JP2008244907A - 通信装置、通信システム及びそれに用いるlag管理テーブル管理方法 - Google Patents

通信装置、通信システム及びそれに用いるlag管理テーブル管理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 回線カード間のリンクアグリゲーションを構成可能とし、LAG管理テーブルが不一致の状態に陥って、障害ポートにフレームを送信することを回避可能な通信装置を提供する。
【解決手段】 通信装置1のフレーム転送部12は、検索テーブル124とLAGグループ番号とそのLAGを構成するポート番号とを組み合わせたエントリからなるLAG管理テーブル125とを備えている。スイッチ機能部121は、検索テーブル124の検索にて決定した出力ポートがLAG管理テーブル125内のエントリに登録されている時にそのエントリのポート番号の中から分配アルゴリズムにしたがって出力ポートを選択する機能、フレーム転送部12,13間で検索テーブル124,134を一致させる機能、リンクアグリゲーションを構成するポート状態の情報を通知してLAG管理テーブル125,135を一致させる機能を持つ。
【選択図】 図1

Description

本発明は通信装置、通信システム及びそれに用いるLAG管理テーブル管理方法に関し、特にレイヤ2スイッチ機能を持つ通信装置に関する。
一般的に、レイヤ2スイッチ装置では、複数の回線カード上にスイッチングデバイスを搭載し、各回線カード上にフレームスイッチ機能を分散配備している分散スイッチ方式と、一枚の集中スイッチカードと複数の回線カードとからなり、スイッチカードに一つのスイッチングデバイスを配備し、接続される複数の回線カードからのフレームを集中的にスイッチする集中スイッチ方式とがある。
上記のスイッチングデバイスは、アドレスとポート番号とを組み合わせたエントリからなる検索テーブルを内蔵しており、この検索テーブルはそれぞれのスイッチングデバイスで独立に管理されることが多い。
リンクアグリゲーション[以下、LAG(Link Aggregation)とする]機能は複数のリンクを一本にまとめる機能であり、このLAG機能を有するスイッチングデバイスはLAGの構成を管理するテーブル(以下、LAG管理テーブルとする)を有している。LAG管理テーブルはLAGグループとそれに属するポートとの関係を管理するテーブルであり、上記の検索テーブルと同様に、スイッチングデバイス毎に配備され、スイッチングデバイス毎に独立に管理されることが多い。
集中スイッチ方式の場合、LAG管理テーブルは複数の回線カードと接続される集中スイッチカードに配備され、一括管理される。この場合、複数の回線カードに跨るリンクアグリゲーションを外部の通信装置と構成することは、LAGを構成する各回線カードのポートの状態を集中スイッチカードに集約し、集中スイッチに配備されている一つのLAG管理テーブルで管理することによって、実現可能である。
従来の分散スイッチ方式のスイッチ装置について、上記の動作を図4及び図5を参照して説明する。図4において、ポート1212が正常状態の場合、ホスト4宛のフレームはLAGの分配アルゴリズムによって出力ポートとしてポート1212が選択されるものとする。
この時、図4に示すように、ポート1212で障害が発生した場合、回線カード62上のLAG管理テーブル623は図5の上図(正常時)から下図(障害時)へと更新され、出力ポートとしてポート1221が選択されることとなり、フレームは回線カード63へ転送される。
しかしながら、同一のLAGを構成するポートを持つ回線カード63上のLAG管理テーブル633は回線カード62のポート1212の障害状態を得る手段がないため、更新されず、不一致が発生する。回線カード63では更新されないLAG管理テーブル633を基に、回線カード62と同様の分配アルゴリズムにしたがって出力ポートが選択されるため、障害ポートであるポート1212が出力ポートとして決定され、通信装置2に対してフレームを送信できない状態になってしまうという問題がある。
