JP2009105540A - リングプロトコル高速切替方法およびその装置 - Google Patents

リングプロトコル高速切替方法およびその装置 Download PDF

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Abstract

【課題】リング型ネットワークにおいて、収容リング数の増加や切替処理の高速化の要請に対して柔軟に対応する技術を提供する。
【解決手段】本発明は、データ転送装置を提供する。このデータ転送装置は、リング型ネットワークのノードとして機能するn個(nは2以上の整数)の転送リソースと、m個(mは2以上の整数)のリング型ネットワークとn個の転送リソースとを接続する接続回線と、n個の転送リソースを制御する制御部とを備える。接続回線は、m個のリング型ネットワークのうちの少なくとも一部と、n個の転送リソースのうちの少なくとも一部との接続が変更可能に構成されている。制御部は、少なくとも一部の転送リソースから選択された転送リソースを制御して、m個のリング型ネットワークのうちの少なくとも一部を管理させる。
【選択図】図1

Description

本発明は、リング型ネットワークにおいてデータの転送を行うための技術に関するものである。
伝送路やインターフェースの必要量が少なく信頼性の高いリング型ネットワークが普及している。リング形トポロジで構成されたリング型ネットワークでは、データ転送装置や伝送路のいずれか一つでも故障すると、そこでデータの流れが途絶えてしまうので、ネットワーク障害時における障害時の検知と経路の高速切替が重要となる。
リング型ネットワークを構成するデータ転送装置や伝送路の障害を検知する方法として、データ転送装置のうち一つが制御フレームを周期的にリング型ネットワークに送信し、その到達性を監視する方法がある。例えば、特許文献1に記載された方法では、リング型ネットワークを構成する装置のうち一つを監視装置とし、他の構成装置を中継装置とする。監視装置が片側のポートから制御フレームを周期的に送信し、中継装置で中継された制御フレームが、監視装置の逆側のポートで受信できるかどうかを監視する。逆側のポートで制御フレームを受信している間はリング型ネットワークは正常であるが、リング型ネットワークに障害が発生すると、逆側のポートにて制御フレームが受信できなくなるため、これにより障害の発生を検知することができる。一方、ネットワークの大容量化や高速化、高信頼性化といった要請に応えるため、多数のリングを管理するスイッチが望まれている。
特開2004−201009号公報
しかし、従来は、信頼性を維持しつつ収容リング数の増加に対するスケーラビリティの確保や高速切替処理の維持の実現が困難であった。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、リング型ネットワークにおいて、収容リング数の増加や切替処理の高速化の要請に対して柔軟に対応する技術を提供することを目的とする。
本発明は、データ転送装置を提供する。このデータ転送装置は、
データ転送装置であって、
m個(mは2以上の整数)のリング型ネットワークのノードとして機能するn個(nは2以上の整数)の転送リソースと、
前記n個の転送リソースの少なくとも一部をリング型ネットワークのマスタノードとして機能させるように管理するp個(pは2以上の整数)のリング管理リソースと、
前記p個のリング管理リソースと前記n個の転送リソースの相互間を接続する接続回線と、
前記接続回線と前記p個のリング管理リソースとを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記リング管理リソースと前記接続回線とを制御して、前記n個の転送リソースの少なくとも一部を管理する前記リング管理リソースを切り替える。
本発明のデータ転送装置では、複数の転送リソースの各々を管理するリング管理リソースを切り替えることができるので、たとえば転送リソースやリング管理リソースの数を増減させるだけで、収容リング数の増減や処理の高速化に柔軟に対応することができ、スケーラビリティを確保することができる。
さらに、制御部の適切な設定によって、複数のリング管理リソースの負荷を簡易にバランスさせることもできる。すなわち、たとえば仮に一部のリングに負荷が集中しても、このリングを管理するリング管理リソースの管理対象となっているリングの管理を他のリング管理リソースに移管することも可能である。
上記データ転送装置において、
前記転送リソースと前記リング管理リソースとを有するフレーム処理部を複数個備えるようにしても良いし、この場合には、さらに、
前記制御部は、
前記m個のリング型ネットワークの各々のノードとして機能する前記複数のフレーム処理部のいずれかを、ユーザ入力に応じて指定する機能と、
前記指定されたフレーム処理部に障害が生じた場合に、前記指定されたフレーム処理部からの切替の対象となるフレーム処理部を、前記ユーザ入力に応じて指定する機能と、
を有するようにしても良い。
こうすれば、ネットワークに障害が発生したときにおけるデータ転送装置の作動状態が容易に予想(たとえばネットワーク設定時)あるいは解析(障害発生時)できるので、管理負担を軽減することができる。
上記データ転送装置において、
