CN1835478A - 用于重定向虚拟局域网网络业务的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种将业务快速地从服务器刀片重定向到向网络提供数据通信的不同接入交换机的方法和系统。每个接入交换机都具有向上游导向到所述网络的外部端口和向下游导向到所述服务器刀片的相关内部端口。所述服务器刀片具有与第一接入交换机关联的主上游接口以及与第二接入交换机关联的辅助故障转移上游接口。在所述第一接入交换机丢失上游数据信号或到其上游外部端口之一的连接的情况下，所述第一接入交换机中的虚拟局域网确定的相应下游内部端口被禁用，从而导致所述服务器刀片中的所述主上游接口故障转移到所述辅助故障转移上游接口及其关联的第二接入交换机。

Description

用于重定向虚拟局域网网络业务的系统和方法

技术领域

本发明一般地涉及计算机领域，具体地说，涉及安装在服务器机架中的多刀片服务器。更具体地说，本发明涉及用于在上行链路丢失时将数据业务重新路由到所述服务器机架中的服务器刀片中的一个服务器刀片以及重新路由来自所述服务器机架中的服务器刀片中的一个服务器刀片的数据业务的方法和系统。

背景技术

服务器刀片计算机在单个服务器刀片机架(刀片中心机架)中提供了高密度服务器板(刀片)。图1中示出了被标识为服务器刀片机架102的典型的服务器刀片计算机。服务器刀片机架102包括多个可热插拔的服务器刀片104a-n。服务器刀片机架102中通常具有七个或更多的服务器刀片104。服务器刀片104通过(通常基于以太网的)内部交换系统108和一个或多个外部交换系统110与外部网络106通信。

如图1所示，可以存在两个外部交换系统110a和110b。假如内部交换系统108与外部交换系统110之间的通信被破坏(例如，外部交换系统110a经历故障或只是从内部交换系统108断开)，内部交换系统108可以将数据业务导向外部交换系统110b。这种数据的重新路由由内部交换系统108中的逻辑使用诸如跨接树协议(STP)(其是用于媒体接入控制桥的IEEE 802.1标准的一部分)之类的链路管理协议来执行。

诸如STP之类的系统的一个主要缺陷是它们相对较慢，需要耗费30-60秒来重新路由数据。这种延迟对于某些应用来说可能是不可接受的，并且可能导致分组丢失或端到端会话的中断。

发明内容

因此，本发明解决了对将业务快速地从服务器刀片重定向到向网络提供数据通信的不同接入交换机的方法和系统的需要。每个接入交换机都具有向上游导向到所述网络的外部端口和向下游导向到所述服务器刀片的相关内部端口。所述服务器刀片具有与第一接入交换机关联的主上游接口以及与第二接入交换机关联的辅助故障转移上游接口。在所述第一接入交换机丢失上游数据信号或到其上游外部端口之一的连接的情况下，所述第一接入交换机中的一个或多个虚拟局域网确定的相应下游内部端口被禁用，从而导致所述服务器刀片中的所述主上游接口故障转移到所述辅助故障转移上游接口及其关联的第二接入交换机。

在以下详细的书面描述中，本发明的上述以及其他目标、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

在所附权利要求中说明了被认为是本发明特性的新颖特征。但是，当结合附图阅读时，通过参考以下对示例性实施例的详细说明，可以最佳地理解发明本身及其优选使用方式、进一步的目的和优点，这些附图是：

图1示出了与网络相连的现有服务器刀片机架的现有技术示意图；

图2a示出了服务器刀片机架内的服务器刀片中的双重网络接口卡(NIC)；

图2b示出了经由以太网交换机模块(ESM)的服务器刀片与网络之间的多层交换路径；

图2c示出了图2b中示出的ESM中的内部和外部端口；

图2d示出了由ESM使用以便响应于特定外部端口被断开连接而确定哪个内部端口应被关闭的虚拟局域网(VLAN)表；

图2e示出了如图2d所示的示例性虚拟局域网表；以及

图3是在本发明的示例性实施例中采用的禁用内部端口以响应外部端口被断开连接的步骤的流程图。

具体实施方式

现在参考图2a，其中示出了根据本发明的优选实施例的服务器刀片机架202的示意性方块图。为了简洁，仅示出了一个服务器刀片204。但是，在优选实施例中，服务器刀片机架200具有能够连接十四个或更多服务器刀片204的背板(未示出)。

服务器刀片204具有多个以示例性形式示为NIC 206a和NIC 206b的网络接口卡(NIC)。NIC 206优选地通过机架背板配线210连接到以太网交换机模块(ESM)214中的内部端口212。如图所示，每个NIC 206都优选地连接到不同的ESM 214。每个ESM 214都通过外部端口216连接到与网络106相连的外部上行链路218。