複数の回線カード間のLAG管理テーブルの状態を一致させる手段としては、LAG管理テーブルの状態変化(LAGに属するポート障害の発生/復旧によるエントリ中の該当ポートの無効化/有効化)の情報(LAG管理情報)を、CPU(中央処理装置)61に通知もしくはCPU61からの確認によって検出し、変更内容を他の回線カード上のLAG検索テーブルにも反映する方法が考えられる。
尚、LAGに関しては、以下の特許文献に記載されている。
特開2006−295934号公報 特開2006−295935号公報
上述した集中スイッチカードがない分散スイッチ方式では、LAGを構成するポートで障害が発生した場合、全ての回線カードのLAG管理テーブルを更新して一致させることによって、正常なポートにのみにフレームを分配する必要がある。
しかしながら、上記の分散スイッチ方式では、各回線カード上のLAG管理テーブルが独立に管理されるため、その障害ポートの属する回線カード以外の回線カードにその障害状態を通知する手段がない。そのため、LAG管理テーブルを更新することができず、障害ポートの属する回線カードとそれ以外の回線カードとの間でLAG管理テーブルに不一致が発生する。そのとき、障害ポートの属する回線カード以外の回線カードでは、障害ポートが出力ポートとして選択され、フレームを送信できなくなる場合があるので、回線カード間に跨るLAGを構成することができないという問題がある。
また、上記のCPU61を使用したLAG管理テーブルの状態を一致させる手段では、CPU61が介在し、ソフトウェアでの処理となるため、ポートの状態変化の検出に時間がかかる、LAG管理テーブル623,633への変更反映までに遅延が生じる等、処理性能に問題がある。また、CPU61に障害が発生した場合には、LAG管理テーブル623,633の管理が不可能となってしまうという問題がある。
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、LAG管理テーブルが不一致の状態に陥って、障害ポートにフレームを送信することを回避することができる通信装置、通信システム及びそれらに用いるLAG管理テーブル管理方法を提供することにある。
本発明による通信装置は、複数の回線カードそれぞれに、リンクアグリゲーショングループとそれに属するポートとの関係を管理するリンクアグリゲーション管理テーブルが配備された通信装置であって、
前記複数の回線カードそれぞれにおいて前記リンクアグリゲーション管理テーブルの状態を一致させる機能を備えている。
本発明による通信システムは、上記の通信装置を含むことを特徴とする。
本発明によるLAG管理テーブル管理方法は、複数の回線カードそれぞれに、リンクアグリゲーショングループとそれに属するポートとの関係を管理するリンクアグリゲーション管理テーブルが配備された通信装置に用いるLAG管理テーブル管理方法であって、
前記通信装置が、前記複数の回線カードそれぞれにおいて前記リンクアグリゲーション管理テーブルの状態を一致させる処理を実行している。
すなわち、本発明の通信装置は、複数の回線カードそれぞれに、リンクアグリゲーション[以下、LAG(Link Aggregation)とする]管理テーブルが配備された通信装置において、LAG管理テーブルの状態を一致させる機能を有することによって、LAGを構成するリンク障害が発生し、LAG管理テーブルが不一致の状態に陥り、正常ポートへのフレーム送信が不可能になるという問題を解決し、回線カード間に跨るLAGを構成可能としたことを特徴とする。
これによって、本発明の通信装置は、複数の回線カード上に、複数の物理リンクを一本にまとめるLAG機能と、LAGグループとそれに属するポートとの関係を管理するLAG管理テーブルとを有するスイッチングデバイスを搭載し、各回線カード上にフレームスイッチ機能を分散配備している分散スイッチ方式において、複数の回線カードのLAG管理テーブルの状態を一致させる機能(回線カード間でLAG管理テーブルを同期させる機能)を備え、LAG管理テーブルが不一致の状態に陥って、障害ポートにフレームを送信することが回避可能となるため、回線カード間に跨るLAGを構成することが可能となる。
また、本発明の通信装置は、LAG管理テーブルを一致させる処理に装置制御部のCPU処理が介在しないので、CPU処理による性能問題や、CPU障害時にLAG管理テーブルの管理が不可となるという問題が発生しない。
