JP2005505821A

JP2005505821A - ラック・マウント方式ルータ

Info

Publication number: JP2005505821A
Application number: JP2003533658A
Authority: JP
Inventors: コーティホ・ジョン・エム; ブリッグズ・ネルソン; デリースル・コーレイ
Original assignee: エイヴィシー・システムズ・インコーポレーテッド
Priority date: 2001-10-04
Filing date: 2002-10-03
Publication date: 2005-02-24
Also published as: CA2466011A1; KR20040052223A; CN1268192C; WO2003030606A1; CN1582607A; US20030147376A1; EP1440609A1

Abstract

ラックと、ルータ・ファブリックに相互接続され、ラックに取り付けられた第1ハウジングに収納された第１のファブリック・ルータ・モジュール・アレイと、ルータ・ファブリックに相互接続され、ラック内において第1ハウジングに隣接して取り付けられた第２ハウジングに収容された第２のファブリック・ルータ・モジュール・アレイとを有するルータ・システムに関する。第１および第２のファブリック・ルータ・モジュール・アレイは、ファブリック接続により一体に接続されて、システム・ルータ・ファブリックを形成する。
【選択図】図１Ｂ

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明はルータ・システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ・システムのトポロジは多様化している。多数のデータ処理モジュール（すなわちノード）を有するシステムは複雑なトポロジを有することが多い。このようなトポロジのモジュールを接続する相互接続アセンブリもまた複雑になることが多い。詳細には、メッシュ形態構成およびトーラス（円環）構成を有する特定システムによる要求に応じて、各モジュールに対していくつかの接続（すなわちリンク）を提供することが相互接続アセンブリに対する課題である。
【０００３】
一般的なマルチモジュール・コンピュータ・システムは、バックプレーン、モジュール・コネクタおよびフレキシブル・ワイヤ・ケーブルを含む相互接続アセンブリを有する。バックプレーンは剛性の高い回路基板であり、この回路基板にモジュール・コネクタが取り付けられている。各モジュールは、バックプレーンに装着されたモジュール・コネクタの１つがプラグ・インすると、バックプレーンに電気的に接続される回路基板である。フレキシブル・ワイヤ・ケーブルはバックプレーンに接続され、特定サイズを有するネットワーク・トポロジにシステムを構成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的なマルチモジュール・コンピュータ・システムのネットワーク・トポロジは、システムを大規模なネットワーク・トポロジに構成するために、別のバックプレーンを追加し、フレキシブル・ワイヤ・ケーブルを再接続することによって拡張することができる。一般に、システムのトポロジはいくつかのモジュールによって一度に拡張される。例えば、４×４×４トーラス・トポロジを有するこのようなシステムの１つは、１６のモジュール・バックプレーンを追加し、フレキシブル・ワイヤ・ケーブルを再接続することにより、システムを４×４×５トーラス・トポロジに拡張できる。別の例として、２Ｄメッシュ・トポロジを有するシステムでは、最小拡張ユニットはシステムに４個のモジュールを追加するバックプレーンである。システムによってはホット・プラグ、すなわち電源がオンの状態でシステム・トポロジを拡張するためにケーブルを接続および非接続することによる拡張を許容する。
【０００５】
