DE112013000469T5

DE112013000469T5 - Switch-Erkennungsprotokoll für ein verteiltes Struktursystem

Info

Publication number: DE112013000469T5
Application number: DE112013000469.0T
Authority: DE
Inventors: c/o IBM Corporation Leu Dar-Ren; c/o IBM Corporation Pandey Vijoy; c/o IBM Corporation Ghosh Nirapada; c/o IBM Corporation Kamble Keshav Govind
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2014-10-09
Anticipated expiration: 2033-01-18
Also published as: WO2013114239A1; CN104094556B; CN104094556A; GB201412785D0; GB2512257A; US8908682B2; DE112013000469B4; GB2512257B; US8929361B2; US20130201983A1; US20130201868A1

Abstract

Ein verteiltes Struktursystem weist eine Vielzahl unabhängiger Netzwerkelemente auf, die durch switchübergreifende Verbindungen miteinander verbunden und einer selben Gruppe zugewiesen sind. Jedes Netzwerkelement enthält einen oder mehrere Switching-Chips, einen Prozessor und einen Speicher, in dem ein Programmcode gespeichert ist, der durch den Prozessor ausgeführt wird. Der Programmcode jedes Netzwerkelementes enthält ein Switch-Erkennungsprotokoll(switch discovery protocol (SDP))-Modul. Das SDP-Modul jedes Netzwerkelements rundsendet, wenn es ausgeführt wird, SDP-Dateneinheiten (SDP data units (SDPDUs)) unter Verwendung einer von einer Vielzahl von Übertragungsraten. Die Vielzahl von Übertragungsraten enthält eine schnelle Übertragungsrate und eine langsame Übertragungsrate. Bei der durch das SDP-Modul jedes Netzwerkelements verwendeten Übertragungsrate handelt es sich um die schnelle Übertragungsrate, bis das SDP-Modul dieses Netzwerkelementes ermittelt, dass ein Kriterium erfüllt ist, worauf sich als Reaktion die durch das SDP-Modul dieses Netzwerkelementes verwendete Übertragungsrate in die langsame Übertragungsrate ändert.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein Rechenzentren und die Datenverarbeitung. Genauer betrifft die Erfindung ein Protokoll zum Erkennen, wenn Switches einem verteilten Struktursystem beitreten und es verlassen, sowie zum Ermitteln eines besten verfügbaren Pfades für eine Datenübertragung zwischen Switches im System.
HINTERGRUND
Bei Rechenzentren handelt es sich allgemein um zentralisierte Einrichtungen, welche die zum Unterstützen von Geschäften und Organisationen benötigten Internet- und Intranetdienste bereitstellen. Ein typisches Rechenzentrum kann vielfältige Typen elektronischer Ausrüstung beherbergen, wie beispielsweise Computer, Server (z. B. eMail-Server, Proxy-Server und DNS-Server), Switches, Router, Datenspeichereinheiten und weitere zugeordnete Komponenten. Ein gegebenes Rechenzentrum kann hunderte oder tausende in einer verteilten Weise miteinander verbundener Netzwerkelemente besitzen. Oftmals sind mehrere einzelne Switches in ein verteiltes System gruppiert. Jeder dieser Switches kann die verteilte Struktur zu jedem gegebenen Zeitpunkt verlassen oder ihm beitreten, wobei jedes solche Ereignis eine mögliche Unterbrechung des ordnungsgemäßen Betriebs des verteilten Struktursystems darstellt.
KURZDARSTELLUNG
In einem Aspekt weist die Erfindung ein verteiltes Struktursystem auf, das eine Vielzahl unabhängiger Netzwerkelemente aufweist, die durch switchübergreifende Verbindungen miteinander verbunden und einer selben Gruppe zugewiesen sind. Jedes Netzwerkelement enthält einen oder mehrere Switching-Chips, einen Prozessor und einen Speicher, in dem ein Programmcode gespeichert ist, der durch den Prozessor ausgeführt wird. Der Programmcode jedes Netzwerkelementes enthält ein Switch-Erkennungsprotokoll(switch discovery protocol (SDP))-Modul. Das SDP-Modul jedes Netzwerkelements rundsendet (multicasts), wenn es ausgeführt wird, SDP-Dateneinheiten (SDP data units (SDPDUs)) unter Verwendung einer von einer Vielzahl von Übertragungsraten. Die Vielzahl von Übertragungsraten enthält eine schnelle Übertragungsrate und eine langsame Übertragungsrate. Bei der durch das SDP-Modul jedes Netzwerkelements verwendeten Übertragungsrate handelt es sich um die schnelle Übertragungsrate, bis das SDP-Modul dieses Netzwerkelementes ermittelt, dass ein Kriterium erfüllt ist, worauf als Reaktion sich die durch das SDP-Modul dieses Netzwerkelementes verwendete Übertragungsrate in die langsame Übertragungsrate ändert.
In einem weiteren Aspekt weist die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Erkennen von Netzwerkelementen auf, die einer selben Gruppe in einem verteilten Struktursystem zugewiesen sind. Das Computerprogrammprodukt weist ein computerlesbares Speichermedium mit darauf ausgebildetem computerlesbarem Programmcode auf. Der computerlesbare Programmcode weist ein Switch-Erkennungsprotokoll(SDP)-Modul auf, das eingerichtet ist, periodisch SDP-Dateneinheiten (SDPDUs) unter Verwendung einer von einer Vielzahl von Übertragungsraten rundzusenden. Die Vielzahl von Übertragungsraten enthält eine schnelle Übertragungsrate und eine langsame Übertragungsrate. Das SDP-Modul ist weiterhin eingerichtet, die schnelle Übertragungsrate zu verwenden, um die SDPDUs periodisch rundzusenden, bis ein Kriterium erfüllt ist, und als Reaktion auf das Erfüllen des Kriteriums die Übertragungsrate in die langsame Übertragungsrate zu ändern.
In noch einem weiteren Aspekt weist die Erfindung ein Verfahren zum Erkennen von Netzwerkelementen auf, die einer selben Gruppe in einem verteilten Struktursystem zugewiesen sind. Das Verfahren weist auf, Switch-Erkennungsprotokoll-Dateneinheiten (SDPDUs) unter Verwendung einer von einer Vielzahl von Übertragungsraten durch jedes Netzwerkelement einer Vielzahl von Netzwerkelementen rundzusenden. Wobei die Vielzahl von Übertragungsraten eine schnelle Übertragungsrate und eine langsame Übertragungsrate enthält. Eines oder mehrere der Netzwerkelemente erkennen eine Stabilität im verteilten Struktursystem und ändern als Reaktion auf die erkannte Stabilität die Übertragungsrate von der schnellen Übertragungsrate in die langsame Übertragungsrate.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden und weitere Vorteile dieser Erfindung können durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verstanden werden, in denen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren gleiche strukturelle Elemente und Merkmale angeben. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, stattdessen kann mehr Wert auf ein Veranschaulichen der Grundgedanken der Erfindung gelegt worden sein.
1 zeigt eine Ausführungsform einer Netzwerkumgebung, die ein Rechenzentrum mit einer Vielzahl von Netzwerkelementen, einen Server und eine Verwaltungsstation enthält.
2 zeigt ein Blockschaubild einer Ausführungsform des Rechenzentrums, die einen Haupt(Steuereinheiten(controller))-Switch, einen Sicherungs-Switch und eine Vielzahl von Folge-Switches enthält.
3 zeigt ein Funktionsblockschaubild einer Ausführungsform eines Netzwerkelements, das einen Prozessor in Datenaustausch mit einem Speicher und einen in dem Speicher gespeicherten geschichteten Software-Stapel enthält.
4A zeigt ein Blockschaubild der geschichteten Software in einem Haupt-Switch und verschiedene Datenübertragungskanäle zwischen Schichten des Software-Stapels.
4B zeigt ein Blockschaubild der geschichteten Software in einem Folge-Switch und verschiedene Datenübertragungskanäle zwischen Schichten des Software-Stapels.
5 zeigt ein Schaubild einer Ausführungsform eines Protokoll-TLV (type-length-value, Typ-Länge-Wert).
6 zeigt ein Schaubild einer Ausführungsform eines Gruppen-ID(GID)-TLV.
7 zeigt ein Schaubild einer Ausführungsform eines Switch-Info(SI)-TLV.
8 zeigt ein Schaubild einer Ausführungsform eines Switch-Mitglieder(SM)-TLV.
9 zeigt ein Schaubild einer Ausführungsform einer Übertragungszustandsmaschine (transmit state machine (TSM)) für das Switch-Erkennungsprotokoll.
10 zeigt ein Schaubild einer Ausführungsform einer Empfangszustandsmaschine (receive state machine (RSM)) für das Switch-Erkennungsprotokoll.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Hierin beschriebene verteilte Struktursysteme enthalten eine Vielzahl miteinander verbundener unabhängiger Netzwerkelemente. Jedes dieser Netzwerkelemente enthält einen oder mehrere Switching-Chips, um Pakete durch die verteilte Struktur zu leiten (routing). Hierin nachstehend können solche Netzwerkelemente austauschbar als „Switches” bezeichnet sein. Diese Netzwerkelemente tauschen miteinander gemäß gewissen Protokollen Daten aus. Bei einem der Protokolle handelt es sich um ein Switch-Erkennungsprotokoll (SDP), durch das die Netzwerkelemente erkennen, wenn ein Netzwerkelement dem verteilten Struktursystem beitritt oder es verlässt. Die schnelle Erkennung von Änderungen der Mitgliedschaft des verteilten Struktursystems ist wichtig für den ordnungsgemäßen Betrieb des verteilten Struktursystems. Darüber hinaus trägt das SDP zum Prozess eines Auswählens von Pfaden, die Pakete durch das verteilte Struktursystem von einem Netzwerkelement zu einem anderen durchlaufen, und insbesondere zum Prozess eines schnellen Auswählens eines neuen Pfades bei, wenn ein alter Pfad nicht mehr verfügbar ist.
1 zeigt eine Ausführungsform einer Netzwerkumgebung 2, die ein Rechenzentrum 10 enthält, das mit einer Verwaltungsstation 4 und einem Server 6 über ein Netzwerk 8 in Datenaustausch steht. Zu Ausführungsformen des Netzwerks 8 zählen, ohne auf diese beschränkt zu sein, lokale Netzwerke (local-area networks (LAN)), Metropolregionsnetzwerke (metro-area networks (MAN)) und Weitverkehrsnetzwerke (wide-area networks (WAN)), wie beispielsweise das Internet oder World Wide Web. In einer Ausführungsform ist das Netzwerk 8 als ein Schicht-2(layer 2 (L2))-VLAN eingerichtet. Bei dem Rechenzentrum 10 handelt es sich allgemein um eine Einrichtung, die verschiedene Computer, Router, Switches und andere zugeordnete Ausrüstung mit Unterstützung von Anwendungen und Daten beherbergt, die ein wichtiger Bestandteil des Betriebs eines Geschäfts, einer Organisation oder anderer Einrichtungen sind.
