CN1135800C - 用于具有处理器群集的电信平台的因特网协议处理器 - Google Patents

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Abstract

电信平台具有一起执行平台处理功能的处理器群集。此群集的多个处理器具有因特网协议(IP)能力和相应的多个IP接口。此群集的多个处理器全部具有同一IP地址。遍及此群集分布的因特网协议(IP)处理程序使此群集的多个处理器的IP接口是可交换的，以便在选择多个IP接口之一用于连接到此群集时没必要知道此群集的多个处理器之中的哪一个处理器正在控制被接入的IP软件应用程序。

Description

用于具有处理器群集的电信平台 的因特网协议处理器
发明所属技术领域
本发明涉及电信系统的平台，并且特别涉及具有多处理器配置与因特网协议(IP)能力的这样的平台。
相关技术及其它考虑
因特网协议(IP)网络包括因特网协议(IP)路由器、在路由器之间传送因特网协议(IP)分组的链路和主机。因特网协议(IP)路由器将在输入链路上接收的因特网协议(IP)分组传送到合适的输出链路以便通过此网络进行前向传送。通过查看这些IP分组中的目的IP地址并将之与路由选择表中的信息进行比较来选择输出链路。此路由选择表包含有关将这些分组发送至的下一转发(路由器)地址的信息并且包含有关哪条输出链路用于到达那下一转发地址的信息。因特网协议(IP)主机是包含生成或接收IP分组的因特网协议(IP)功能但不包含IP前向传送功能的设备。一个设备时常包含主机与路由器功能，通过链路接口将一条链路连接到主机和/或路由器。链路接口具有分配的IP地址。
在通过连接到链路接口的链路将主机连接到因特网协议(IP)网络时，此链路接口的因特网协议(IP)地址用作此主机的目的IP地址。如果多于一条的链路连接到主机，这些链路接口的任何一个IP地址可以用于寻址此主机。如果此链路连接到另一路由器，连接到路由器的链路接口的IP地址也可以是下一转发地址。
各种类型的传送业务能提供给将IP网络用于通信的软件应用程序。这样的传送业务包括传输控制协议(TCP)传送业务；用户数据报协议(UDP)传送业务；和原始IP传送业务(例如，至因特网协议(IP)传送功能的直接接入)。TCP与UDP传送业务在IP网络传送功能之上提供附加功能。TCP给面向连接的业务提供数据的可靠传送。即，防止数据丢失、重新排序、误插入等。UDP是相对不可靠的数据报业务。TCP与UDP传送业务端对端对数据流进行操作。即，TCP与UDP功能不包括在IP网络的中间节点中，而只包括在此数据流始发与终接的节点中。
一般地，TCP、UDP与原始IP传送业务通过插座(socket)接口提供给用户应用程序。“端口”概念使几个应用程序有可能利用同一源IP地址同时使用TCP或UDP传送。利用不同的TCP或UDP端口号相互隔开应用程序。如果不同的用户应用程序使用不同的IP源地址，则这些不同的用户应用程序可以使用同一TCP或UDP端口号，但如果使用同一IP源地址，则必须使用不同的端口号。一些端口号预留给特定的众所周知的应用程序。
TCP分段或UDP数据报包含有关源与目的端口号码的信息。在IP分组中发送TCP分段或UDP数据报。IP分组包含有关源与目的IP地址的信息。
在用户应用程序启动TCP或UDP通信时，此用户应用程序生成具有所需端口号的插座接口，并将此插座接口与IP源地址联系在一起。如果使用TCP传送，则朝向目的端口号与目的IP地址所指定的目的插座建立连接。如果使用UDP，则不建立连接。相反地，此目的插座指定用于通过提交目的端口与目的IP地址发送的每个UDP数据报。原始IP传送业务不在IP层之上提供任何附加功能。原始IP传送业务基本上朝向IP层传送功能提供插座接口。在使用原始IP传送业务时，端口号不能用于隔开不同的用户。相反地，指定此用户协议的IP标题中的协议号用于隔开不同的用户。此协议号在它与原始IP插座联系在一起时利用软件应用程序来指定。
一般提供用于通过以太网局域网(LAN)传送IP分组的功能。对于IP主机与路由器功能实体来说，以太网链路上的IP似乎是通用链路。以太网相关功能不同于IP主机与路由器功能，这包括用于将IP地址变换为以太网媒体接入控制(MAC)地址的地址鉴别协议(ARP)。在以太网链路上的IP需要找出至具有分配给它的特定IP地址的以太网LAN上连接到主机或路由器的链路接口的以太网MAC地址时，以太网链路功能上的IP在以太网LAN上广播ARP请求消息。此ARP请求消息包含请求其MAC地址的IP地址并且也包含发出此ARP请求的链路的MAC地址，于是能发送应答到正确的链路接口。具有请求的IP地址的以太网链路接口上的IP随后将利用包含请求的MAC地址的ARP应答消息进行应答。发出此请求的以太网链路实体上的IP然后存储此IP地址的MAC地址并在要发送数据到相关的IP地址时使用此MAC地址。此ARP协议是标准功能。
在IP网络中也可能具有用于通过异步传送模式(ATM)网络传送IP分组的功能。ATM相关功能不同于IP主机与路由器功能。为了通过ATM传送IP分组，时常使用ATM自适应层5(AAL5)。例如，ATM相关功能例如包括用于将IP分组封装在AAL5业务数据单元(SDU)中的功能。在以太网工程任务强制(IETF)注释请求(RFC)号1483中指定将IP分组封装在AAL5SDU中。ATM相关功能也包括用于将IP地址变换为ATM地址的功能。