前記フレーム処理部は、さらに、前記転送リソースの転送先を判定する宛先判定部を備え、
前記宛先判定部は、前記データ転送装置が受信したヘルスチェックフレームを前記データ転送装置内部において前記リング管理リソースに帰還させるように宛先を決定するように構成しても良い。
上記データ転送装置において、
前記p個のリング管理リソースと前記n個の転送リソースの少なくとも一部は、クロスバスイッチによって相互に接続されており、
前記接続回線の制御は、前記クロスバスイッチの切替を含むようにしても良いし、あるいは変形例(図27)に示されるように、複数の転送リソースと複数のフレーム送受信部FT1〜FTnとを任意の組合せで接続可能となるように構成しても良い。
上記データ転送装置において、
前記制御部は、前記リング管理リソースと前記接続回線とを制御して、前記リング管理リソースから送信されたヘルスチェックフレームを前記リング管理リソースの管理対象のリング型ネットワークを経由して前記リング管理リソースに帰還させるように構成されていても良い。
本発明は、さらに、データ転送方法を提供する。このデータ転送方法は、
m個(mは2以上の整数)のリング型ネットワークのノードとして機能するn個(nは2以上の整数)の転送リソースと、前記n個の転送リソースの少なくとも一部をリング型ネットワークのマスタノードとして機能させるように管理するp個(pは2以上の整数)のリング管理リソースと、前記p個のリング管理リソースと前記n個の転送リソースの相互間を接続する接続回線と、を準備する工程と、
前記接続回線と前記p個のリング管理リソースとを制御する工程と、
を備え、
前記制御する工程は、前記リング管理リソースと前記接続回線とを制御して、前記n個の転送リソースの少なくとも一部を管理する前記リング管理リソースを切り替える工程を含む。
なお、本発明は、上記の態様に限ることなく、データ転送制御方法としての態様で実現することも可能である。さらには、それら方法や装置を構築するためのコンピュータプログラムとしての態様や、そのようなコンピュータプログラムを記録した記録媒体としての態様など、種々の態様で実現することも可能である。
A.本発明の実施例におけるネットワーク転送システム:
図1は、本発明の実施例におけるリング型ネットワークシステムの概要を示すブロック図である。リング型ネットワークシステムは、本実施例では、2個のリングR1、R2を含んでいる。リングR1とリングR2とは、それぞれ4個のスイッチS1〜S4と、4個のスイッチS1、S5〜S7とを含んでいる。スイッチS1は、第1〜第nのn個のフレーム処理部FP1〜FPnと、これらのフレーム処理部FP1〜FPnを相互に接続するクロスバスイッチCSWと、これらを管理する装置管理部300とを備えている。
第1のフレーム処理部FP1は、第1の宛先判定部HD1と、第1のリング状態管理部RS1と、第1の転送処理部DT1と、m個の入出力ポートP1−1〜Pn−mとを備えている。他のフレーム処理部FP2〜FPnは、本実施例では、いずれも第1のフレーム処理部FP1と同一の構成を備えているものとする。
内部回線CD1〜CDnは、第1〜第nのフレーム処理部FP1〜FPnの第1〜第nの転送部DT1〜DTnとクロスバスイッチCSWとを接続している。たとえば入出力ポートP2−1がスイッチS4から受信したフレームデータは、内部回線CD2を介してクロスバスイッチCSWに転送される。このフレームデータは、装置管理部300によって制御されるクロスバスイッチCSWと内部回線CF1〜CFnのいずれかとを介して、第1〜第nのフレーム処理部FP1〜FPnのうちのいずれかに転送することが可能である。
内部回線CF1〜CFnは、第1〜第nのフレーム処理部FP1〜FPnの宛先判定部HD1〜HFn、リング状態管理部RS1〜RSn、および転送処理部DT1〜DTnと、クロスバスイッチCSWとを相互に接続している。内部回線CF1〜CFnは、クロスバスイッチCSWを介して第1〜第nのn個のフレーム処理部FP1〜FPnの相互間のデータ転送に使用される。内部回線CF1〜CFnは、さらに、クロスバスイッチCSWを介して装置管理部300からの制御指令を第1〜第nのフレーム処理部FP1〜FPnに伝達するとともに、第1〜第nのフレーム処理部FP1〜FPnの状態を表すデータを装置管理部300に伝達する。
このようなスイッチS1の内部構成は、転送リソースとしての第1〜第nのフレーム処理部FP1〜FPnの柔軟な使用を可能とすることができる。具体的には、転送リソースは、たとえば以下の3つの態様でマスタスイッチとしてリングR1を管理することができる。なお、第1〜第nのフレーム処理部FP1〜FPnの各々は、特許請求の範囲における「転送リソース」に相当する。また、装置管理部300は、特許請求の範囲における「制御部」に相当する。
図2は、第1のフレーム処理部FP1でリングR1を管理する第1の態様を示す説明図である。第1の態様では、たとえば以下のシーケンスでリングR1の通信に障害がないことが確認できる。
(1)第1のリング状態管理部RS1(第1のフレーム処理部FP1)がヘルスチェックフレームHCを第1の転送処理部DT1を介して入出力ポートP1−1に出力する。
(2)ヘルスチェックフレームHCは、3つのスイッチS2、S3、S4と入出力ポートP2−1とを介して第2の転送処理部DT2(第2のフレーム処理部FP2)に伝達される。