Das Rechenzentrum 10 enthält eine Vielzahl von Netzwerkelementen 14, die über switchübergreifende Verbindungen (inter-switch links (ISLs)) 16 in Datenaustausch stehen. Bei den Netzwerkelementen 14 handelt es sich um unabhängige (eigenständige) paketgestützte Switches, die gemeinsam eingerichtet sind ein einziges verteiltes Struktursystem zu bilden, wobei jedes als Mitglied einer bestimmten Gruppe (oder eines bestimmten Cluster) bezeichnet ist. Jede Gruppe besitzt ein Haupt-(oder Steuereinheiten-)Netzwerkelement, ein oder mehrere Standby- oder Sicherungsnetzwerkelemente und ein oder mehrere Folgenetzwerkelemente, wie detaillierter in Verbindung mit 2 beschrieben wird. Das Rechenzentrum 10 kann mehr als eine Gruppe aufweisen, obwohl jedes Netzwerkelement nur das Mitglied einer einzigen Gruppe sein kann. Mitglieder derselben Gruppe teilen dieselbe Gruppen-ID (GID). Zu Ausführungsformen der Netzwerkelemente 14 zählen, ohne auf diese beschränkt zu sein, Kern-Switches, Zugangs-Switches, Strukturkarten (fabric cards), Leitungsanschlusskarten (line cards) und Verwaltungsmodule in einem physischen Gehäuse-Switch. Obwohl nur fünf Netzwerkelemente 14 gezeigt sind, kann die Anzahl von Netzwerkelementen in dem verteilten Struktursystem in die Hunderte oder Tausende gehen.
Das Rechenzentrum 10 kann an einem einzigen Standort oder über mehrere Standorte verteilt ausgebildet sein. Obwohl jedes einzelne (oder beide) von der Verwaltungsstation 4 und dem Server 6 außerhalb des Rechenzentrums 10 gezeigt sind, können sie als Teil des Rechenzentrums 10 betrachtet werden. Im Rechenzentrum 10 tritt die Funktionalität auf drei Ebenen auf: einer Verwaltungsebene, einer Steuerebene und einer Datenebene. Die Verwaltung der Gruppe, wie beispielsweise eine Konfigurationsverwaltung, Laufzeitkonfigurationsverwaltung, Darstellung von Informationen (zeigen und anzeigen), Schaubilderzeugung und Abwicklung von SNMP-Anfragen erfolgt auf der Verwaltungsebene. Die Steuerebene ist denjenigen Funktionen zugeordnet, die eine Netzwerksignalübertragung und Steuerung mit sich bringen. Die Datenebene verwaltet den Datenfluss. Im Rechenzentrum 10 ist die Funktionalität der Verwaltungsebene zentral bei einem Hauptnetzwerkelement realisiert, wie hierin weiter beschrieben wird. Die Funktionalität der Steuerebene kann vorwiegend beim Server 6 realisiert oder unter den Netzwerkelementen verteilt sein. Im Allgemeinen ist die Funktionalität der Datenebene unter den Netzwerkelementen 14 verteilt.
Die Verwaltungsstation 4 stellt einen zentralisierten Administrationspunkt zum Verwalten und Steuern der Netzwerk-Switches 14 des verteilten Struktursystems bereit. Durch die Verwaltungsstation 4 kommuniziert ein Benutzer oder Netzwerkadministrator des Rechenzentrums 10 mit dem Hauptnetzwerkelement, um die Gruppe mit denkbaren tausenden von Netzwerkelementen von einem einzigen Standort aus zu verwalten. Eine auf der Verwaltungsstation 4 ausgeführte Anwendung einer grafischen Benutzeroberfläche (graphical user interface (GUI)) kann dazu dienen, dem Netzwerkadministrator eine Ansicht der gesamten Netzwerktopologie des verteilten Struktursystems bereitzustellen. Ein Beispiel einer solchen GUI-Anwendung stellt der durch die IBM Corporation in Armonk, N. Y., bereitgestellte Blade Harmony Manager^® dar.
Darüber hinaus kann die Verwaltungsstation 4 direkt (Punkt-zu-Punkt) oder indirekt mit dem Hauptnetzwerkelement 14 des Rechenzentrums 10 über eine von einer Vielfalt von Verbindungen verbunden sein, wie beispielsweise Standardtelefonleitungen, Digital Subscriber Line (DSL), asynchrones DSL, LAN- oder WAN-Verbindungen (z. B. T1, T3), Breitbandverbindungen (Frame Relay, ATM) und kabellose Verbindungen (z. B. 802.11(a), 802.11(b), 802.11(g), 802.11(n)). Unter Verwendung eines Netzwerkprotokolls wie beispielsweise Telnet oder SNMP (Simple Network Management Protocol, einfaches Netzwerkverwaltungsprotokoll) kann die Verwaltungsstation 4 auf eine Befehlszeilenschnittstelle (command-line interface (CLI)) des gegebenen Netzwerkelements 14 zugreifen.
Im Allgemeinen handelt es sich bei dem Server 6 um einen Computer (oder eine Gruppe von Computern), der dem Rechenzentrum 10 einen oder mehrere Dienste bereitstellt, wofür Beispiele, ohne auf diese beschränkt zu sein, eMail-Server, Proxy-Server, DNS-Server und ein auf der Steuerebene des verteilten Struktursystems ausgeführtes Steuersystem einschließen. Um die Steuerebenenfunktionalität eines gesamten Netzwerkelement-Cluster zu unterstützen, ist der Server 6 mit ausreichend Verarbeitungsleistung konfiguriert (z. B. mit mehreren Prozessorkernen).
2 zeigt eine Ausführungsform des Rechenzentrums 10 mit der Vielzahl von Netzwerkelementen 14, zu denen ein Haupt-(Steuereinheiten-)Switch 14-1, ein Sicherungs(standby)-Switch 14-2 und eine Vielzahl von Folge-Switches 14-3, 14-4, 14-N zählen. Im Allgemeinen wird eines der Netzwerkelemente als der Haupt-Switch 14-1 ausgewählt, ein weiterer wird als der Sicherungs-Switch 14-2 angegeben und bei allen weiteren Switches handelt es sich um Folge-Switches. Beim Haupt-Switch 14-1 handelt es sich um das Steuerzentrum für das gesamte verteilte Struktursystem, und der Folge-Switch stellt jedes beliebige Netzwerkelement unter der Kontrolle des Haupt-Switch 14-1 dar, wobei der Haupt-Switch 14-1 Steuerebenen- und Datenebenenpakete an die Folge-Switches 14-3, 14-4, 14-N sendet und von diesen empfängt. Im normalen Betrieb des verteilten Struktursystems arbeitet der Sicherungs-Switch 14-2 wie ein Folge-Switch, abgesehen davon, dass der Sicherungs-Switch 14-2 im Falle eines Ausfalls des Haupt-Switch die Rolle des Haupt-Switch übernimmt. Sofern nicht speziell ausgeschlossen, beinhaltet eine Bezugnahme auf einen Folge-Switch den Sicherungs-Switch.
Der Haupt-Switch 14-1 und der Sicherungs-Switch 14-2 stehen über die ISLs 16 jeweils in Datenaustausch mit jedem der Folge-Switches 14-3, 14-4, 14-N. Weitere Verbindungskonfigurationen können verwendet werden, wie beispielsweise Verkettung, vollständiges Netz, Stern und gestapelt, ohne von den hierein beschriebenen Grundgedanken abzuweichen. In einer Ausführungsform handelt es sich bei den ISLs 16, über welche die Netzwerkelemente 14 Daten austauschen, um 10-Gb-Ethernet-Verbindungen (wobei die Netzwerkelemente 14 entsprechend dem Standard IEEE 802.Qgb Daten austauschen).
Anwendungen in solch einem verteilten Struktursystem besitzen vorzugsweise drei Modi: einen Hauptmodus, einen Sicherungsmodus und einen Mitgliedsmodus. Abhängig von der Rolle eines gegebenen Netzwerkelements werden auf dem Netzwerkelement ausgeführte Anwendungen im entsprechenden Modus ausgeführt. Zum Beispiel werden auf dem Haupt-Switch 14-1 ausgeführte Anwendungen im Hauptmodus ausgeführt. Jede Anwendung kann einen anderen Ansatz verwenden und somit in den unterschiedlichen Modi unterschiedliche Verantwortlichkeiten übernehmen. Zu Beispielrealisierungen dieser Anwendungen zählen ein rein zentralisierter Ansatz, ein vollständig verteilter Ansatz oder eine Kombination aus zentralisiertem und verteiltem Ansatz. Auf einem Netzwerkelement ausgeführte Anwendungen besitzen eine globale Ansicht aller Datenanschlüsse auf allen Netzwerkelementen im verteilten Struktursystem.
3 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform eines Netzwerkelements 14, das einen Prozessor 20 in Datenaustausch mit einem Speicher 22 und eine in dem Speicher 22 gespeicherte geschichtete Software 24 enthält. Die geschichtete Software 24 enthält einen Satz von Software-Komponenten, die allen Netzwerkelementen 14 gemeinsam sind. Kurz ausgedrückt enthält der Satz von Software-Komponenten Protokolle für ein Gruppieren der mehreren Netzwerkelemente 14, um einen einzigen großen Switch auszubilden. Durch Implementieren der durch diesen Satz von Software-Komponenten bereitgestellten Protokolle, der hierein als M-DFP oder „Management Distributed Fabric Protocol” (Verwaltungsprotokoll verteilter Strukturen) bezeichnet wird, kann die Gruppe von Netzwerkelementen verbunden werden, um einen gestapelten Switch, einen virtuellen Switch oder einen verteilten Gehäuse-Switch auszubilden. Dieser Satz von Software-Komponenten kann auch dazu dienen, einen physischen Gehäuse-Switch zu realisieren. Im Allgemeinen befinden sich die M-DFP-Software-Komponenten im Software-Stapel 24 zwischen den Anwendungen auf einem Netzwerkelement und dem SDK (software development kit) auf einem System. Ein SDK enthält Laufzeitwerkzeuge wie beispielsweise den Linux-Kernel, Entwicklungswerkzeuge, Software-Bibliotheken und Frameworks.