在具有因特网能力的现有技术的多处理器系统中，一般地与因特网传输相关的每个处理器具有和此处理器的硬件与以太网接口紧密相关联的独特的因特网协议地址。这些处理器一起形成局域网(LAN)。或利用连接到同一LAN的专用路由器或利用运行特殊路由器软件的LAN的一个处理器为因特网协议(IP)业务选择路由至与自这些处理器。
在至少一些多处理器环境中已希望从外部观点出发将这些处理器看作具有单个IP地址的单个处理资源。因此，在这样的环境中所需要的并且本发明的一个目的是用于在全都具有同一IP地址的不同处理器上处理IP相关的应用程序的方法与设备。
发明概述
电信平台具有一起执行平台处理功能的处理器的群集。此群集的多个处理器具有因特网协议(IP)能力和相应的多个IP接口。此群集的多个处理器全都具有同一IP地址。遍及此群集分布的因特网协议(IP)处理程序使此群集的多个处理器的IP接口是可交换的，以便在选择多个IP接口之一连接到此群集时没必要知道此群集的多个处理器之中哪一个处理器正在控制被接入的IP软件应用程序。
因特网协议(IP)处理程序包括启动路由器、分布插座和接口互连装置。此启动路由器由此群集的至少一个处理器进行控制，此处理器表示为启动的中央处理器。此接口互连装置将这多个IP接口互连到此路由器并将输入到此平台的IP帧传送给此路由器而不管这多个IP接口之中哪一个接口接收到这些帧。此插座包括(由此启动中央处理器控制的)启动插座中央部分和插座分布部分。此启动插座中央部分具有用于确定此群集的多个处理器之中哪一个处理器正在控制被接入的IP软件应用程序(例如，输入到此平台的IP分组预定发送给哪一个处理器)的一组处理器分配表。此启动插座中央部分将这些IP分组传送给用于预定处理器的插座分布部分，并且此因特网协议(IP)软件应用程序从此插座分布部分中接收IP帧。
因特网协议(IP)处理程序能处理不同类型的IP接口，诸如连接到主处理器群集(MPC)的主处理器的以太网接口以及其他类型的接口。这样的其他类型的接口的一个示例是通过平台间链路传送IP分组的ATM接口。
因特网协议(IP)处理程序具有使之容错的冗余度。在一个实施例中，为了迎合此群集的启动中央处理器可能出现故障的情况，此因特网协议(IP)处理程序具有备用路由器、备用插座中央部分和备用接口互连中央部分。在检测到诸如启动中央处理器出现故障的预定事件时，执行转接操作，其中启动备用功能。IP链路(例如，插座、ATM和以太网)在转接操作中自动改选路由至备用功能。
在此群集的一个处理器出现故障(或硬件或软件故障)的情况中，此因特网协议(IP)处理程序的启动中央处理器重新启动此群集(MPC)的另一处理器上被此故障影响的IP相关软件应用程序。此IP相关软件应用程序随后与其新近控制处理器上的分布部分联系在一起，例如，与插座分布部分和分布接口互连部分联系在一起。
附图描述
本发明的前面与其他目的、特性和优点从附图中所示的优选实施例的下面更具体的描述中将变得显而易见，其中在各个附图中标记字符指相同的部分。这些附图不一定限定、强调而是用于说明本发明的原理。
图1是根据本发明的一个实施例具有主处理器群集的电信平台的示意图。
图2是表示遍及图1的主处理器群集的因特网协议(IP)处理程序分布的示意图。
图3是表示图2的因特网协议(IP)处理程序的示例实施例的示意图。
图3A是表示图2的因特网协议(IP)处理程序的另一示例实施例的示意图。
图4是图3的因特网协议(IP)处理程序中包括的分布插座中央部分的示意图。
图5是其中具有连接到以太网LAN的各个主处理器的图1的平台的示意图。
图6是表示用于图2的因特网协议(IP)处理程序的插座接口与链路接口的示意图。
图7是表示在具有图3的因特网协议(IP)处理程序的平台中出现故障的情况中的冗余度的示意图。
图8是表示在图7的情形中由因特网协议(IP)处理程序执行的软件转接操作中执行的某些基本事件的流程图。
图9A是表示在转接操作执行之前具有冗余度的图2的因特网协议(IP)处理程序的示例实施例的示意图。
图9B是表示在转接操作执行期间具有冗余度的图2的因特网协议(IP)处理程序的示例实施例的示意图。
图10是表示在示例因特网协议(IP)处理程序执行的中央转接操作中涉及的某些基本事件与动作的流程图。
图11是具有本发明的因特网协议(IP)处理程序的基于ATM交换的电信平台的一个示例实施例的示意图。
详细描述
在下面的描述中，为了解释而不是限制目的，提出诸如特定结构、接口、技术等的具体细节，以便于本发明的全面理解。然而，对于本领域技术人员来说，显然可以在不同于这些具体细节的其他实施例中实施本发明。在其他情况中，省略公知设备、电路与方法的具体描述，以便不利用不必要的细节来妨碍本发明的描述。
在现有技术中，许多电信平台具有用作此平台的主处理器的单个处理器。此主处理器提供应用程序的执行环境并对此平台的其他构成单元执行监视或控制功能。与单个处理器平台相反，图1表示例如根据本发明的诸如蜂窝电信网络的电信网络的通用多处理器平台20。本发明的电信平台20将此平台的主处理器功能分布给多个处理器30，每个处理器30在此称为主处理器或MP。这多个处理器30一起构成主处理器群集(MPC)32。图1将此主处理器群集(MPC)32表示为包括n个主处理器30，例如，主处理器301-30n。