さらに、本発明の通信装置は、あるLAGグループに属するポートに障害が発生し、そのポートの属するフレーム転送部のLAG管理テーブルを更新した場合、そのLAGグループに属するポートを持つ他のフレーム転送部にLAG管理情報を通知し、LAG管理テーブルを更新させているので、同一LAGグループのポートを含むフレーム転送部のLAG管理テーブルを一致させることが可能となるため、どのフレーム転送部も障害ポートにフレームを送信することが回避可能となり、3つ以上のフレーム転送部に跨ったLAGも構成することが可能となる。
本発明は、上記のような構成及び動作とすることで、LAG管理テーブルが不一致の状態に陥って、障害ポートにフレームを送信することを回避することができるという効果が得られる。
次に、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施例による通信システムの構成を示すブロック図である。図1において、本発明の一実施例による通信システムは、通信装置1,2と、ホスト装置3,4とから構成されている。通信装置1は、装置制御部11と、2つのフレーム転送部12,13(例えば、回線カード等)とから構成されている。以下の説明では、2つのフレーム転送部12,13が同じ構成及び動作となっているので、フレーム転送部12からフレーム転送部13への転送について説明し、フレーム転送部13からフレーム転送部12への転送についてはその説明を省略する。
フレーム転送部12は通信装置1外部の通信装置2と伝送媒体を介して接続するための2つポート(ポート211,212)を備え、通信装置2との間でフレームの送受信を行う。さらに、フレーム転送部12はフレーム転送部13との間でフレームの送受信を行い、フレーム転送部13との間を接続するポート213とリンクアグリゲーション[以下、LAG(Link Aggregation)とする]管理情報を送受信するためのポート215とを備えている。また、フレーム転送部12はスイッチ機能部121と、フレーム識別部122と、ヘッダ編集部123と、検索テーブル124と、LAG管理テーブル125とを備えている。尚、フレーム転送部13もポート221,222,223,225を備え、スイッチ機能部131と、フレーム識別部132と、ヘッダ編集部133と、検索テーブル134と、LAG管理テーブル135とを備えている。
スイッチ機能部121は、一般的なフレームスイッチ機能を有し、フレームの宛先アドレスをキーにアドレスとポート番号とを組み合わせたエントリからなる検索テーブル124の検索を行い、出力ポートを決定する。検索テーブル124の各エントリはエージングタイマを持ち、エージングタイマで一定時間の経過を検出したエントリを削除する。以下、このようなエントリをエージアウトしたエントリとする。
また、スイッチ機能部121はフレームの送信元アドレスが検索テーブル124に登録されているかどうかをチェックし、未登録の場合、受信ポートとともに登録(ラーニング)する。既に登録済みの場合、スイッチ機能部121は該当エントリのエージングタイマを更新する。
さらに、スイッチ機能部121は、LAGグループ番号とそのLAGを構成するポート番号とを組み合わせたエントリからなるLAG管理テーブル125を備えている。スイッチ機能部121は、検索テーブル124の検索によって決定した出力ポートがLAG管理テーブル125に登録されているかどうかをチェックし、いずれかのLAGグループ番号のエントリに登録されていた場合、そのエントリに登録されているポート番号の中から分配アルゴリズムにしたがって出力ポートを一つ選択する。
スイッチ機能部121はフレームがユニキャストフレームであり、スイッチ機能部121で決定した出力ポートと入力ポートとが同一のフレーム転送部12に属するポートである場合、そのフレームをフレーム識別部122に転送する。
また、スイッチ機能部121はフレームがユニキャストフレームであるが、スイッチ機能部121で決定した出力ポートが他のフレーム転送部13に属するポートである場合、ヘッダ編集部123に転送する。
さらに、スイッチ機能部121はフレームがブロードキャストフレームの場合、自機器(フレーム転送部12)に属するポートに出力する(受信ポートを除く)とともに、ヘッダ編集部123に転送する。