Der geschichtete Software-Stapel 24 enthält eine Pfadauswahlschicht 26, ein Switch-Erkennungsprotokoll(SDP)-Modul 28, eine EL2T(Ethernet-based L2 Transport)-Schicht 30, ein RPC(Remote Procedure Call, fernbedienter Prozeduraufruf)-Modul 32, ein Anschlusszuordnungs/Makro-Modul 34, ein DC-Stapelmodul 36, DC-APIs (application program interface, Anwendungsprogrammschnittstelle) 38, ein Switch-Anbindungs/Trennungs-Modul 40, ein CP(check point)-Modul 42 und ein TFTP(Trivial File Transfer Protocol, triviales Dateiübertragungsprotokoll)-Modul 44. Der zum Realisieren des M-DFP zwischen den Netzwerkelementen 14 erforderliche Datenaustausch kann auf Standard-Ethernet-Verbindungen, einer Strukturverbindung oder irgendeinem proprietären Bus ausgeführt werden.
In einer Kurzdarstellung erleichtert die Pfadauswahlschicht (path selection layer (PSL)) 26 den CPU-zu-CPU-Datenaustausch mit Unterstützung der SDP- und EL2T-Module 28, 30 und enthält eine Treiberschnittstelle zu sowohl Sockel- als auch Datenanschlüssen. Das SDP-Modul 28 und die PSL 26 arbeiten zusammen, um den Ausgangsanschluss zu ermitteln, durch den ein Paket vom lokalen Netzwerkelement zu einem entfernt angeordneten Netzwerkelement gesendet wird. Die hierin verwendeten Begriffe „lokal” und „entfernt angeordnet” erfolgen unter Bezugnahme auf das beschriebene Netzwerkelement.
Um den Ausgangsanschluss zu ermitteln, pflegt das SDP-Modul 28 die Verbindungszustände für jede mögliche ISL 16. Darüber hinaus pflegt das SDP-Modul einen Funktionszustandsdatensatz für jeden entfernt angeordneten Switch und für jeden möglichen Pfad/Anschluss. Der Funktionszustandsdatensatz kann die folgenden Informationen verfolgen: den Funktionszustand des Pfades und die Anzahl von während eines aktuellen Intervalls empfangenen SDPDUs. Der Haupt-Switch pflegt die Funktionszustandsdatensätze für alle (Haupt- und Folge-)Switches. Ein Folge-Switch pflegt nur die Datensätze für den Haupt-Switch (im Allgemeinen tauschen Folge-Switches keine Daten mit anderen Folge-Switches aus).
Für die normale Pfadauswahl wird der aktuelle Pfad bevorzugt, wenn der Pfad einen Verbindungsstatus von „betriebsbereit” (up) aufweist und funktionsfähig ist. Wenn der aktuelle Pfad für ein entfernt angeordnetes Netzwerkelement nicht mehr funktionsfähig oder verfügbar ist, dienen die Funktionszustandsdatensätze dazu, den nächsten besten Pfad zu wählen. Ein Beispielkriterium zum Auswählen des besten Pfades liegt darin, den Pfad mit einem Verbindungszustand von „betriebsbereit” zu finden, der während der letzten Periode die meisten empfangenen SDPDUs besaß und von dem keine anderen Module berichtet haben, dass er nicht funktionsfähig ist. Nachdem ein neuer Pfad für ein entfernt angeordnetes Netzwerkelement ermittelt wurde, benachrichtigt das SDP-Modul 28 die PSL 26 zu diesem neuen Pfad. Nach einem vorgegebenen Zeitintervall werden die Funktionszustandsdatensätze zurückgesetzt, um sicherzustellen, dass die Informationen in den Funktionszustandsdatensätzen aktuell sind.
Das SDP-Modul 28 erkennt, wenn Netzwerkelemente der Gruppe beitreten oder sie verlassen, was als „Switch gefunden”(switch-found)- bzw. „Switch gegangen”(switch-gone)-Ereignisse bezeichnet wird. Ein Erkennen des Verlassens eines Netzwerkelementes kann unter Verwendung eines Überalterungsmechanismus erreicht werden. Ereignisse einer Abwärtsverbindung auf den ISLs 16 können ebenfalls unter gewissen Bedingungen eine „Switch gegangen”-Erkennung auslösen. Das SDP-Modul 28 berichtet dem DC-Stapelmodul 36 auf demselben Netzwerkelement „Switch gefunden”(STAPEL_BEITRETEN)- und „Switch gegangen”(STAPEL_VERLASSEN)-Ereignisse zur weiteren Verarbeitung. Weitere Funktionen des SDP-Moduls 28 liegen darin, den Funktionszustand der ISLs 16 auf alle möglichen Pfade zwischen dem lokalen Netzwerkelement und anderen entfernt angeordneten Netzwerkelementen zu prüfen und einen prioritätsgestützten Hauptelement-Auswahlmechanismus bereitzustellen.
Die EL2T-Schicht 30 stellt ein einfaches L2-Transportprotokoll bereit, um den Datenaustausch zwischen den Protokollen der oberen Schichten über der EL2T-Schicht 30 zu erleichtern. In einer Ausführungsform enthalten diese Protokolle oberer Schichten das RPC-Modul 32, das DC-Stapelmodul 36, das CP-Modul 42, das TFTP-Modul 44 und alle Anwendungen auf dem Netzwerkelement 14.
Das RPC-Modul 32 stellt einen RPC-Mechanismus bereit, der auf der EL2T-Schicht 30 beruht und durch die DC-API-Schicht 38 auf dem Haupt-Switch 14-1 verwendet wird, um mit einem entfernt angeordneten Netzwerkelement Daten auszutauschen.
Das Anschlusszuordnungs/Makro-Modul 34 stellt Anwendungen an der Spitze der geschichteten Software eine Zuordnung von einem globalen CLI-Anschluss zu einer physischen Einheit und einem Anschluss bereit. In Zusammenarbeit mit dem DC-Stapelmodul 36 und dem SDP-Modul 28 pflegt das Anschlusszuordnungs/Makro-Modul 34 die Zuordnung.
Das DC-Stapelmodul 36 bildet einen „Stapel” der Netzwerkelemente in derselben Gruppe, wobei die Netzwerkelemente so koordiniert werden, dass sie als ein einziger Switch zusammenarbeiten. Die DC-Stapelmodule 36 aller Netzwerkelemente in derselben Gruppe tauschen miteinander unter Verwendung des EL2T-Moduls 30 zum Informationsaustausch und zur Stapelbildung Daten aus. Darüber hinaus arbeiten die DC-Stapelmodule 36 auf unterschiedlichen Netzwerkelementen zusammen, um sicherzustellen, dass der Haupt-Switch 14-1 (durch HOST-AKTUALISIEREN-Ereignisse) aktuelle Informationen für vorhandene Netzwerkelemente besitzt. Ein HOST_AKTUALISIEREN-Ereignis wird an das DC-Stapelmodul 36 weitergeleitet, um eine Informationsaktualisierung bereitzustellen, wann immer sich die Switch-Informationen für ein gegebenes Netzwerkelement geändert haben und das DC-Stapelmodul 36 bereits ein STAPEL_BEITRETEN-Ereignis für dieses gegebene Netzwerkelement empfangen hat.
Durch die DC-API-Schicht 38 können auf dem Netzwerkelement 14 ausgeführte Anwendungen Programmaufrufe zu den Hardware-Switching-Chips des Netzwerkelements vornehmen, um entweder Informationen von den Chips abzurufen oder Parameter auf den Chips festzulegen. Diese Chips können sich entweder auf dem lokalen Netzwerkelement oder auf einem entfernt angeordneten Netzwerkelement befinden.
Das Switch-Anbindungs/Trennungs-Modul 40 benachrichtigt Anwendungen auf dem Netzwerkelement über Änderungen auf dem Netzwerkelement und stellt somit Anwendungen an der Spitze des geschichteten Software-Stapels 24 eine globalen Ansicht aller Datenanschlüsse auf allen Netzwerkelementen in der Gruppe bereit.
Das CP-Modul 42 unterstützt auf dem Haupt-Switch 14-1 ausgeführte Anwendungen dabei, in Vorbereitung für eine Notfall-Funktionsübernahme von Sicherungs- zu Haupt-Switch jede relevante Datenbank und jeden relevanten Zustand mit dem Sicherungs-Switch 14-2 zu synchronisieren.
Das TFTP-Modul 44 stellt eine Transportschicht über der EL2T-Schicht 30 bereit, um das DC-Stapelmodul 36 und Anwendungen dabei zu unterstützen, entweder eine Konfiguration oder ein Firmware-Image vom Haupt-Switch 14-1 zu einem beliebigen Folge-Switch 14-3, 14-4, 14-N per Push-Übertragung zu senden.
4A und 4B zeigen Software-Stapel 24 in einem Haupt-Switch 14-1 bzw. in einem Folge-Switch 14-3 (als ein stellvertretendes Beispiel der Folge-Switches). Hier enthält jeder Software-Stapel 24 eine Anwendungsschicht 50 mit vielfältigen Anwendungen 54, wozu eine Konfigurationsanwendung, eine CLI-Anwendung und eine Systemprotokollanwendung als Beispiele zählen. Doppelpfeile 52 stehen für Steuerflüsse zwischen Komponenten im Software-Stapel 24.
Im geschichteten Software-Stapel 24 ist das SDP-Modul 28 zwischen dem darüberliegenden DC-Stapelmodul 36 und der darunterliegenden Pfadauswahlschicht 26 angeordnet. Das SDP-Modul 28 enthält eine Switch-Erkennungsprotokoll(SDP)-, eine Mitgliederverfolgungsschicht(member tracking layer (MTL))- und eine Pfadfunktionszustandspflege(Path Health Maintenance (PHM))-Komponente. Beim SDP handelt es sich um ein Rundsende-Protokoll, das in einem üblichen L2-VLAN ausgeführt wird, das für das Erkennen von Switches im verteilten Struktursystem verwendet wird. Nachdem ein Switch ein Paket für das SDP empfangen hat, werden zugehörige Switch-Informationen zur Pflege der Mitgliedschaft in die MTL geleitet.
Bei der MTL handelt es sich um eine Datenbankschicht des SDP-Moduls 28 zum Verfolgen der derzeitigen Netzwerkelementmitglieder in derselben Gruppe und zum Pflegen von Switch-Informationen für alle solchen Mitglieder. Die Switch-Informationen für jedes Netzwerkelement enthalten: die Switch-Nummer, die MAC-Adresse des Switch, Switch-Informations(SI)- und Switch-Mitglieds(SM)-Sequenznummern sowie einen Zeitpunkt, zu dem die letzte SDPDU von einem entfernt angeordneten Netzwerkelement empfangen wurde. Alle Änderungen an den Switch-Informationen werden an die MTL zur Verfolgung berichtet. Wenn eine ISL 16 ausfällt, werden die über diese Verbindung erfahrenen Switch-Informationen in der MTL gelöscht. Um beim Erkennen eines „Switch gegangen”-Ereignisses zu helfen, realisiert die MTL einen Überalterungsmechanismus, um unter Verwendung von Zeitgebern ein entfernt angeordnetes Netzwerkelement für „überaltert” zu erklären, wenn für eine festgelegte Zeitdauer keine SDPDU von diesem Netzwerkelement empfangen wird.