构成主处理器群集(MPC)32的主处理器30利用处理器间通信链路33进行连接。而且，一个或多个主处理器30能具有用于连接到数据分组网络的因特网协议(IP)接口。在图1的特定平台20中，构成主处理器群集(MPC)32的每个主处理器30具有IP接口34。例如，图1所示的IP接口341-34n碰巧是第一类型的IP接口，诸如以太网接口。构成主处理器群集(MPC)32的每个主处理器30能执行一个或多个也称为IP管理业务的IP相关的软件应用程序。至于这方面，图1中的每个主处理器30表示为具有IP相关的软件应用部分36。如在此使用的，IP相关的软件应用程序(IP-SW)是使用诸如TCP、UDP或原始IP传送业务的IP传送业务的任何一个软件应用程序。
电信平台20的构成单元使用平台内通信系统40相互通信。在图1中，平台内通信系统40利用一个圆圈来表示，此圆圈连接到电信平台20的每个构成单元，包括连接到构成主处理器群集(MPC)32的每个主处理器30以及连接到其他平台设备42。平台内通信系统40的示例包括互连平台设备的交换机或以太网LAN。
图1表示电信平台20中包括的j个平台设备42。平台设备421-42j能并且一般具有安装在其上面的其他处理器。在一些实施例中，平台设备421-42j是设备板。虽然未在图1中表示出来，但这些设备板之中的一些设备板具有安装在上面的用于控制此设备板的功能的板处理器(BP)以及执行有关此平台的电信功能的专用任务的特殊处理器(SP)。
一些平台设备42外部连接到电信平台20，例如，连接到此电信系统的其他平台或其他网络单元。例如，平台设备422和平台设备423表示为分别连接到平台间链路442与443。这些平台间链路442与443能是传送电信业务到电信平台20和传送电信业务离开此电信平台20的双向链路。在平台间链路442与443上传送的业务也能是在一个或多个主处理器30的部分36中执行的IP软件应用程序中所涉及或所利用的因特网协议(IP)业务。
而在现有技术中，构成主处理器群集(MPC)32并具有IP接口34的每个主处理器30与单独的IP地址相关，在本发明的电信平台20中，对于整个平台只有一个IP地址。而且，在本发明中，虽然从外部输入到电信平台20的IP数据分组的帧可以预定发送给在主处理器群集(MPC)32的一个主处理器30上执行的IP软件应用程序，但这样的帧能在此平台的任何一个IP接口上进行接收(因为所有的IP接口具有同一地址)并且将正确地传送给这些帧预定发送至的正确的一个主处理器30。
主处理器群集(MPC)32具有分布在构成主处理器群集(MPC)32的主处理器30上的群集支持功能50。此群集支持功能50使主处理器群集(MPC)32相对主处理器30中的硬件故障并相对在主处理器30上执行的软件坚固。而且，群集支持功能50在运行期间利用极小的干扰促进应用软件的更新以及通过增加或除去主处理器群集(MPC)32的主处理器30在运行期间改变处理容量。
除了群集支持功能50之外，本发明还提供因特网协议(IP)处理程序100，这(如在图2中一般示出的)也分布在构成主处理器群集(MPC)32的主处理器30上。因特网协议(IP)处理程序100例如实现单个IP寻址用于具有多处理器群集的平台。
图3更具体地表示因特网协议(IP)处理程序100的某些方面。此因特网协议(IP)处理程序100包括分布插座102、启动IP主机与路由器104和接口互连装置106。如图3所示，构成主处理器群集(MPC)32的一个主处理器30(例如，处理器302)控制IP主机与路由器104，并且因此称为用于因特网协议(IP)处理程序的启动中央处理器。
因特网协议(IP)处理程序100的分布插座102包括由因特网协议(IP)处理程序的启动中央处理器控制的插座启动主或中央部分110。另外，分布插座102包括由构成主处理器群集(MPC)32的所有IP相关主处理器30控制的插座分布部分112，例如，在图3实施例中分别由处理器301、302与30n控制插座分布部分1121、1122与112n。
利用例如OSE-Delta链路的群集内链路来执行插座中央部分110与插座分布部分112之间通过分布插座102的数据传送。因此，每个插座中央部分110与插座分布部分112具有未示出的OSE-Delta链路处理程序。插座部分110、112连接到其相应处理器的IP相关软件应用部分。例如，利用主处理器301控制的插座分布部分1121连接到IP相关软件应用部分361，以便在主处理器301上运行IP软件应用程序。
分布插座102使在主处理器群集(MPC)32的任何一个主处理器30上执行的IP相关应用软件能接入此平台的单个IP堆栈。此平台的单个IP堆栈位于插座中央部分110与IP主机与路由器104。插座中央部分110与插座分布部分112一起提供TCP与UDP传送业务并接入原始IP传送业务。
插座分布部分112在主处理器群集(MPC)32中的所有IP利用处理器30上提供分布插座接口。至于这方面，插座分布部分112给TCP/UDP与原始IP插座提供标准原语，使用插座业务的软件应用程序以与正常插座相同的方式相对插座分布部分112动作。不管是采用Berkley标准插座还是采用任何其他标准插座，本发明同样是可应用的。
