずれかを介したサーバ１００－ストレージ２００間の通信フローを制御する。又、本発明によるコントローラ３００は、ＴＣＰ層の上層のプロトコル情報をルールとしたフローエントリをスイッチ４０に設定することで、例えば、イニシエータ－ターゲット間のフローを制御することができる。
　コントローラ３００は、オープンフロー技術により、システム内におけるパケット転送に係る通信経路の構築及びパケット転送処理を制御する。ここで、オープンフロー技術とは、コントローラ３００が、ルーティングポリシー（フローエントリ：フロー＋アクション）に従い、マルチレイヤ及びフロー単位の経路情報を通信経路上のスイッチ４０に設定し、経路制御やノード制御を行う技術を示す（詳細は、非特許文献１を参照）。これにより、経路制御機能がルータやスイッチから分離され、コントローラによる集中制御によって最適なルーティング、トラフィック管理が可能となる。オープンフロー技術が適用されるスイッチ４０は、従来のルータやスイッチのようにパケットやフレームの単位ではなく、ＥＮＤ２ＥＮＤのフローとして通信を取り扱う。
　図５を参照して、本発明に係るコントローラ３００の構成の詳細を説明する。コントローラ３００は、ＣＰＵ及び記憶装置を備えるコンピュータによって実現されることが好適である。コントローラ３００では、図示しないＣＰＵが記憶装置に格納されたプログラムを実行することで、図５に示す経路計算部３１、フロー制御部３２の各機能が実現される。又、コントローラ３００は、図示しない記憶装置に経路情報３３やフローテーブル３４を記録する。
　又、コントローラ３００は、自身が制御するスイッチ４０の位置や接続状況に関する情報（物理トポロジ情報）を図示しないトポロジ情報として保持する。トポロジ情報は、例えば、スイッチ４０やホスト（例えば、サーバ１００やストレージ２００）のそれぞれのポート間の接続状況に関する情報を含む。
　経路計算部３１は、スイッチ４０から通知されるファーストパケットのヘッダ情報と、図示しないトポロジ情報を用いて、当該パケットを転送するための通信経路を算出する。算出結果は、経路情報３３として図示しない記憶装置に記録される。ここでは、通信経路の端点となるノード（例えばイニシエータやターゲット）と、通信経路上のスイッチを特定する情報が設定される。
　図６は、本発明によるオープンフローコントローラにおいて設定される経路情報３３の構造の一例を示す図である。図６を参照して、経路情報３３は、後述するフローエントリ（ルール＋アクション）を適用する通信経路を特定する情報であり、フローエントリに紐付けられたフロー識別子３４１に対応付けられて記録される端点情報３３１、通過スイッチ情報３３２、付随情報３３３を含む。端点情報３３１は、通信経路の端点となるノードを指定する情報である。通過スイッチ情報３３２は、通信経路上のスイッチ４０とスイッチ間の接続ポート対を指定する情報である。付随情報３３３は、端点が変更された場合、端点が変更された後の経路上のスイッチ４０（通過スイッチ）に関する情報を含む。例えば、通信経路がノード間を接続する経路である場合、通信経路の両端点となるノードのそれぞれのＭＡＣアドレス対が端点情報３３１として記録される。通過スイッチ情報３３２は、端点情報３３１で示される端点間の通信経路上に設けられるスイッチ４０の識別子（例えばＤａｔａＰａｔｈ　ＩＤ：ＤＰＩＤ）を含む。又、通過スイッチ情報３３２は、スイッチに設定されるフローエントリ（ルール＋アクション）と当該スイッチとを紐付けるための情報を含んでも良い。
　フロー制御部３２は、Ｍｏｄｉｆｙ　Ｆｌｏｗ　Ｅｎｔｒｙ　Ｍｅｓｓａｇｅによって、算出された通信経路上のスイッチ４０に対してフローエントリ（ルール＋アクション）の設定、変更、又は削除を行う。これにより、スイッチ４０は、受信パケットのヘッダ情報に応じたルールに対応するアクション（例えばパケットデータの中継や破棄）を実行する。フロー制御部３２は、スイッチ４０からのファーストパケットの通知に応じてスイッチ４０に対するフローエントリの設定を行う。フロー制御部３２における通信経路の設定、フローエントリの設定及び管理は、非特許文献１に記載のオープンフロープロトコルに準拠して行われるが、後述する動作の一部（例えばＴＣＰ層の上位にあるプロトコル情報をルールとする構成）については、当該プロトコルで規定されていない。