フレーム識別部122では、LAG管理テーブル125を参照し、入力ポートまたはスイッチ機能部121が決定した出力ポートがリンクアグリゲーショングループに属するポートかどうかを識別する。フレーム識別部122はフレームの入力ポートもしくは出力ポートのいずれかがリンクアグリゲーションポートである場合、フレームをコピー(複製)し、そのフレームをスイッチ機能部121で決定した出力ポートから出力すると同時に、コピーしたフレームをヘッダ編集部123に転送する。
ヘッダ編集部123では、コピーしたフレームであるかどうかを示すフィールド、入力ポート番号を格納するフィールドからなる装置内ヘッダを作成して、フレームに付与し、他のフレーム転送部13にポート213から転送する。
ヘッダ編集部123は、フレーム識別部122からのフレームに対しては、コピーフィールドをセットし、他のフレーム転送部13にポート213から転送する。この時、コピーしたフレームのデータ部は転送先のフレーム転送部13における登録処理で必要ないため、ヘッダ編集部123はそのデータ部を削除する。これによって、本実施例では、フレーム転送部12,13間を転送するデータ量を削減することができ、フレーム転送部12,13間の伝送帯域を効率的に利用することが可能となる。
また、ヘッダ編集部123では、スイッチ機能部121からのフレームに対しては、コピーフィールドをセットせずに、他のフレーム転送部13にポート213から転送する。
装置内ヘッダが付与されたフレームを受信したフレーム転送部13では、スイッチ機能部131において、上記に示した転送元のフレームスイッチ処理と同様に、フレームの送信元アドレスが検索テーブル134に登録されているかどうかをチェックし、未登録の場合、装置内ヘッダの入力ポート番号とともに登録する。既に登録済みの場合、スイッチ機能部131は該当エントリのエージングタイマを更新する。
さらに、フレーム転送部13では、装置内ヘッダのコピーフィールドを参照し、フレームがコピーフレームであると判断した場合、そのフレームは転送元のフレーム転送部12から送信されていると判断し、リンクアグリゲーションポートへのフレームの重複送信を避けるため、フレームを廃棄する。コピーフレームではない場合、フレーム転送部13はスイッチ機能部131の出力ポートを決定する処理を継続し、決定した出力ポートに出力する。
通信装置1は、上述したように、複数のフレーム転送部12,13各々が、LAGを構成するポートで送受信すると判定されたフレームをコピーし、そのコピーしたフレームを他のフレーム転送部のスイッチ機能部に転送することで、フレーム転送部12,13間においてそれぞれ独立に管理されている検索テーブル124,134の状態を一致させる機能を有している。
また、通信装置1は、あるLAGグループに属するポートに障害が発生した場合、そのポートの属するフレーム転送部のLAG管理テーブルを更新するとともに、そのLAGグループに属するポートを持つ他のフレーム転送部にポート215,225を介してLAG管理情報を通知し、LAG管理テーブルを更新させることで、フレーム転送部間においてそれぞれ独立に管理されているLAG管理テーブル125,135の状態を一致させる機能を有している。
このように、通信装置1は、各々フレームの出力ポートを決定するために、アドレスとポート番号とを組み合わせたエントリからなる検索テーブル124,134と、LAGグループ番号とそのLAGを構成するポート番号とを組み合わせたエントリからなるLAG管理テーブル125,135とが配備され、かつこれらのテーブルの状態を一致させる機能を有し、各々スイッチ機能を持つ複数のフレーム転送部12,13からなり、フレーム転送部12、13間に跨がるリンクアグリゲーションを構成可能となっている。
図2は本発明の一実施例によるLAG管理テーブル125,135の管理処理を示す図である。これら図1及び図2を参照して本発明の一実施例によるLAG管理テーブル125,135を同期させる場合の通信装置1の動作について説明する。