如图4所示，分布插座的插座中央部分110包括例如IP自适应部分120、插座处理程序124和群集内链路处理程序126。插座处理程序124包括TCP/UDP状态机127和一组处理器分配表128。TCP/UDP状态机127利用有关特定连接的状态的信息。此组处理器分配表128包括用于具有分配给它的IP地址的每个链路接口162(参见图6)的表。分布插座使之有可能将这一个地址用于与IP通信并在主处理器群集(MPC)32中执行的所有应用程序，即使任何一个IP地址能控制一组分布插座。
此组处理器分配表128包含所有使用的TCP/UDP端口(端口识别)及其位置(例如，控制处理器30的识别)。对于TCP与UDP传送业务，每个处理器分配表128能将使用的端口映射到一个处理器30，如图4中处理器分配表128的左边部分所示。对于原始IP传送，处理器分配表128指示在哪个处理器30上定位特定协议号的原始IP插座，如图4中处理器分配表128的右边部分所示。插座处理程序124因而监视控制启动应用软件(即，具有使用的TCP/UDP端口或原始IP插座)的所有处理器。
IP自适应部分120例如执行诸如将TCP分段与UDP数据报打包为IP分组的活动。
在所示的实施例中使用OSE-Delta链路处理程序示例的群集内链路处理程序126是用于在主处理器群集(MPC)32的处理器30之间通信的通用机构。群集内链路116使用此通信机构来传送TCP分段、UDP数据报和使用原始IP业务发送至/自插座中央部分110并用于在插座中央部分110与插座分布部分112之间通信以便例如更新处理器分配表128的数据。
在IP利用软件应用程序之一产生插座并将此插座和源端口号与源IP地址联系在一起时，执行那个软件应用程序的处理器30上的插座分布部分112(通过群集内链路116)传送端口号、IP地址和处理器识别给插座中央部分110。在接收到这样的通信时，插座处理程序124更新其处理器分配表128(参见图4)，以便在TCP/UDP传送业务的情况中将端口号映射为处理器识别并将协议号映射到用于原始IP插座的处理器。
鉴于在所示实施例中IP接口34是以太网接口的事实，接口互连装置106是在一个拷贝中传送所有以太网帧给同一路由器端口(即，IP主机与路由器104)的以太网互连机构而不管哪个接口34接收到这些帧。寻址到局域网(LAN)的主机(例如，构成主处理器群集(MPC)32的主处理器30)的IP分组在一个拷贝中在LAN上进行发送。
如图3所示，接口互连装置106也包括中央部分140和分布部分142。例如，主处理器301控制分布接口互连部分1421，主处理器302控制分布接口互连部分1422，而主处理器30n控制分布接口互连部分142n。每个处理器30上的物理以太网接口连接到合适的一个分布接口互连部分142。如后面结合图5更具体描述的，同时利用一个或多个物理以太网接口可以连接以太网LAN，或者不同的主机或路由器可以连接到不同的物理以太网接口。
接口互连中央部分140通过群集内链路146与每个分布接口互连部分142连接。群集内链路146使用与群集内链路116相同的OSE-Delta通信机构，但采用此机构来在接口互连中央部分140与分布接口互连部分142之间传送打包为以太网帧的IP分组。
另外，接口互连中央部分140在IP地址需要转换为媒体接入控制(MAC)地址时，发出地址鉴别协议(ARP)请求消息。接口互连中央部分140也登记在接收到特定ARP应答消息的分布接口互连部分142之中的物理接口上。
虽然更具体地描述包括前面部分的方面，但接口互连中央部分140具有地址鉴别协议(ARP)高速缓存器。如果IP主机与路由器104请求输出IP分组的传输，但目的IP地址未在ARP高速缓存器中找到，则接口互连中央部分140在群集内链路146上广播ARP请求消息给所有分布接口互连部分142。在通过连接到分布接口互连部分142的特定一个IP接口34接收到ARP应答消息时，将接收的媒体接入控制(MAC)地址结合接收到此ARP应答消息的特定分布接口互连部分142传送给接口互连中央部分140。随后，结合接收到此ARP应答消息的分布接口互连部分142并利用在此ARP应答消息中接收的MAC地址，通过用于接收此ARP应答消息的特定IP接口34作为单播消息发送此输出IP分组。
图5表示图3的变化，其中主处理器301与302分别通过其分布接口互连部分1421与1422连接到以太网LAN170。为了迎合这样的情况，接口互连中央部分140也发送出配置消息以检测所连接的以太网LAN170上的循环。即，接口互连中央部分140确定(例如，检测)是否构成主处理器群集(MPC)32的一个以上的主处理器30连接到同一LAN。通过在以太网LAN170上发送管理分组(例如，配置消息)并检测这些分组出现在哪个接口上来实现此检测。接口互连中央部分140在循环情况中选取一个接口为启动接口并且只传送用户分组给连接到那个接口的分布部分(例如，阻塞其他接口)。换句话说，在循环情况中，一个物理以太网接口(即，一个分布接口互连部分142)用于发送出数据给那个以太网LAN170。另一方面，如果只有一个MP连接到以太网LAN170，则此中央部分将这些分组传送给所有接口。
接口互连106的分布接口互连部分142处理以太网帧并将接收帧的启动负载传送给接口互连中央部分140和/或将从接口互连中央部分140中接收的启动负载组装为帧而且将此帧传送给分布接口互连部分142。此分布接口互连部分142连接到物理接口34。
图6以概括与简化的形式表示因特网协议(IP)处理程序100的各个组成部分并且还表示两个接口的位置。具体地，图6表示插座接口160和链路接口162。
