JP2003060666A - イーサネット(登録商標)伝送路の冗長化システム - Google Patents
イーサネット(登録商標)伝送路の冗長化システムInfo
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Abstract
を減少させること、イーサネット回線上のリンク状態制
御を使用して冗長化切替制御を実施する。 【解決手段】冗長構成のイーサネット伝送路と、前記冗
長構成のイーサネット伝送路を通して接続される第1及
び第2の伝送装置と、前記第1の伝送装置にイーサネッ
ト・スイッチを有し、前記第1の伝送装置に第2の伝送
装置から送られるフレームの宛先情報から前記イーサネ
ット・スイッチで経路を学習し、運用系伝送路に切り替
えを行う。
Description
路の冗長化システムに関する。特に冗長構成の伝送路の
障害時における切り替えを短時間で行うことを可能とす
る冗長化システムに関する。
おいて、サーバとクライアント間をイーサネット伝送路
でポイント・ツー・ポイント接続するシステムが増えて
いる。このようなシステムにおいては伝送路上に大容量
のデータが流れているため、伝送路の冗長化と障害発生
時の切替時間の短縮が要求される。
ムにおけるイーサネット伝送路の冗長化システム構成の
一例を示すブロック図である。クライアントシステム1
は、二重化イーサネット伝送路5a,5bに回線制御部
34a,34bを通して接続される。
ーサコントローラ33a、33bをイーサネット回線毎
に搭載し、I/O装置例えば、ディスク装置4と接続さ
れるI/Oコントローラ36に向けてのデータフレーム
も、CPU31に向けての制御フレームも同一のイーサ
コントローラ33a又は33bで制御する。クライアン
トシステム1は、更に、バッファ用のメモリ32を有し
ている。
制御部20と、複数のイーサインタフェース制御部30
a、30bを有している。装置制御部20は、バス接続
されたCPU21、メモリ22,イーサコントローラ2
3、ネットワークプロセッサ25及びスイッチ26を有
している。
れるスイッチ26によりイーサインタフェース制御部3
0a、30bが経路上に選択接続される。
部30aは、クライアントシステム1に接続され、イー
サインタフェース制御部30bは、IP網3を通して端
末6に接続される。さらに、スイッチ26を経由してイ
ーサインタフェース制御部30aと30bが接続され
る。これにより端末6は、ルータとして機能するサーバ
システム2及び、ファイルサーバとして機能するクライ
アントシステム1を通してディスク装置4をアクセスす
ることが可能である。
bのそれぞれには、二重化のイーサネット伝送路と接続
される回線制御部24a,24b、回線制御部24a,
24bの何れかに切り替え選択するセレクタ28,セレ
クタ28を制御するネットワークプロセッサ29及び、
メモリ27を有する。
CPU31は、MAC層より高いレイヤの情報を判断し
て前記のデータフレームと制御フレームを区別する。ま
た、運用中あるいは非運用中伝送路(図1の例ではイー
サネット伝送路5aが運用中の伝送路である)上で、C
PU31及びCPU21間の制御フレームの授受を行
う。障害による伝送路の切り替えは、この制御フレーム
により送られる切り替え指示あるいは、制御フレームの
タイムアウトにより行われる。
アントシステムにおいてクライアントシステム1のCP
U31とサーバシステム2のCPU21で実行するソフ
トウェアの処理概要を説明するシーケンスフロー図であ
る。
34a,34bにおいて、図示しない、回線制御部34
a,34bにある障害レジスタの内容を読み出し(処理
工程P1)、常時運用系の障害の有無及び、切り替え先
の障害の有無を判断している(処理工程P2)。
り、切り替え先のイーサネット伝送路5bに障害が無い
場合(処理工程P2;Yes)、イーサネット伝送路5
bを通して、伝送路切り替え依頼を制御フレームにより
サーバシステム2に送る(処理工程P3)。フレームの
形式は802委員会が作成したIEEE802.3等の
規格に則る。
で受信した制御フレームを解析する(処理工程P4)。
頼であると認識し、且つ切り替え先に障害が無い場合
(処理工程P5;Yes)、回線切り替え依頼に対する
応答を同様に、クライアントシステム1に返す(処理工
程P6)。
依頼に対する応答を受信すると、クライアントシステム
1は、受信制御フレームを解析する(処理工程P7)。
回線切り替え依頼に対する応答であり、且つ切り替え先
に障害が無い場合(処理工程P8)、切替の実行を依頼
する(処理工程P9)。