(3)第2の宛先判定部HD2は、第2の転送処理部DT2に伝達されたヘルスチェックフレームHCのヘッダを解析して、ヘルスチェックフレームHCの転送先を第1のリング状態管理部RS1(第1のフレーム処理部FP1)と判定する。第2の宛先判定部HD2は、この判定結果に基づいて、第2の転送処理部DT2に対して、第1のリング状態管理部RS1が転送先であることを通知する。
(4)第2の転送処理部DT2は、内部回線CD2とクロスバスイッチCSWとを介してヘルスチェックフレームHCを第1のリング状態管理部RS1(第1のフレーム処理部FP1)に伝達する。
(5)第1のリング状態管理部RS1がヘルスチェックフレームHCの帰還を確認してリングR1の通信に障害がないことを確認する。
(6)第2の転送処理部DT2は、この確認に応じてヘルスチェックフレームHCを廃棄する。
図3は、第2のフレーム処理部FP2でリングR1を管理する第2の態様を示す説明図である。第2の態様では、たとえば以下のシーケンスでリングR1の通信に障害がないことが確認できる。
(1)第2のリング状態管理部RS2がヘルスチェックフレームHCを第2の転送処理部DT2に伝達する。
(2)第2の宛先判定部HD2は、第2の転送処理部DT2に伝達されたヘルスチェックフレームHCのヘッダを解析して、ヘルスチェックフレームHCの転送先を第1のフレーム処理部FP1と判定する。第2の宛先判定部HD2は、この判定結果に基づいて、第2の転送処理部DT2に対して、第1の転送処理部DT1(第1のフレーム処理部FP1)が転送先であることを通知する。
(3)第2の転送処理部DT2は、内部回線CD2とクロスバスイッチCSWとを介してヘルスチェックフレームHCを第1の転送処理部DT1(第1のフレーム処理部FP1)に伝達する。
(4)第1の宛先判定部HD1は、第1の転送処理部DT1に伝達されたヘルスチェックフレームHCのヘッダを解析して、ヘルスチェックフレームHCの転送先をスイッチS2と判定する。第1の宛先判定部HD1は、この判定結果に基づいて、第1の転送処理部DT1に対して、スイッチS2が転送先であることを通知する。
(5)第1の転送処理部DT1がヘルスチェックフレームHCを入出力ポートP1−1に出力して、スイッチS2に転送する。
(6)ヘルスチェックフレームHCは、さらに2つのスイッチS3、S4と、入出力ポートP2−1とを介して第2の転送処理部DT2に伝達される。
(7)第2の転送処理部DT2がヘルスチェックフレームHCを第2のリング状態管理部RS2に伝達する。
(8)第2のリング状態管理部RS2がヘルスチェックフレームHCの帰還を確認してリングR1の通信に障害がないことを確認する。
(9)第2の転送処理部DT2は、この確認に応じてヘルスチェックフレームHCを廃棄する。
図4は、第nのフレーム処理部FPnでリングR1を管理する第3の態様を示す説明図である。第3の態様では、たとえば以下のシーケンスでリングR1の通信に障害がないことが確認できる。
(1)第nのリング状態管理部RSn(第nのフレーム処理部FPn)がヘルスチェックフレームHCを第nの転送処理部DTnに伝達する。
(2)第nの宛先判定部HDnは、第nの転送処理部DTnに伝達されたヘルスチェックフレームHCのヘッダを解析して、ヘルスチェックフレームHCの転送先を第1のフレーム処理部FP1と判定する。第nの宛先判定部HDnは、この判定結果に基づいて、第nの転送処理部DTnに対して、第1の転送処理部DT1(第1のフレーム処理部FP1)が転送先であることを通知する。
(3)第nの転送処理部DTnは、内部回線CDnとクロスバスイッチCSWとを介してヘルスチェックフレームHCを第1の転送処理部DT1(第1のフレーム処理部FP1)に伝達する。
(4)第1の宛先判定部HD1は、第1の転送処理部DT1に伝達されたヘルスチェックフレームHCのヘッダを解析して、ヘルスチェックフレームHCの転送先をスイッチS2と判定する。第1の宛先判定部HD1は、この判定結果に基づいて、第1の転送処理部DT1に対して、スイッチS2が転送先であることを通知する。
(5)第1の転送処理部DT1がヘルスチェックフレームHCを入出力ポートP1−1に出力して、スイッチS2に転送する。
(6)ヘルスチェックフレームHCは、さらに2つのスイッチS3、S4と、入出力ポートP2−1とを介して第2の転送処理部DT2に伝達される。
(7)第2の宛先判定部HD2は、第2の転送処理部DT2に伝達されたヘルスチェックフレームHCのヘッダを解析して、ヘルスチェックフレームHCの転送先を第nのフレーム処理部FPnと判定する。第2の宛先判定部HD2は、この判定結果に基づいて、第2の転送処理部DT2に対して、第nの転送処理部DTn(第nのフレーム処理部FPn)が転送先であることを通知する。
(8)第2の転送処理部DT2は、内部回線CD2とクロスバスイッチCSWとを介してヘルスチェックフレームHCを第nの転送処理部DTn(第nのフレーム処理部FPn)に伝達する。
(9)第nのリング状態管理部RSnがヘルスチェックフレームHCの帰還を確認してリングR1の通信に障害がないことを確認する。
(10)第2の転送処理部DT2は、この確認に応じてヘルスチェックフレームHCを廃棄する。