通过提供因特网协议(IP)处理程序100，主处理器群集(MPC)32对外部观看者(以及对于在主处理器群集(MPC)32中执行的IP应用软件)来说似乎是一个单个IP处理资源。主处理器群集(MPC)32实际上包括多个处理器30的事实只需由主处理器群集(MPC)32自己知道。因特网协议(IP)处理程序100能处理全都具有同一地址的不同主处理器30上的插座接口，并且使此主处理器群集(MPC)32的IP接口是可交换的。即，不必知道主处理器群集(MPC)32的多个主处理器之中哪个特定主处理器正在控制在选择连接到主处理器群集(MPC)32的IP接口时被接入的IP相关应用软件。
在操作中，启动插座中央部分110确定输入到此平台的IP帧预定发送给执行因特网协议(IP)软件应用程序的此群集的多个处理器之一。例如，能在诸如IP接口34的任何一个IP接口上接收输入帧。结合处理器分配表128进行此确定(参见图4)。插座中央部分110将TCP分段、UDG数据报或IP帧(在使用原始IP传送TCP业务的情况中)传送给用于正确处理器(例如，将插座和目的IP地址与目的端口联系在一起的处理器)的插座分布部分112。因特网协议(IP)软件应用程序从此插座分布部分中接收IP帧。
IP主机与路由器104以几种类型的连接链路为内容工作。例如，IP主机与路由器104利用连接到接口互连中央部分140的链路与连接到插座中央部分110的链路工作。而且，在图3A所示的另一实施例中，分布插座102利用诸如ATM链路(RFC1483)的适应其他IP接口的分布插座102。
在以上方面中，在图3实施例中因特网协议(IP)处理程序100提供同一IP地址而不管电信平台20具有多个第一类型的IP接口的事实。在前面的讨论中，以太网IP接口的示例提供为第一类型的IP接口。图3A表示用于此平台包括第二类型IP接口的情形的因特网协议(IP)处理程序100A的一个实施例。具体地，在图3A实施例中，也能通过平台间链路44从电信平台20的外部在另一类型的IP接口上接收(用于在主处理器群集(MPC)32的一个主处理器30上执行的IP软件应用程序的)IP数据分组。在所示的示例中，此示例第二类型的IP接口是诸如平台间链路44的ATM双向链路上的异步传送模式(ATM)接口。本发明同样可应用于除ATM之外的接口作为第二类型，例如，基于点对点协议(PPP)的链路。
在图3A实施例中，构成IP帧的ATM信元在扩展平台设备42上进行接收并通过链路150(RFC1483)传送给ATM链路实体152上的IP。ATM链路实体152上的IP驻留在控制启动IP主机与路由器104的同一处理器上并且如图3A所示连接到IP主机与路由器104。
ATM链路实体152上的IP包括用于输出ATM连接的端点和用于根据RFC1483将IP分组映射到ATM(AAL5)连接的功能。虽然为简洁起见，在图3A中仅表示ATM链路上一个IP连接到IP主机与路由器104，但应明白例如在IP主机与路由器104连接到其他主机/路由器的情况中能提供ATM链路上一个以上的IP。
提供此第二类型的IP接口使之有可能利用ATM传送到达任何IP软件应用程序而不管主处理器群集(MPC)32之中哪个主处理器正在控制或执行此IP软件应用程序。
因而，在图3A的示例平台中，有可能在(1)构成此MPC的多个处理器的以太网接口34；和(2)以太网链路(例如，连接到ET的ATM链路44)上进行因特网协议通信。而且，此示例平台的目的是对于由此MPC的处理器执行的所有应用程序具有一个IP地址而不管此平台拥有许多IP接口。换句话说，此平台对于例如HTTP、Telnet、Corba、SNMP、FTP等的所有应用程序具有一个IP地址。
图7表示分布在主处理器群集(MPC)32上的因特网协议(IP)处理程序100在出现故障(例如，构成主处理器群集(MPC)32的主处理器30之一或连接处理器30的链路出现故障)的情况中如何提供冗余度。具体地，图7将与图3A的处理器301的通信丢失表示为故障180。在出现故障180时，丢失与IP相关应用软件361的执行的通信。因而，需要将故障影响的应用软件36移动到主处理器群集(MPC)32的另一处理器，于是其利用能继续。在图7所示的情况中，对于故障影响的应用软件301来说，碰巧具有装载在处理器30n上的备用应用软件模块36s。因而，现在因特网协议(IP)处理程序的任务是允许故障影响的应用软件从故障影响的处理器301如图7中的虚线182所示移到备用处理器30n。
软件转接或图7所示的软件移动操作中所涉及的某些基本事件表示在图8的流程图中。在图8中，处理器302表示为保持插座中央部分110的处理器，而处理器30n是具有启动插座分布部分112与备用版本的故障影响应用软件的处理器。事件8-1表示处理器302检测与处理器301的插座分布部分1121通信的丢失。在检测到这样的通信丢失作为事件8-2时，插座中央部分110从处理器分配表128中除去保持已与之丢失通信的插座分布部分112的处理器的映射(例如，具有插座分布部分1121的处理器301的映射)。事件8-3表示在处理器30n上启动备用应用软件36s。在事件8-3启动之后，备用应用软件36s请求并从插座分布部分112n中获得插座。作为事件8-5，插座分布部分112n与插座中央部分110通信，将端口号/协议号、IP地址和处理器识别(通过群集内链路116)通知插座中央部分110。在接收到这样的通信作为事件8-6时，插座中央部分110的插座处理程序124更新其处理器分配表128(参见图4)，以使处理器分配表128在TCP/UDP传送业务的情况中将端口号映射为处理器识别并将协议号码映射为用于原始IP插座的处理器。