NIC 206a和206b相互备份。即，如果上游信号(来自ESM 214a)丢失，则NIC 206a将信号发送到NIC选择逻辑208(和/或可替代地到NIC206b)，指示所有被传送到服务器刀片204和从服务器刀片204传送的数据分组通过NIC 206b被路由到ESM 214b。如果重新建立了与NIC 206a的上游通信，则NIC 206a将信号发送到NIC选择逻辑208(和/或NIC206b)，指示所有到达服务器刀片204和来自服务器刀片204的未来数据分组将再次通过NIC 206a被传送到ESM 214a。

参考刚才描述的实例中的ESM 214a，假设外部端口216a与外部上行链路218之间的链路中断。此类链路可以由于外部端口216a中的故障、用来连接外部端口216a和外部上行链路218的电缆被无意地断开，或诸如外部上行链路218之类的上行设备因断电、缺陷等出现故障而中断。在现有技术的这种情况下，由于NIC 206a与内部端口212a之间的连接仍然完好，NIC 206a将继续与内部端口212a通信，但是数据分组将无法到达外部上行链路218。但是，根据本发明，外部端口216a连接的丢失将导致内部端口212a被禁用(导致NIC 206a读取不到信号)以便导致NIC 206b来接管。

注意，虽然在优选实施例中，ESM 214a和ESM 214b是不同的中间交换机，但是在可替代实施例中，它们可以是同一交换机。如果ESM 214a和214b是同一交换单元，则NIC 206b被连接到与没有丢失其上游数据链路的不同外部(上游/面向网络的)端口关联的ESM 214中的一个或多个内部(下游/面向服务器刀片的)端口。在下面的图2c-d中更详细地示出了这些内部和外部端口。

现在参考图2b，其中示出了示例性优选交换情况。注意，外部上行链路218可以包括两层交换机：分配交换机220和核心交换机222。优选地，所述交换情况具有2个核心交换机222、少于10个分配交换机220以及20到30个接入(ESM)交换机214。因此，每个更高的(面向网络的)级别能够处理更多在更低的(面向服务器刀片的)级别找到的交换机。在本发明的优选实施例中，当外部端口(面向网络)不再具有与下一个更高的上游交换机或网络的通信时，每个交换机(核心交换机222、分配交换机220、接入(ESM)交换机214)都能够禁用(关闭)内部端口(面向服务器刀片)。

现在参考图2c，其中示出了ESM 214(具体地说，示例性的ESM 214a)的其他细节。虽然在优选实施例中，ESM 214a中的每个外部端口都可以被逻辑地和/或物理地连接到多个上游分配交换机220，但是出于示例目的，假设对于每个上游分配交换机220，ESM 214a具有不同的外部端口。例如，外部端口E1仅与分配交换机220a相连，而外部端口E2仅与分配交换机220b相连。在本发明的一个优选实施例中，如果任一外部端口E1-E4与其相应的分配交换机220之间的连接被破坏，则内部端口禁用逻辑224将禁用所有的内部端口1-14。如上所述，通过禁用所有的内部端口1-14，则每个服务器刀片204都将导致通信故障转移到其备份NIC 206。

但是，在一个可替代实施例中，不同于禁用所有的内部端口1-14，只根据哪个内部端口正在承载到被断开连接的外部端口的业务来禁用选定的内部端口。如图2c所示，示出了带有选择内部端口禁用逻辑(SIPDL)226的ESM 214a。SIPDL 226包含与哪个内部端口正在由特定外部端口来服务相关的逻辑。例如，假设外部端口E1处理内部端口11、12、13和14的业务。如果外部端口E1停止工作(由于具有分配交换机220a的链路中断)，则SIPDL 226只禁用内部端口11、12、13和14，导致服务器刀片204k、l、m和n如上所述地使它们的NIC故障转移。

在另一个优选实施例中，借助如图2d-e所示的虚拟局域网(VLAN)表228来完成确定哪个内部端口与特定外部端口关联。如本领域的技术人员公知并理解的，可以使用软件来虚拟化连接。因此，不同于将连接限于物理连接，可以在软件中虚拟化所述连接，以便向系统给出具有多于或少于物理地存在的连接端口的外表。这些虚拟连接定义了虚拟通道，所述虚拟通道可以一起被分组为中继(trunk)。这些虚拟中继被称为虚拟局域网中继。这些虚拟通道及其关联端口(和交换机)的配置可以在初始设置以及在系统运行期间动态地被执行。因此，上述内部和外部端口被动态地与每个虚拟通道相关联。