解析を行い(処理工程P10)、切替の実行依頼である
こと及び、切り替え先に障害が無いことを判断し(処理
工程P11;Yes)、運用伝送路を切り替える(処理
工程P12)。
クライアントシステム1に通知する(処理工程P1
3)。クライアントシステム1で受信フレームを解析し
(処理工程P14)、切り替え応答であること及び、切
り替え先に障害がない場合(処理工程P15;Ye
s)、運用伝送路をサーバシステム2側に合わせて切り
替える(処理工程P16)。
伝送路から予備伝送路への切替えは、切替時、障害のな
い伝送路を使用して、クライアントシステム1とサーバ
システム2間で制御フレームを授受し、切替処理の同期
をとることにより行われる。
において、クライアントシステム1では、I/Oコント
ローラ36向けのデータフレームも、CPU31向けの
制御フレームも同一のイーサコントローラ33a(33
b)で制御される。
層より高いレイヤの制御情報を判断して、データフレー
ムに対して制御フレームを区別する。このため、I/O
コントローラ36向けのデータフレームのトラヒックが
増えると、CPU31における制御フレームの処理が遅
延したり、最悪の場合、通信障害と誤認識してしまうと
いう問題を生じる。
すような、複雑なシーケンス処理をCPU31で実行す
る必要があるとともに、サーバ・クライアント間で制御
フレームの授受や、制御フレームのタイムアウトによっ
て制御を行うため冗長伝送路の切替処理に時間がかかる
という問題が生じる。
受を含むソフトウェアの介在を減少させること、更に障
害時の伝送路切替を制御フレームの授受によって実施す
るのでなく、イーサネット回線上のリンク状態制御を使
用して切替制御を実施するイーサネット伝送路の冗長化
システムを提供することにある。
イアントシステムにイーサネット・スイッチを搭載し、
イーサネット・スイッチの経路学習機能を使用すること
で制御フレームの授受を行うことなく、フレームの送信
を契機にただちに伝送路の切替を実施し、運用伝送路切
替時間の短縮を行うイーサネット伝送路の冗長化システ
ムを提供することにある。
決するためのイーサネット伝送路の冗長化システムは、
好ましい第一の形態として、冗長構成のイーサネット伝
送路と、前記冗長構成のイーサネット伝送路を通して接
続される第1及び第2の伝送装置と、前記第1の伝送装
置にイーサネット・スイッチを有し、前記第1の伝送装
置に第2の伝送装置から送られるフレームの宛先情報か
ら前記イーサネット・スイッチで経路を学習し、運用系
伝送路に切り替えを行うことを特徴とする。
サネット伝送路の冗長化システムは、好ましい第二の形
態として、第一の形態において、前記第2の伝送装置に
セレクタを有し、前記第1の伝送装置で検出される運用
系伝送路の異常が前記第2の伝送装置に通知される時、
異常を検知された運用系伝送路を冗長伝送路に切り替
え、前記セレクタによりフレームを前記冗長伝送路に送
信することを特徴とする。
サネット伝送路の冗長化システムは、好ましい第三の形
態として、前記第二の形態において、前記第1の伝送装
置で運用系伝送路のリンクをダウンさせることにより、
前記第2の伝送装置に運用系伝送路の通信異常を通知す
ることを特徴とする。
サネット伝送路の冗長化システムは、好ましい第三の形
態として、前記第一の形態において、前記第1の伝送装
置がディスク装置に接続されるファイルサーバであり、
前記第2の伝送装置がIP網に接続されるルータである
ことを特徴とする。
イアント・サーバシステムにおける伝送路切り替え方法
の好ましい第一の形態として、冗長構成のイーサネット
伝送路を通して接続されるクライアントシステムとサー
バシステムにおいて、前記クライアントシステムで、運
用系障害で且つ切り替え先伝送路に障害がないことを判
断し、前記クライアントシステムからサーバシステムへ
のリンクパルスの送出を停止し、リンクパルスの送出が
有った時に、前記サーバシステムにおいて、運用系伝送
路の障害を検知し、前記運用系の伝送路を冗長伝送路に
切り替えて、フレームを前記クライアントシステムに送
出することを特徴とする。
めのクライアント・サーバシステムにおける伝送路切り
替え方法の好ましい第二の形態として、前記第一の方法
の形態において、前記クライアントシステムはイーサネ
ット・スイッチを有し、前記フレームの受信の時に切り
替えられた冗長伝送路に繋がるイーサネット・スイッチ
のポートを学習することを特徴とする。
れる発明の実施の形態から明らかになる。
ブロック図である。先に説明した従来のイーサネット伝
送路の冗長化システム構成と同様のものには同じ参照番
号及び参照記号を付している。