Die MTL wählt zudem den Haupt-Switch einer Gruppe auf der Grundlage von (in den durch Netzwerkelemente rundgesendeten SDPDUs mitgeführten) Switch-Prioritäten aus. Nach dem Auswählen berichtet der ausgewählte Haupt-Switch die Switch-Mitgliedsinformationen an das DC-Stapelmodul 36 des Haupt-Switch. Darüber hinaus leitet die MTL des Haupt-Switches eine Nachricht an das DC-Stapelmodul 36, um über jede Änderung bei der Switch-Mitgliedschaft in der Gruppe zu informieren, gleich, ob sie von einem neu erkannten Netzwerkelement oder von einem Erkennen des Verlassens durch ein Netzwerkelement herrührt.
Die PHM-Komponente des SDP-Moduls 28 pflegt die Funktionszustände aller möglichen Pfade zwischen dem lokalen Netzwerkelement und allen anderen entfernt angeordneten Netzwerkelementen. Wenn eine SDPDU von einem Netzwerkelement empfangen wird, werden auch die Funktionszustände für dieses Netzwerkelement in der MTL aktualisiert. Wir zuvor beschrieben, verwenden der EL2T 30 und die PSL 26 diese Funktionszustandsinformationen, um den zum Datenaustausch zwischen dem lokalen Netzwerkelement und einem entfernt angeordneten Netzwerkelement verwendeten Pfad oder Anschluss zu ermitteln.
Nach dem Hochfahren sendet ein lokales Netzwerkelement periodisch „SDP Hallo”-Rahmen (d. h. PDUs) über die ISLs 16, um allen anderen Peers im selben VLAN seine Anwesenheit mitzuteilen. Als Reaktion auf ein Empfangen einer „SDP Hallo”-PDU erfasst und pflegt jedes Netzwerkelement die Switch-Informationen in seiner lokalen Datenbank (d. h. der MTL). Nachdem die Netzwerkelemente genügend Switch-Informationen gesammelt haben, wählt das SDP-Modul 28 jedes Netzwerkelementes auf der Grundlage von Switch-Prioritäten einen Haupt-Switch aus (alle Netzwerkelemente wählen denselben Haupt-Switch aus). Das SDP-Modul 28 jedes Netzwerkelementes leitet seine gesammelten Switch-Informationen auf eine geeignete Weise an das DC-Stapelmodul 36 auf demselben Netzwerkelement; wenn es sich bei dem Netzwerkelement um den Haupt-Switch für die Gruppe handelt, werden die Switch-Informationen zur Stapelkoordinierung und -bildung verwendet.
Durch das SDP-Modul 28 ausgegebene Pakete werden Switch-Datenprotokoll-Dateneinheiten (switch data protocol data units (SDPDUs)) genannt. Allgemein handelt es sich bei einer SDPDU um eine TLV-gestützte PDU (protocol data unit, Protokolldateneinheit). SDPDUs verwenden vier Typen von TLVs: ein Protokoll-TLV, ein Gruppen-ID(GID)-TLV, ein Switch-Info(SI)-TLV und ein Switch-Mitglieder(SM)-TLV. 5 zeigt eine Ausführungsform eines Protokoll-TLV 60, das ein Typenfeld 62, ein Längenfeld 64, ein OUI(Organization Unique Identifier, organisationseindeutige Kennung)-Feld 66, ein Untertypenfeld 68 und ein Protokoll-ID-Feld 70 enthält. Das Protokoll-TLV 60 dient dazu, den Rahmentyp einer PDU anzugeben. Das Typenfeld 62 gibt den Start eines TLV an (z. B. Wert = 127); das Längenfeld 64 gibt die Bitlänge des Protokoll-TLV an; das OUI-Feld 66 enthält eine proprietäre Firmen-ID; das Untertypenfeld 68 enthält einen Wert (hier gleich 1), der den Typ des TLV angibt (und hier ein Protokoll-TLV bezeichnet); und das Protokoll-ID-Feld 70 gibt das Protokoll an (z. B. Ethernet).
6 zeigt eine Ausführungsform des GID-TLV 80, das zur Gruppenidentifizierung verwendet wird. Mehrere Netzwerkelemente im selben VLAN können zu unterschiedlichen Gruppen und somit zu unterschiedlichen virtuellen Switches (oder virtuellen Gehäusen) gehören. Das GID-TLV 80 enthält ein Typenfeld 82, ein Längenfeld 84, ein OUI-Feld 86, ein Untertypenfeld 88 und ein Protokoll-ID-Feld 90. Der Wert im Typenfeld 82 gibt den Start eines TLV an (z. B. Wert = 127); das Längenfeld 84 gibt die Bitlänge des TLV an; das OUI-Feld 86 enthält eine Firmen-ID; das Untertypenfeld 88 enthält einen Wert von 2, um anzugeben, dass es sich bei diesem TLV um ein GID-TLV 80 handelt; und die Gruppen-ID 90 gibt die Gruppe von Netzwerkelementen an, zu der das sendende Netzwerkelement gehört.
7 zeigt eine Ausführungsform des Switch-Info(SI)-TLV 100. Das SI-TLV 100 wird verwendet, um die Switch-Informationen des lokalen Netzwerkelements mitzuteilen und enthält ein Typenfeld 102, ein Längenfeld 104, ein OUI-Feld 106, ein Untertypenfeld 108, ein SI-Sequenznummernfeld 110, ein SI-Sequenznummern-Bestätigungsfeld 112, ein SM-Sequenznummern-Bestätigungsfeld 114 und ein Feld 116 zur Aufnahme von Switch-Informationen. Die Rollen des Typenfeldes 102, des Längenfeldes 104 und des OUI-Feldes 106 gleichen denjenigen des Protokoll-TLV 60 und des GID-TLV 80. Ein Wert von 3 im Untertypenfeld 108 gibt den Typ dieses TLV als das SI-TLV 100 an.
Das SI-Sequenznummernfeld 110 enthält die Sequenznummer dieses bestimmten TLV. Die Sequenznummer erhöht sich als Reaktion auf jede Änderung in den Switch-Informationen im TLV um eins (wobei Ausnahmen darin bestehen, dass Änderungen an den bestätigten SI- oder SM-Sequenznummern in den Feldern 112, 114 nicht zu einem Erhöhen der SI-Sequenznummer führen). In einer Ausführungsform wird die Sequenznummer 0 dazu verwendet, eine ungültige SI zu bezeichnen; dies gibt üblicherweise keine zuvor empfangene oder aktualisierte SI an. Eine SDPDU mit einer gültigen SI sollte niemals die SI-Sequenznummer 0 verwenden. Das SI-Sequenznummer-Bestätigungsfeld 112 enthält die letzte Sequenznummer eines durch das lokale Netzwerkelement gesendeten und durch den Haupt-Switch bestätigten Switch-Info-TLV. Der Wert wird bei einem Senden durch den Haupt-Switch auf 0 gesetzt. Das Hauptelement verwendet das SI-Sequenznummer-Bestätigungsfeld 112 nicht, um die von einem Mitglied empfangenen SI zu bestätigen. Stattdessen verwendet das Hauptelement das SI-Sequenznummernfeld 172 für Bestätigungen. Üblicherweise besitzt das System mehr als ein Mitglied. Das SI-Sequenznummer-Bestätigungsfeld 112 wird durch einen Mitglieds-Switch verwendet, um die vom Hauptelement empfangenen SI zu bestätigen. Das SM-Sequenznummer-Bestätigungsfeld 114 enthält die letzte Sequenznummer eines vom Haupt-Switch empfangenen Switch-Mitglieder-TLV. Dieses Feld 114 wird nur durch Mitglieds-Switches verwendet und wird bei Senden durch den Haupt-Switch auf 0 gesetzt.
Das Switch-Informationsfeld 116 enthält Felder für eine Switch-Nummer 118, eine Switch-Priorität 120, einen CE/FE(control element/forwarding element, Steuerelement/Weiterleitungselement)-Typ 122, einen Switch-Typ 124, eine Positions-ID 126, eine Anzahl von Anschlüssen 128, eine MAC-Adresse 130, eine UUID 132, eine ISL-Bitmaske 134 und Merker (flags) 136. Das Switch-Nummernfeld 118 enthält eine Switch-Nummer, die durch das sendende Netzwerkelement festgelegt wird. Das Switch-Prioritätsfeld 120 enthält eine Switch-Priorität des sendenden Netzwerkelements, die verwendet werden kann, um den Haupt-Switch auszuwählen. Das CE/FE-Typenfeld 122 gibt den Typ des Switch als ein Steuerelement (CE), Weiterleitungselement (FE) oder beides an. Der Switch-Typ 124 gibt den Switch-Typ des sendenden Netzwerkelements an. Beim Switch-Typ handelt es sich um den Typ des Switch; der Typ bestimmt die Anschlusskonfiguration und den Anschlusstyp eines Switch. CE bezeichnet das Steuerelement; FE bezeichnet die Weiterleitungselemente; nur ein CE kann das Hauptelement oder die Sicherungssteuereinheit in einem verteilten System sein. Die Positions-ID 126 kann den physischen Standort des Netzwerkelements innerhalb eines physischen Gehäuses angeben. Die Anzahl von Anschlüssen 128 gibt die Anzahl von Anschlüssen an, die MAC-Adresse 130 enthält die MAC-Adresse, das UUID-Feld 132 enthält die UUID und das ISL-Bitmaskenfeld 134 enthält die Bitmaske der lokalen ISL-Anschlüsse, alle jeweils in Hinblick auf das sendende Netzwerkelement.
Das Merkerfeld 136 besitzt ein Ein-Bit-Feld 138, damit das sendende Netzwerkelement signalisieren kann, dass es sich bei ihm um den Haupt-Switch handelt, sowie ein Ein-Bit-Feld 140, damit das sendende Netzwerkelement signalisieren kann, dass es sich bei ihm um den Sicherungs-Switch handelt.
8 zeigt eine Ausführungsform eines (nur durch den Haupt-Switch gesendeten) Switch-Mitglieder(SM)-TLV 150. Der Haupt-Switch verwendet das SM-TLV 150 dazu, den Folge-Switches alle Mitgliedsinformationen mitzuteilen, die der Haupt-Switch für dieselbe Gruppe von Netzwerkelementen gesammelt hat. Das SM-TLV 150 enthält ein Typenfeld 152, ein Längenfeld 154, ein OUI-Feld 156, ein Untertypenfeld 158, ein SM-Sequenznummernfeld 160, ein Haupt-Switch-Nummernfeld 162, ein Sicherungs-Switch-Nummernfeld 164, ein Feld 166, das eine Anzahl von durch das SM-TLV mitgeführten Einträgen angibt, und ein Feld 168 zum Mitführen der Mitgliedschaftsinformationen. Jeder Eintrag im Mitgliedschaftsinformationsfeld 168 enthält ein Switch-Nummernfeld 170, ein SI-Sequenznummernfeld 172 und eine Switch-MAC-Adresse 174.