图7与图8中所涉及的前面描述涉及在出现故障的情况中能出现的应用软件转换或转移操作。能出现此故障牵涉控制插座中央部分110、启动IP主机与路由器104和启动接口互连装置106的特定处理器的情况。甚至在这样的情况中，因特网协议(IP)处理程序100也具有如下所解释的冗余度。
图9A表示因特网协议(IP)处理程序100R的另一实施例，并且具体地表示相对因特网协议(IP)处理程序100R自身具有冗余度和/或容错的一个实施例。图9A的因特网协议(IP)处理程序100R与图3A的不同在于：主处理器群集(MPC)32的至少一个主处理器30控制某些备用中央功能。具体地，如图9A所示，对于因特网协议(IP)处理程序100R，主处理器30n控制以下每个装置：备用IP主机与路由器104S；备用插座中央部分110S；备用接口互连中央部分140S；和ATM链路实体152S上的备用IP。鉴于IP主机与路由器104S、插座中央部分110S、接口互连中央部分140S和ATM链路实体152S上的IP之中每个单元的备用特性，在图9A中以虚线来表示这些单元(因为IP主机与路由器104、插座中央部分110A和接口互连中央部分140仍然启动)。如下面结合图10进一步具体解释的，在出现预定事件(诸如控制IP主机与路由器104的处理器302出现故障)时，备用主机与路由器104S承担此IP主机与路由器104的功能。而且，备用插座中央部分110S鉴于插座中央部分110的故障而变成启动插座中央部分；备用接口互连中央部分140S鉴于接口互连中央部分140的故障而变成启动接口互连中央部分；并且ATM链路实体152S上的备用IP变成ATM链路实体上的启动IP。
图10表示由图9A的因特网协议(IP)处理程序100R执行的转接操作中所涉及的某些基本事件。事件10-1涉及触发图10的转接操作的预定事件的检测。此触发预定事件例如能是启动中央处理器(例如，图9A中的主处理器302，这是因为主处理器302控制IP主机与路由器104、插座中央部分110和接口互连中央部分140)的故障的检测。由主处理器上的操作系统或检错并将这些错误报告给操作系统的任何硬件或软件监视功能检测这样的故障。
在检测到预定事件10-1时，与事件10-2至10-5一样，由群集支持功能50启动每个以下单元：备用IP主机与路由器104S；备用插座中央部分110S；备用接口互连中央部分140S和ATM链路实体152S上的备用IP。如图9A所示，由处理器30n控制备用IP主机与路由器104S、备用插座中央部分110S、备用接口互连中央部分140S和ATM链路实体152S上的备用IP之中的每个单元。备用IP主机与路由器104S、备用插座中央部分110S、备用接口互连中央部分140S和ATM链路实体152S上的备用IP之中每个单元的启动表示在图9B中，其中这些备用单元之中的每个单元现在以实线而不以虚线来表示。鉴于其故障或其他不可利用性，在图9A中删除由前一启动中央处理器302控制的因特网协议(IP)处理程序100R的单元。
随后，假定因特网协议(IP)处理程序100R具有诸如接口44的ATMIP接口，执行事件10-5与10-6。在事件10-5，将ATM连接终接和此链路从ET板转移到备用启动中央处理器，例如，图9B情形中的处理器30n。至于此方面，用于传送IP分组的ATM连接在其中执行IP主机与路由器104的处理器30上具有其端点。如果IP主机与路由器功能转移到另一处理器，例如，从处理器302转移到处理器30n，则ATM连接端点必须转移到那个处理器(例如，连接到那个处理器[事件10-6])，并且因而也必须移动ATM链路实体上的IP。
最后，作为事件10-7，启动启动的备用IP主机与路由器104S。在启动之后，启动的备用IP主机与路由器104S开始从此网络中收集路由选择数据以便重建其处理器分配表128。可选择地，启动的备用IP主机与路由器104S能重复使用以前由IP主机与路由器104保持的处理器分配表128。处理器分配表128中的信息连续地从启动插座中央部分110中复制到备用中央部分110S所位于的处理器。群集支持功能50提供使启动功能有可能传送数据给备用功能所在的并且在备用功能被启动时能利用此备用功能检索的处理器上的存储区域的业务(例如，状态存储系统)。
因而，因特网协议(IP)处理程序100R与在冗余度转接的情况中自动重新安排所连接的IP链路(插座、ATM、以太网)的机制一起提供启动IP主机与路由器104和备用IP主机与路由器104S。因特网协议(IP)处理程序100R保证路由器总是出现为连接到预定发送给此路由器的所有IP链路。换句话说，此路由器功能容忍故障(例如，一个主处理器30的故障)。
在一个主处理器30出现故障(硬件或软件故障)的情况中，启动中央处理器从其处理器分配表128中除去相应的入口项目并停止监视出现故障的处理器30。而且，群集支持功能保证在主处理器群集(MPC)32的另一处理器上重新启动受此故障影响的IP相关软件应用程序。此应用软件随后连接到其新近被控制的处理器上的分布部分，例如，和插座分布部分112与分布接口互连部分142联系在一起。