は、クライアントシステム1にイーサネット・スイッチ
15を用い、更にデータフレーム処理部10と制御フレ
ーム処理部16を個別に有している点である。データフ
レーム処理部10と制御フレーム処理部16の構成は同
様であり、従って図3には、データフレーム処理部10
のみ詳細構成が示されている。
フレーム中の相手先アドレスを読み取り、該当するポー
トにデータフレームを転送する機能を有する。さらに、
転送先のポートとMACアドレスの対応を学習する機能
を有する。
5の学習機能を説明する図であり、学習動作(図4A,
図5A、図6A、図7A)と対応するイーサネット・ス
イッチ15に備えられる学習テーブル(図4B,図5
B、図6B、図7B)の状態を示している。
学習状態で、端末Aから端末Bにフレームを送信すると
きの動作を示す。フレームは、ヘッダ部に送信元アドレ
スaと宛先アドレスbを有する。
Cアドレス=Bがどのポートに存在するかを未学習であ
るためフレームが入力される送信元ポート(ポート1)
以外のポートにフレームを同報する。このとき、イーサ
ネット・スイッチ15はフレームの送信元アドレスa
(=A)をみて、MACアドレス=Aがポート1に存在
することを学習する。
スイッチ15がMACアドレス=Aを学習している状態
(図5B参照)で、端末Bから端末Aにフレームを送信
する際の動作を示す。イーサネット・スイッチ15は、
宛先MACアドレス=Aがポート1に存在することを図
4において学習済みであるため、ポート1にのみフレー
ムを中継する。このとき、イーサネット・スイッチ15
はフレームの送信元MACアドレス=Bをみて、MAC
アドレス=Bがポート2に存在することを学習する。
スイッチ15がMACアドレス=Cを未学習状態(図6
B参照)で、端末Aから端末Cにフレームを送信すると
きの動作を示す。イーサネット・スイッチ15は、宛先
MAC=Cがどのポートに存在するかを未学習であるた
め、送信元ポート以外のポートにフレームを同報する。
端末Cから端末Aにフレームを送信するときの動作を示
す。イーサネット・スイッチ15は、宛先MACアドレ
ス=Aがポート1に存在することを学習済み(図7B参
照)であるため、ポート1にフレームを中継する。
チ15は受信したフレームの送信元MACアドレスと受
信したポート(運用伝送路)の情報をペアにして学習テ
ーブルに保持する。
テム1からサーバシステム2にフレームを送信する場
合、クライアントシステム1内のイーサネット・スイッ
チ15が保持している学習情報をもとに、送信フレーム
の宛先のMACアドレスを判定し、いずれのポート(イ
ーサネット伝送路5a,5bの何れかの運用中伝送路)
に送信すべきかを決定する。
スイッチ15の動作を利用して、運用回線のイーサネッ
ト伝送路(5a又は5b)にのみフレームを送信する。
これにより伝送路切替時に、同期手順を必要とせずにフ
レームを送信する伝送路を変えるだけで伝送路の切替を
実現する。
スイッチ15が未学習の状態の時、イーサネット・スイ
ッチ15は全てのポート(イーサネット伝送路5a及び
5b)にフレームをブロードキャストする。この際、サ
ーバシステム2では二重にフレームを受信しないように
するため、非運用伝送路からの受信フレームを廃棄する
ように構成する。
は、制御フレーム処理部16で回線制御部34a、34
bに対して定期的に障害を確認・認識する機能を備え
る。さらに、制御フレーム処理部16は、回線制御部3
4a、34bを制御することによりリンク状態をアップ
/ダウンする機能を備える。
a,24bは、定期的にリンク状態アップ/ダウンを含
む障害を確認・認識する機能を備える。回線制御部24
a,24bで障害を認識した場合は、ネットワークプロ
セッサ29が、セレクタ28を制御してフレームを送受
信する回線制御部24a,24bを切替える機能を備え
る。
ウンを含む障害を回線制御部24a,24bで確認・認
識し、フレームを送信する回線制御部24a、24bを
切替えると、クライアントシステム1のイーサネット・
スイッチ15は、切り替えられた新しい経路からフレー
ムを受信する。したがって、イーサネット・スイッチ1
5は、新しい経路を学習することが可能である。
ントシステム1の間で制御フレームの授受なしに運用伝
送路を切替えることが可能となる。
御部34a,34bで障害を確認・認識し、それが運用
中伝送路での障害であった場合、クライアントシステム
1は、リンク状態をダウンするように制御する。これに
より、サーバクライアントシステムは、制御フレームの
授受なしに、運用中伝送路を切替えることが可能とな
る。
明の実施例であり、クライアントシステム1をファイル