このように、第1〜第3の態様から分かるように、第1のフレーム処理部FP1と第2のフレーム処理部FP2とを介して接続されたリングR1の管理がスイッチS1が備える任意のフレーム処理部で可能であることが分かる。さらに、同一のフレーム処理部の相互に相違する入出力ポートに接続されたリングについても同様である。ただし、相互に相違するフレーム処理部に接続する方がフレーム処理部の負荷の分散といった観点から好ましい。
図5は、本実施例の第nのn個の宛先判定部HD1〜HDnの内部構成を示す説明図である。第1〜第nのn個の宛先判定部HD1〜HDnの内部構成は同一である。第nの宛先判定部HDnは、MACアドレス学習処理部101と、MACアドレステーブル102と、リング制御フレーム監視テーブル103と、MACアドレステーブルアクセス処理部104と、リング制御フレーム受信判定処理部105と、リング状態管理部インターフェース106と、論理回線状態判定部107と、論理回線状態テーブル108と、VLANグループ判定部109と、VLANグループテーブル110と、VLAN判定部111と、VLAN判定テーブル112と、検索結果処理部113と、検索キー生成部114と、ヘッダ解析部115とを備えている。
第nの宛先判定部HDnは、第nの転送処理部DTnからのフレームデータの受信に応じて以下の処理を実行する。ヘッダ解析部115は、本実施例では、第1の転送処理部DTnから受信したフレームデータのヘッダ情報から宛先MACアドレスと送信元MACアドレスを抽出して、入力ポートのポート番号やVLANタグ(VLAN ID等)とともに検索キー生成部114へ送信する。検索キー生成部114は、VLAN判定部111と、論理回線状態判定部107と、MACアドレステーブルアクセス処理部104と、に生成された各検索キー(後述)を送信する。
VLAN判定部111は、VLAN判定テーブル112(図6)に基づき、ポート番号やVLAN IDといった検索キーに応じてVLAN番号を決定する。決定されたVLAN番号は、VLANグループ判定部109に渡される。
VLANグループ判定部109は、VLANグループテーブル110(図7)に基づき、VLAN番号に応じてVLANグループを決定する。決定されたVLANグループは、論理回線状態判定部107に渡される。
論理回線状態判定部107は、論理回線状態テーブル108(図8)に基づき、ポート番号およびVLANグループといった検索キーに応じて論理回線状態を判定する。本実施例では、論理回線状態には、回線がデータ転送可能なフォワーディング状態FWDと、回線がデータ転送不可能なブロッキング状態BLKとが設定されているものとする。
MACアドレステーブルアクセス処理部104は、MACアドレステーブル102(図9)に基づき、VLAN番号やVLANグループ、送信元MACアドレスといった検索キーに応じて受信時のフレームデータの処理内容を決定する。たとえば以下のような処理内容が選択可能である。
(1)入出力ポートP1−1〜Pn−mのいずれかに受信したときに、第1〜第nのフレーム処理部FP1〜FPnのいずれに転送するか。
(2)クロスバスイッチCSWのいずれかに受信したときに、入出力ポートP1−1〜Pn−mのいずれに転送するか、あるいは廃棄するか。
リングフレーム受信判定部105は、リング制御フレーム監視テーブル103(図10)に基づき、リング番号および監視フレームといった検索キーに応じてリングR1、R2の状態を監視する。たとえばヘルスチェックフレームHCが10ミリ秒の間受信できないときには、リングR1に障害が発生していると判定される(レコードRCE1)。
図11は、本実施例の第nのリング状態管理部RSnの内部構成を示す説明図である。第1〜第nのn個のリング状態管理部RS1〜RSnの内部構成は同一である。第nのリング状態管理部RSnは、第nの宛先判定部HDnとのインターフェースとして機能する宛先判定部インターフェース201と、リング番号を識別するリング番号識別部202と、リング状態テーブル203(図12)と、宛先判定部内テーブル書換指示生成部204と、リング状態制御部205と、リング状態テーブル管理部206と、装置内通信用フレーム解析部207と、フレーム転送起動部208と、を備えている。
リング状態テーブル203は、管理モードと、リング状態と、処理ステージとをリング番号毎に管理している。管理モードとは、第nのリング状態管理部RSnが各リングのマスタ(主導)として機能しているか、あるいはトランジット(従属)として機能しているかのフラグを格納している。リング状態は、正常作動時における障害監視状態、あるいは障害発生時における復旧監視常態であるかを表すフラグを格納している。処理ステージは、論理回線テーブル書換済みSTG1であるか、MACアドレステーブル削除済みSTG2であるか、あるいはFDBフラッシュ送信済みSTG3であるかを表すフラグを格納している。FDBフラッシュとは、障害が発生したリングの再構築前にMACアドレス(FDB)をクリアするためのフレームデータである。
図13は、本実施例の第nの転送処理部DTnの内部構成を示す説明図である。第nの転送処理部DTnは、クロスバスイッチCSWからフレームデータを受信するCSW用フレーム受信部301と、クロスバスイッチCSWにフレームデータを送信するCSW用フレーム送信部302と、第nの宛先判定部HDnにフレームデータを渡して第nの宛先判定部HDnにから転送先を表す情報を受け取る宛先判定制御部303と、第nのリング状態管理部RSnにリング状態監視用の制御フレーム(たとえばヘルスチェックフレームHC)を送信するリング状態監視部用フレーム送信部304と、第nのリング状態管理部RSnからリング状態の監視結果を受け取るリング状態監視部用フレーム受信部305とを備える。