　フローエントリに設定されるルールには、例えば、ＴＣＰ／ＩＰのパケットデータにおけるヘッダ情報に含まれる、ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）参照モデルのレイヤ１からレイヤ４のアドレスや識別子の組み合わせが規定される。例えば、レイヤ１の物理ポート、レイヤ２のＭＡＣアドレス、レイヤ３のＩＰアドレスやプロトコル、レイヤ４のポート番号、ＶＬＡＮタグ（ＶＬＡＮ　ｉｄ）のいずれかの組み合わせがルールとして設定される。
　更に、本発明によるフロー制御部３２は、トランスポート層におけるＴＣＰ層の上位にあるプロトコル情報も、フローエントリで規定するルールとして設定する。例えば、ｉＳＣＳＩ層におけるｉＳＣＳＩネーム（イニシエータネーム、ターゲットネーム）が、単独で、あるいは上記のアドレスや識別子との組合せとして、ルールとして設定される。
　フローエントリに設定されるアクションには、例えばＴＣＰ／ＩＰのパケットデータを処理する方法が規定される。例えば、受信パケットデータを中継するか否かを示す情報や、中継する場合はその送信先（例えばパケットの出力先ポート番号）が設定される。又、アクションとして、パケットデータの複製や、破棄することを指示する情報が設定されてもよい。
　スイッチ４０に設定される（又は設定された）フローエントリは、フロー制御部３２によってフローテーブル３４に記録され、コントローラ３００において管理される。図７は、本発明によるコントローラにおいて設定及び管理されるフローテーブル３４の構造の一例を示す図である。フローテーブル３４には、設定対象となるスイッチ４０の識別子（例えばＤＰＩＤ）を示す対象装置３４２と、当該スイッチ４０に設定されるフローエントリ３４０とが、フローエントリを特定するためのフロー識別子３４１に対応づけられて記録される。フローエントリ３４０には、ルール３４３及びアクション情報３４４が設定される。フロー制御部３２は、フローテーブル３４を参照することで、スイッチ４０にどのようなフローエントリ３４０が設定されているかを把握することができる。又、図４には図示しないが、フローテーブル３４は、対象装置３４２であるスイッチ４０にフローエントリ３４０を設定したか否かを示す情報が含まれても良い。
　図８は、コントローラ３００（フロー制御部３２）によってスイッチ４０に設定されるフローエントリの一例を示す図である。本発明では、レイヤ４においてＴＣＰ層よりも上位のプロトコルの情報をルールとすることが可能である。図５に示す一例では、ＴＣＰ層の上位にあるｉＳＣＳＩ層のｉＳＣＳＩネームとＩＰアドレスとの組合せをルールとし、ルートＡを通信経路としてパケット転送することをアクションとしたフローエントリが、ルートＡ上のスイッチ４０－２、４０－４に設定される。詳細には、送信元ＩＰアドレス“１．０．０．２”、送信先ＩＰアドレス“１．０．０．２”、イニシエータネーム“ｉｑｎ．２０００－０１．ｃｏｍ．　ＡＢＣ：０１２３ａｂｃｄ”、ターゲットネーム“ｉｑｎ．２０００－０１．ｃｏｍ．　ＡＢＣ：０１：ｘｘｘｘ－ｘｘ”がルールとして規定され、“該当パケットをルートＡに転送するための出力先ポート番号に出力すること”がアクションとして規定される。
　スイッチ４０は、コントローラ３００によって設定（更新）されたフローエントリに従って、受信パケットに対する処理方法（アクション）を決定する。受信パケットに対するアクションとして、例えば、他のスイッチ４０への転送やパケット破棄がある。
