JP2000244526A - 多重化したネットワーク接続装置システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】二重化したネットワーク接続装置を正常稼動時
は負荷分散して性能向上に利用し、障害時にはホスト計
算機のソフトの介入なしに可用性を維持する。 【解決手段】受信処理ではネットワークスイッチ１８０
に各ネットワーク接続装置１５０，１５１を接続し、全
く同じ受信データを受信し、その内容からそれぞれでホ
ストに上げるべき受信データを選択し、全体として受信
データの脱落と重複がないようにし、障害発生時には残
りのネットワーク接続装置が選択する受信データを動的
に変更して、全体として受信機能を失わないようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は計算機システムをネ
ットワークに接続する通信装置に係り、特にその良好な
信頼性と性能を実現する装置構成と制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔ
ｗｏｒｋ）にワークステーション、パソコン等の計算機
を接続する場合、計算機はＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉ
ｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）等のネットワーク接続装
置を介して接続する。

【０００３】通信ポイントを識別するために、物理レイ
ヤの通信では各ＮＩＣに付与された物理アドレスを用い
る。イーサネット（登録商標）の場合、物理アドレスは
ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）
アドレスと呼ばれ、各ＮＩＣに対してユニークな物理ア
ドレスを製造者が付与して出荷している。

【０００４】ネットワークレイヤの通信では、インター
ネットに代表されるＴＣＰ／ＩＰ通信プロトコルに基づ
くネットワークではＩＰアドレスを用いる。ＩＰアドレ
スは１つのＮＩＣに対応して１つ付与し、計算機上のソ
フトウエアが用いる。

【０００５】１台の計算機には通常１つのネットワーク
接続装置を搭載し、従って１つのＩＰアドレスを持つ。
但し、Ｄｏｕｇｌａｓ Ｃｏｍｅｒ著「Ｉｎｔｅｒｎｅ
ｔｗｏｒｋｉｎｇ Ｗｉｔｈ ＴＣＰ／ＩＰ Ｖｏｌ
Ｉ：Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ，Ａｎ
ｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ」の４．４節にある通
り、１台の計算機が複数の、例えば２つのネットワーク
接続装置を搭載することも可能であり、この場合は計算
機は各ネットワーク接続装置に対応して２つのＩＰアド
レスを持つ。ＩＰアドレスとネットワーク接続装置の関
係は計算機上のソフトウエアによって管理する事ができ
る。より厳密には複数のネットワーク接続装置はそれぞ
れのＩＯポートに接続され、各ネットワーク接続装置を
ドライブするにはＩＯポートを区別して制御する必要が
あり、計算機上のソフトウエアはＩＰアドレスとＩＯポ
ートの関係を管理する。

【０００６】計算機が他の計算機と通信を行うには、通
信先の計算機のＩＰアドレスと物理アドレスを知る必要
がある。ソフトウエアは通信先のＩＰアドレスは外部か
ら、例えばユーザの入力により与えられるが、このＩＰ
アドレスに対応する物理アドレスを知るためにはＡＲＰ
（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏ
ｃｏｌ）を用いる。ＡＲＰではＩＰアドレスを含むパケ
ットをブロードキャストし、該当する計算機が対応する
物理アドレスを返すことにより、物理アドレスを計算機
上のソフトウエアに知らしめる事ができる。

【０００７】ネットワーク、およびネットワークを利用
したアプリケーションが広く使われるようになってきて
いる。計算機システムを互いにネットワークでつなぎ、
ネットワークを経由して他の計算機が提供するサービス
を利用したり、他の計算機上にある資源を利用したりす
るのが常態となっている。

【０００８】他の計算機にネットワークを通じて様々な
サービスを提供する計算機はサーバと呼ばれる。サーバ
とは広い意味での計算機、即ちネットワーク接続装置等
やその上で稼動するソフトウエアも含んだ全体を指す。
これに対し、サーバ内の構造を考える時は、演算装置や
記憶装置を含む計算機本体はネットワーク接続装置等と
対比してホストと呼ばれる。

【０００９】上記のような状況下ではサーバのサービス
の可用性が重要になってくる。サーバのサービスの可用
性はサーバ自体の信頼性・可用性の他に、ネットワーク
の信頼性・可用性に大きく依存する。ネットワークの信
頼性とは、ネットワーク上で通信されるデータの信頼
性、即ち、パケット内のデータエラーの有無、パケット
欠落の有無、およびそれらの回復メカニズムのことを言
う。元来ネットワークは外部の影響を受けやすく、通信
路上でのビットの欠落、通信装置の過負荷に伴うパケッ
トの欠落といったエラーが一定の確率で発生する。

【００１０】そのため各通信階層のプロトコルはこのよ
うなエラーの発生を想定して設計されている。例えばＴ
ＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐ
ｒｏｔｏｃｏｌ）では、パケット内のデータエラーやパ
ケットの欠落を検出する手段、欠落を検出した時は通信
データを再送するなどの手段を含んでいる。またＵＤＰ
（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）で
はパケット内のデータエラーの検出を可能としているも
のの、パケットの欠落についてはＵＤＰを使用する上位
のソフトウエアがそれぞれ対処するものとしてＵＤＰと
しては何もしない。

【００１１】一方、ネットワークの可用性とは、通信手
段の障害の有無とその回復メカニズムのことを言う。例
えば通信を中継する装置の故障により通信路が切断され
るような場合はネットワークの可用性の問題と考えられ
る。またサーバに装備されたネットワーク接続装置に障
害が生じて、サーバそのものは正常であるにも関わら
ず、ネットワークに対するアクセスができなくなるよう
な場合もネットワークの可用性の問題と考えられる。通
信路の切断の問題は通信経路を複数設ける事により回避
できる。