第nの転送処理部DTnは、さらに、回線用フレーム受信部311を介して入出力ポートP1−1〜Pn−mから受信したフレームデータを受信するフレーム受信部310と、受信したフレームデータを一時的に格納するフレーム蓄積メモリ307と、フレーム蓄積メモリ307を管理する蓄積メモリ管理部308と、蓄積されたフレームデータを送信処理まで管理する送信処理待ちフレーム管理部309と、CSW用フレーム送信部302、宛先判定制御部303、リング状態監視部用フレーム送信部304、および入出力ポートP1−1〜Pn−mにフレームデータを出力するフレーム送信部306とを備える。入出力ポートP1−1〜Pn−mへの出力は、回線用フレーム送信部312を介して行われる。
図14は、本実施例におけるリング制御フレームCFの制御フレームフォーマットを示す説明図である。この制御フレームフォーマットは、レイヤ2ヘッダとリングプロトコルデータとから構成されている。レイヤ2ヘッダのヘッダフォーマットは、Tag1段のイーサーヘッダと同一である。制御フレームフォーマットでは、TagプロトコルIDには、VLANタグが続くことを示す0x8100が設定されている。
VLANタグには、優先度、CFI、VLAN IDが含まれている。Etherタイプには、本発明のスイッチS1がリングプロトコルと識別できる値を設定されている。優先度フィールドには、高優先を示す値が格納されている。リング制御フレームCFは、ネットワーク輻輳時においても確実に他のスイッチS2〜S7で送受信が行われることが要求されるからである。
リングプロトコルデータには、リングプロトコルのバージョンであるプロトコルバージョンと、制御フレームタイプと、その他の情報とを格納する。制御フレームタイプには、制御フレームの種別を示す値を格納する。この実施例では、各値に対応するフレーム種別で示す。フレーム種別には、ヘルスチェックフレームHC、FDBフラッシュフレームFF、およびリンクダウンフレームLDがある。「その他の情報」では、その他のリング制御に用いる必要な値が設定可能である。
図15は、本実施例における装置内制御フレームの装置内制御フレームフォーマットを示す説明図である。装置内制御フレームフォーマットは、リング制御フレームCFに内部ヘッダIHが付加されたフレームデータとして構成されている。内部ヘッダIHには、受信ポート番号と、送信ポート情報と、回線受信/CSW受信識別フラグと、装置内優先度と、宛先決定フラグとを格納している。
受信ポート番号には、フレームを受信したポート番号が受信時に確定値として格納される。送信ポート情報には、宛先判定処理後に確定した送信ポート番号が格納される。送信ポート番号は、宛先がクロスバスイッチCSWの場合は、宛先となるフレーム処理部FP1〜FPn(図1)が複数あることを考慮してビットマップ情報で示してもよい。一方、クロスバスイッチCSWから受信し、スイッチS2その他の回線側に送信する際は送信すべきポート番号が格納される。
回線受信/CSW受信識別フラグには、回線から受信した場合とクロスバスイッチCSWから受信した場合を区別するためのフラグが格納されている。このフラグは、宛先判定部HD1〜HDnでの処理(検索するテーブルが異なる)の分岐に使用される。装置内優先度は、クロスバスイッチCSWへ送信する際の転送処理部内DT1〜DTnの処理優先度及び、スイッチS2その他の回線へ送信する際の転送処理部内の処理優先度を格納する。装置内優先度は、スイッチS2その他の回線からフレームを受信する際にフレームヘッダ情報(宛先MACアドレスや優先度、EtherTypeなどの情報)に基づいて決定される。
宛先決定フラグは、フレームデータの宛先が決定済みか否かを表すフラグである。宛先決定フラグがセットされているときには、宛先判定制御部303(図13)は、第nの宛先判定部HDn(図5)に転送先を問い合わせることなく、フレーム送信部303にフレームデータを転送する。
図16は、本実施例におけるデータフレームDFのデータフレームフォーマットを示す説明図である。このデータフレームフォーマットは、レイヤ2ヘッダとユーザデータとから構成されている。レイヤ2ヘッダのフォーマットは、制御フレームフォーマットと同様であるが、優先度フィールドには、必ずしも高優先を示す値が格納されている必要はない。
図17は、本実施例における装置内データフレームの装置内データフレームフォーマットを示す説明図である。装置内データフレームフォーマットは、データフレームDFに内部ヘッダIHが付加されたフレームデータとして構成されている。内部ヘッダIHのフォーマットは、制御フレームフォーマットと同様である。
図18は、本実施例における装置内リング状態管理部間通信フレームのフレームフォーマットを示す説明図である。このフレームは、第1〜第nのn個のリング状態管理部RS1〜RSnの相互間の通信に使用される通信フレームである。この通信フレームのフレームフォーマットは、装置内情報IINFOに内部ヘッダIHが付加されたフレームデータとして構成されている。内部ヘッダIHのフォーマットは、制御フレームフォーマットと同様である。
