JP2006262143A - 通信中継装置、情報管理システム、制御方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】通信帯域幅が異なる複数の通信回線に接続されている通信中継装置において、これまでよりも輻輳を生じにくくさせる。
【解決手段】通信用のポートを複数備える通信中継装置であって、少なくとも１つの受信側ポートを介して送信側装置から受信した通信データを、送信側ポートを介して受信側装置に送信する通信中継部と、送信側ポートを介して送信すべき通信データを格納するバッファと、バッファから通信データを送信したことに応じて、バッファのエントリが空いたことを示す制御信号を、所定の送信間隔で送信側装置に送信する制御信号送信部と、送信側ポートに接続された通信回線の帯域幅を取得する帯域幅取得部と、送信間隔を、帯域幅に基づいて制御する送信間隔制御部とを備える通信中継装置を提供する。
【選択図】図４

Description

本発明は、通信中継装置、情報管理システム、制御方法、およびプログラムに関する。特に、本発明は、輻輳制御を実現する通信中継装置、情報管理システム、制御方法、およびプログラムに関する。

近年、サーバ装置又はディスク装置をファイバチャネルにより広域ネットワーク経由で接続し、データのバックアップを遠隔地に作成するシステムが実用化されている。このシステムによれば、災害発生等の相関が少ない遠隔地にバックアップを保持できるので、データが消失する可能性を極めて低いものとすることができる。このようなシステムにおいては、一般に広域ネットワークの帯域幅が局所ネットワークの帯域幅よりも小さいので、広域ネットワーク及び局所ネットワークを中継するスイッチ装置において輻輳が生じる可能性がある。

従来、このような輻輳を防止するために、バッファクレジットによるフロー制御を行うスイッチ装置が用いられている（特許文献１参照。）。バッファクレジット制御では、スイッチ装置に設けられた通信データ用のバッファの残り容量を、当該スイッチ装置に接続するディスク装置に通知し、通知を受けたディスク装置はクレジットを超えない数のフレームを送るように制御する。これにより、スイッチ装置に設けられたバッファがあふれることを防ぐことができる。

特開２０００−２２４１８０号公報

スイッチ装置に複数のディスク装置が接続されている場合において、利用者は、各々のディスク装置の重要度に応じて通信の優先度を設定したい場合がある。例えば、あるスイッチ装置に、基幹業務用のデータを記録したディスク装置と、提供用情報を記録したディスク装置とが接続されている場合においては、基幹業務用のデータを記録したディスク装置の通信をより優先すべきである。一方で、通信帯域が充分に大きい場合には、何れのディスク装置による通信であってもその通信帯域をできるだけ利用して通信すべきである。

更に、上記の特許文献１によれば、輻輳を検出した装置から、輻輳に関する情報を、他の装置に順次送信しなければならない。このため、装置間で輻輳情報を伝達するための新たなデータフレームを定義しなければならず、既存の技術との親和性が低い。

そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる通信中継装置、情報管理システム、制御方法、およびプログラムを提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、通信用のポートを複数備える通信中継装置であって、少なくとも１つの受信側ポートを介して送信側装置から受信した通信データを、送信側ポートを介して受信側装置に送信する通信中継部と、送信側ポートを介して送信すべき通信データを格納するバッファと、バッファから通信データを送信したことに応じて、バッファのエントリが空いたことを示す制御信号を、所定の送信間隔で送信側装置に送信する制御信号送信部と、送信側ポートに接続された通信回線の帯域幅を取得する帯域幅取得部と、送信間隔を、帯域幅に基づいて制御する送信間隔制御部とを備える通信中継装置、当該通信中継装置の制御方法、当該通信中継装置を制御するプログラム、および当該通信中継装置を有する情報管理システムを提供する。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明によれば、通信帯域幅が異なる複数の通信回線に接続される通信中継装置において、これまでよりも輻輳を生じにくくさせることができる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、通信ネットワーク１０の全体構成を示す。通信ネットワーク１０は、広域ネットワークを介して相互に接続された情報管理システム１５−１及び情報管理システム１５−２を備える。情報管理システム１５−１は、記憶装置２０−１と、記憶装置２０−２と、通信中継装置３０−１と、管理用コンピュータ３５とを有する。通信中継装置３０−１は、ファイバチャネル規格等に準拠した通信回線により、記憶装置２０−１及び記憶装置２０−２の各々を広域ネットワークに接続する。管理用コンピュータ３５は、通信中継装置３０−１を制御するプログラムをＣＤ−ＲＯＭ４０等の記録媒体から読み出して通信中継装置３０−１に記録させ、通信中継装置３０−１において実行させる。また、情報管理システム１５−２は、記憶装置２０−３と、記憶装置２０−４と、通信中継装置３０−２とを有する。通信中継装置３０−２は、記憶装置２０−３及び記憶装置２０−４の各々を広域ネットワークに接続する。