Die Rollen des Typenfeldes 152, des Längenfeldes 154 und des OUI-Feldes 156 gleichen denjenigen des Protokoll-TLV 60, des GID-TLV 80 und des SI-TLV 100. Ein Wert von 4 im Untertypenfeld 158 gibt den Typ dieses TLV als das SM-TLV 150 an. Das SM-Sequenznummernfeld 160 enthält die Sequenznummer dieses bestimmten SM-TLV. Die Sequenznummer erhöht sich als Reaktion auf jede Änderung im SM-TLV um eins. Die Sequenznummer 0 bezeichnet ein ungültiges SM-TLV; entweder nicht empfangen oder nicht aktualisiert. Eine SDPDU mit einem gültigen SM verwendet im SM-Sequenznummernfeld niemals die SM-Sequenznummer 0. Das Haupt-Switch-Nummernfeld 162 enthält die Switch-Nummer des CE-Haupt-Switch. Der Wert ist gleich 0, wenn der Haupt-Switch noch nicht zugewiesen ist. Das Sicherungs-Switch-Nummernfeld 164 enthält die Switch-Nummer des Sicherungs-Switch. Der Wert ist gleich 0, wenn der Sicherungs-Switch noch nicht zugewiesen ist. Das Feld 166 enthält die Anzahl (N) von durch das SM-TLV 150 mitgeführten Einträgen. Jeder Switch-Mitgliedseintrag enthält die Switch-Nummer des Mitglieds (0, ist noch nicht zugewiesen), die SI-Sequenznummer des letzten von diesem Mitglieds-Switch empfangenen Switch-Info-TLV und die Switch-MAC-Adresse dieses Mitglieds-Switch.
Alle Netzwerkelemente führen periodisch ein Rundsenden von SDPDUs durch. Für den Haupt-Switch enthält eine SDPDU die folgenden TLVs: ein Protokoll-TLV 60, ein GID-TLV 80, ein Switch-Info-TLV 100 und ein Switch-Mitglieder-TLV 150. Für alle Folge-Switches enthält jede SDPDU: ein Protokoll-TLV 60, ein GID-TLV 80 und ein Switch-Info-TLV 100. Das Paketformat einer SDPDU enthält einen ECP(Edge Control Protokol)-Header (z. B. Ethertype) gefolgt vom Protokoll-TLV 60, dem GID-TLV 80, dem SI-TLV 100 und im Falle des Haupt-Switch dem SM-TLV 150. Bei ECP handelt es sich um ein in 802.1Qbg definiertes Protokoll für den PDU-Transport, das vom VDP-Protokoll benötigt wird.
Bei der Verarbeitung von SDPDUs besitzt das SDP-Modul 28 zwei Zustandsmaschinen: eine Übertragungszustandsmaschine ((TSM) 200 und eine Empfangszustandsmaschine ((RSM) 250. 9 zeigt eine Ausführungsform der TSM 200 für das SDP. Die TSM 200 steuert einen Prozess, durch den die Netzwerkelemente SDPDUs ausgeben. Das Senden von SDPDUs kann in zwei unterschiedlichen Modi erfolgen: einem schnellen Übertragungsmodus und einem langsamen Übertragungsmodus; der schnelle Übertragungsmodus besitzt eine schnellere Übertragungsrate als der langsame Übertragungsmodus. Ein Ziel der TSM 200 liegt darin, den zum Ausführen des SDP verwendeten CPU-Aufwand zu verringern, wenn das verteilte Struktursystem (d. h. alle Netzwerkelemente und zugehörigen ISLs) stabil geworden sind, indem in den langsamen Übertragungsmodus eingetreten wird, und die Switch-Erkennung als Reaktion auf eine erkannte Änderung zu beschleunigen, indem in den schnellen Übertragungsmodus übergegangen wird. Die Neuübertragungsrate von SDPDUs verlangsamt sich, nachdem der Haupt-Switch und die Folge-Switches die aktuellen Switch-Informationen aller Mitglieder der Gruppe vollständig übertragen haben. Die Neuübertragungsrate kann sich ebenfalls verlangsamen, wann immer der Haupt-Switch oder die Folge-Switches keine weiteren Änderungen für ihre übertragenen SDPDUs aufweisen.
Die TSM 200 tritt in den schnellen Übertragungsmodus ein, wenn: (1) das Netzwerkelement hochfährt, (2) sich ein TLV ändert (z. B. ändert sich ein Haupt-, Sicherungs- oder Folgeelement; oder eine Switch-Information überaltert), (3) das Hauptelement die bestätigte SI-Sequenznummer im Switch-Mitglieder-TLV auf 0 gesetzt hat (ein durch den Haupt-Switch verwendeter Mechanismus, um unmittelbar eine Antwort von einem entfernt angeordneten Netzwerkelement anzufordern), (4) der aktuelle Rundsendepfad ausfällt (erforderlich für das SMAC-Lernen) und (5) wenn eine Hauptelement-Funktionsübernahme erfolgt. Zum Beispiel übernimmt im Falle eines Ausfalls eines Haupt-Switch der Sicherungs-Switch die Rolle des neuen Haupt-Switch. Die anderen Switches erkennen schließlich diese Änderung und verwerfen alle vom alten Haupt-Switch erfahrenen (durch die Switch-Mitglieder-TLV 150 gewonnenen) Switch-Informationen. Dieses „TLV ändert sich”-Ereignis fordert alle Switches auf, in den schnellen Übertragungsmodus einzutreten. Als ein weiteres Beispiel löst eine Änderung in einem entfernt angeordneten Switch-Info-TLV 100 eine Änderung des Switch-Mitglieder-TLV auf dem Haupt-Switch aus. Somit fordert das Beitreten eines neuen Switch den Haupt-Switch auf, in den schnellen Übertragungsmodus einzutreten. Das Eintreten des Haupt-Switch in den schnellen Übertragungsmodus löst jedoch nicht aus, dass ein Folge-Switch in den schnellen Übertragungsmodus eintritt.
Die TSM 200 beinhaltet einen Ruhezustand 202, einen TLV-auf-0-setzen-Zustand 204, einen schnellen Übertragungszustand 206, einen Übertragungszustand 208, einen langsamen Übertragungszustand 210, einen Zu-langsamer-Übertragung-übergehen-Zustand 212, einen TLV-auf-1-setzen-Zustand 214 und einen Zu-schneller-Übertragung-übergehen-Zustand 216. Drei Zustände werden als stabile Zustände angesehen: der Ruhezustand 202; der schnelle Übertragungszustand 206, in dem die SDPDU mit der schnellen Übertragungsrate übertragen wird; und der langsame Übertragungszustand 210, in dem die SDPDU mit einer langsamen Übertragungsrate übertragen wird. Ein Übertragungszeitgeber mit zwei Einstellungen kann verwendet werden, um zwei Übertragungsraten zu realisieren: eine Einstellung für den schnellen Übertragungsmodus (zum Beispiel Intervalle von 1 Sekunde) und die zweite Einstellung für den langsamen Übertragungsmodus (z. B. Intervalle von 30 Sekunden).
Übergänge von Zustand zu Zustand werden durch die Werte bestimmter durch die TSM 200 gepflegter Variablen beeinflusst. In einer Ausführungsform heißen die Variablen „NEUVERSUCH” und „LOKALE-SCHNELLE-ÜBERTR”. Die Variable NEUVERSUCH enthält die Anzahl von Übertragungen für die letzte SDPDU (in anderen Worten: aufeinander folgende Übertragungen einer unveränderten SDPDU, was konvergierende Stabilität signalisiert). Bei LOKALE-SCHNELLE-ÜBERTR handelt es sich um eine Bool'sche Variable, um anzugeben, ob sich eine TSM 200 derzeit im schnellen Übertragungsmodus befindet. Die Werte bestimmter Parameter beeinflussen auch den Betrieb der TSM 200. In einem Beispiel heißen die Parameter „SCHNELLES-ÜBERTR-INTERVALL”, „LANGSAMES-ÜBERTR-INTERVALL” und „LANGSAMER-ÜBERTR-SCHWELLENWERT”. Der Wert des Parameters SCHNELLES-ÜBERTR-INTERVALL steuert den Übertragungszeitgeber im schnellen Übertragungsmodus. Ein Standardwert setzt den Übertragungszeitgeber auf 1 Sekunde. Wenn der Wert gleich 0 ist, erfolgt keine SDPDU-Übertragung. Der Wert des Parameters LANGSAMES-ÜBERTR-INTERVALL steuert den Übertragungszeitgeber im langsamen Übertragungsmodus. Ein Standardwert setzt den Übertragungszeitgeber auf 30 Sekunden. Wenn der Wert gleich 0 ist, erfolgt keine SDPDU-Übertragung. Der Parameter LANGSAMER-ÜBERTR-SCHWELLENWERT steuert, wann die TSM in den langsamen Übertragungsmodus übergeht, und zwar, wenn die Variable NEUVERSUCH diesen Schwellenwert überschreitet, was eine gegebene Anzahl aufeinander folgender Übertragungen derselben SDPDU bedeutet. Für den Haupt-Switch beträgt der Standardschwellenwert 10; für Folge-Switches beträgt der Standardschwellenwert fünf.
Sechs Ereignisse können einen Zustandsübergang in der TSM 200 auslösen: das Netzwerkelement fährt hoch; das Netzwerkelement fährt herunter; ein TLV ändert sich; ein Zeitgeber läuft ab; der Haupt-Switch fordert einen Übergang zum schnellen Übertragungsmodus an (dementsprechend kann dieses Ereignis nur auf einem Folge-Switch auftreten); und ein „TLV übereinstimmend”-Ereignis (durch die RSM 250 ausgelöst). Die TSM 200 geht in den langsamen Übertragungsmodus über, wenn ein „TLV übereinstimmend”-Ereignis auftritt. Ein „TLV übereinstimmend”-Ereignis bedeutet: 1) für den Haupt-Switch, dass die lokalen Sequenznummern (sowohl SI als auch SM) durch alle Folge-Switches bestätigt wurden und der Haupt-Switch keine Änderungen der von allen Folge-Switches empfangenen entfernt angeordneten SI-Sequenznummern antrifft; und 2) für jeden Folge-Switch, dass seine lokale SI-Sequenznummer durch den Haupt-Switch bestätigt wurde und der Folge-Switch keine Änderung der vom Haupt-Switch empfangenen Sequenznummern (sowohl SI als auch SM) antrifft. Damit ein „TLV übereinstimmend”-Ereignis gültig ist, dürfen die Sequenznummern nicht gleich 0 sein.