この通信フレームは、リング状態管理部RS1〜RSnのいずれかに「FDBフラッシュ送信」や「論理回線状態変更(回線+VLANグループ毎の管理)」、あるいは「MACアドレステーブルのエントリ削除(回線+VLANグループ毎の削除)」といった処理を実行させるためのフレームである。この通信フレームは、このような処理を実行させるために「リング番号」や「リングポート番号」、「VLANグループ」を表すデータを格納している。
図19は、本発明の実施例のリングR1(図1)のレイヤ2リングプロトコル動作の処理の内容を示すフローチャートである。図20は、本実施例のリングR1のレイヤ2リングプロトコル動作の様子を示す説明図である。リングR1は、4個のスイッチS1〜S4と4本の回線L12、L23、L34、L41とで構成されている。4個のスイッチS1〜S4において、スイッチS1がマスタスイッチ(あるいは主導スイッチ)に指定され、他の3個のスイッチS2〜S4がトランジットスイッチ(トランジットスイッチあるいは従属スイッチ)に指定されている。
ステップS100では、リングR1は、図20に示されるように正常に動作している。スイッチS1は、データフレームを含む全フレームが送受信可能な状態(フォワーディング状態)のプライマリポートとして機能するポートP1−1(図1)と、ヘルスチェックフレームHCその他の制御フレーム(図14)のみを受信し、データフレームをブロックする状態(ブロッキング状態)のセカンダリポートとして機能するポートP2−1(図1)とを、このリングに使用している。セカンダリポートでデータフレームをブロックするのは、ブロードキャストストームの発生を防止するためである。
リングR1のデータ転送は、たとえば端末T3から端末T1、T2へのデータ転送を例に取ると以下のようにして行われる。データフレームDF31(図20)が端末T3から送信されると、3個のスイッチS3、S2、S1を介して端末T1に転送されることになる。データフレームDF32についても3個のスイッチS3、S2、S1を介して端末T2に転送されることになる。このようにして、4個のスイッチS1〜S4のいずれかが受信したフレームデータは、4本の回線L12、L23、L34、L41を介して4個のスイッチS1〜S4が転送を繰り返して端末T1、T2に到達することになる。
一方、正常時においては、レイヤ2リングプロトコル動作では、リングR1の障害監視も行われている。リングの障害監視は、マスタスイッチであるスイッチS1が制御フレームの一つであるヘルスチェックフレームHCをプライマリポートP1−1からセカンダリポートP2−1に向けて定期的に送信し、セカンダリポートP2−1の受信を監視することによって行われる。ヘルスチェックフレームHCは、図20から分かるように、4個のスイッチS1〜S4と4本の回線L12、L23、L34、L41の全てを介してプライマリポートP1−1からセカンダリポートP2−1に転送されるので、リングR1の構成要素の一つにでも障害が発生しているとセカンダリポートP2−1に到着しないことになる。
図21は、リングR1において、回線L23に障害が発生した状態を示す説明図である。この状態では、スイッチS2とスイッチS3との間で通信障害が発生しているので、データフレームDF32、DF31は、このままでは端末T1、T2に到着できない。一方、定期的に送信されたヘルスチェックフレームHCは、セカンダリポートP2−1に一向に到着しないので、スイッチS1は、ヘルスチェックフレームHCの所定時間(本実施例では10ミリ秒)の未着によってリングR1のいずれかの構成要素に異常が発生していることを検知可能である。
このように、セカンダリポートP2−1にヘルスチェックフレームHCが定期的に到着していれば、上述のリングR1正常動作(ステップS100)が継続され、一方、ヘルスチェックフレームHCの所定時間の未着によって異常を検知した場合には、処理がステップS300に進められる(ステップS200)。
ステップS300では、スイッチS1は、経路切替処理を実行する。経路切替処理とは、障害部位を回避した経路を新たに構築する処理である。リングプロトコルの経路切替には、障害部位の直近で折り返す折り返し(Wrapping)や障害部位を通らない方向にリングを切り替える方向切替(Steering)がある。実施例では、方向切替(Steering)で経路が切り替えられる。
図22は、本実施例の経路切替処理の内容を示すフローチャートである。図23は、リングR1において回線L23に障害が発生した場合の経路切替の様子を示す説明図である。ステップS310では、スイッチS1は、セカンダリポートP2−1(図1)の論理回線状態の設定を「ブロッキング状態BLK」から「フォワーディング状態FWD」に遷移させ、セカンダリポートP2−1でデータフレームを受信できるようにする。この際には、回線L23に障害が発生しているので、リングR1はループとはならずブロードキャストストームは発生しない。
ステップS320では、スイッチS1は、FDBフラッシュ処理を実行する。FDBフラッシュ処理とは、リングR1に接続された全機器のMACアドレステーブル102をクリアするとともに、リングR1の全スイッチS2〜S4に対してFDBフラッシュフレームFFを送信する。これにより、リングR1の全スイッチS1〜S4で、MACアドレスがクリアされるので、フラッディング状態が発生する。フラッディング状態とは、各ノードが入力ポートで受信したデータを全出力ポートに送信する状態である。