【００１２】一方、ネットワーク接続装置の障害の問題
はネットワーク接続装置を１つだけ搭載した構成では自
動的な回避は不可能であり、例えば障害の発生したネッ
トワーク接続装置を正常なネットワーク接続装置と交換
する必要がある。

【００１３】ネットワーク接続装置の障害に対する可用
性を実現するために、ネットワーク接続装置の障害をサ
ーバの障害と考えて、サーバごと交替させるというアプ
ローチがある。また、サーバに２つのネットワーク接続
装置を搭載し、一方に障害が発生した時に自動的に他方
のネットワーク接続装置に切り替えて通信を回復するこ
とが考えられる。サーバが高価で信頼性が高いならば、
ネットワーク接続部分の高可用化のためにこのような構
成がありうる。

【００１４】いずれの場合でも、前記のように、各ネッ
トワーク接続装置にはそれぞれ固有のＭＡＣアドレスが
付随し、またサーバのソフトウエアはそれぞれに固定し
たＩＰアドレスを割り当てて使用すると、サーバのソフ
トウエアやサーバの通信相手にネットワーク接続装置の
障害を知られずにネットワーク接続装置を切り替える事
はできないという問題がある。

【００１５】特開平６−５９９２４号公報「２重化シス
テムの切替方式」では、運用系と待機系の２つのサーバ
があり、運用系に障害が発生した時は各クライアントに
伝文を送り、運用系切り替えのためのコネクション確立
を行う。この方式ではサーバ・クライアントともに障害
発生を認識し、対応した処理を行わなければならない。

【００１６】特開平９−３２６８１０号公報「障害時の
コネクション切り替え方法」では、運用系と待機系の２
つのサーバがあり、それぞれのネットワーク接続装置
（ＬＡＮアダプタ）には同じＩＰアドレスを用い、運用
系のネットワーク接続装置を有効に、待機系のネットワ
ーク接続装置を無効に設定しておく。運用系に障害が発
生した時はサーバの交代とともにそれぞれのネットワー
ク接続装置の有効・無効を切り替える。

【００１７】クライアントは一旦コネクションの切断を
検出するものの、サーバと新たなＩＰアドレスをやりと
りすることなく、それまでと同じＩＰアドレスに再接続
要求を出すのみで新しい運用系サーバとコネクションを
張ることができる。ＭＡＣアドレスは再接続の際に解決
されるので、２つのネットワーク接続装置に同じＭＡＣ
アドレスを設定しておく必要は必ずしもない。この方式
では端末側の障害処理の負担が軽減されているものの、
サーバ側のソフトウエアは依然として２つのネットワー
ク接続装置を区別した取り扱いを行う必要がある。

【００１８】ネットワーク接続装置の障害時にサーバご
と交替させる方式では、サーバ回復処理を行う必要があ
り、サーバのソフトウエアの介入は避けられない。１サ
ーバに２つのネットワーク接続装置を搭載してネットワ
ーク接続装置の交替を行う構成でも、サーバのソフトウ
エアが一方のネットワーク接続装置の障害を検出する
と、他方のネットワーク接続装置に元のＩＰアドレスを
割当てて利用することができるが、この時、ソフトウエ
アはＩＰアドレスとＩＯポートの対応関係を変更しなけ
ればならない。

【００１９】また、これらの技術では、正常運用中は待
機系が丸々遊んでしまい、コストパフォーマンス上の不
満がある。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上記の問題点に鑑み、
本発明の目的は、ネットワーク接続装置の可用性向上に
関し、サーバのネットワーク接続装置に障害が発生して
もサーバのソフトウエアにその事実を極力意識させず、
複雑な回復処理のような介入なしに交替・回復が可能
で、かつ多重に備えたネットワーク接続装置をネットワ
ーク性能の高性能化のためにも利用することが可能なコ
ストパフォーマンスに優れた多重化したネットワーク接
続装置と、その制御方法を提供するという課題を解決し
ようとするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明による一つの構成では、ホストの１つの入出力
ポートに内部スイッチを設け、これに複数のネットワー
ク接続装置を搭載し、これらのネットワーク接続装置を
１つのネットワークスイッチにそれぞれ接続する。ホス
トからの送信の時は内部スイッチにおいていずれのネッ
トワーク接続装置を使用するかを決定する。複数のネッ
トワーク接続装置には同じMACアドレスを設定する。ま
たサーバが受信する時はネットワークスイッチは同じ内
容を各ネットワーク接続装置に同時に送るように構成
し、各ネットワーク接続装置において受信したデータを
さらにホストに伝達するか否かを決定する。

【００２２】１つのネットワーク接続装置に障害が発生
した場合は、内部スイッチが障害の発生を認識し、障害
の発生したネットワーク接続装置には送信データを送り
出さないようにする。また受信データの場合、障害の発
生したネットワーク接続装置は受信データをホストに伝
達せず、他のネットワーク接続装置が受信データをホス
トに伝達するようにする。これらの構成を可能ならしめ
るために、ネットワーク接続装置には障害発生を検出し
た時には内部スイッチに障害発生を報告すると同時に、
障害状態に移行する障害処理機構を設ける。