サーバ、サーバシステム2をルータとする例である。さ
らに、図8〜図11では図3に示す構成において、本発
明の特徴とする部分のみを取り出し、動作を説明してい
る。
制御部24a,24b,24c,24dのMACアドレ
スは同一とする(MAC:S0)。回線制御部24aか
らフレームを送受信するときネットワークプロセッサ2
9は、セレクタ28を操作して回線制御部24aからの
みフレームを送信し、回線制御部24bからは送信しな
いようにする。これにより、クライアントシステム1の
イーサネット・スイッチ15に運用中経路を学習させ
る。
イアントシステム(実施例としてファイルサーバ)1に
対するデータ要求が出力される。この時のフレームは、
送信元アドレスがT0で、送信先アドレスはS0とな
る。
(実施例としてルータ)2で受けると、送信元のMAC
アドレスを回線制御部34aのMACアドレス=S0、
宛先アドレスを回線制御部34aのMACアドレス=C
0に付け替えて、クライアントシステム(ファイルサー
バ)1に向け運用中イーサネット伝送路5aを通して転
送する。
サーバ)1において、回線制御部34aは、宛先のMA
Cアドレスを、イーサコントローラ13のMACアドレ
ス=C5としてイーサネット・スイッチ15に送る。
ントローラ13のMACアドレス=C5を未学習である
(図8B、a参照)ので、データ要求のフレームをポー
ト2以外のポートに同報する。この時、先に説明したよ
うに、ポート2に入力するフレームの送信元のMACア
ドレスがS0であることを学習する(図8B、b参
照)。
ライアントシステム(ファイルサーバ)1からデータを
返送する場合を説明する。
1のイーサコントローラ13から送信元MACアドレス
=C5、送信先MACアドレ=S0としてフレームを出
力する。イーサネット・スイッチ15は、送信先MAC
アドレス=S0に繋がるポートがポート2であることを
学習している(図9A,a参照)。
は、イーサコントローラ13からのフレームをポート1
に入力し、ポート2に出力する。この時、ポート1がM
ACアドレス=C5のイーサコントローラ13が繋がる
ことを学習する(図9B,b)。
ネット・スイッチ15がイーサコントローラ13のMA
Cアドレス=C5を学習した後(図10B参照)は、端
末6からのデータ要求は、イーサネット・スイッチ15
で同報されることなく、ポート1に送られる。
ト伝送路5aが障害となった場合に付いて、図11〜図
13により考察する。
15の動作説明図であり、図13は、図2に対比される
本発明の伝送路切り替えのシーケンスを説明する図であ
る。
a、34bは、図示しないそれらに内蔵される障害レジ
スタの内容を常に読み出している(処理工程P20)。
運用系伝送路(5a)が障害であり、且つ切り替え先伝
送路(5b)が正常であることを認識すると(処理工程
P21,Yes)、サーバシステム2に対するリンクパ
ルス送信を停止する(処理工程P22)。
ーバシステム2は、回線制御部24aの障害レジスタを
読み出し(処理工程P23)、運用系の障害であること
を検出する(処理工程P24)。
送路を伝送路5aから5bに切り替える(処理工程P2
5)。そして、端末6からのデータ要求のフレーム又は
ダミーフレームを切り替えたイーサネット伝送路5bに
送出する(処理工程P26:図11A参照)。この時、
イーサネット・スイッチ15は、ポート3にMACアド
レス=S0が接続されるように、学習内容を変更する
(図11B,a、b参照)。
要求に対するデータ送信は、イーサネット・スイッチ1
5において、ポート1からポート3に出力されるよう
に、スイッチを切り替え(処理工程P27)これによ
り、送信伝送路がイーサネット伝送路5bに切り替えら
れる(処理工程P28)。
=S0、送信元MACアドレス=C5とするフレームが
学習テーブル状態(図12B参照)に従って、切り替え
られたイーサネット伝送路5bを経由して送られる。
ネットワークプロセッサ29から制御するように記述し
たが、装置制御部20のCPU21から制御するように
してもよい。
長伝送路を1:1の二重化伝送路として説明したが、本
発明の適用はこれに限定されず、1:nの冗長伝送路の
場合にも同様に適用可能である。
装置4に接続されるファイルサーバの例として説明した
が、他の例として電話交換網に接続されるゲートウエイ
として機能する場合等、冗長化が求められるところに適
用可能である。
と、前記冗長構成のイーサネット伝送路を通して接続さ
れる第1及び第2の伝送装置と、前記第1の伝送装置に
イーサネット・スイッチを有し、前記第1の伝送装置に