通信装置1では、フレーム転送部12のポート211に直接ホスト装置3が接続されており、フレーム転送部12のポート212とフレーム転送部13のポート221とはリンクアグリゲーションを構成し、通信装置2に接続されている。このLAGにはLAGグループ番号Xが割り当てられているものとする。通信装置2にはホスト装置4が接続されているものとし、ホスト装置3,4のアドレスをそれぞれ「A」、「B」とする。
通信装置2に対して、ポート212,221の間のリンクでLAGを構成する場合、LAG管理テーブル125,135には図2の上図(正常時)のようにLAGグループ番号Xとそれに属するポート212,221との対応が登録される。ここで、通信装置2とポート212との間のリンクに障害が発生した場合、LAG管理テーブル125のLAGグループ番号Xのエントリからポート212が無効化され、図2の下図(障害時)のように更新される。
この場合、スイッチ機能部121では分配アルゴリズムによる出力ポートの選択肢からポート212が除外され、ポート221が選択されることとなる。そのため、ホスト装置4宛てのフレームはフレーム転送部13に転送される。
さらに、LAGグループ番号Xのエントリのポート212が無効化されたというLAG管理情報をポート215からポート225を介して、フレーム転送部13に通知する。
フレーム転送部13では通知を受けたLAG管理情報にしたがって、LAG管理テーブル135のLAGグループ番号Xのエントリからポート212が無効化され、LAG管理テーブル125と同一の内容となる。スイッチ機能部131ではこのLAG管理テーブル135にしたがって決定された出力ポート221にフレームを出力する。
上記のように、本実施例では、フレーム転送部12,13間でLAG管理情報を通知して、LAG管理テーブル125,135を一致させることで、LAG機能で選択されたポートからフレームを出力することができるようになり、異なるフレーム転送部12,13間でLAGを構成することが可能となる。
また、本実施例では、通信装置2とポート212との間のリンク障害が復旧した場合、LAG管理テーブル125のLAGグループ番号Xのエントリのポート212が有効化され、LAG管理テーブル125が図2の上図の状態に戻る。その場合、ポート212が有効化されたというLAG管理情報が、ポート215からポート225を介してフレーム転送部13に通知される。
フレーム転送部13では、通知を受けたLAG管理情報にしたがって、LAG管理テーブル135のLAGグループ番号Xのエントリのポート212が有効化し、LAG管理テーブル125とその内容を一致させる。
このように、本実施例では、分散スイッチ方式において、複数のフレーム転送部12,13(回線カード)のLAG管理テーブル125,135の状態を一致させる機能を備えているので、LAG管理テーブル125,135が不一致の状態に陥って、障害ポートにフレームを送信することを回避することができるため、フレーム転送部12,13(回線カード)間に跨るLAGを構成することが可能となる。
また、本実施例では、LAG管理テーブル125,135を一致させる処理に装置制御部11のCPU処理が介在しないので、CPU処理による性能問題や、CPU障害時にLAG管理テーブル125,135の管理が不可になるという問題が発生しない。
図3は本発明の他の実施例による通信システムの構成を示すブロック図である。図3において、本発明の他の実施例は、通信装置1aにフレーム転送部14を追加した以外は図1に示す本発明の一実施例と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。
LAGを3つ以上のフレーム転送部12〜14に跨って構成した場合、そのLAGを構成するフレーム転送部12〜14のどのポートから送信をするかは分配アルゴリズムによって決まり、どのポートも送信ポートとなる可能性があるため、そのLAGグループに属するポートを含む全てのフレーム転送部12〜14のLAG管理テーブル125,135,145を一致させる必要がある。
そのために、上記の本発明の一実施例によるフレーム転送部12〜14において、同一のLAGグループ番号のエントリを持つ全てのフレーム転送部にLAG管理情報を通知する機能を追加する。
あるLAGグループに属するポートに障害が発生し、そのポートの属するフレーム転送部のLAG管理テーブルを更新した場合、そのLAGグループに属するポートを持つ他のフレーム転送部にLAG管理情報を通知し、LAG管理テーブルを更新させる。