【００２３】以上により、ネットワーク接続装置の障害
に対する可用性が実現され、内部スイッチで障害ネット
ワーク接続装置を認識するため、サーバのソフトウエア
はネットワーク接続装置が二重であること、ネットワー
ク接続装置の障害発生時にも特別な処理を行う必要はな
い。また平常時は複数のネットワーク接続装置がそれぞ
れ利用されるため、性能的にも優れたものになる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図を用いて本発明の実施の
形態を説明する。ここでは簡単のために主に２台のネッ
トワーク接続装置によって二重化されている場合につい
て説明するが、本発明はこれに限るものでなく、３台以
上の構成で多重化されている場合でも有効である。また
多重化されたネットワーク接続装置によってなる構造を
ここではネットワーク接続装置セットと呼ぶことにす
る。ネットワーク接続装置における通信データの流れ
は、ホストによる出力、すなわち送信と、ホストによる
入力、すなわち受信の２方向がある。

【００２５】図１は本発明の概要を表わすブロック図で
ある。ホスト１００は独立した計算機であり、オペレー
ティングシステム、アプリケーションソフトウエア等が
稼動する。ホスト１００と本発明にかかるネットワーク
接続装置セット１６０は１つの内部スイッチ１２０を介
して接続されている。ホスト１００と内部スイッチ１２
０はホスト入出力インタフェース１０５によって接続さ
れている。内部スイッチ１２０とネットワーク接続装置
セット１６０内の各ネットワーク接続装置１５０，１５
１はそれぞれ通信データと制御信号を通すネットワーク
接続装置インタフェース１３０，１３１で接続され、更
に両者の間にはネットワーク接続装置状態管理インタフ
ェース１４０，１４１が設けられている。

【００２６】ネットワーク接続装置状態管理インタフェ
ース１４０，１４１は必ずしもネットワーク接続装置イ
ンタフェース１３０，１３１と独立した接続ではなく、
ネットワーク接続装置インタフェース１３０，１３１を
利用した通信によって実現することも可能である。内部
スイッチ１２０はまたログインタフェース１１５によ
り、システム監視装置１１０と接続されている。システ
ム監視装置はネットワーク接続装置に障害が発生した場
合に障害のあったネットワーク接続装置の状態情報の保
管、障害を起こしたネットワーク接続装置の交換作業の
支援などを行う。

【００２７】ネットワーク接続装置１５０，１５１はそ
れぞれネットワークスイッチインタフェース１７０，１
７１により、本発明にかかるネットワークスイッチ１８
０に接続されている。ネットワークスイッチ１８０は通
信インタフェース１９０により通信ネットワークに接続
されている。ネットワーク接続装置セット１６０内の各
ネットワーク接続装置１５０，１５１は同じＭＡＣアド
レスを持つ。ＭＡＣアドレスはネットワークインタフェ
ースについて製造者が一意的な番号をつけることになっ
ているが、本実施例ではネットワーク接続装置セット１
６０で１つのネットワークインタフェースと考えられ、
このような構成は正当である。

【００２８】図２は本発明にかかる内部スイッチ１２０
の構造を示したブロック図である。ホスト１００からの
送信データはホスト入出力インタフェース１０５を経由
してセレクタ２００に入る。セレクタ２００ではこの出
力データを複数あるネットワーク接続装置インタフェー
ス１３０，１３１から一つを選択して転送する。ネット
ワーク接続装置インタフェースの選択はネットワーク接
続装置状態管理装置２２０からの選択制御インタフェー
ス２３０を用いて行う。

【００２９】ネットワーク接続装置状態管理装置２２０
は各ネットワーク接続装置の状態情報をネットワーク接
続装置状態管理インタフェース１４０，１４１から得る
ことができ、これを用いて選択制御インタフェース２３
０に出力する。各ネットワーク接続装置の状態情報とし
てはその稼動状況、障害状況などがある。また障害発生
時に保守情報を保管するためにログインタフェース１１
５を持ち、システム監視装置に接続されている。

【００３０】尚、図２において、受信データは複数ある
ネットワーク接続装置インタフェース１３０，１３１の
いずれかから入り、セレクタ２００を経由してホストの
入力となる。ネットワーク接続装置インタフェース１３
０，１３１からの入力がセレクタ２００において衝突す
ることがあるので、セレクタ２００ではその調停制御を
行う。

【００３１】図３は本発明にかかるネットワーク接続装
置１５０の構造を示したブロック図である。ホスト１０
０から内部スイッチ１２０を経て出力される送信データ
はネットワーク接続装置インタフェース１３０を経てネ
ットワーク接続装置１５０のホストインタフェース３０
０に入る。ホストインタフェース３００は内部スイッチ
１２０のセレクタ２００とのデータ転送制御を行い、送
信データを内部接続３１０を介して転送制御装置３２０
に送り込む。

【００３２】転送制御装置３２０は内部接続３３０を介
してこのデータをネットワークインタフェース３４０に
送る。転送制御装置３２０、およびネットワークインタ
フェース３４０ではイーサネットのフレームを構成して
ネットワークスイッチインタフェース１７０に送出す
る。このネットワーク接続装置のＭＡＣアドレスはＭＡ
Ｃアドレス格納装置３６０に格納されており、転送制御
装置３２０により設定・変更ができる。ネットワークイ
ンタフェース３４０で送出するフレームにはＭＡＣアド
レス格納手段３６０に設定されたＭＡＣアドレスが付加
される。

【００３３】一方、ネットワークスイッチインタフェー
ス１７０から到来する受信データはフレームに付加され
たＭＡＣアドレスとこのネットワーク接続装置のＭＡＣ
アドレス３６０との一致を条件にネットワークインター
フェース３４０に取り込まれ、転送制御装置３２０に送
られる。転送制御装置３２０では受信データを更にホス
トインターフェース３００を介してホストまで転送する
か否かを決める。