類似のトポロジは、米国特許第6,204,532号および第63,370,145号に記載されているようなマルチノード・ルータにおいて利用されている。前記特許の全内容は参照により本明細書に引用したものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はルータ・システムに関するものであり、このシステムは、ラックと、ルータ・ファブリックに相互接続され、ラックに取り付けられた第1ハウジングに収納された第１のファブリック・ルータ・モジュール・アレイと、ルータ・ファブリックに相互接続され、ラック内において前記第1ハウジングに隣接して取り付けられた第２ハウジングに収容された第２のファブリック・ルータ・モジュール・アレイとを有する。第１および第２のファブリック・ルータ・モジュール・アレイはファブリック接続により一体に接続されて、システム・ルータ・ファブリックを形成する。
【０００７】
この構成の実施形態は、以下の形態の１つ以上を含むことができる。本ルータ・システムは、ファブリック接続を介する信号経路を選択する１つ以上のコンフィグレーション・コントローラを有してもよい。実施形態によっては、ルータ・システムは、第１および第２のファブリック・モジュール・アレイに電力を供給する１つ以上の電源を有する。ルータ・システムは、電源からの電力の過剰供給を防止する１つ以上の電源コントローラを有することができる。
【０００８】
特定の実施形態では、ルータ・システムの１つ以上の冷却システムがルータ・モジュールを所望の動作温度範囲内に維持する。
【０００９】
本ルータ・システムは、Ｘ次元、Ｙ次元、またはＺ次元において１つ以上の別のルータ・システムと相互接続できる。実施形態によっては、ルータ・システムは３つの全ての次元において複数の別のルータ・システムと相互接続され、トーラス・トポロジのマルチモード・システムを形成する。
【００１０】
本発明の別の構成では、ルータ・システムは、ラックと、このラックに取り付けられた第１ルータおよび第２ルータとを有する。第１ルータは複数の入力／出力ポートを有し、入力ポートで受け取ったパケット内のヘッダを分析して、ヘッダで指定された第１ルータの出力ポートにこのパケットをルーティングする。第２ルータもまた、複数の入力／出力ポートを有し、入力ポートで受け取ったパケット内のヘッダを分析して、このヘッダで指定された第２ルータの出力ポートにこのパケットをルーティングする。本ルータ・システムはさらに、第１ルータと第２ルータとの間を接続してルータ・システムを形成し、このシステム内では、第１および第２ルータの一方の入力ポートで受け取ったパケットのヘッダが分析され、パケットは第１および第２ルータを介して他のルータの出力ポートに送出される。他のルータの出力ポートは、第１および第２ルータの一方においてヘッダを分析することにより示される。
【００１１】
この構成の実施形態は、第１および第２ルータを介する信号経路を選択する１つ以上のコンフィグレーション・コントローラを有することができる。実施形態によっては、ルータ・システムは、第１および第２ルータに電力を供給する１つ以上の電源を有し、電源からの電力の過剰供給を防止する１つ以上の電源コントローラを有することができる。本ルータ・システムはまた、１つ以上の冷却システムを有し、これにより第１および第２ルータを所望の動作温度範囲内に維持することができる。
【００１２】
他の利点として、本ルータ・システムは相互接続されたファブリック・ルータ・モジュール・アレイを有する単一ルータとして作動できるか、または２つの別個のルータとして独立に機能できる。本ルータ・システムは小型であるため、小さい設置面積に大きいルータ性能を提供することができる。また、軽量かつ小型であるため、本ルータ・システムは持ち上げられて既存のデータ処理構成要素すなわちコンピュータ構成要素のラックにラック・マウントされるか、または別のルータ・システムの上に積重ねられることができる。すなわち、ルータ・システムは必ずしも、床上に設置および／または移動されるパレット上に配置される必要がない。
【００１３】
本発明の前述およびその他の目的、特徴、および利点は、添付図面に示す本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明で明らかになるであろう。図面では、同一参照符号は異なる図面においても同一部品を指す。図面は必ずしも縮尺通りでなく、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００１５】
図１Ａにルータ・システム１０を示す。このルータ・システム１０は別のルータ・システムと相互接続されており、この別のルータ・システムは、例えば、ファブリック・ルータのネットワークにより形成されるインターネット・ルータのようなマルチモード・データ処理システム、すなわちマルチコンピュータ・システムである。ファブリック・ルータのネットワークにより形成されるインターネット・スイッチ・ルータは、米国特許第6,370,145号に記載されており、前記特許の全内容は参照により本明細書に引用したものとする。