Ein Netzwerkelement tritt in den Ruhezustand 202 ein, wenn es initialisiert wird und wenn es herunterfährt. Während es sich im Ruhezustand 202 befindet, ist die Variable NEUVERSUCH gleich 0 gesetzt und die Variable LOKALE-SCHNELLE-ÜBERTR ist gleich 1 gesetzt. Falls sich ein TLV während des Ruhezustands 202 ändert, geht die TSM 200 in den TLV-auf-0-setzen-Zustand 204 über. Eine TLV-Änderung bedeutet, dass das Netzwerkelement in seiner nächsten SDPDU eine Modifizierung an irgendeinem der TLVs vornimmt. Im TLV-auf-0-setzen-Zustand 204 nimmt die TSM 200 die TLV-Änderung vor und kehrt nach Abschluss (NA) zum Ruhezustand 202 zurück. Wenn die TLVs stabil sind (d. h. sich kein TLV ändert) geht die TSM 200 vom Ruhezustand 202 in den schnellen Übertragungszustand 206 über.
Als Reaktion auf den Übergang zum schnellen Übertragungszustand 206 hält der Übertragungszeitgeber an und startet neu. Wenn der Übertragungszeitgeber abläuft, geht die TSM in den Übertragungszustand 208 über. Im Übertragungszustand 208 wird die Variable NEUVERSUCH erhöht. Wenn der sich ergebende Wert der Variable NEUVERSUCH den Wert von LANGSAMER-ÜBERTR-SCHWELLENWERT überschreitet, wird die Variable LOKALE-SCHNELLE-ÜBERTR gleich 0 gesetzt und das Netzwerkelement sendet die SDPDU. Wenn nach dem Übertragen der SDPDU der Wert der Variable LOKALE-SCHNELLE-ÜBERTRAGUNG gleich eins ist, kehrt die TSM 200 in den schnellen Übertragungszustand 206 zurück; wenn sie gleich null ist, geht die TSM 200 in den langsamen Übertragungszustand 210 über. Wenn der Wert der Variable NEUVERSUCH den Wert von LANGSAMER-ÜBERTR-SCHWELLENWERT überschreitet (was bedeutet, dass die Anzahl von Übergängen einer ungeänderten SDPDU einen festgelegten Schwellenwert überschritten hat) tritt das Netzwerkelement in den langsamen Übertragungsmodus ein, um die Übertragung von SDPDUs zu verlangsamen, da alle Peer-Netzwerkelemente keine weiteren Änderungen vorzunehmen haben.
Wenn während des schnellen Übertragungsmodus 206 ein „TLV übereinstimmend”-Ereignis auftritt, bevor der Übertragungszeitgeber abläuft, geht die TSM 200 in den In-langsamen-Übertragungszustand-übergehen-Zustand 212 über; oder wenn ein „TLV ändert sich”-Ereignis auftritt, bevor der Übertragungszeitgeber abläuft, geht die TSM 200 in den TLV-auf-1-setzen-Zustand 214 über. Im In-langsamen-Übertragungszustand-übergehen-Zustand 212 wird die Variable LOKALE-SCHNELLE-ÜBERTR gleich 0 gesetzt und die TSM 200 geht nach Abschluss (NA) in den langsamen Übertragungszustand 210 über. Im TLV-auf-1-setzen-Zustand 214 erfolgt die TLV-Änderung, die Variable NEUVERSUCH wird gleich 0 gesetzt und die Variable LOKALE-SCHNELLE-ÜBERTR wird gleich 1 gesetzt. Nach Abschluss dieser Einstellungen kehrt die TSM 200 in den schnellen Übertragungszustand 206 zurück.
Als Reaktion auf den Übergang zum langsamen Übertragungszustand 210 hält der Übertragungszeitgeber an und startet neu und wird entsprechend der langsamen Übertragungsrate ausgeführt. Wenn der Übertragungszeitgeber abläuft, geht die TSM 200 in den Übertragungszustand 208 über. Wenn während des langsamen Übertragungsmodus der Haupt-Switch eine schnellere Übertragungsrate anfordert, bevor der Übertragungszeitgeber abläuft, geht die TSM 200 in den In-schnellen-Übertragungszustand-übergehen-Zustand 216 über; oder wenn ein „TLV ändert sich”-Ereignis auftritt, bevor der Übertragungszeitgeber abläuft, geht die TSM 200 in den TLV-auf-1-setzen-Zustand 214 über. Im In-schnellen-Übertragungszustand-übergehen-Zustand 216 wird die Variable NEUVERSUCH zurückgesetzt (gleich 0 gesetzt) und die Variable LOKALE-SCHNELLE-ÜBERTR wird gleich 1 gesetzt, und die TSM 200 geht nach Abschluss (NA) in den Übertragungszustand 208 über. Erneut wird im TLV-auf-1-setzen-Zustand 214 die TLV festgelegt, die Variable NEUVERSUCH wird gleich 0 zurückgesetzt, die Variable LOKALE-SCHNELLE-ÜBERTR wird gleich 1 gesetzt und nach dem Abschluss dieser Einstellungen kehrt die TSM 200 in den schnellen Übertragungszustand 206 zurück.
Im Allgemeinen wird das SDP hauptsächlich dazu verwendet, einen neuen Switch zu erkennen und, wie vorstehend beschrieben, realisiert die MTL einen Überalterungsmechanismus, um zu erkennen, wenn ein Switch das verteilte Struktursystem verlässt. Der Überalterungsmechanismus ist im Haupt-Switch und in den anderen Switches realisiert. Der Haupt-Switch führt einen Zeitgeber aus, um eine SI-Sequenznummer eines entfernt angeordneten Switch in seinem Switch-Mitglieder-TLV zu „überaltern”, wenn das zugehörige Switch-Info-TLV nicht innerhalb einer festgelegten Zeitdauer (z. B. 100 Sekunden) empfangen wurde. Wenn diese SI-Sequenznummer überaltert, löst der Haupt-Switch eine TLV-Änderung aus und tritt als Folge in den schnellen Übertragungsmodus ein. Im schnellen Übertragungsmodus tritt ein Informationsaustausch unmittelbar zwischen dem Haupt-Switch und einem speziellen entfernt angeordneten Switch auf, wodurch somit ein Auslösen eines unnötigen „Switch gegangen”-Ereignisses vermieden werden kann, wenn die Überalterung zum Beispiel durch Fallenlassen zugehöriger SDPDUs in der Leitung aus unbekannten Gründen hervorgerufen wird.
Alle Netzwerkelemente realisieren einen anderen Zeitgeber, um die Switch-Informationen für einen entfernt angeordneten Switch zu entfernen, wenn das Switch-Info-TLV dieses entfernt angeordneten Switch nicht innerhalb einer festgelegten Zeitdauer (z. B. 120 Sekunden) empfangen wurde. Wenn dies auftritt, wird ein „Switch gegangen”-Ereignis erkannt und die MTL des SDP-Moduls benachrichtigt. Bei Benachrichtigung durch die PSL 26 oder andere Module, dass ein Switch gegangen ist, werden die für diesen Switch erfahrenen Switch-Informationen aus der MTL gelöscht (oder als „nicht verfügbar” gekennzeichnet). Zum Beispiel können andere Module unter den folgenden Situationen einen Pfadausfall (d. h. ein Pfad ist nicht funktionsfähig) signalisieren: eine nicht betriebsfähige Verbindung, ein durch Protokolle wie beispielsweise PSL/EL2T/RPC erkannter Paketverlust usw.
Zwei Parameter zum Realisieren des Überalterungsmechanismus stellen ein SI-ÜBERALTERUNGSINTERVALL und ein SWITCH-ÜBERALTERUNGSINTERVALL dar. Bei dem im Parameter SI-ÜBERALTERUNGSINTERVALL gespeicherten Wert handelt es sich um das Zeitintervall zum Überaltern einer SI-Sequenznummer eines entfernt angeordneten Switch im Switch-Mitglieder-TLV. Sein Standardwert kann zum Beispiel 100 Sekunden betragen. Wenn der Wert gleich 0 gesetzt ist, ist der Alterungsmechanismus deaktiviert. Bei dem im Parameter SWITCH-ÜBERALTERUNGSINTERVALL gespeicherten Wert handelt es sich um das Zeitintervall zum Überaltern der Switch-Informationen eines entfernt angeordneten Switch. Sein Standardwert kann zum Beispiel 120 Sekunden betragen. Wenn der Wert gleich 0 gesetzt ist, ist dieser Alterungsmechanismus deaktiviert.
In einer Ausführungsform ist es der TSM 200 nicht erlaubt, in den langsamen Übertragungsmodus überzugehen, wenn das einzige Verfahren zum Erkennen eines „Switch gegangen”-Ereignisses im Alterungsmechanismus liegt; dies stellt sicher, dass der Alterungsmechanismus die schnellere Zeitgeberrate zum Erkennen eines „Switch gegangen”-Ereignisses verwendet.
10 zeigt eine Ausführungsform der RSM 250 für das SDP. Die RSM 250 steuert die Verarbeitung von durch ein Netzwerkelement empfangenen SDPDUs. Die RSM 250 enthält einen Ruhezustand 252, einen Empfangszustand 254 und einen Verarbeitungszustand 256. Der Ruhezustand 252 und der Empfangszustand 254 werden als stabile Zustände betrachtet. Drei Ereignisse können einen Zustandsübergang in der RSM 200 auslösen; Hochfahren, Herunterfahren und eine empfangene SDPDU.
Ein Netzwerkelement tritt in den Ruhezustand 252 ein, wenn es initialisiert wird (hochfährt) und wenn es herunterfährt. Aus dem Ruhezustand 252 geht die RSM 200 in den Empfangszustand 254 über. Die RSM 250 bleibt im Empfangszustand 254, bis eine SDPDU empfangen wird (oder das Netzwerkelement abgeschaltet wird). Als Reaktion auf ein Empfangen einer SDPDU geht die RSM 250 in den Verarbeitungszustand 256 über. Im Verarbeitungszustand 256 verarbeitet ein Folge-Switch sowohl die in einer SDPDU empfangenen Switch-Info-TLVs als auch die vom Haupt-Switch empfangenen Switch-Mitglieder-TLVs. Der Haupt-Switch verarbeitet im Gegensatz hierzu die empfangenen Switch-Info-TLVs (d. h. keine Switch-Mitglieder-TLVs).
Wenn darüber hinaus im Verarbeitungszustand 256 ein „TLV übereinstimmend”-Ereignis auftritt, wird die Variable LOKALE-SCHNELLE-ÜBERTR gleich 0 gesetzt. Wie zuvor beschrieben, löst die RSM 250 aus, dass die TSM 200 in den langsamen Übertragungsmodus eintritt, nachdem der Haupt-Switch und die Folge-Switches stabilisierte aktuelle Informationen in Switch-Info- und Switch-Mitglieder-TLVs empfangen haben. Der Haupt-Switch kann jedoch auslösen, dass die TSM 200 eines Netzwerkelementes in den schnellen Übertragungsmodus übergeht, indem die entsprechende SI-Sequenznummer dieses Netzwerkelements in der Switch-Mitglieder-TLV auf 0 gesetzt wird.