如上所示，在本发明中，主处理器群集(MPC)32的多个处理器30具有同一IP地址。以太网协议(IP)处理程序100将在多个IP接口之中任何一个IP接口上从此平台外部接收并寻址到此同一IP地址的IP帧传送给执行IP软件应用程序的多个处理器之中正确的一个处理器。应用软件编程者不必识别主处理器群集(MPC)32中不同的主处理器30，但只能生成此程序并以通用方式将之与插座联系在一起而不必考虑程序本地化的问题。实际上，主处理器群集(MPC)32看起来似乎是单个工作站。而且，在将一个以上的以太网接口连接到同一LAN时提供一定的坚固性。
有可能通过链路接口将不同类型的许多链路连接到IP主机与路由器104。每个链路接口具有IP地址，并且因而具有一个以上的地址能由主处理器群集(MPC)32中的软件应用程序36进行使用。在本发明中，主处理器群集(MPC)32中的所有软件应用程序36能使用这一个IP地址。
图11表示具有本发明的因特网协议(IP)处理程序100的基于ATM交换的电信平台的一个示例实施例。在图11的实施例中，构成主处理器群集(MPC)32的每个主处理器30位于称为设备板的一块板上。此主处理器群集(MPC)32在图11中表示为利用虚线框住。主处理器群集(MPC)32的主处理器30通过交换端口接口(SPI)连接到此平台的交换结构或交换核心SC。此平台的设备板上的设备通过交换核心进行通信。除了交换端口接口(SPI)之外，每个设备板还能具有多个设备安装在其上面。在所示的实施例中，具有四个设备位于设备板上(只表示出每个板上的两个设备)。实际上，鉴于上面的设备处理外部连接到此平台的链路，例如，接口ATM链路44，一些设备板称为扩展终端(ET)。总之，此设备板上的每个设备通过交换端口接口连接到交换核心SC。
虽然图11的平台是单级平台，但本领域技术人员将认识到：本发明的因特网协议(IP)处理程序能在以多级平台实现的主处理器群集(MPC)中进行实施。例如，这样的多级平台能通过扩展终端(ET)等合适连接多个交换核心(一个核心用于一个级)。主处理器群集(MPC)32的主处理器30能分布在此平台的各个级上，并且相同或不同数量的处理器(或没有)分布在各个级上。
基于ATM电信的各个方面解释在下面的专利申请中：题为“Asynchronous Transfer Mode Switch”的美国专利申请SN 09/188101[PCT/SE98/02325]和SN 09/188265 [PCT/SE/02326]；题为“Asynchronous Transfer Mode System”的美国专利申请SN 09/188102[PCT/SE98/02249]，这些专利申请引入在此作为参考。
从前面能明白，本发明不限于基于ATM交换的电信平台，而能利用其他类型的平台来实施。而且，本发明能与单级或多级平台一起使用。多级平台的方面描述在题为“Establish Internal Control Pathsin ATM Node”的美国专利申请SN 09/249785与题为“Internal RoutingThrough Multi-Staged ATM Node”的美国专利申请SN 213897中，这两个专利申请引入在此作为参考。
本发明可应用于包括蜂窝电信系统的(例如)基站节点与基站控制器节点(无线电网络控制器[RNC]节点)的各种类型的电信平台。例如，在引入在此作为参考的题为“Telecommunication Inter-ExchangeMeasurement Transfer”的美国专利申请SN 09/035821[PCT/SE99/00304]中提供表示这样的节点的电信相关单元的示例结构。
虽然已经结合目前认为是最实际与优选的实施例描述了本发明，但应理解：本发明不限于所公开的实施例，并且相反地，本发明打算覆盖包括在附加的权利要求书内的各种修改与等效安排。例如，虽然群集内链路处理程序126已经表示为OSE-Delta链路处理程序，但反而能使用其他类型的链路处理程序。而且，第二类型的IP接口不一定限于ATM接口，但反而能是某一其他类型的传送。

Claims (20)

1.一种电信平台，包括：
一个群集的处理器，这些处理器一起执行平台处理功能，此群集的多个处理器具有因特网协议(IP)能力和相应的多个IP接口；
遍及此群集分布的因特网协议(IP)处理程序，因而这多个处理器具有同一IP地址，此因特网协议(IP)处理程序将在这多个IP接口之中任何一个IP接口上从此平台外部接收并寻址到此同一IP地址的IP帧传送给执行IP软件应用程序的这多个处理器之中正确的一个处理器，其中此因特网协议(IP)处理程序包括：
路由器，由此群集的至少一个处理器进行控制；
接口互连装置，将这多个IP接口互连到此路由器并将输入到此平台的IP帧传送给此路由器而不管这多个IP接口之中哪一个IP接口接收到这些帧；和
插座，它和路由器相连，通过该插座因特网协议(IP)应用软件接收所述的IP帧。
2.权利要求2的电信平台，其中所述插座包括：
启动插座中央部分，由控制此路由器的此群集的至少一个处理器进行控制，此启动插座部分连接到此路由器；
插座分布部分，由执行因特网协议(IP)软件应用程序的此群集的处理器之一进行控制；
其中此启动插座中央部分确定输入到此平台的IP帧指定传送给执行因特网协议(IP)软件应用程序的此群集的多个处理器之一并将这些IP帧传送给此插座分布部分，而且其中此因特网协议(IP)软件应用程序从此插座分布部分中接收这些IP帧。