【００１６】
ルータ・システム１０はハウジング２５の背面に回路基板となるバックプレーン１１を有する。ハウジング２５は上側カード・ケージ２２および下側カード・ケージ２４（図２）内のそれぞれのレール２１に沿って装着されるカード２０のアレイ１２および１４をそれぞれ備える。各アレイ１２および１４は１０個のコンフィグレーション・カード２０を含み、これらカードはインターネット・ルータ・モジュールとも呼ばれる。各カードすなわちモジュール２０には1対の取出しラッチ１３が設けられ、これを引くと、カードを各ケージから引き出すことができる。モジュール２０を所定の位置に固定するには、ラッチ１３を固定位置に押し込むだけでよい。アレイ１２のコンフィグレーション・カード２０はルータ・ファブリックに相互接続されるファブリック・ルータ・モジュールとして機能する。下側アレイ１４のコンフィグレーション・カード２０も、ルータ・ファブリックに相互接続される。さらに、上側アレイ１２および下側アレイ１４のファブリック・ルータ・モジュール間をファブリック接続することにより、システム・ルータ・ファブリックを形成する。
【００１７】
ルータ・システム１０はまた、２つの電源２６および２８と、２つの冷却システム３０および３２と、２つの電源コントローラ３６および３８とを有する。電源２６，２８と冷却システム３０，３２はルータ・システム１０の下側ベイ３４内に配置され、電源コントローラ３６，３８はシステム１０の上部に置かれる。電源２６および２８はアレイ１２および１４に必要な電力を供給し、また冷却システム３０および３２はルータ・モジュール２０を冷却して、モジュールが所望の温度を維持することを保証する。図３Ａおよび図３Ｂを参照して、電源コントローラ３６および３８はそれぞれ２つの回路遮断器４０および４２を備え、ルータ・モジュールに過剰電力が供給されるのを防止する。ここで、回路遮断機４０および４２の一方は一般には使われない。
【００１８】
特定の実施形態では、アレイ１２および１４は、個別の電源、冷却システムおよび電力コントローラによって管理されている。例えば、アレイ１２は、電源２６、冷却システム３０および電力コントローラ３６によって管理され、一方、アレイ１４は、電源２８、冷却システム３２および電力コントローラ３８によって管理される。代わりに、両方のアレイ１２および１４が単一の電源、冷却システムおよび電力コントローラによって管理されてもよい。ただし、他方の電源、冷却システムおよび電力コントローラは、主要構成要素の故障時にバックアップとして機能する。
【００１９】
１０個のコンフィグレーション・カードすなわちルータ・モジュール２０に加えて、アレイ１２および１４のそれぞれはサーバすなわちコンフィグレーション・コントローラ４４および４６を備える。これらのコンフィグレーション・コントローラ４４および４６はファブリック接続を介する信号経路を選択して、各アレイ１２および１４のルータ・モジュール２０を介する信号の流れを方向付ける。なお、コンフィグレーション・コントローラ４４および４６の一方がアレイ１２および１４を制御し、他方のコンフィグレーション・コントローラは使われないコントローラすなわちバックアップ・コントローラとして作用できる。
【００２０】
ルータ・システム１０は高さ約４フィート（約１．２ｍ）および重さ約４００ポンド（約１８０ｋｇ）である。ルータ・システム１０は図示のように床５０上に設置できる。代わりにハウジング２５がシステム・ラック６０（図１Ｂ）内に嵌め込まれるように構成されてもよい。システム・ラック６０は、２つまたはそれ以上のルータ・システム１０および／または他のデータ処理構成要素すなわちコンピュータ構成要素を保持できる。ルータ・システム１０は積重ねられることもできる。すなわち、１つのルータ・システム１０を、下側システムと構造的に一体化することなく、別のシステム１０ａ上に置くことができる。重ねられたルータ・システムは、２つのルータ・システムとして機能するか、または一体に接続して、以下に述べるように、単一のルータ・システムとして機能できる。ルータ・システムが積重ねられているか否かにかかわらず、ルータ・システムは多くの方法で相互接続できる。ルータ・システム１０のさらなる詳細は、N.Billerica，MAのAvici System,Inc.,による資料「積重ね可能なスイッチ・ルータ設置ガイド」に見ることができる。前記資料の全内容は参照により本明細書に引用したものとする。