因此，在图2d-e中引用的可替代实施例使用虚拟局域网表228来关联哪个虚拟通道(或中继)正在使用ESM 214中的特定内部和外部端口，从而为ESM 214提供了用于禁用指定内部端口的信息。现在考虑以下示例性情况。

当在ESM 214中接收到数据分组时，ESM 214读取所述数据分组的标头中的标记，该标记告知ESM 214哪个外部端口应接收所述数据分组。然后，参考图2d，当ESM 214接收到数据分组时，SIPDL 226查阅如在图2e中以示例性方式示出的虚拟局域网表228。虚拟局域网表228表明虚拟局域网“8”中的所有通道都使用内部端口11-14，内部端口11-14都使用外部端口E1。因此，如果外部端口E1与分配交换机220a之间的通信被中断，则只有内部端口11-14被禁用，因为它们是虚拟局域网“8”通过其进行通信的内部端口。

使用虚拟局域网表228允许内部端口被有选择地禁用，正如图2c的系统中所描述的，但是使用虚拟局域网表228允许所述系统更为动态，因为虚拟局域网ID可以被配置成与不同的内部和外部端口关联。例如，虚拟局域网ID“8”可以被动态地(或初始地)重新配置成处理来自内部端口5和8而不是11-14的业务，同时仍然将业务从虚拟局域网ID“8”发送到外部端口E1。可替代地，虚拟局域网ID“8”可以被重新配置成仍然与内部端口11-14关联，但是将来自虚拟局域网ID“8”的数据分组导向外部端口E2。即，虚拟局域网ID“8”可以优选地由SIPDL 226重新配置成同时更改与虚拟局域网ID“8”关联的内部端口和外部端口。

现在参考图3，其中示出了本发明所采取的示例性步骤的流程图。在启动方块302之后，监视(方块304)ESM 214中的外部链路的到相邻上游设备(如图2b中描述的外部上行链路218)的连接的丢失。如果检测到上游链路丢失(查询方块306)，则查询替代路径是否可用(查询方块308)。此替代路径可以由上述跨接树协议(STP)来提供。但是注意，可以可选地施加一个时间限制，描述在禁用内部链路之前，允许STP花费多长时间来完成。即，在一个实施例中，如果ESM启用了STP，但是STP在指定时间内没有执行，则ESM将放弃使用STP，并如上所述立即禁用所述内部端口。可替代地，如果ESM中STP可用，则ESM可以等待，直到STP操作在ESM中在预定时间限制之前完成，以便允许将已在ESM中的缓冲区中的数据传输到外部上行链路。在使用STP传输此数据之后，ESM禁用适合的内部端口，导致下游服务器刀片故障转移到备份NIC。

如方块310中所描述的，内部端口被禁用，导致所述内部端口连接的下游设备被断开连接。如果ESM检测到原始外部端口再次与外部上行链路通信(查询方块312)，则所述内部端口被再次启用以便与下游设备(服务器刀片)连接。

注意，虽然本发明被描述为在ESM内运行，但是其也可以在图2b中示出的其他交换机中实现(独占地或并行地)。即，任何具有内部和外部端口的中间交换机都可以如所描述的那样使用本发明来禁用下游内部端口以响应在具有上游设备的链路中检测到中断。

虽然本发明被描述为隐含地导致NIC故障转移，但是也可以显性地导致NIC故障转移。即，如上所述，当接收到指示主NIC与上游链路之间的通信丢失的信号时，服务器刀片中的备份故障转移NIC被激活。此信号可以是分组中的消息的形式(例如在被导向计算机系统中的主NIC的数据分组的标头中)，或者所述信号可以是路径上的电信号(例如将到计算机系统的线设置为高电平或低电平)。无论在分组标头中还是如上所述在线上，此信号都被定义为编码的消息，该消息指示所述主NIC故障转移到所述备份NIC。

因此，上游链路可以将所述编码的消息直接发送到所述主NIC或备份NIC，告知它们所述主NIC的上游路径已被中断。类似地，尽管出于示例性目的使用NIC来描述了所述系统，但是可以根据本发明使用任何类似的此类接口设备。

虽然所述端口被描述为“外部”和“内部”，但是应当理解，这些术语被用来描述这些端口的相应“上游”和“下游”特性。因此，对“上游”端口的引用在优选实施例中被理解为朝向网络，而对“下游”端口的引用在优选实施例中被理解为朝向处理器。