このようにすることで、本実施例では、同一のLAGグループのポートを含むフレーム転送部12〜14のLAG管理テーブル125,135,145を一致させることができるので、どのフレーム転送部12〜14も障害ポートにフレームを送信することを回避することができ、3つ以上のフレーム転送部12〜14に跨ったLAGも構成することが可能となる。
本発明の一実施例による通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例によるLAG管理テーブルの管理処理を示す図である。 本発明の他の実施例による通信システムの構成を示すブロック図である。 従来の通信システムの構成を示すブロック図である。 従来のLAG管理テーブルの管理処理を示す図である。
符号の説明
1,1a,2 通信装置
3,4 ホスト装置
11 装置制御部
12〜14 フレーム転送部
121,131,141 スイッチ機能部
122,132,142 フレーム識別部
123,133,143 ヘッダ編集部
124,134,144 検索テーブル
125,135,145 リンクアグリゲーション管理テーブル
211〜216,
221〜226,
231〜236 ポート

Claims (7)

  1. 複数の回線カードそれぞれに、リンクアグリゲーショングループとそれに属するポートとの関係を管理するリンクアグリゲーション管理テーブルが配備された通信装置であって、
    前記複数の回線カードそれぞれにおいて前記リンクアグリゲーション管理テーブルの状態を一致させる機能を有することを特徴とする通信装置。
  2. 前記複数の回線カード上に、複数のリンクを一本にまとめるリンクアグリゲーション機能と、前記リンクアグリゲーション管理テーブルとを有するスイッチングデバイスを搭載し、前記複数の回線カード上にフレームスイッチ機能を分散配備している分散スイッチ方式を用いることを特徴とする請求項1記載の通信装置。
  3. 前記リンクアグリゲーション管理テーブルの状態を一致させる機能は、前記リンクアグリゲーショングループに属するポートに障害が発生して当該ポートの属する回線カードのリンクアグリゲーション管理テーブルが更新された時に当該リンクアグリゲーショングループに属するポートを持つ他の回線カードにリンクアグリゲーション管理情報を通知して前記他の回線カードのリンクアグリゲーション管理テーブルを更新させることを特徴とする請求項1または請求項2記載の通信装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の通信装置を含むことを特徴とする通信システム。
  5. 複数の回線カードそれぞれに、リンクアグリゲーショングループとそれに属するポートとの関係を管理するリンクアグリゲーション管理テーブルが配備された通信装置に用いるLAG管理テーブル管理方法であって、
    前記通信装置が、前記複数の回線カードそれぞれにおいて前記リンクアグリゲーション管理テーブルの状態を一致させる処理を実行することを特徴とするLAG管理テーブル管理方法。
  6. 前記通信装置に、前記複数の回線カード上に、複数のリンクを一本にまとめるリンクアグリゲーション機能と、前記リンクアグリゲーション管理テーブルとを有するスイッチングデバイスを搭載し、前記複数の回線カード上にフレームスイッチ機能を分散配備している分散スイッチ方式を用いることを特徴とする請求項5記載のLAG管理テーブル管理方法。
  7. 前記通信装置が、前記リンクアグリゲーション管理テーブルの状態を一致させる処理において、前記リンクアグリゲーショングループに属するポートに障害が発生して当該ポートの属する回線カードのリンクアグリゲーション管理テーブルが更新された時に当該リンクアグリゲーショングループに属するポートを持つ他の回線カードにリンクアグリゲーション管理情報を通知して前記他の回線カードのリンクアグリゲーション管理テーブルを更新させることを特徴とする請求項5または請求項6記載のLAG管理テーブル管理方法。
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