ステップS330では、スイッチS1は、学習処理を実行する。フラッディング状態において、データフレームDF32、DF31は、スイッチS3、S4を経由してスイッチS1に達し、端末T1、T2に到着する。この際に、スイッチS1、S3、S4が、スイッチS1と、スイッチS3と、スイッチS4とを経由するルートを学習する。これが学習処理である。このような学習が完了すると、フラッディング状態が終了して通信状態が通常の能力に回復し、処理がステップS400(図19)に戻される。
ステップS400では、スイッチS1は、異常時動作処理を実行する。異常時動作処理とは、異常部位を回避した通信状態を継続しつつ、回線L23の復旧に備えて、スイッチS1のプライマリポートP1−1からセカンダリポートP2−1へのヘルスチェックフレームHCの送信を継続する処理である。異常時動作処理は、リングR1の構成要素にさらなる異常が発生すると、通信不能領域が発生するので、あくまで回線L23の復旧までの一時的な通信状態である。さらに、異常時動作処理は、回線L23の復旧によってリングR1にループが生じ、ブロードキャストストームが発生し得る状況でもある。
図24は、リングR1において回線L23が復旧した直後の状態を示す説明図である。回線L23が復旧すると、セカンダリポートP2−1がヘルスチェックフレームHCを受信する。セカンダリポートP2−1によるヘルスチェックフレームHCの受信は、4個のスイッチS1〜S4と4本の回線L12、L23、L34、L41の全てが正常であることを示すので、リングR1を正常時の動作に戻すことが可能であることが分かる。一方、この状態は、前述のようにブロードキャストストームが発生し得る状況でもある。
このように、セカンダリポートP2−1にヘルスチェックフレームHCが未着の状態が続く限り、上述のリングR1異常時動作処理(ステップS400)が継続され、一方、ヘルスチェックフレームHCの到着によって回線L23の復旧を検知した場合には、処理がステップS600に進められる(ステップS500)。
図25は、本実施例の経路復帰処理の内容を示すフローチャートである。図26は、リングR1の動作を正常時の状態に移行させる様子を示す説明図である。ステップS610では、スイッチS1は、セカンダリポートP2−1の論理回線状態の設定を「フォワーディング状態FWD」から「ブロッキング状態BLK」に戻し、セカンダリポートP2−1でデータフレームが受信できないようにする。これにより、ブロードキャストストームの発生を防止することができる。
ステップS620では、スイッチS1は、FDBフラッシュ処理を実行する。これにより、ステップS320と同様にリングR1の全スイッチS1〜S4で、MACアドレスがクリアされるので、フラッディング状態が発生する。
ステップS630では、スイッチS1は、学習処理を実行する。フラッディング状態において、データフレームDF32、DF31は、スイッチS3、S2を経由してスイッチS1に達し、端末T1、T2に到着する。この際に、スイッチS1、S2、S3が、スイッチS1と、スイッチS2と、スイッチS3とを経由するルートを学習する。このような学習が完了すると、フラッディング状態が終了して通信状態が回復し、処理がステップS100(図19)に戻される。
このようなリングプロトコル動作処理は、前述のようにクロスバスイッチCSWを介して相互に接続され、装置管理部300によって協調制御される第1〜第nのn個のリング状態管理部RS1〜RSnのいずれもが実行可能である。このような構成は、スイッチS1の管理下にある複数のリングの管理負担を柔軟に分散することができるので、たとえばフレーム処理部FP1〜FPnの数を増減させるだけで、収容リング数の増減や処理の高速化に柔軟に対応することができ、スケーラビリティを確保することができる。
なお、上述の実施例では、ヘルスチェックフレームHCは、一方向に送信されているが逆方向にも送信して双方向送信として構成するようにしても良い。
B.変形例:
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。たとえば、以下のような変形例が可能である。
B−1.上述の各実施例では、第1〜第nのn個のフレーム処理部FP1〜FPnがクロスバスイッチCSWを介して相互に接続されているが、たとえば図27に示されるように第1〜第nのn個のフレーム処理部FP1〜FPnと第1〜第nのn個のフレーム送受信部FT1〜FTnとを任意の組合せで接続可能となるように構成しても良い。
B−2.上述の各実施例では、第1〜第nのn個のフレーム処理部FP1〜FPnのうちの任意のフレーム処理部が任意のリングを管理することが可能となるように構成されているが、必ずしも第1〜第nのn個のフレーム処理部FP1〜FPnのいずれもが任意のリングを管理可能である必要はない。本発明では、複数のリング型ネットワークのうちの少なくとも一部と、複数の転送リソースのうちの少なくとも一部との接続が変更可能に構成されているとともに、少なくとも一部の転送リソースから選択された転送リソースを制御して、複数のリング型ネットワークのうちの少なくとも一部が管理できるように構成されていればよい。