应当理解，本发明的至少某些方面可以可替代地以程序产品实现。定义有关本发明的功能的程序可以通过各种信号承载介质被传送到数据存储系统或计算机系统，所述信号承载介质包括但不限于，不可写存储介质(例如，CD-ROM)、可写存储介质(例如，软盘、硬盘驱动器、读/写CD ROM、光介质)以及诸如包括以太网的计算机和电话网络之类的通信介质。因此应当理解，在此类信号承载介质中，当携带或编码有管理本发明中的方法功能的计算机可读指令时，代表本发明的可替代实施例。进而，应当理解，本发明可以由具有形式为硬件、软件或如此处所述的软件和硬件的组合或其等效物的装置的系统来实现。

尽管参考优选实施例具体示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以在其中做出各种形式和细节上的更改。

Claims (15)

1.一种系统，所述系统包括：

外部上行链路，所述外部上行链路与网络相连；

第一中间交换机，所述第一中间交换机通过所述中间交换机中的至少一个上游端口与所述外部上行链路相连；以及

计算机处理器，所述计算机处理器通过所述中间交换机中的至少一个下游端口与接入交换机相连，其中，当检测到所述外部上行链路与所述第一中间交换机中的上游端口之间的通信中断时，如由虚拟局域网表所确定的与所述外部上行链路关联的所述至少一个下游端口被禁用。

2.根据权利要求1的系统，其中所述第一中间交换机中的每个上游端口都与所述第一中间交换机中的一个或多个下游端口关联，并且其中所述计算机处理器还包括：

与所述第一中间交换机中的第一下游端口相连的第一接口；以及

与第二中间交换机中的第二下游端口相连的第二接口，其中所述第一中间交换机中的所述第一下游端口的禁用导致所述计算机处理器的所述第一接口故障转移到所述计算机处理器的所述第二接口，以便所述第二接口能够与所述第二中间交换机中的不同上游端口通信。

3.根据权利要求2的系统，其中所述计算机处理器中的所述第一和第二接口是网络接口卡。

4.根据权利要求2的系统，其中所述第一和第二中间交换机是同一中间交换机。

5.根据权利要求1的系统，其中所述第一中间交换机中的所有下游端口都被禁用以响应到所述第一中间交换机的上游通信链路被中断。

6.根据权利要求2的系统，其中所述第一中间交换机将编码的消息发送给下游设备以响应上游链路被中断，并且其中所述编码的消息指示与所述计算机处理器关联的所述第一接口故障转移到与所述计算机处理器关联的所述第二接口。

7.根据权利要求6的系统，其中在发送给所述第一接口的分组标头中找到所述编码的消息。

8.根据权利要求6的系统，其中所述编码的消息是将所述第一接口中的线设置成指示所述第一接口故障转移到与所述计算机处理器关联的所述第二接口的逻辑电平的电信号。

9.一种方法，所述方法包括：

将外部上行链路与网络相连；

将第一中间交换机通过所述中间交换机中的至少一个上游端口与所述外部上行链路相连；

将计算机处理器通过所述中间交换机中的至少一个下游端口与接入交换机相连；以及

响应于检测到所述外部上行链路与所述第一中间交换机中的所述至少一个上游端口之间的通信中断，禁用与所述至少一个上游端口关联的所述至少一个下游端口，其中由描述所述第一中间交换机中的哪个内部端口与所述计算机处理器中的特定虚拟局域网关联的虚拟局域网表来确定所述中间交换机中的所述至少一个下游端口与所述至少一个上游端口的关联。

10.根据权利要求9的方法，还包括：

将所述第一中间交换机中的每个上游端口与所述第一中间交换机中的一个或多个下游端口相关联；

将所述计算机处理器中的第一接口连接到所述第一中间交换机中的第一下游端口；

将所述计算机处理器中的第二接口连接到第二中间交换机中的第二下游端口；以及

响应于禁用所述第一中间交换机中的所述第一下游端口，使所述计算机处理器的所述第一接口故障转移到所述计算机处理器的所述第二接口，以便所述第二接口能够与所述第二中间交换机中的不同上游端口通信。

11.根据权利要求10的方法，其中所述计算机处理器中的所述第一和第二接口是网络接口卡。

12.根据权利要求10的方法，其中所述第一和第二中间交换机是同一中间交换机。

13.根据权利要求9的方法，其中所述第一中间交换机中的所有下游端口都被禁用以响应到所述第一中间交换机的上游通信链路被中断。

14.根据权利要求9的方法，其中所述第一中间交换机将编码的消息发送给下游设备以响应上游链路被中断。

15.一种驻留在计算机可用介质上的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于执行根据权利要求9到14中的任一权利要求的方法的程序代码。

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