【００２１】
前述のように、ルータ・システム１０は、マルチモード・データ処理システムすなわちマルチコンピュータ・システムの多くの他のルータ・システムと相互接続できる。例えば、図４Ａに示すように、ルータ・システム１０はＸ次元においてルータ・システム１０ａと相互接続される。
【００２２】
次に図４Ｂを参照して、ルータ・システム１０はＹ次元において別のルータ・システム１０ａと「上部を超えて（over-the-top）」相互接続される。図４Ｃのルータ・システム１０はＺ次元において別のシステム１０と相互接続される。図４Ａ〜図４Ｃの各次元において２つのルータ・システムのみを示したが、ネットワーク・システムは特定の次元で相互接続される多くのルータ・システムを含むことができる。
【００２３】
実施形態によっては、多数のルータ・システム１０を３つの全ての次元で相互接続し、トーラス・トポロジを有するマルチモジュール・システムを形成できる。このようなシステムでは、さまざまなファブリック接続を介して信号経路を単に切り換えることにより、１つ以上のルータ・システム、またはルータ・システムのバックプレーンもしくはルータ・モジュールをマルチモジュール・システムに対して追加または削除できる。
【００２４】
前述の説明では、上側アレイ１２および下側アレイ１４のルータ・モジュール２０を相互接続して、システム・ルータ・ファブリックを形成する。例えば、図５Ａには、相互接続されたモジュール２０を論理的に示しており、システム１０は、例えば、トーラスとして単一のシステム・ルータ・ファブリックを形成している。各モジュール２０は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポート１０２を有するインタフェース１００を備える。インタフェース１００は、各入力ポート１０２で受け取ったパケットのヘッダを分析して、ヘッダが示すように各ルータの出力ポート１０２にこのパケットをルーティングする。図５Ａはまた、システム１０から独立している単一のシステム・ルータ・ファブリックとして機能する別のシステム１０ａを示す。すなわち、システム１０および１０ａのそれぞれは独立のルータとして機能する。これらシステムは、例えば図１Ｂに示すような、単一のラック６０内に収納できる。
【００２５】
代わりに、システム１０および１０ａを、図４Ａ〜図４Ｃにより説明したように、一体に接続できる。例えば、図５Ｂでは、２つのルータ１０および１０ａを接続して、単一のインターネット・ルータ・システム１１０を形成している。この場合も、これらルータ１０および１０ａを単一のラック６０(図１Ｂ)に収納できる。したがって、ルータ・システム１１０では、ルータ１０と１０ａとの間を接続してルータ・システムを形成し、このシステム内では、ルータ１０および１０ａの入力ポートで受け取ったパケットのヘッダが分析され、パケットはルータ１０および１０ａを介して、例えばもう一方のルータの出力ポートに送出される。もう一方のルータの出力ポートは、先のルータのヘッダの分析によって示される。
【００２６】
図５Ａに示すような２つの独立のルータ１０および１０ａを接続して、図５Ｂの単一のインターネット・ルータ・システム１１０を形成する場合、コントローラ４４および４６は再プログラムされ、例えば、各入力ポートに対する出力ポートのルーティング・テーブルが変更される。さらに、再プログラムされたコントローラは、システム１１０を介して入力ポートから所望の出力ポートに達する経路を識別する、内部ルーティング・テーブルを変更する。
【００２７】
本発明を好ましい実施形態により図示し、説明してきたが、当業者には、添付の特許請求の範囲の請求項に定義された本発明の範囲から逸脱することなく、形態または細部に各種の変更を加えるのが可能であることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１Ａ】本発明による積重ね可能で切換え可能なルータ・システムの斜視図である。
【図１Ｂ】ラックに一体的に積重ねて収納される２つのルータ・システムを示す斜視図である。
【図２】図１のルータ・システムのハウジングの斜視図である。