【００３４】この制御は受信したデータに依存し、さら
にネットワーク接続装置状態管理装置２２０からの選択
制御情報３５０を用いて行う。選択制御情報３５０はネ
ットワーク接続装置状態管理インタフェース１４０から
もたらされる。転送制御装置３２０では受信データのホ
ストへの転送を行わないと決めた場合、この受信データ
を棄却する。転送か棄却かの決定をフレームの受信後、
速やかに行うことによって、ネットワーク接続装置の負
荷を押えることができる。

【００３５】図４はネットワークスイッチ１８０の構造
を示すブロック図である。ネットワークスイッチインタ
フェース４２０〜４２７はそれぞれ、図には示されてい
ない計算機、ルータ、ネットワークスイッチなどとルー
ティングスイッチ４１０を接続している。ここでは各ネ
ットワークスイッチインタフェース４２０〜４２７は双
方向の通信線である。例えばルーティングスイッチ４１
０は、ネットワークスイッチインタフェース４２０から
の入力をその宛先アドレスに応じて例えばネットワーク
スイッチインタフェース４２７に出力する。

【００３６】分配器４００はネットワークスイッチ１８
０の内部にあるネットワークスイッチインタフェース４
２３に接続されており、さらに２本のネットワークスイ
ッチインタフェース１７０，１７１によって本発明にか
かるネットワーク接続装置１５０のネットワークインタ
フェース３４０、およびネットワーク接続装置１５１の
ネットワークインタフェースにそれぞれ接続されてい
る。分配器４００は次のように構成する。フレームが内
部インタフェース４２３に出力されると分配器４００は
ネットワークスイッチインタフェース１７０，１７１の
双方に同じ内容のフレームを同時に出力する。

【００３７】またネットワークスイッチインタフェース
１７０，１７１からの通信パケットはそれぞれ独立に分
配器４００により内部インタフェース４２３に送出さ
れ、ルーティングスイッチ４１０により転送される。こ
こでは分配器４００はネットワークスイッチ１８０の内
部に描かれているが、外部に引き出してから取り付けて
も良く、また本発明にかかるネットワーク接続装置セッ
ト１６０の内部に設けても良い。

【００３８】図５はネットワーク接続装置状態管理装置
２２０の制御に用いるデータ構造を示している。ネット
ワーク接続装置状態管理テーブル５００はネットワーク
接続装置に対応する行を持ち、それぞれネットワーク接
続装置識別フィールド５１０、ネットワーク接続装置状
態フィールド５２０、受信データ選択条件フィールド５
３０、およびネットワーク接続装置負荷指標フィールド
５４０を持つ。これらの情報はネットワーク接続装置状
態管理インタフェース１４０，１４１、ないし１４２に
より各ネットワーク接続装置から得られる情報を用いて
作成・更新され、選択制御インタフェース２３０の出力
に反映される。尚、ここでは説明のためネットワーク接
続装置状態管理インタフェースは３本描かれている。こ
れは描かれていないネットワーク接続装置が３台存在す
ることを示している。

【００３９】ネットワーク接続装置識別フィールド５１
０は接続されている、あるいは接続可能なネットワーク
接続装置を識別し、指定する情報を格納する。図では例
として「０」「１」「２」「３」が格納されている。ネ
ットワーク接続装置状態フィールド５２０は対応するネ
ットワーク接続装置が正常状態か故障状態か、あるいは
実装されているかなどを表わす。

【００４０】図では「正常」「故障」「不在」が表示さ
れている。「正常」は該当するネットワーク接続装置が
正常に動作していることを示す。「故障」は該当するネ
ットワーク接続装置に故障が発生しており、使用できな
いことを表わしている。「不在」は該当するネットワー
ク接続装置が搭載されておらず、使用できないことを表
わしている。

【００４１】これらの情報を用いて、故障状態のネット
ワーク接続装置、あるいは実装されていないネットワー
ク接続装置には送信データを振り向けないよう、選択制
御インタフェース２３０の出力を作成し、セレクタ２０
０を制御する。受信データ選択条件フィールド５３０に
ついては後から説明する。

【００４２】図６は１つのネットワーク接続装置の負荷
の程度を表わす負荷指標をネットワーク接続装置状態管
理装置２２０に報告する際に送られる負荷指標情報の構
造を示している。負荷指標情報６００はネットワーク接
続装置状態管理テーブル５００の各行と類似の構造を持
ち、ネットワーク接続装置識別フィールド６１０、ネッ
トワーク接続装置状態フィールド６２０、およびネット
ワーク接続装置負荷指標フィールド６４０を持つ。

【００４３】ネットワーク接続装置識別フィールド６１
０は該当するネットワーク接続装置を示す。ネットワー
ク接続装置状態フィールド６２０の値は「正常」とし、
このネットワーク接続装置が正常に動作していることを
示すと同時にこの情報が負荷指標情報であることを表示
する。

【００４４】ネットワーク接続装置負荷指標フィールド
６４０には各ネットワーク接続装置の負荷状態を表わす
データが格納されている。ここでは負荷状態表示方法の
一例として負荷状態を０，１，２，３の４段階に分けて
表示している。数字は大きいほど負荷が高いものとし、
例えば過去１秒間のネットワーク接続装置のビジー率が
０〜１５％ならば０、１５〜３０％ならば１、３０〜５
０％ならば２、５０〜１００％ならば３をそれぞれ負荷
指標として与えるものとする。

【００４５】負荷指標情報６００のネットワーク接続装
置状態管理装置２２０への報告のタイミングとしては、
１つの送信処理ないし受信処理が終了した時点でに報告
するものが考えられる。しかし、この報告は必ずしも送
信処理・受信処理と同時に行われる必要はなく、送信・
受信をいくつか処理する毎に報告するもの、あるいは一
定時間、例えば１秒おきに報告することなどが考えられ
る。一定時間に報告させる方式とするとこれを対応する
ネットワーク接続装置の時間監視制御と兼用して利用す
ることができる。