第2の伝送装置から送られるフレームの宛先情報から前
記イーサネット・スイッチで経路を学習し、運用系伝送
路に切り替えを行うことを特徴とするイーサネット伝送
路の冗長化システム。
送装置にセレクタを有し、前記第1の伝送装置で検出さ
れる運用系伝送路の異常が前記第2の伝送装置に通知さ
れる時、異常を検知された運用系伝送路を冗長伝送路に
切り替え、前記セレクタによりフレームを前記冗長伝送
路に送信することを特徴とするイーサネット伝送路の冗
長化システム。
送装置で運用系伝送路のリンクをダウンさせることによ
り、前記第2の伝送装置に運用系伝送路の通信異常を通
知することを特徴とするイーサネット伝送路の冗長化シ
ステム。
送装置がディスク装置に接続されるファイルサーバであ
り、前記第2の伝送装置がIP網に接続されるルータで
あることを特徴とするイーサネット伝送路の冗長化シス
テム。
を通して接続されるクライアントシステムとサーバシス
テムを有するクライアント・サーバシステムにおける伝
送路切り替え方法において、前記クライアントシステム
で、運用系障害で且つ切り替え先伝送路に障害がないこ
とを判断し、前記クライアントシステムからサーバシス
テムへのリンクパルスの送出を停止し、リンクパルスの
送出が有った時に、前記サーバシステムにおいて、運用
系伝送路の障害を検知し、前記運用系の伝送路を冗長伝
送路に切り替えて、フレームを前記クライアントシステ
ムに送出することを特徴とするクライアント・サーバシ
ステムにおける伝送路切り替え方法。
ントシステムはイーサネット・スイッチを有し、前記フ
レームの受信の時に切り替えられた冗長伝送路に繋がる
イーサネット・スイッチのポートを学習することを特徴
とするクライアント・サーバシステムにおける伝送路切
り替え方法。
によればイーサネット伝送路における二重化制御情報処
理の遅延を減少するとともに、障害発生時の運用中回線
の切替時間を減少させる効果を奏し、イーサネット伝送
路の信頼性向上に寄与するところが大きい。
イーサネット伝送路の冗長化システム構成の一例を示す
ブロック図である。
ムにける冗長回線切り替えをシーケンスを説明するシー
ケンスフロー図である。
する図(その1)である。
する図(その2)である。
する図(その3)である。
する図(その4)である。
明する図(その1)である。
明する図(その2)である。
説明する図(その3)である。
替え動作を説明する図(その1)である。
替え動作を説明する図(その2)である。
ーケンスフローである。
Claims (5)
- 【請求項1】冗長構成のイーサネット伝送路と、 前記冗長構成のイーサネット伝送路を通して接続される
第1及び第2の伝送装置と、 前記第1の伝送装置にイーサネット・スイッチを有し、 前記第1の伝送装置に第2の伝送装置から送られるフレ
ームの宛先情報から前記イーサネット・スイッチで経路
を学習し、運用系伝送路に切り替えを行うことを特徴と
するイーサネット伝送路の冗長化システム。 - 【請求項2】請求項1において、 前記第2の伝送装置にセレクタを有し、 前記第1の伝送装置で検出される運用系伝送路の異常が
前記第2の伝送装置に通知される時、異常を検知された
運用系伝送路を冗長伝送路に切り替え、前記セレクタに
よりフレームを前記冗長伝送路に送信することを特徴と
するイーサネット伝送路の冗長化システム。 - 【請求項3】請求項2において、 前記第1の伝送装置で運用系伝送路のリンクをダウンさ
せることにより、前記第2の伝送装置に運用系伝送路の
通信異常を通知することを特徴とするイーサネット伝送
路の冗長化システム。 - 【請求項4】請求項1において、 前記第1の伝送装置がディスク装置に接続されるファイ
ルサーバであり、前記第2の伝送装置がIP網に接続さ
れるルータであることを特徴とするイーサネット伝送路
の冗長化システム。 - 【請求項5】冗長構成のイーサネット伝送路を通して接
続されるクライアントシステムとサーバシステムを有す
るクライアント・サーバシステムにおける伝送路切り替
え方法において、 前記クライアントシステムで、運用系障害で且つ切り替
え先伝送路に障害がないことを判断し、 前記クライアントシステムからサーバシステムへのリン
クパルスの送出を停止し、 リンクパルスの送出が有った時に、前記サーバシステム
において、運用系伝送路の障害を検知し、 前記運用系の伝送路を冗長伝送路に切り替えて、フレー
ムを前記クライアントシステムに送出することを特徴と
するクライアント・サーバシステムにおける伝送路切り
替え方法。
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