　図９は、本発明によるスイッチ４０の構成の一例を示す図である。図６を参照して、スイッチ４０は、スイッチ処理部４１、フローテーブル４２、スイッチ制御部４３を備える。スイッチ処理部４１は、回線６００を収容し、収容した回線を介して転送されるパケットに対するスイッチ機能を実現する。スイッチ制御部４３は、制御インタフェース５００を介してコントローラ３００に接続され、コントローラ３００からの指示に応じてフローテーブル４２へのフローエントリの設定を制御する。スイッチ処理部４１は、フローテーブル４２に設定されたフローエントリに従って、受信パケットに対する処理を決定する。詳細には、スイッチ処理部４１は、受信パケットのヘッダ情報に適合するルールがフローテーブル４２に設定されている場合、当該ルールを含むフローエントリに規定されたアクションを実行する。一方、受信パケットのヘッダ情報に適合するルールがフローテーブル４２に設定されていない場合、スイッチ処理部４１は、当該パケットデータをファーストパケットとして、スイッチ制御部４３に通知する。スイッチ制御部４３は、ファーストパケットを、制御インタフェース５００を介してコントローラ３００に送信する。
　ここで、本発明に係るスイッチ処理部４１は、非特許文献１に規定されたヘッダ情報だけではなく、ＴＣＰヘッダのオプション領域内の情報も、受信パケットに適合するフローエントリの検索に利用する。例えば、スイッチ処理部４１は、図２に示すパケット２１０を受信した場合、ＩＰ層以下ヘッダ１１４及びＴＣＰ層ヘッダ１１３のみならず、ＴＣＰ層ヘッダ１１３のオプション領域に格納されたｉＳＣＳＩ情報１１５を抽出し、フローテーブル４２に登録されたフローエントリ（のルール）と照合する。ここで、スイッチ処理部４１は、ｉＳＣＳＩ情報１１５に一致するプロトコル情報をルールとして規定したフローエントリがフローテーブル４２に存在した場合、当該フローエントリに従った転送先に、受信パケットを転送することができる。この場合、ｉＳＣＳＩ情報１１５に対応する通信経路に受信パケットが転送されることとなる。
　あるいは、スイッチ処理部４１は、特定のプロトコルのヘッダ情報があったことを条件に、ＴＣＰ層ヘッダ１１３のオプション領域を参照し、ｉＳＣＳＩ情報１１５を確認してもよい。例えば、このようなｉＳＣＳＩ情報１１５の確認条件は、コントローラ３００によるフローエントリの登録とともに設定されることが好ましい。
　以上のような構成により、本発明によるコンピュータシステムによれば、レイヤ４においてＴＣＰ層よりも上位のプロトコル（例えばｉＳＣＳＩプロトコル）によって特定されるイニシエータとターゲットとの間の通信制御（フロー制御）を、オープンフロープロトコルを利用して実現することが可能となる。例えば、特定のターゲットへの通信接続をコントローラ３００によって制御できるため、ターゲットが移動した場合のフローの変更を容易に行うことが可能となる。又、ターゲットの追加や拡張にも容易に対応することが可能となる。
　（動作）　図１０を参照して、本発明によるコンピュータシステムのパケット転送動作の詳細を説明する。図１０は、本発明によるコンピュータシステムにおけるパケット転送動作の一例を示す図である。ここでは、一例として、図４Ａに示すＴＣＰヘッダを持つパケット２１０が、イニシエータ１０１－１からターゲット２０１－１に転送されるときの動作を説明する。
　図１０を参照して、イニシエータ１０１は、イニシエータネームとターゲットネームをＴＣＰヘッダのオプション領域に格納したパケット２１０を転送する（ステップＳ１）。本発明では、ｉＳＣＳＩ層のイニシエータ１０１が転送データをＴＣＰ層に受け渡す際、オプション領域のデータを指定する。ここでは、図４Ａに示すデータデザインのｉＳＣＳＩ情報１１５（イニシエータネーム及びターゲットネーム）が、オプション領域のデータとして指定される。
　イニシエータ１０１から転送されたパケット２１０は、先ずスイッチ４０－２に入力される。スイッチ４０－２は、受信したパケット２１０に適合するフローエントリが自身のフローテーブル４２に登録されているかを確認する。ここでは、パケット２１０のレイヤ１からレイヤ４のＴＣＰ層（オプション領域を含む）までのヘッダ情報が、フローテーブル４２に設定されたルールに適合するかが確認される。
　パケット２１０についてのフローエントリがフローテーブル４２に登録されていない場合、スイッチ４０－２は、パケット２１０を、ファーストパケットとしてコントローラ３００に送信する（ステップＳ２）。