【００４６】負荷指標情報６００を受け取るとネットワ
ーク接続装置状態管理装置２２０ではそれを元にネット
ワーク接続装置状態管理テーブル５００の該当する行を
更新する。該当する行は負荷指標情報６００のネットワ
ーク接続装置識別フィールド６１０とネットワーク接続
装置状態管理テーブル５００のネットワーク接続装置識
別フィールド５１０の一致を調べることにより定まる。
このようにして定まった行のネットワーク接続装置負荷
指標フィールド５４０にネットワーク接続装置負荷指標
フィールド６４０の値をコピーする。

【００４７】このようにして作成したネットワーク接続
装置状態管理テーブル５００の情報を用いて、セレクタ
２００がどのように送信データを送出するネットワーク
接続装置を選択するかについて述べる。ネットワーク接
続装置状態フィールド５２０の値が「正常」であるもの
から選択し、「故障」あるいは「不在」であるものは使
用しない。セレクタが使用を試みるネットワーク接続装
置が「正常」であっても、受信処理中であったり、別の
送信処理中である場合はそのネットワーク接続装置を直
ちに使用することはできない。この時は残りの正常なネ
ットワーク接続装置から使用可能なものを使用する。

【００４８】このような場合、どのネットワーク接続装
置から使用を試みるかを決めるために、セレクタ２００
は選択制御インタフェース２３０を介してネットワーク
接続装置負荷指標フィールド５４０を参照し、その値の
小さいものから順に使用を試みるものとする。但し、そ
の値が等しい時はあらかじめ決めておいた順序に従って
使用を試みるものとする。このように構成することによ
り、受信処理で負荷の高くなっているネットワーク接続
装置には送信処理をやらせないようになり、負荷の分散
を図ることができる。

【００４９】図１２と図１３により上に述べた制御を実
現する一実施例を説明する。図１２のネットワーク接続
装置状態管理テーブル１２００は図５のネットワーク接
続装置状態管理テーブル５００とは異なった状態を示し
ている。ここではネットワーク接続装置識別子ＩＤ＝
０，１，３の３つのネットワーク接続装置が正常に稼動
しており、対応する負荷指標１２４１，１２４２，１２
４４がそれぞれ３，３，１となっている。

【００５０】このときネットワーク接続装置状態管理装
置２２０は負荷指標の小さい順に従って送信装置選択情
報１２９０を作成する。送信装置選択情報１２９０は選
択すべきネットワーク接続装置の識別子の並びがそれぞ
れ１２９１、１２９２、１２９３に格納する。ＩＤ３の
エントリ１２９４には本来ならば正常なネットワーク接
続装置の識別子が格納されるべき所であるが、ＩＤ＝２
のネットワーク接続装置が故障中であるため、候補のネ
ットワーク接続装置が無いことが「×」によって表現さ
れている。

【００５１】図１３は送信装置選択情報１２９０を用い
たセレクタ２００におけるネットワーク接続装置の選択
処理を示したフローチャートである。ステップ１３０５
でまず送信装置選択情報１２９０をネットワーク接続装
置状態管理装置２２０から得る。これは、予めネットワ
ーク接続装置状態管理装置２２０から与えておいた送信
装置選択情報１２９０をセレクタ内の記憶装置に格納し
ておく、あるいはステップ１３０５の中でネットワーク
接続装置状態管理装置２２０に問い合わせる、といった
方法がある。前者の方が送信要求が出てからの処理が短
く、より良い性能が選られると考えられる。

【００５２】ステップ１３１０では送信装置選択情報１
２９０をサーチするのに用いるエントリポインタ１３９
０を先頭のエントリ１２９１に位置づける。ステップ１
３２０ではエントリポインタ１３９０の指すエントリに
有効なネットワーク接続装置識別子があるか否かを調べ
る。先頭のエントリには有効な識別子が入っており、Ｙ
ＥＳの分岐に進む。ステップ１３４０ではこのエントリ
から選択候補のネットワーク接続装置の識別子を取り出
す。

【００５３】次にステップ１３５０ではこのネットワー
ク接続装置が現在使用可能か否かを調べる。このネット
ワーク接続装置が使用可能ならばＹＥＳに分岐し、ステ
ップ１３６０でこのネットワーク接続装置を送信に用
い、選択処理１３００は完了する。使用不可ならばＮＯ
の分岐に進む。使用できない状況としては他の送信処
理、あるいは受信処理中である場合がある。

【００５４】使用できない時はステップ１３７０でエン
トリポインタ１３９０を一つ進め、回帰ループ１３８０
に従って、ステップ１３２０に戻る。改めてエントリポ
インタ１３９０の指すエントリを調べると有効な識別子
があればこれについて同様に使用を試みる。例えば図１
３のエントリポインタ１３９０がエントリ１２９４を指
しているとすると、そのエントリは無効であるからステ
ップ１３２０からＮＯに分岐し、ステップ１３３０に進
む。ステップ１３３０では全てのネットワーク接続装置
の候補がビジーであるので、装置ビジー処理を行う。装
置ビジー処理としては、送信要求元に装置ビジーを応答
する、あるいは一定期間待って、もう一度、ネットワー
ク接続装置の選択を試みる、などが考えられる。