記憶装置２０−１及び記憶装置２０−２の各々は、記録しているデータを記憶装置２０−３又は記憶装置２０−４に送信し、記憶装置２０−３又は記憶装置２０−４において記録させる。記憶装置２０−３及び記憶装置２０−４の各々は、記憶装置２０−１又は記憶装置２０−２に障害が発生した場合に、記録しているデータを記憶装置２０−１及び記憶装置２０−２に返信して復旧させる。このように、本実施例に係る通信ネットワーク１０によれば、記憶装置２０−３及び記憶装置２０−４を障害発生時のバックアップとして用いることで、データの消失を防ぐことができる。

なお、天災等の大規模災害を考慮すれば、情報管理システム１５−１は、情報管理システム１５−２から遠隔に設けられていることが望ましい。この場合、広域ネットワークを介した遠距離の通信はコストが高く、かつその帯域幅が小さい傾向にある。一方で、情報管理システム１５−１は、例えば企業の建物内に設けられることから、記憶装置２０−１及び通信中継装置３０−１間の通信回線は広域ネットワークの通信回線と比較して短くかつその帯域幅は大きい。このため、通信中継装置３０−１は、通信帯域幅が大きく異なる２つの通信回線に接続されることとなる。

このような場合、通信中継装置３０−１は、通信データが記憶装置２０−１又は記憶装置２０−２から極めて高速に転送されたとしても、受信した通信データを直ちに広域ネットワークに送信できない。この結果、通信中継装置３０−１内に設けられた出力バッファがあふれ、輻輳が発生してしまう場合がある。本実施例に係る通信中継装置３０−１は、このような輻輳の発生を効果的に防止することを目的とする。

図２は、記憶装置２０−１の機能を機能ブロックに分類して示す。記憶装置２０−１は、記録部２００と、送信部２１０とを有する。記録部２００は、データを記録する。送信部２１０は、通信中継装置３０内の出力バッファ３００のエントリが空いたことを示す制御信号を受信したことに応じて、記録部２００に記録されたデータを通信中継装置３０−１に対して送信する。記録部２００に記録されたデータは、送信部２１０により順次送信されることにより記憶装置２０−３又は記憶装置２０−４に送信される。この結果、記憶装置２０−３又は記憶装置２０−４は、記録部２００に記録されたデータのバックアップを保持することができる。

図３は、通信中継装置３０−１の機能を機能ブロックに分類して示す。通信中継装置３０は、通信中継部３００と、出力バッファ３４０と、バッファモニタ部３５０と、設定情報メモリ３６０と、制御部３７０とを有する。通信中継部３００は、記憶装置２０−１及び記憶装置２０−２と、記憶装置２０−３及び記憶装置２０−４との間の通信を中継する。具体的には、まず、通信中継部３００は、受信側ポート３１０−１及び受信側ポート３１０−２を介して記憶装置２０−１及び記憶装置２０−２から通信データを受信する。そして、通信中継部３００は、受信した通信データを、送信側ポート３２０を介して受信側装置である記憶装置２０−３又は記憶装置２０−４に送信する。