3.权利要求2的电信平台，其中此群集的多个处理器连接到第一类型的相应多个IP接口；和其中此平台还包括第二类型的IP接口，此第二类型的IP接口连接到此路由器。
4.权利要求3的电信平台，其中第一类型的IP接口是以太网接口，和其中第二类型的IP接口是ATM接口。
5.权利要求2的电信平台，其中此接口互连装置包括：
接口互连中央部分，由控制此路由器的此群集的至少一个处理器进行控制；和
接口互连分布部分，由执行此因特网协议(IP)应用程序的此群集的一个处理器进行控制。
6.权利要求2的电信平台，还包括：
备用路由器，由此群集的另一处理器进行控制；
备用插座中央部分，由此群集的另一处理器进行控制；
在预定事件出现时，此备用路由器承担此路由器的功能，并且此备用插座中央部分变成启动插座中央部分。
7.权利要求6的电信平台，其中此预定事件是控制此路由器的此群集的至少一个处理器出现故障。
8.一种操作电信平台的方法，此方法包括：
使用一个群集的处理器来一起执行平台处理功能；
给此群集的多个处理器提供因特网协议(IP)能力和相应多个IP接口；
将同一IP地址用于此群集的多个处理器之中的每个处理器；
将在这多个IP接口之中任何一个IP接口上从此平台外部接收并寻址到此同一IP地址的IP帧传送给执行IP软件应用程序的这多个处理器之中正确的一个处理器。
9.权利要求8的方法，还包括：
将输入到此平台IP帧传送给一个路由器而不管这多个IP接口之中哪个IP接口接收到这些帧，此路由器由此群集的多个处理器之一进行控制；
使用此路由器来为这些IP选择路由至启动插座中央部分；
在此启动插座中央部分上确定输入到此平台的IP帧指定发送给执行此因特网协议(IP)软件应用程序的此群集的多个处理器之一；
将IP帧传送给由执行此因特网协议(IP)软件应用程序的此群集的多个处理器之一控制的插座分布部分；
在以太网协议(IP)软件应用程序上从此插座分布部分中接收这些帧。
10.权利要求9的方法，还包括：
将此群集的多个处理器连接到第一类型的相应多个IP接口；和
将此路由器连接到第二类型的IP接口。
11.权利要求10的方法，其中第一类型的IP接口是以太网接口，并且其中第二类型的IP接口是ATM接口。
12.权利要求9的方法，还包括：
为通过接口互连分布部分在这多个IP接口之中任何一个IP接口上接收的IP帧选择路由至接口互连中央部分，此接口互连中央部分由控制此路由器的同一处理器进行控制；和
为这些IP帧从此接口互连中央部分选择路由至此路由器，此接口互连中央部分由执行此因特网协议(IP)软件应用程序的同一处理器进行控制。
13.权利要求9的方法，还包括：
检测预定条件的出现；和随后
启动由此群集的另一处理器控制的备用路由器；
使此群集的另一处理器控制的备用插座中央部分为启动插座中央部分；
此备用路由器承担此路由器的功能并且此插座无效中央部分变成启动插座中央部分。
14.一种电信平台，包括：
一个群集的处理器，这些处理器一起执行平台处理功能，此群集的多个处理器具有因特网协议(IP)能力和相应的多个IP接口，此群集的多个处理器全部具有同一IP地址；
遍及此群集分布的使此群集的多个处理器的IP接口是可交换的因特网协议(IP)处理程序，因而在选择这多个IP接口之一连接到此群集时不必知道此群集的多个处理器之中哪个处理器正在控制被接入的IP软件应用程序，其中此因特网协议(IP)处理程序包括：
路由器，由此群集的至少一个处理器进行控制；
接口互连装置，将这多个IP接口互连到此路由器并将输入到此平台的IP帧传送给此路由器而不管这多个IP接口之中哪一个IP接口接收到这些帧；和
插座，它和路由器相连，通过该插座因特网协议(IP)应用软件接收所述的IP帧。
15.权利要求14的电信平台，其中所述插座包括：
启动插座中央部分，由控制此路由器的此群集的至少一个处理器进行控制，此启动插座中央部分连接到此路由器；
插座分布部分，由执行此因特网协议(IP)软件应用程序的此群集的处理器之一进行控制；
其中此启动插座中央部分确定输入到此平台的IP帧指定传送给执行此因特网协议(IP)软件应用程序的此群集的多个处理器之一并将这些IP帧传送给此插座分布部分，而且其中此因特网协议(IP)软件应用程序从此插座分布部分中接收这些IP帧。
16.权利要求15的电信平台，其中此群集的多个处理器连接到第一类型的相应多个IP接口；和其中此平台还包括第二类型的IP接口，此第二类型的IP接口连接到此路由器。
17.权利要求16的电信平台，其中第一类型的IP接口是以太网接口，和其中第二类型的IP接口是ATM接口。
18.权利要求15的电信平台，其中此接口互连装置包括：
接口互连中央部分，由控制此路由器的此群集的至少一个处理器进行控制；和
接口互连分布部分，由执行此因特网协议(IP)软件应用程序的此群集的一个处理器进行控制。
19.权利要求15的电信平台，还包括：
备用路由器，由此群集的另一处理器进行控制；
备用插座中央部分，由此群集的另一处理器进行控制；
在预定事件出现时，此备用路由器承担此路由器的功能，并且此备用插座中央部分变成启动插座中央部分。
20.权利要求19的电信平台，其中此预定事件是控制此路由器的此群集的至少一个处理器出现故障。
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