【００５５】次にネットワーク接続装置が受信した受信
データの選択、即ちその受信データをホストに転送する
か否かを決める方式について説明する。本実施例では受
信データのもつデータからホスト転送するネットワーク
接続装置を１つ決める。別の言い方をすると各ネットワ
ーク接続装置で受信データから適当なデータ（選択デー
タと呼ぶことにする）を取り出し、その値に応じてその
ネットワーク接続装置がその受信データをホストに転送
するか否かを決定する。正常な複数のネットワーク接続
装置のいずれか１つのみが必ずホストに転送することを
決定する。また、複数のネットワーク接続装置からホス
ト転送を行うものがなるべく一様に選ぶようにして、負
荷分散を図るようにする。

【００５６】受信データから選択データを取り出す方法
を説明する。図８、図９、図１０、図１１は受信データ
のデータ構造を示している。各フィールドの詳細はＤｏ
ｕｇｌａｓ Ｃｏｍｅｒ著の前掲書を参照のこと。図８
はイーサネット上のＵＤＰ／ＩＰ、あるいはＴＣＰ／Ｉ
Ｐで通信されるフレーム８００の構造を示している。フ
レームヘッダ、ＩＰヘッダに続いて、ＵＤＰヘッダある
いはＴＣＰヘッダがある。図９はＩＰパケットヘッダ９
００の構造を示している。

【００５７】図１０はＵＤＰヘッダ１０００の構造を示
しており、ＵＤＰパケットのチェックサムフィールド１
０４０がある。図１１はＴＣＰヘッダ１１００の構造を
示している。ＵＤＰヘッダのＵＤＰチェックサム１０４
０と、ＴＣＰヘッダの通し番号フィールドの下位１６ビ
ット１１４０がフレーム８００上で同じ位置にある。こ
のフィールドのデータとＩＰヘッダ９００の中の送信元
ＩＰアドレスの下位１６ビットとの排他的論理和を選択
データとする。より具体的にはその下位３ビットの値を
用いるものとする。

【００５８】ＵＤＰチェックサムフィールドにはパケッ
ト内容に依存しており、内容が異なれば選択データの値
は散らばるであろう。またＷＥＢサーバへのアクセスの
ように、内容が同じものが集中するような場合や、ＵＤ
Ｐのチェックサムを使用していない場合（ＵＤＰではこ
れはユーザのオプションである）はチェックサムの値が
偏る可能性が高いが、送信元毎に異なるＩＰアドレスを
計算に組み入れているため、得られる値の分布は散らば
るものと期待できる。またＴＣＰの通し番号は毎回異な
る値となる。いずれの場合も下位３ビットの値の分布は
一様になり、ネットワーク接続装置の間の受信データ処
理に関する負荷は分散されるものと期待できる。

【００５９】上記ようにして受信データから得られた選
択データの値０〜７を用いて、この受信データをホスト
に転送するか否かを決める方法を説明する。ネットワー
ク接続装置１５０には選択制御情報３５０がある。今そ
の値が｛０，２，４，６｝（集合値）とする。選択デー
タがこの集合の中のいずれかに等しい時、このネットワ
ーク接続装置はこの受信データをホストに転送すること
に決定する。

【００６０】ネットワーク接続装置における受信データ
の選択が上記のように行われる時、複数のネットワーク
接続装置による受信処理を次のように制御する。ネット
ワーク接続装置状態管理テーブル５００の各行の受信デ
ータ選択条件フィールド５３０には該当するネットワー
ク接続装置の選択制御情報３５０に設定すべき値を格納
する。

【００６１】正常なネットワーク接続装置が複数台ある
時、それらには選択データのとりうる値の集合｛１，
２，...７｝を分割したものを割り当てる。即ち、任意
の２つのネットワーク接続装置については必ず異なる選
択データが割り当てられ、かつすべての選択データの値
はいずれかのネットワーク接続装置に割り当てられてい
る。例えば、図５のネットワーク接続装置状態管理テー
ブル５００には識別子が０，１のネットワーク接続装置
についてこの値がそれぞれ｛０，２，４，６｝、｛１，
３，５，７｝である状態が示されている。

【００６２】また図１２のネットワーク接続装置状態管
理テーブル５００には同様に｛０，２，４｝、｛１，
５，６｝、｛３，７｝が３つのネットワーク接続装置に
割り当てられている様子が示されている。このように割
り当てることにより、「正常な複数のネットワーク接続
装置のいずれか１つのみが必ずホストに転送する」とい
う前記の条件を満たされる。

【００６３】ネットワーク接続装置状態管理装置２２０
は正常なネットワーク接続装置がどれであるかが与えら
れた時、ネットワーク接続装置状態管理テーブル５００
の受信データ選択条件フィールド５３０を自動的に生成
する。例えば、正常なネットワーク接続装置を並べ、選
択データの取り得る値、本実施例では０，１，…、７を
順次割り当てれば良い。さらに受信データ選択条件フィ
ールド５３０に設定された値を各ネットワーク接続装置
の選択制御情報３５０に設定する。ネットワーク接続装
置状態管理インタフェース１４０，１４１，ないし１４
２を通じて各ネットワーク接続装置に対してこの設定は
なされる。

【００６４】次にネットワーク接続装置に障害が発生し
た場合の制御方式について説明する。図７は１つのネッ
トワーク接続装置で障害を検出した時にネットワーク接
続装置状態管理装置２２０に送られる障害検出情報７０
０の構造を示している。障害検出情報７００はネットワ
ーク接続装置識別フィールド７１０、ネットワーク接続
装置状態フィールド７２０を含む。ネットワーク接続装
置識別フィールド７１０は該当するネットワーク接続装
置を示す。ネットワーク接続装置状態フィールド７２０
の値は「故障」とし、このネットワーク接続装置に障害
が発生したことを示すと同時に、この情報が障害検出情
報であることを表示する。