より詳細には、受信側ポート３１０−１は、記憶装置２０−１に接続され、受信器３１２−１及び送信器３１４−１を有する。受信器３１２−１は、記憶装置２０−１から受信した通信データを出力バッファ３４０に格納する。送信器３１４−１は、制御部３７０から受けた指示に基づいて、制御信号を記憶装置２０−１に送信する。また、受信側ポート３１０−２は、記憶装置２０−２に接続され、受信器３１２−２及び送信器３１４−２を有する。受信器３１２−２は、記憶装置２０−２から受信した通信データを出力バッファ３４０に格納する。送信器３１４−２は、制御部３７０から受けた指示に基づいて、制御信号を記憶装置２０−２に送信する。

送信側ポート３２０は、広域ネットワークに接続され、送信器３２５を有する。送信器３２５は、出力バッファ３４０から通信データを読み出して広域ネットワークに対して送信する。出力バッファ３４０は、受信側ポート３１０−１又は受信側ポート３１０−２を介して受信した、送信側ポート３２０を介して送信すべき通信データを格納する。バッファモニタ部３５０は、出力バッファ３４０の空きエントリの数を検出して制御部３７０に通知する。設定情報メモリ３６０は、輻輳制御に関する各所の情報を記録している。例えば、設定情報メモリ３６０は、広域ネットワークの通信帯域幅、輻輳発生の判断に用いる空きエントリの数の基準値、および、通信中継装置３０に対して連続転送可能な通信データの最大量を記録している。

制御部３７０は、受信側ポート３１０−１及び受信側ポート３１０−２により制御信号を送信させる送信間隔を制御する。
図４は、制御部３７０の機能を機能ブロックに分類して示す。制御部３７０は、通知部４００と、輻輳判断部４１０と、帯域幅取得部４２０と、送信間隔制御部４３０と、制御信号送信部４４０とを有する。通知部４００は、出力バッファ３４０の容量よりも小さい予め定められた値を、通信中継装置３０に対して連続転送可能な通信データの最大量として記憶装置２０−１及び記憶装置２０−２に通知する。

輻輳判断部４１０は、出力バッファ３４０の空きエントリの数が予め定められた基準値未満であることを条件として、通信中継装置３０により通信に輻輳が発生していると判断する。帯域幅取得部４２０は、送信側ポート３２０に接続された通信回線の帯域幅、即ち広域ネットワークの帯域幅を取得する。帯域幅取得部４２０は、設定情報メモリ３６０に予め記録された値を当該帯域幅として取得してもよいし、帯域幅を検出する外部の装置から当該帯域幅の通知を受けてもよい。

送信間隔制御部４３０は、制御信号送信部４４０が複数の空きエントリの各々について複数の制御信号の各々を順次送信する送信間隔を、帯域幅取得部４２０により取得された帯域幅に基づいて制御する。例えば、帯域幅が１Ｍｂｐｓで、１つのエントリの容量が１００ｋｂｉｔであれば、送信間隔制御部４３０は、１００ｋを１Ｍで除算した０．１秒を送信間隔として設定する。

制御信号送信部４４０は、通信中継部３００が出力バッファ３４０から通信データを送信したことに応じて、出力バッファ３４０のエントリが空いたことを示す制御信号を、送信間隔制御部４３０により設定された所定の送信間隔により、記憶装置２０−１又は記憶装置２０−２に対して送信する。

図５は、記憶装置２０−１および記憶装置２０−２と通信中継装置３０−１との間の通信を示すタイムチャートである。通信中継装置３０−１の通知部４００は、記憶装置２０−１及び記憶装置２０−２接続された場合等に、連続転送可能な通信データの最大量を記憶装置２０−１及び記憶装置２０−２に通知する（ＢＣＣ＝７）。この最大量は、出力バッファ３４０の最大容量より小さいことが好ましく、本図の例においては、出力バッファ３４０の最大容量である１６よりも小さい７に設定されている。これにより、極めて短い時間で直ちに輻輳状態となり制御不能となることを防ぐことができる。