Wenn darüber hinaus im Verarbeitungszustand 256 das SM.SI_BESTÄTIGT (d. h. das Feld 172 im SM) gleich null ist, benachrichtigt die RSM 250 die TSM 200, in den schnellen Übertragungszustand 206 überzugehen. Der Haupt-Switch kann diesen Mechanismus dazu verwenden, das Netzwerkelement zu veranlassen, in den schnellen Übertragungsmodus zurückzukehren. Das Netzwerkelement verarbeitet zudem das SDPDU-Paket, wobei die RSM 250 bei Abschluss zurück in den Empfangszustand 254 übergeht.
Wie für den Fachmann ersichtlich ist, können Aspekte der vorliegenden Erfindung als ein System, Verfahren und Computerprogrammprodukt ausgebildet werden. Somit können Aspekte der vorliegenden Erfindung vollständig in Hardware, vollständig in Software (einschließlich, ohne auf diese beschränkt zu sein, Firmware, Programmcode, residente Software, Mikrocode) oder in einer Kombination aus Hardware und Software ausgebildet werden. Alle solchen Ausführungsformen können hierin allgemein als ein „Schaltkreis”, „Modul” oder „System” bezeichnet sein. Darüber hinaus können Aspekte der vorliegenden Erfindung in Form eines Computerprogrammprodukts vorliegen, das in einem oder mehreren computerlesbaren Medien mit darauf ausgebildetem computerlesbarem Programmcode enthalten sein.
Jede beliebige Kombination aus einem oder mehreren computerlesbaren Medien kann verwendet werden. Bei dem computerlesbaren Medium kann es sich um ein computerlesbares Signalmedium oder ein computerlesbares Speichermedium handeln. Bei einem computerlesbaren Speichermedium kann es sich zum Beispiel, ohne auf diese beschränkt zu sein, um ein System, eine Vorrichtung oder eine Einheit elektronischer, magnetischer, optischer, elektromagnetischer, Infrarot oder Halbleiter verwendender Art sowie jede beliebige geeignete Kombination des Vorgenannten handeln. Zu spezielleren Beispielen für das computerlesbare Speichermedium kann Folgendes gehören (nicht abschließende Liste): eine elektrische Verbindung mit einer oder mehreren Leitungen, eine transportable Computerdiskette, eine Festplatte, ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (random access memory (RAM)), ein Nur-Lese-Speicher (read-only memory (ROM), ein löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (erasable programmable read-only memory (EPROM) oder Flash-Speicher), ein Lichtwellenleiter, ein transportabler Compact-Disk-Nur-Lese-Speicher (compact disc read-only memory (CD-ROM)), eine optische Speichereinheit, eine magnetische Speichereinheit oder eine beliebige geeignete Kombination des Vorgenannten. Im Kontext dieses Dokuments kann es sich bei einem computerlesbaren Speichermedium um jedes gegenständliche Medium handeln, das ein Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem System, einer Vorrichtung oder einer Einheit zum Ausführen von Anweisungen beinhalten oder speichern kann.
Zu einem computerlesbaren Signalmedium kann ein verbreitetes Datensignal mit darin zum Beispiel in einem Basisband oder als Teil einer Trägerwelle ausgebildetem computerlesbarem Programmcode zählen. Solch ein verbreitetes Signal kann in jeder beliebigen einer Vielfalt von Formen ausgebildet werden, einschließlich, ohne auf diese beschränkt zu sein, elektromagnetische, optische oder jede geeignete Kombination davon. Bei einem computerlesbaren Signalmedium kann es sich um jedes computerlesbare Medium handeln, das kein computerlesbares Speichermedium ist und das ein Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem System, einer Vorrichtung oder einer Einheit zur Ausführung von Anweisungen übertragen, verbreiten oder transportieren kann.
Ein in einem computerlesbaren Medium ausgebildeter Programmcode kann mittels eines beliebigen geeigneten Mediums einschließlich, aber nicht auf diese beschränkt, kabellose, kabelgebundene, Lichtleiterkabel, Hochfrequenz (HF) usw. oder einer beliebigen geeignete Kombination davon übertragen werden.
Computerprogrammcode zum Ausführen von Operationen für Aspekte der vorliegenden Erfindung kann in jeder Kombination einer oder mehrerer Programmiersprachen geschrieben sein, darunter eine objektorientierte Programmiersprache wie JAVA, Smalltalk, C++ und Visual C++ oder Ähnliches und herkömmliche prozedurale Programmiersprachen, wie beispielsweise die Programmiersprachen C und Pascal oder ähnliche Programmiersprachen. Der Programmcode kann vollständig auf dem Computer des Benutzers, teilweise auf dem Computer des Benutzers, als eigenständiges Softwarepaket, teilweise auf dem Computer des Benutzers und teilweise auf einem entfernt angeordneten Computer oder vollständig auf einem entfernt angeordneten Computer oder Server ausgeführt werden. In letzterem Szenario kann der entfernt angeordnete Computer mit dem Computer des Benutzers über jede beliebige Art von Netzwerk, darunter ein lokales Netzwerk (LAN) oder ein Weitverkehrsnetzwerk (WAN) verbunden sein, oder es kann eine Verbindung zu einem externen Computer (zum Beispiel mittels eines Internetdienstanbieters über das Internet) hergestellt werden.
Der Programmcode kann vollständig auf einem Computer eines Benutzers, teilweise auf dem Computer des Benutzers, als eigenständiges Softwarepaket, teilweise auf dem Computer des Benutzers und teilweise auf einem entfernt angeordneten Computer oder vollständig auf einem entfernt angeordneten Computer oder Server ausgeführt werden. Jeder solche entfernt angeordnete Computer kann mit dem Computer des Benutzers über jede beliebige Art von Netzwerk, wie beispielsweise ein lokales Netzwerk (LAN) oder ein Weitverkehrsnetzwerk (WAN) verbunden sein, oder es kann eine Verbindung mit einem externen Computer (zum Beispiel mittels eines Internetdienstanbieters über das Internet) hergestellt werden.
Aspekte der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf Abbildungen von Ablaufplänen und/oder Blockschaubildern von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Abbildungen von Ablaufplänen und/oder der Blockschaubilder sowie Kombinationen von Blöcken in den Abbildungen von Ablaufplänen und/oder den Blockschaubildern durch Computerprogrammanweisungen realisiert werden kann. Diese Computerprogrammanweisungen können einem Prozessor eines universellen Computers, eines zweckbestimmten Computers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, um eine Maschine so zu erzeugen, dass die Anweisungen, die über den Prozessor des Computers oder der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, ein Mittel zum Realisieren der im Block oder in den Blöcken des Ablaufplans und/oder Blockschaubildes angegebenen Funktionen/Handlungen erzeugen.
Diese Computerprogrammanweisungen können auch in einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder andere Einheiten anleiten kann, auf eine bestimmte Weise zu funktionieren, so dass die in dem computerlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen einen Herstellungsartikel einschließlich Anweisungen erzeugen, welche die im Block oder in den Blöcken des Ablaufplans und/oder des Blockschaubildes angegebene Funktion/Handlung ausführen.
Die Computerprogrammanweisungen können auch auf einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder andere Einheiten geladen werden, um eine Reihe von auf dem Computer, der anderen programmierbaren Vorrichtung oder den anderen Einheiten auszuführenden Operationsschritten hervorzurufen, um einen auf dem Computer realisierten Prozess so zu erzeugen, dass die auf dem Computer oder der anderen programmierbaren Vorrichtung ausgeführten Anweisungen Prozesse zum Realisieren der im Block oder in den Blöcken des Ablaufplans und/oder Blockschaubildes angegebenen Funktionen/Handlungen bereitstellen.
Der Ablaufplan und die Blockschaubilder in den Figuren veranschaulichen die Architektur, Funktionalität und die Arbeitsweise möglicher Realisierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In dieser Hinsicht kann jeder Block im Ablaufplan oder in den Blockschaubildern für ein Modul, ein Segment oder einen Codeabschnitt stehen, der eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zum Realisieren der angegebenen logischen Funktion(en) aufweist. Es soll zudem angemerkt werden, dass bei einigen alternativen Realisierungen die im Block angegebenen Funktionen in anderer Reihenfolge als der in den Figuren angegebenen auftreten können. Zum Beispiel können zwei aufeinander folgend abgebildete Blöcke tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal abhängig von der betreffenden Funktionalität in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Es wird ebenfalls angemerkt, dass jeder Block der Blockschaubilder und/oder Abbildung von Ablaufplänen und Kombinationen von Blöcken in den Blockschaubildern und/oder der Abbildung von Ablaufplänen durch zweckbestimmte hardwaregestützte Systeme oder Kombinationen von zweckbestimmter Hardware und Computeranweisungen realisiert werden kann, welche die angegebenen Funktionen oder Handlungen durchführen.
Aspekte der beschriebenen Erfindung können in einem oder mehreren durch Halbleiter-Herstellungsprozesse hergestellten Chips mit integrierten Schaltungen (integrated circuit (IC)) realisiert werden. Der Hersteller der IC-Chips kann sie in Form von Roh-Wafern (auf einem einzelnen Wafer mit mehreren nicht eingehäusten Chips), als reinen Chip oder in gehäuster Form vertreiben. In gehäuster Form ist der IC-Chip in einem Einzelchipgehäuse, zum Beispiel einem Kunststoffträger mit an einer Hauptplatine oder einem anderen übergeordneten Träger befestigten Anschlüssen, oder in einem Mehrchipgehäuse, zum Beispiel einem Keramikträger mit Oberflächenanschlüssen und/oder verdeckten Anschlüssen, montiert. Der IC-Chip ist dann mit anderen Chips, diskreten Schaltungselementen und/oder anderen Signalverarbeitungseinheiten als Teil von entweder einem Zwischenprodukt, wie beispielsweise einer Hauptplatine, oder einem Endprodukt zusammengefasst. Bei dem Endprodukt kann es sich um jedes Produkt handeln, das IC-Chips beinhaltet, was von elektronischen Spielesystemen und anderen einfachen Anwendungen bis hin zu hochentwickelten Computerprodukten mit einer Anzeige, einer Eingabeeinheit und einem Zentralprozessor reicht.
Viele Änderungen und Variationen sind für den Fachmann naheliegend, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen. Die Ausführungsformen wurden gewählt, um die Funktionsweisen der Erfindung und die praktische Anwendung am besten zu beschreiben und anderen Fachleuten das Verständnis der Erfindung für vielfältige Ausführungsformen mit vielfältigen Änderungen, wie sie für den speziellen betrachteten Gebrauch geeignet sind, zu ermöglichen.