【００６５】図１４はネットワーク接続装置状態管理装
置２２０が障害検出情報７００を受けた時の処理１４０
０を示すフローチャートである。ネットワーク接続装置
状態管理装置２２０は、ステップ１４１０において、障
害検出情報７００のネットワーク接続装置識別フィール
ド７１０から障害を起こしたネットワーク接続装置の識
別子を得る。ステップ１４２０では、得られた識別子に
該当するネットワーク接続装置状態管理テーブル５００
のエントリのネットワーク接続装置状態フィールド５２
０の値を「故障」に変更する。

【００６６】ステップ１４３０ではこの変更を選択制御
インタフェース２３０によりセレクタ２００にも反映さ
せ、セレクタ２００における障害の起きたネットワーク
接続装置を送信データの転送のために選択することのな
いようにする。ステップ１４４０では、該当するエント
リの受信データ選択条件フィールド５３０をクリアして
このネットワーク接続装置はいかなる受信データもホス
トに転送しないことを表示する。

【００６７】ステップ１４５０では他のネットワーク接
続装置の受信データ選択条件フィールド５３０を書き換
えて、残りのネットワーク接続装置の間ですべての受信
データが重複なくいずれかのネットワーク接続装置によ
ってホストに転送されるように設定し直す。この処理は
ネットワーク接続装置状態管理装置２２０により自動的
に行われることはすでに述べた通りである。

【００６８】これにより、障害の発生したネットワーク
接続装置がホストに転送するはずだった受信データは他
のネットワーク接続装置によってホストへ転送されるよ
うになる。更にステップ１４６０では保守情報として障
害を起こしたネットワーク接続装置の状態情報をログイ
ンタフェース１１５に出力する。この情報はシステム監
視装置１１０によって保存される。続いてステップ１４
７０では障害を起こしたネットワーク接続装置の交換保
守を可能とするためにこのネットワーク接続装置の電源
を切断する。ステップ１４８０で一連の障害処理の終了
をランプ点灯などにより表示する。

【００６９】図１５は上記の処理で交換可能となった障
害の発生したネットワーク接続装置を実際に交換し、再
び使用を開始する為の方法を説明したフローチャートで
ある。複数の処理の流れが相互に関連している。

【００７０】第１の処理の流れはシステム監視装置１１
０によるネットワーク接続装置への電源投入処理１５０
０である。システム監視装置はステップ１５１０で電源
投入を実行する。矢印１５９０はこの電源投入を契機に
第２の処理であるネットワーク接続装置の稼動時回復処
理１５２０が起動されることを表わしている。

【００７１】ネットワーク接続装置は内部的な初期化処
理を実行し、ステップ１５３０にてネットワーク接続装
置状態管理装置２２０に等ネットワーク接続装置が新た
に起動されたことを報告する。矢印１５９２はこの報告
を契機に第３の処理であるネットワーク接続装置の復帰
処理１５４０が起動されることを表わしている。ネット
ワーク接続装置はステップ１５３２にてこの後のネット
ワーク接続装置からの要求を待つ。

【００７２】ステップ１５５０で、ネットワーク接続装
置状態管理装置２２０は復帰処理対象のネットワーク接
続装置に対して、このネットワーク接続装置セットに対
して設定されているＭＡＣアドレスを設定する。矢印１
５９４はこの設定要求の発行を表わしている。これによ
ってネットワーク接続装置における要求待ち状態は解除
され、ステップ１５３４に進み、指定されたＭＡＣアド
レスをＭＡＣアドレス格納装置３６０に格納する。これ
によって、このネットワーク接続装置による送信処理は
可能になる。ついでステップ１５３６にて再び要求待ち
状態に入る。

【００７３】ステップ１５５２で、ネットワーク接続装
置状態管理装置２２０はネットワーク接続装置状態管理
テーブル５００の該当するエントリを作成する。例えば
起動前のネットワーク接続装置状態管理テーブル５００
の状態が図１２の１２００の通りであったとする。すな
わち、識別子が「２」のネットワーク接続装置が故障し
ている。この「２」のネットワーク接続装置を回復、起
動することにより、テーブルの状態は図１２の１２０１
のように変更する。すなわち、状態は「正常」とし、選
択条件を４台の正常なネットワーク接続装置にそれぞれ
図のように割り付け直し、さらに負荷指標は「１」、す
なわち一番負荷の軽い状態とする。

【００７４】ステップ１５５４で、ネットワーク接続装
置状態管理装置２２０は、セレクタ２００において使用
可能なネットワーク接続装置も送信処理に使用されるよ
う、選択制御インタフェース２３０を通じて使用可能ネ
ットワーク接続装置とその優先順序を設定する。これに
より、送信データが回復中のネットワーク接続装置にも
転送されるようになる。このネットワーク接続装置はす
でに送信処理に関しては実行可能となっているため、実
際に送信データを転送しても正しく送信処理を行うこと
ができる。

【００７５】セレクタ２００における選択メカニズムに
応じて、上記の使用可能ネットワーク接続装置とその優
先順序の実際の設定方法は変更を受ける。例えばセレク
タ２００が毎回の送信処理で必ず、ネットワーク接続装
置状態管理装置に使用可能なネットワーク接続装置を問
い合わせるのならば、ネットワーク接続装置状態管理テ
ーブルへの状態変更の反映だけで良い。しかし、セレク
タがネットワーク接続装置の状態を一定期間、キャッシ
ュとして保持するならば、割込みをかけるなどして積極
的にそれを更新させるべきである。