輻輳が発生していない状態において、記憶装置２０−１は、予め定められた送信間隔（例えば、数μ秒程度）で通信データを連続して通信中継装置３０に送信する。一方で、輻輳が発生している状態において、通信中継装置３０−１は、出力バッファ３４０から通信データを送信したことに応じて、出力バッファ３４０のエントリが空いたことを示す制御信号を、記憶装置２０−１又は記憶装置２０−２に送信する。この制御信号は、例えば、ファイバチャネルのＲ＿ＲＤＹ信号である。これを受けた記憶装置２０−１又は記憶装置２０−２は、通信データのデータフレームを通信中継装置３０−１に送信する。

また、記憶装置２０−１および記憶装置２０−２の各々に接続された受信側ポートの各々には、通信の優先度が予め定められている。例えば本図の例において、記憶装置２０−２に接続する受信側ポート３１０−２には、記憶装置２０−１に接続する受信側ポート３１０−１よりも高い優先度が予め定められている。優先度とは、例えば、QoS(Quality of Services)の段階をいう。より具体的には、優先度は、highレベル、middleレベル、およびlowレベルのように相対的かつ定性的な基準により定められてもよいし、平均データレート又は保証データレートのような定量的な基準により定められてもよい。通信中継装置３０−１は、優先度がより高い受信側ポートに対して、優先度がより低い受信側ポートよりも短い送信間隔で、制御信号送信部４４０により制御信号を送信させる。例えば、本図に示す時間内には、記憶装置２０−１に対してＲ＿ＲＤＹが２回送信される一方で、記憶装置２０−２に対してはＲ＿ＲＤＹが４回送信される。

図６は、制御部３７０が送信間隔を設定する処理のフローチャートを示す。バッファモニタ部３５０は、出力バッファ３４０の空きエントリの数を検出する（Ｓ５００）。輻輳判断部４１０は、出力バッファ３４０の空きエントリの数が基準値未満であるか否かを判断することにより、通信中継装置３０による通信に輻輳が発生しているか否かを判断する（Ｓ５１０）。輻輳が発生していないことを条件として（Ｓ５１０：ＮＯ）、送信間隔制御部４３０は、輻輳が発生している場合に設定される送信間隔よりも短い予め定められた送信間隔（例えば数μ秒から数百μ秒程度）を設定する（Ｓ５２０）。

一方、輻輳が発生していることを条件として（Ｓ５１０：ＹＥＳ）、帯域幅取得部４２０は、送信側ポートに接続された通信回線の帯域幅を取得する（Ｓ５３０）。輻輳判断部４１０は、輻輳発生の基準値よりも小さい値に予め定められた重輻輳基準値よりも更に小さいことを条件として、重輻輳が発生していると判断する（Ｓ５４０）。重輻輳が発生していることを条件として（Ｓ５４０：ＹＥＳ）、送信間隔制御部４３０は、重輻輳が発生していない場合よりも更に長い送信間隔（例えば数ｍ秒から数百ｍ秒程度）を算出する（Ｓ５５０）。

一方で、重輻輳が発生していないことを条件として（Ｓ５４０：ＮＯ）、送信間隔制御部４３０は、輻輳が発生していない場合よりも長く、かつ、重輻輳が発生していない場合よりも短い送信間隔（例えば数ｍ秒から数百ｍ秒程度）を、帯域幅に基づいて算出する（Ｓ５６０）。そして、送信間隔制御部４３０は、算出した送信間隔を制御信号送信部４４０に設定する（Ｓ５７０）。

図７は、制御部３７０がバッファの空きエントリの数に応じて変更する送信間隔を示す。本図の例においては、帯域幅取得部４２０により取得される帯域幅は、出力バッファ３４０の空きエントリの数に関わらず一定であるものとする。出力バッファ３４０の空きエントリの数が、輻輳発生の基準値以上である場合においては、送信間隔制御部４３０は、バッファの空きエントリの数に関わらず予め定められた送信間隔で、制御信号を送信させる。