【図３Ａ】図１のルータ・システム用の１対の電源コントローラの斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａにおける線３Ｂ−３Ｂに沿った電源コントローラの内部構成要素の平面図である。
【図４Ａ】Ｘ次元において相互接続された１対のルータ・システムの正面図である。
【図４Ｂ】Ｙ次元において相互接続された１対のルータ・システムの斜視図である。
【図４Ｃ】Ｚ次元において相互接続された１対のルータ・システムの側面図である。
【図５Ａ】２つの別個のルータを一体的にリンクしたモジュールの論理図である。
【図５Ｂ】単一のルータ・システムを形成する、一体的にリンクされた図５Ａの２つのルータのモジュールの論理図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０ルータ・システム
１０ａルータ・システム
１２ルータ・モジュール・アレイ
１４ルータ・モジュール・アレイ
２５ハウジング
２６電源
２８電源
３０冷却システム
３２冷却システム
４４コンフィグレーション・コントローラ
４６コンフィグレーション・コントローラ
６０ラック

Claims

ラックと、
ルータ・ファブリックに相互接続され、前記ラックに取り付けられた第1ハウジングに収納された第１のファブリック・ルータ・モジュール・アレイと、
ルータ・ファブリックに相互接続され、前記ラック内において前記第1ハウジングに隣接して取り付けられた第２ハウジングに収容された第２のファブリック・ルータ・モジュール・アレイと、
システム・ルータ・ファブリックを形成するように、第１および第２のファブリック・ルータ・モジュール・アレイのモジュール間を接続するファブリック接続と、を備えたルータ・システム。
請求項１において、さらに、前記ファブリック接続を介する信号経路を選択する、１つ以上のコンフィグレーション・コントローラを備えたルータ・システム。
請求項１において、さらに、前記第１および第２のファブリック・モジュール・アレイに電力を供給する、１つ以上の電源を備えたルータ・システム。
請求項３において、さらに、前記電源からの電力の過剰供給を防止する１つ以上の電源コントローラを備えたルータ・システム。
請求項１において、さらに、ルータ・モジュールを所望の動作温度範囲内に維持する１つ以上の冷却システムを備えたルータ・システム。
請求項１において、Ｘ次元において１つ以上の別のルータ・システムと相互接続される、ルータ・システム。
請求項１において、Ｙ次元において１つ以上の別のルータ・システムと相互接続される、ルータ・システム。
請求項１において、Ｚ次元において１つ以上の別のルータ・システムと相互接続される、ルータ・システム。
請求項１において、Ｘ次元、Ｙ次元、およびＺ次元において複数の別のルータ・システムと相互接続され、トーラス・トポロジを有するマルチモード・システムを形成する、ルータ・システム。
ラックと、
前記ラックに取り付けられた第１ルータであって、複数の入力／出力ポートを有し、入力ポートで受け取ったパケット内のヘッダを分析して、このヘッダで指定された第１ルータの出力ポートにこのパケットをルーティングする、第１ルータと、
前記ラックに取り付けられた第２ルータであって、複数の入力／出力ポートを有し、入力ポートで受け取ったパケット内のヘッダを分析して、このヘッダで指定された第２ルータの出力にパケットをルーティングする、第２ルータと、
ルータ・システムを形成するように第１ルータと第２ルータとの間を接続する接続であって、このルータ・システム内では、第１ルータおよび第２ルータの一方の入力ポートで受け取ったパケットのヘッダが分析され、このパケットが第１および第２ルータを介して他のルータの出力ポートに送出され、他のルータの出力ポートは第１および第２ルータの一方においてヘッダを分析することにより示される、接続と、を備えたルータ・システム。
請求項１０において、さらに、前記第１および第２ルータを通る信号経路を選択する、１つ以上のコンフィグレーション・コントローラを備えたルータ・システム。
請求項１０において、さらに、前記第１および第２ルータの電力を供給する１つ以上の電源を備えたルータ・システム。
請求項１２において、さらに、前記電源からの電力の過剰供給を防止する１つ以上の電源コントローラを備えたルータ・システム。
請求項１０おいて、さらに、第１および第２ルータ・モジュールを所望の動作温度範囲内に維持する１つ以上の冷却システムを備えたルータ・システム。