【００７６】ステップ１５５６で、ネットワーク接続装
置状態管理装置２２０は各ネットワーク接続装置に処理
すべき受信処理の選択情報を通知する。この中には、以
前から正常に稼動していたネットワーク接続装置と、今
回、障害から回復したネットワーク接続装置も含まれて
いる。矢印１５９６は障害から回復中のネットワーク接
続装置への通知を表わしており、これによってネットワ
ーク接続装置の要求待ち状態が解除される。この結果、
ネットワーク接続装置はステップ１５３８にて受信処理
も実行を開始する。以上でネットワーク接続装置の回復
処理が完了する。

【００７７】

【発明の効果】本発明によれば、二重化したネットワー
ク接続装置を正常稼動時は負荷分散して性能上有効に利
用し、かつ障害発生時にはホスト計算機のオペレーティ
ングシステム介入なしに可用性を維持することを可能と
なる。

【００７８】内部スイッチでは各ネットワーク接続装置
の負荷情報を元に送信処理を実行するネットワーク接続
装置を選択するため、ネットワーク接続装置間の負荷バ
ランスを図ることができ、それぞれのネットワーク接続
装置をなるべく低負荷な状態で使用するため、安定、か
つ良好な送信性能を実現することができる。

【００７９】各ネットワーク接続装置では受信処理を分
担して実行するため、受信処理における負荷バランスを
図ることができる。受信処理の分担は到来した受信デー
タの内容、特に上記実施例ではＴＣＰ／ＩＰプロトコル
のＵＤＰプロトコルのＵＤＰチェックサムのフィールド
を利用しており、データ内容が異なればその値も変化
し、自然と負荷分散を図ることができる。１つのクライ
アントからサーバにデータをバックアップするような場
合、クライアントのＩＰアドレスのみを用いた場合では
負荷分散されないが、データ内容を元にネットワーク接
続装置を選択することにより、前記のような場合にも負
荷分散を図ることができる。

【００８０】実際には長大なＵＤＰパケットは分割さ
れ、ＵＤＰチェックサムは先頭のフラグメントにしか付
加されず、後続のフラグメントはＵＤＰパケットのデー
タの内容を見ることになり、必ずしも理想的な負荷分散
とならない可能性がある。しかし、前記のバックアップ
のような場合にはデータフィールドの内容により、十分
な負荷分散が実現されるものと期待できる。

【００８１】ネットワーク接続装置の障害発生時には障
害のあるネットワーク接続装置をはずした構成で受信処
理の分担等を自動的、かつシステム稼働中に動的に再設
定すれば通信処理をそのまま続行でき、さらに障害を起
こしたネットワーク接続装置を取り外し、正常なネット
ワーク接続装置と取り替えて通信処理に復帰させること
ができるため、システム全体での高い可用性が実現でき
る。

【００８２】本発明ではネットワーク接続装置を二重化
しているが、ネットワークスイッチ、及び内部スイッチ
の二重化には触れていない。しかし、これらのコンポー
ネントについては別の手段での二重化が可能であり、本
発明と組み合わせれば、より信頼度の高い可用性が実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概要を表わすブロック図。

【図２】内部スイッチの構造を示すブロック図。

【図３】ネットワーク接続装置の構造を示すブロック
図。

【図４】ネットワークスイッチの構造を示すブロック
図。

【図５】ネットワーク接続装置状態管理装置の制御に用
いるデータ構造を示す図。

【図６】ネットワーク接続装置を報告する負荷指標情報
のデータ構造を示す図。

【図７】ネットワーク接続装置の障害検出情報のデータ
構造を示す図。

【図８】受信データのデータ構造を示す図。

【図９】受信データのデータ構造を示す図。

【図１０】受信データのデータ構造を示す図。

【図１１】受信データのデータ構造を示す図。

【図１２】ネットワーク接続装置状態管理テーブルの状
態の例を示す図。

【図１３】セレクタにおけるネットワーク接続装置の選
択処理のフローチャート。

【図１４】ネットワーク接続装置状態管理装置における
障害検出情報処理のフローチャート。

【図１５】ネットワーク接続装置の使用再開処理のフロ
ーチャート。

【符号の説明】

１２０…内部スイッチ、１５０，１５１…ネットワーク
接続装置、１８０…ネットワークスイッチ、２００…セ
レクタ、２２０…ネットワーク接続装置状態管理装置、
３２０…転送制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨田 和良 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内 Ｆターム(参考） 5B089 GA31 GA32 KA12 MD02 ME04 5K033 AA03 AA06 BA04 DA01 DB03 DB16 DB17 DB20 EA03 EB06 EB08 5K035 AA02 AA03 BB03 CC05 DD01 EE03 EE22 LL14

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ホスト計算機をネットワークに接続するネ
   ットワーク接続手段であって、内部スイッチを備え、こ
   の内部スイッチではホスト計算機と１台のネットワーク
   接続装置として接続し、複数のネットワーク接続装置を
   備え、各ネットワーク接続装置は前記内部スイッチに接
   続し、各ネットワーク接続装置はそれぞれネットワーク
   スイッチインタフェースを備え、このネットワークスイ
   ッチインタフェースによってネットワークスイッチに接
   続し、前記ホスト計算機からの送信要求の処理では、前
   記内部スイッチが送信要求を前記複数のネットワーク接
   続装置のいずれか１つに転送し、このネットワーク接続
   装置が転送された送信要求を実行し、前記ホスト計算機
   への通信データの処理では、前記ネットワークスイッチ
   が通信データを前記複数のネットワークスイッチインタ
   フェースを介して前記複数のネットワーク接続装置のそ
   れぞれに送り、複数のネットワーク接続装置がこの通信
   データを受信すると、そのうちの１台のネットワーク接
   続装置のみがこの受信データをホスト計算機に転送する
   ことを特徴とする多重化したネットワーク接続装置シス
   テム。