一方で、出力バッファ３４０の空きエントリの数が輻輳発生の基準値未満である場合においては、送信間隔制御部４３０は、輻輳が発生していない場合よりも長い送信間隔（例えば数ｍ秒から数百ｍ秒程度）を設定する。更に、送信間隔制御部４３０は、バッファの空きエントリが減少したことを条件として送信間隔を長くし、バッファの空きエントリが増加したことを条件として送信間隔を短くする。また、出力バッファ３４０の空きエントリの数が重輻輳基準値未満である場合においては、送信間隔制御部４３０は、重輻輳が発生していない場合よりも更に長い送信間隔を設定する。また、好ましくは、送信間隔制御部４３０は、バッファの空きエントリの数の減少幅に対する、送信間隔の増分を、重輻輳が発生していない場合と比較して更に大きくする。

このように、送信間隔制御部４３０は、輻輳発生時には送信間隔を大きく設定すると共に、輻輳の程度に応じて送信間隔を増加させる増分を変更する。この結果、送信間隔制御部４３０は、出力バッファ３４０の空きエントリの数に対する送信間隔の関係を、下に凸の単調減少関数とするように、送信間隔を制御することができる。これにより、輻輳が発生した場合であっても送信間隔を適切に制御することができ、輻輳の程度が悪化することを防ぎ、かつ輻輳を解消し易くすることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

図１は、通信ネットワーク１０の全体構成を示す。 図２は、記憶装置２０−１の機能を機能ブロックに分類して示す。 図３は、通信中継装置３０−１の機能を機能ブロックに分類して示す。 図４は、制御部３７０の機能を機能ブロックに分類して示す。 図５は、記憶装置２０−１および記憶装置２０−２と通信中継装置３０−１との間の通信を示すタイムチャートである。 図６は、制御部３７０が送信間隔を設定する処理のフローチャートを示す。 図７は、制御部３７０がバッファの空きエントリの数に応じて変更する送信間隔を示す。

符号の説明

１０ 通信ネットワーク
１５ 情報管理システム
２０ 記憶装置
３０ 通信中継装置
３５ 管理用コンピュータ
４０ ＣＤ−ＲＯＭ
２００ 記録部
２１０ 送信部
３００ 通信中継部
３１０ 受信側ポート
３１２ 受信器
３１４ 送信器
３２０ 送信側ポート
３２５ 送信器
３４０ 出力バッファ
３５０ バッファモニタ部
３６０ 設定情報メモリ
３７０ 制御部
４００ 通知部
４１０ 輻輳判断部
４２０ 帯域幅取得部
４３０ 送信間隔制御部
４４０ 制御信号送信部

Claims (11)