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zwecke des Beschreibens besonderer Ausführungsformen und ist nicht als die Erfindung einschränkend aufzufassen. Die hierin verwendeten Singularformen „ein”, „eine” und „der”, „die”, „das” sowie deren Deklinationen sollen ebenso die Pluralformen einschließen, es sei denn dies ist im Kontext deutlich anderweitig angegeben. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „aufweist” und/oder „aufweisend” in diesem Dokument das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Komponenten angeben, jedoch nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer weiterer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Handlungen und Entsprechungen aller Mittel oder Schritte sowie Funktionselemente in den nachfolgenden Ansprüchen sollen alle Strukturen, Materialien oder Handlungen zum Durchführen der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen, wie sie im Einzelnen beansprucht sind, einschließen. Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt, ist jedoch nicht als erschöpfend oder auf die Erfindung in der offenbarten Form beschränkt aufzufassen.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, sollte es sich für den Fachmann verstehen, dass vielfältige Änderungen in Form und Einzelheit darin vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert wird.

Claims

Verteiltes Struktursystem, das eine Vielzahl unabhängiger Netzwerkelemente aufweist, die durch switchübergreifende Verbindungen miteinander verbunden und einer selben Gruppe zugewiesen sind, wobei jedes Netzwerkelement einen oder mehrere Switching-Chips, einen Prozessor und einen Speicher enthält, in dem ein Programmcode gespeichert ist, der durch den Prozessor ausgeführt wird, wobei der Programmcode jedes Netzwerkelementes ein Switch-Erkennungsprotokoll(SDP)-Modul enthält, wobei das SDP-Modul jedes Netzwerkelements, wenn es ausgeführt wird, periodisch SDP-Dateneinheiten (SDPDUs) unter Verwendung einer von einer Vielzahl von Übertragungsraten rundsendet, wobei die Vielzahl von Übertragungsraten eine schnelle Übertragungsrate und eine langsame Übertragungsrate enthält, wobei es sich bei der durch das SDP-Modul jedes Netzwerkelements verwendeten Übertragungsrate um die schnelle Übertragungsrate handelt, bis das SDP-Modul dieses Netzwerkelementes ermittelt, dass ein Kriterium erfüllt ist, worauf sich als Reaktion die durch das SDP-Modul dieses Netzwerkelementes verwendete Übertragungsrate in die langsame Übertragungsrate ändert.
Verteiltes Struktursystem nach Anspruch 1, wobei das Kriterium darin liegt, dass das SDP-Modul dieses Netzwerkelementes eine Stabilität unter den Netzwerkelementen in derselben Gruppe erkennt.
Verteiltes Struktursystem nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl von Netzwerkelementen ein Hauptnetzwerkelement enthält, und wobei die Stabilität unter den Netzwerkelementen in derselben Gruppe erkannt wird, wenn sich zwischen dem SDP-Modul dieses Netzwerkelementes und dem Hauptnetzwerkelement ausgetauschte Informationen stabilisiert haben.
Verteiltes Struktursystem nach Anspruch 1, wobei das Kriterium darin liegt, dass eine Anzahl aufeinander folgender Übertragungen einer ungeänderten SDPDU durch das SDP-Modul dieses Netzwerkelementes einen Schwellenwert überschreitet.
Verteiltes Struktursystem nach Anspruch 1, wobei eines oder mehrere der Netzwerkelemente als Reaktion auf eine empfangene SDPDU eine Änderung unter den Netzwerkelementen in derselben Gruppe erkennen und zu einem Übertragen von SDPDUs mit der schnellen Übertragungsrate zurückkehren.
Verteiltes Struktursystem nach Anspruch 1, wobei das SDP-Modul jedes Netzwerkelements eine Mitgliederverfolgungsschicht(MTL)-Komponente enthält, wobei die MTL-Komponente eines der Netzwerkelemente als ein Hauptnetzwerkelement für die Gruppe auswählt.
Verteiltes Struktursystem nach Anspruch 6, wobei jede SDPDU ein Protokoll-TLV, ein Gruppen-ID(GID)-TLV und ein Switch-Informations(SI)-TLV enthält und jede durch den Haupt-Switch übertragene SDPDU weiterhin ein Switch-Mitglieder(SM)-TLV enthält.
Verteiltes Struktursystem nach Anspruch 6, wobei die MTL-Komponente des SDP-Moduls jedes Netzwerkelementes eine Datenbank pflegt, die eine aktuelle Mitgliedschaft der Gruppe enthält.
Verteiltes Struktursystem nach Anspruch 6, wobei die MTL-Komponente des SDP-Moduls jedes Netzwerkelementes einen Überalterungsmechanismus verwendet, um zu ermitteln, ob ein Netzwerkelement das verteilte Struktursystem verlassen hat. Verteiltes Struktursystem nach Anspruch 1, wobei das SDP-Modul jedes Netzwerkelementes eine Pfadfunktionszustandspflege(PHM)-Komponente enthält, wobei die PHM-Komponente des SDP-Moduls jedes Netzwerkelementes Funktionszustände aller möglichen Pfade zwischen diesem Netzwerkelement und allen anderen Netzwerkelementen pflegt, um einen zum Datenaustausch zwischen diesem Netzwerkelement und jedem der anderen Netzwerkelemente zu verwendenden Pfad zu ermitteln.
Computerprogrammprodukt zum Erkennen von einer selben Gruppe in einem verteilten Struktursystem zugewiesen Netzwerkelementen, wobei das Computerprogrammprodukt aufweist: ein computerlesbares Speichermedium mit darauf ausgebildetem computerlesbarem Programmcode, wobei der computerlesbare Programmcode aufweist: ein Switch-Erkennungsprotokoll(SDP)-Modul, das eingerichtet ist, periodisch SDP-Dateneinheiten (SDPDUs) unter Verwendung einer von einer Vielzahl von Übertragungsraten rundzusenden, wobei die Vielzahl von Übertragungsraten eine schnelle Übertragungsrate und eine langsame Übertragungsrate enthält, wobei das SDP-Modul weiterhin eingerichtet ist, die schnelle Übertragungsrate zu verwenden, um die SDPDUs periodisch rundzusenden, bis ein Kriterium erfüllt ist, und als Reaktion auf das Erfüllen des Kriteriums die Übertragungsrate in die langsame Übertragungsrate zu ändern.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 11, wobei das Kriterium darin liegt, dass das SDP-Modul dieses Netzwerkelementes eine Stabilität unter den Netzwerkelementen in derselben Gruppe erkennt.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 12, wobei die Vielzahl von Netzwerkelementen ein Hauptnetzwerkelement enthält, und wobei die Stabilität unter den Netzwerkelementen in derselben Gruppe erkannt wird, wenn sich zwischen dem SDP-Modul dieses Netzwerkelementes und dem Hauptnetzwerkelement ausgetauschte Informationen stabilisiert haben.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 11, wobei das Kriterium darin liegt, dass eine Anzahl aufeinander folgender Übertragungen einer ungeänderten SDPDU durch das SDP-Modul dieses Netzwerkelementes einen Schwellenwert überschreitet.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 11, wobei das SDP-Modul weiterhin eingerichtet ist, als Reaktion auf eine empfangene SDPDU eine Änderung unter den Netzwerkelementen in derselben Gruppe zu erkennen und zu einem Übertragen von SDPDUs mit der schnellen Übertragungsrate zurückzukehren.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 11, wobei das SDP-Modul weiterhin eine Mitgliederverfolgungsschicht(MTL)-Komponente enthält, die eingerichtet ist, eines der Netzwerkelemente als ein Hauptnetzwerkelement für die Gruppe auszuwählen.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 16, wobei jede SDPDU ein Protokoll-TLV, ein Gruppen-ID(GID)-TLV und ein Switch-Informations(SI)-TLV enthält und jede durch den Haupt-Switch übertragene SDPDU weiterhin ein Switch-Mitglieder(SM)-TLV enthält.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 16, wobei die MTL-Komponente des SDP-Moduls weiterhin eingerichtet ist, eine Datenbank zu pflegen, die eine aktuelle Mitgliedschaft der Gruppe enthält.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 16, wobei die MTL-Komponente des SDP-Moduls jedes Netzwerkelementes weiterhin eingerichtet ist, einen Überalterungsmechanismus zu realisieren, um zu ermitteln, ob ein Netzwerkelement das verteilte Struktursystem verlassen hat.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 16, wobei das SDP-Modul jedes Netzwerkelementes weiterhin eine Pfadfunktionszustandspflege(PHM)-Komponente enthält, die eingerichtet ist, Funktionszustände aller möglichen Pfade zwischen einem gegebenen Netzwerkelement und allen anderen Netzwerkelementen im verteilten Struktursystem zu pflegen, um einen zum Datenaustausch zwischen diesem gegebenen Netzwerkelement und jedem der anderen Netzwerkelemente zu verwendenden Pfad zu ermitteln.
Verfahren zum Erkennen von einer selben Gruppe in einem verteilten Struktursystem zugewiesen Netzwerkelementen, wobei das Verfahren aufweist: Switch-Erkennungsprotokoll-Dateneinheiten (SDPDUs) durch jedes Netzwerkelement einer Vielzahl von Netzwerkelementen unter Verwendung einer von einer Vielzahl von Übertragungsraten periodisch rundzusenden, wobei die Vielzahl von Übertragungsraten eine schnelle Übertragungsrate und eine langsame Übertragungsrate enthält; durch eines oder mehrere der Netzwerkelemente eine Stabilität im verteilten Struktursystem zu erkennen; und als Reaktion auf die erkannte Stabilität die Übertragungsrate durch das eine oder die mehreren Netzwerkelemente von der schnellen Übertragungsrate in die langsame Übertragungsrate zu ändern.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Vielzahl von Netzwerkelementen ein Hauptnetzwerkelement enthält, und wobei die Stabilität erkannt wird, wenn sich zwischen dem Hauptnetzwerkelement und dem einen oder den mehreren Netzwerkelementen, welche die Stabilität erkannt haben, ausgetauschte Informationen stabilisiert haben.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei es sich bei der erkannten Stabilität um eine Anzahl aufeinander folgender Übertragungen einer ungeänderten SDPDU handelt, die einen Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 21, weiterhin aufweisend, als Reaktion auf eine empfangene SDPDU eine Änderung unter den Netzwerkelementen in derselben Gruppe zu erkennen und die Übertragung von der langsamen Übertragungsrate in die schnelle Übertragungsrate zurückzuändern.
Verfahren nach Anspruch 21, weiterhin aufweisend, eines der Netzwerkelemente als ein Hauptnetzwerkelement für die Gruppe auszuwählen.