　コントローラ３００は、通知されたパケット２１０のヘッダ情報に基づいてパケット２１０の転送経路を算出するとともに、スイッチ４０に設定するフローエントリをスイッチ４０に設定する（ステップＳ３、Ｓ４）。詳細には、コントローラ３００は、ＴＣＰヘッダにおけるオプション領域を参照し、ｉＳＣＳＩ情報１１５が格納されていることを確認する。これにより、コントローラ３００は、パケット２１０がｉＳＣＳＩプロトコルに従ったデータであることを認識する。次に、コントローラ３００は、パケット２１０に格納されたｉＳＣＳＩ情報１１５と他のヘッダ情報（例えばＩＰアドレスやＭＡＣアドレス）に基づいて特定した端点間の通信経路を算出する（ステップＳ３）。続いてコントローラ３００は、ｉＳＣＳＩ情報１１５と他のヘッダ情報との組合せをルールとし、算出した通信経路を転送することをアクションとしたフローエントリを、当該通信経路上のスイッチ４０に設定する（ステップＳ４）。
　本一例では、通信経路の算出フェーズにおいて、経路長が一番短くなるよう、スイッチ４０－４を経由してストレージ２００へ到達する経路（ルートＡとする）が選択される。又、コントローラ３００は、この経路を、スイッチ側でパケット２１０の送信元ＩＰアドレスと送信先ＩＰアドレス、ＴＣＰヘッダにおけるオプション領域のイニシエータネームとターゲットネームの情報で識別するように規定する。この場合、例えば図８に示すように、“送信元ＩＰアドレスが１．０．０．１で、送信先ＩＰアドレスが１．０．０．２の場合、ＴＣＰオプション領域を参照し、イニシエータネームがｉｑｎ．２０００－０１．ｃｏｍ．ｎｅｃ：０１２３ａｂｃｄ、ターゲットネームがｉｑｎ．２０００－０１．ｃｏｍ．ｎｅｃ：０１：ｘｘｘｘ－ｘｘの場合にはルートＡへ送信する”ことを規定したフローエントリが、通信経路上のスイッチ４０－１、４０－２に設定される。ここでスイッチ４０に設定されるパケット２１０の出力先はスイッチによって異なり、例えば、算出された通信経路に送信するための出力先となるポート番号がアクションに規定される。
　フローエントリの設定により、スイッチ４０－２、４０－４は、送信元ＩＰアドレスが１．０．０．１で、送信先ＩＰアドレスが１．０．０．２のパケットに対しオプション領域を参照してフローエントリとの照合を行うこととなる。
　スイッチ４０－２は、コントローラ３００によって設定されたフローエントリに従い、パケット２１０をルートＡに出力する（ステップＳ５）。ここでは、スイッチ４０－２は、ルートＡ上のスイッチ４０－４に接続するポートからパケット２１０を出力する。スイッチ４０－４は、受信したパケット２１０の送信元ＩＰアドレスが“１．０．０．１”で、送信先ＩＰアドレスが“１．０．０．２”であるため、ＴＣＰヘッダのオプション領域を参照する。ここで、オプション領域にはイニシエータネームがｉｑｎ．２０００－０１．ｃｏｍ．ｎｅｃ：０１２３ａｂｃｄ、ターゲットネームがｉｑｎ．２０００－０１．ｃｏｍ．ｎｅｃ：０１：ｘｘｘｘ－ｘｘが含まれる。このため、スイッチ４０－４は、受信パケットがステップＳ４において設定されたフローエントリに適合すると判断し、当該フローエントリで規定されたルートＡにパケット２１０を出力する（ステップＳ６）。ここでは、スイッチ４０－４は、ルートＡ上のストレージ２００に接続するポートからパケット２１０を出力する。
　ストレージ２００は、受信したパケット２１０パケットにおけるデータ領域２１１を参照してターゲットネームを確認し、対応するターゲット２０１に出力する（ステップＳ７）。あるいは、ストレージ２００は、受信したパケット２１０パケットにおけるＴＣＰ層ヘッダ１１３のオプション領域を参照してターゲットネームを確認してもよい。この場合、イニシエータ１０１は、データ領域２１１にターゲットネームを挿入しなくてもよいため、データ領域２１１の格納領域を従来のパケット１１０よりも大きくすることができる。
　ここでは、パケット２１０に含まれるターゲットネーム“ｉｑｎ．２０００－０１．ｃｏｍ．ｎｅｃ：０１：ｘｘｘｘ－ｘｘ”を持つターゲット２０１－１に当該パケット２１０が送られる。