1. 通信用のポートを複数備える通信中継装置であって、
   少なくとも１つの受信側ポートを介して送信側装置から受信した通信データを、送信側ポートを介して受信側装置に送信する通信中継部と、
   前記送信側ポートを介して送信すべき通信データを格納するバッファと、
   前記バッファから通信データを送信したことに応じて、前記バッファのエントリが空いたことを示す制御信号を、所定の送信間隔で前記送信側装置に送信する制御信号送信部と、
   前記送信側ポートに接続された通信回線の帯域幅を取得する帯域幅取得部と、
   前記送信間隔を、前記帯域幅に基づいて制御する送信間隔制御部と
   を備える通信中継装置。
2. 各々に通信の優先度が予め設定された複数の前記受信側ポートを備え、
   前記送信間隔制御部は、優先度がより高い受信側ポートに対して、優先度がより低い受信側ポートよりも短い送信間隔で、前記制御信号送信部により前記制御信号を送信させる
   請求項１記載の通信中継装置。
3. 前記送信間隔制御部は、前記バッファに含まれる空きエントリが増加したことを条件として、前記送信間隔を短くし、前記バッファに含まれる空きエントリが減少したことを条件として、前記送信間隔を長くする
   請求項１記載の通信中継装置。
4. 前記送信間隔制御部は、前記バッファの空きエントリの数に対する前記送信間隔の関係を、下に凸の単調減少関数とするように、前記送信間隔を制御する
   請求項３記載の通信中継装置。
5. 前記バッファの空きエントリの数が予め定められた基準値未満であることを条件として、当該通信中継装置による通信に輻輳が発生していると判断する輻輳判断部を更に備え、
   前記送信間隔制御部は、輻輳が発生していることを条件として、前記帯域幅に基づいて前記送信間隔を設定し、輻輳が発生していないことを条件として、当該送信間隔よりも短い予め定められた送信間隔を設定する
   請求項１記載の通信中継装置。
6. 前記輻輳判断部は、前記バッファの空きエントリの数が前記基準値未満である場合において、前記基準値よりも小さい値に予め定められた重輻輳基準値よりも更に小さいことを条件として、重輻輳が発生していると判断し、
   前記送信間隔制御部は、重輻輳が発生していることを条件として、重輻輳が発生していない場合よりも更に長い送信間隔を設定する
   請求項５記載の通信中継装置。
7. 前記バッファの容量よりも小さい予め定められた値を、当該通信中継装置に対して連続転送可能な通信データの最大量として前記送信側装置に通知する通知部を更に備える請求項１記載の通信中継装置。
8. 前記通信中継部は、ファイバチャネル用の装置から前記受信側ポートを介して受信した通信データを、当該装置との間の通信回線よりも通信帯域幅が小さい通信回線を介して他のファイバチャネル用の装置に送信し、
   前記制御信号送信部は、前記制御信号として、ファイバチャネルのＲ＿ＲＤＹ信号を送信し、
   前記帯域幅取得部は、前記他のファイバチャネル用の装置との間の通信回線の帯域幅を取得し、
   前記送信間隔制御部は、前記帯域幅に基づいて、前記Ｒ＿ＲＤＹ信号の送信間隔を設定する
   請求項１記載の通信中継装置。
9. 通信用のポートを複数備える通信中継装置と、当該通信中継装置の通信用のポートに接続され、当該通信中継装置を中継して外部の装置に通信データを送信する記憶装置とを備える情報管理システムであって、
   前記通信中継装置は、
   少なくとも１つの受信側ポートを介して記憶装置から受信した通信データを、送信側ポートを介して受信側装置に送信する通信中継部と、
   前記送信側ポートを介して送信すべき通信データを格納するバッファと、
   前記バッファから通信データを送信したことに応じて、前記バッファのエントリが空いたことを示す制御信号を、所定の送信間隔で前記記憶装置に送信する制御信号送信部と、
   前記送信側ポートに接続された通信回線の帯域幅を取得する帯域幅取得部と、
   前記送信間隔を、前記帯域幅に基づいて設定する送信間隔制御部と
   を有し、
   前記記憶装置は、
   データを記録する記録部と、
   前記通信中継装置から前記制御信号を受信したことに応じて、前記記録部に記録されたデータを前記通信中継装置に対して送信する送信部と
   を有する情報管理システム。
10. 通信用のポートを複数備える通信中継装置の制御方法であって、
    前記通信中継装置は、
    少なくとも１つの受信側ポートを介して送信側装置から受信した通信データを、送信側ポートを介して受信側装置に送信する通信中継部と、
    前記送信側ポートを介して送信すべき通信データを格納するバッファと
    を有し、
    前記バッファから通信データを送信したことに応じて、前記バッファのエントリが空いたことを示す制御信号を、所定の送信間隔で前記送信側装置に送信する段階と、
    前記送信側ポートに接続された通信回線の帯域幅を取得する段階と、
    前記送信間隔を、前記帯域幅に基づいて設定する段階と
    を備える制御方法。
11. 通信用のポートを複数備える通信中継装置として、情報処理装置を機能させるプログラムであって、
    前記情報処理装置を、
    少なくとも１つの受信側ポートを介して送信側装置から受信した通信データを、送信側ポートを介して受信側装置に送信する通信中継部と、
    前記送信側ポートを介して送信すべき通信データを格納するバッファと、
    前記バッファから通信データを送信したことに応じて、前記バッファのエントリが空いたことを示す制御信号を、所定の送信間隔で前記送信側装置に送信する制御信号送信部と、
    前記送信側ポートに接続された通信回線の帯域幅を取得する帯域幅取得部と、
    前記送信間隔を、前記帯域幅に基づいて設定する送信間隔制御部と
    して機能させるプログラム。

Images