　ターゲット２０１－１は、パケット２１０にＳＣＳＩコマンドが含まれる場合、レスポンスをパケットにカプセル化するとともに、上述と同様に自身のターゲットネームと送信元のイニシエーションネームをｉＳＣＳＩ情報１１５としてＴＣＰ層ヘッダ１１３に格納したパケット２１０を、サーバ１００宛てに送信する。パケット２１０の転送手順は、上述と同様であるため省略する。
　以降、イニシエータ１０１－１とターゲット２０１－１との間において、コントローラ３００によって設定されたルートＡを経由してＴＣＰ／ＩＰパケット通信が行われることとなる。
　以上のように、本発明によるコンピュータシステムでは、オープンフロープロトコルを利用してイニシエータやターゲット別にフローを制御することができるため、以下のような効果がある。
　（１）イニシエータから見て、ターゲットとなる論理ディスクが複数存在する構成において、ターゲット別にフローを制御できる。
　（２）スケーラブルな構成の場合において、ターゲットのＩＰアドレスが変更される場合（ターゲットとなる論理ディスクが物理的なストレージ間を移動した場合など）に、適応的にフローを制御できる。この際、コントローラ３００は、移動先の情報に応じて、新たな通信経路の算出及びフローエントリの設定を行うとともに、経路情報３３及びフローテーブル３４を参照して不要となった通信経路及びフローエントリを特定し、スイッチから削除する。
　（３）同様に、スケーラブルな構成の場合において、イニシエータのＩＰアドレスが変更される場合（イニシエータが物理的なサーバ間を移動した場合など）に、適応的にフローを制御できる。
　（４）ＬＡＮやＷＡＮといった、ｉＳＣＳＩ以外のパケットが流れるネットワークや、網目状になったネットワークを利用する場合でも適応的に経路を選択できる。
　以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。例えば、上述の実施例ではｉＳＣＳＩネームとＩＰアドレスの組合せによってフローを区別して制御しているが、ＩＰアドレス以外にもＭＡＣアドレスやポート番号と組み合わせたルールによりフローを制御してもよい。
　又、上述の実施例では、経路上のスイッチに対して転送先ポートを指定したフローエントリによるフロー制御を説明したがこれに限らない。本発明によるスイッチ４０は、ＴＣＰヘッダのオプション領域を参照してｉＳＣＳＩ情報１１５を識別することができるため、ｉＳＣＳＩ情報１１５を利用して転送先を決定することができる。このため、コントローラ３００は、全てのスイッチに、ファーストパケットに基づいて設定したフローエントリを全てのスイッチ４０（図１ではスイッチ４０－１～４０－４）に設定することで、ｉＳＣＳＩネームに応じたフロー制御が可能となる。この場合、経路設定はコントローラ３００において行われ、経路選択はスイッチ４０において行われることとなる。尚、スイッチ４０において具体的にどういったポリシーで経路選択するかは実装によって変化して良い。
　更に、サーバ１００、ストレージ２００はシステム内に複数設けられてもよく、スイッチ４０、イニシエータ１０１やターゲット２０１の数も上述の例に限らない。又、イニシエータ１０１やターゲット２０１はサーバやストレージに関わらず他の機能を実現するコンピュータ装置（ホスト）に搭載されても構わない。
　尚、本出願は、日本出願番号２０１１－０５２１３０に基づき、日本出願番号２０１１－０５２１３０における開示内容は引用により本出願に組み込まれる。

Claims (12)

  1. 　オープンフローコントローラと、
    　前記オープンフローコントローラによって設定されたフローエントリに適合する受信パケットに対し、前記フローエントリで規定された中継動作を行うオープンフロースイッチと、
    　前記オープンフロースイッチに接続されたホストと
    　を具備し、
    　前記ホストは、トランスポート層においてＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）層より上位のプロトコル情報をＴＣＰヘッダのオプション領域に含めたパケットを送信し、
    　前記オープンフローコントローラは、前記プロトコル情報に応じた転送先を規定したフローエントリをスイッチに設定し、
    　前記オープンフロースイッチは、受信パケットのＴＣＰヘッダに含まれる前記プロトコル情報に適合するフローエントリに従った転送先に、前記受信パケットを転送する
    　コンピュータシステム。
  2. 　請求項１に記載のコンピュータシステムにおいて、
    　前記プロトコル情報は、ターゲットとなる宛先ホストを特定するｉＳＣＳＩ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｓｍａｌｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ネームを含み、
    　前記オープンフローコントローラは、前記ホストと前記宛先ホストとを結ぶ経路上のスイッチに対し、前記ｉＳＣＳＩネームに応じた転送先を規定したフローエントリを設定する
    　コンピュータシステム。
  3. 　請求項２に記載のコンピュータシステムにおいて、
    　前記ｉＳＣＳＩネームは、イニシエータネームのみ、又はターゲットネームのみを含む
    　コンピュータシステム。
  4. 　請求項１から３のいずれか１項に記載のコンピュータシステムにおいて、
    　前記プロトコル情報は、ＴＣＰヘッダにおけるオプション領域に格納される
    　コンピュータシステム。
  5. 　請求項１から４のいずれか１項に記載のコンピュータシステムにおいて、
    　前記宛先ホストは論理ディスクである
    　コンピュータシステム。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項に記載のコンピュータシステムにおいて前記ホストとして利用されるサーバ。
  7. 　請求項１から５のいずれか１項に記載のコンピュータシステムにおいて利用されるオープンフローコントローラ。
  8. 　請求項１から５のいずれか１項に記載のコンピュータシステムにおいて利用されるオープンフロースイッチ。
  9. 　ホストが、トランスポート層においてＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）層より上位のプロトコル情報をＴＣＰヘッダに含めたパケットを送信するステップと、
    　オープンフローコントローラが、前記プロトコル情報に応じた転送先を規定したフローエントリをスイッチに設定するステップと、
    　前記オープンフローコントローラによって設定されたフローエントリに適合する受信パケットに対し、前記フローエントリで規定された中継動作を行うオープンフロースイッチが、受信パケットのＴＣＰヘッダに含まれるプロトコル情報に適合するフローエントリに従った転送先に、前記受信パケットを転送するステップと
    　を具備する
    　通信方法。
  10. 　請求項９に記載の通信方法において、
    　前記プロトコル情報は、ターゲットとなる宛先ホストを特定するｉＳＣＳＩ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｓｍａｌｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ネームを含み、
    　前記オープンフローコントローラは、前記ホストと前記宛先ホストとを結ぶ経路上のスイッチに対し、前記ｉＳＣＳＩネームに応じた転送先を規定したフローエントリを設定する
    　通信方法。
  11. 　請求項１０に記載の通信方法において、
    　前記ｉＳＣＳＩネームは、イニシエータネームのみ、又はターゲットネームのみを含む
    　通信方法。
  12. 　請求項９から１１のいずれか１項に記載の通信方法において、
    　前記パケットを送信するステップは、前記ホストが、前記プロトコル情報をＴＣＰヘッダにおけるオプション領域に格納して前記パケットを生成するステップを備える
    　通信方法。
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