本発明の実施例におけるリング型ネットワークシステムの概要を示すブロック図。 第1のフレーム処理部FP1でリングR1を管理する第1の態様を示す説明図。 第2のフレーム処理部FP2でリングR1を管理する第2の態様を示す説明図。 第nのフレーム処理部FPnでリングR1を管理する第3の態様を示す説明図。 本実施例の第1〜第nのn個の宛先判定部HD1〜HDnの内部構成を示す説明図。 本実施例のVLAN判定テーブル112の内容を示す説明図。 本実施例のVLANグループテーブル110の内容を示す説明図。 本実施例の論理回線状態テーブル108の内容を示す説明図。 本実施例のMACアドレステーブル102の内容を示す説明図。 本実施例のリング制御フレーム監視テーブル103の内容を示す説明図。 本実施例の第1〜第nのn個のリング状態管理部RS1〜RSnの内部構成を示す説明図。 本実施例のリング状態テーブル203の内容を示す説明図。 本実施例の第nの転送処理部DTnの内部構成を示す説明図。 本実施例におけるリング制御フレームCFの制御フレームフォーマットを示す説明図。 本実施例における装置内制御フレームの装置内制御フレームフォーマットを示す説明図。 本実施例におけるデータフレームDFのデータフレームフォーマットを示す説明図。 本実施例における装置内データフレームの装置内データフレームフォーマットを示す説明図。 本実施例における装置内リング状態管理部間通信フレームのフレームフォーマットを示す説明図。 本発明の実施例のリングR1のレイヤ2リングプロトコル動作の処理の内容を示すフローチャート。 本実施例のリングR1のレイヤ2リングプロトコル動作の様子を示す説明図。 リングR1において回線L23に障害が発生した状態を示す説明図。 本実施例の経路切替処理の内容を示すフローチャート。 リングR1において回線L23に障害が発生した場合の経路切替の様子を示す説明図。 リングR1において回線L23が復旧した直後の状態を示す説明図。 本実施例の経路復帰処理の内容を示すフローチャート。 リングR1の動作を正常時の状態に移行させる様子を示す説明図。 本発明の変形例におけるリング型ネットワークシステム100の概要を示すブロック図。
符号の説明
100…ネットワーク転送システム
100…リング型ネットワークシステム
103…リング制御フレーム監視テーブル
105…リング制御フレーム受信判定処理部
105…リングフレーム受信判定部
106…リング状態管理部インターフェース
107…論理回線状態判定部
108…論理回線状態テーブル
112…回線カード
113…検索結果処理部
114…検索キー生成部
115…ヘッダ解析部
130…検索転送部
201…宛先判定部インターフェース
202…リング番号識別部
203…リング状態テーブル
204…宛先判定部内テーブル書換指示生成部
205…リング状態制御部
206…リング状態テーブル管理部
207…装置内通信用フレーム解析部
208…フレーム転送起動部
300…装置管理部
303…フレーム送信部
303…宛先判定制御部
304…リング状態監視部用フレーム送信部
305…リング状態監視部用フレーム受信部
306…フレーム送信部
307…フレーム蓄積メモリ
308…蓄積メモリ管理部
309…フレーム管理部
310…フレーム受信部
311…回線用フレーム受信部
312…回線用フレーム送信部
R1、R2…リング
S1〜S7…スイッチ
P1−1〜Pn−m…入出力ポート
HD1〜HDn…宛先判定部
FP1〜FPn…フレーム処理部
RS1〜RSn…リング状態管理部
DT1〜DTn…転送処理部
HD1〜HDn…第1〜第nの宛先判定部
CD1〜CDn、CF1〜CFn…内部回線
HC…ヘルスチェックフレーム
LD…リンクダウンフレーム
DF…データフレーム
CF…リング制御フレーム
CSW…クロスバスイッチ

Claims (7)

  1. データ転送装置であって、
    m個(mは2以上の整数)のリング型ネットワークのノードとして機能するn個(nは2以上の整数)の転送リソースと、
    前記n個の転送リソースの少なくとも一部をリング型ネットワークのマスタノードとして機能させるように管理するp個(pは2以上の整数)のリング管理リソースと、
    前記p個のリング管理リソースと前記n個の転送リソースの相互間を接続する接続回線と、
    前記接続回線と前記p個のリング管理リソースとを制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記リング管理リソースと前記接続回線とを制御して、前記n個の転送リソースの少なくとも一部を管理する前記リング管理リソースを切り替えるデータ転送装置。
  2. 請求項1記載のデータ転送装置であって、
    前記転送リソースと前記リング管理リソースとを有するフレーム処理部を複数個備えるデータ転送装置。
  3. 請求項2記載のデータ転送装置であって、
    前記制御部は、
    前記m個のリング型ネットワークの各々のノードとして機能する前記複数のフレーム処理部のいずれかを、ユーザ入力に応じて指定する機能と、
    前記指定されたフレーム処理部に障害が生じた場合に、前記指定されたフレーム処理部からの切替の対象となるフレーム処理部を、前記ユーザ入力に応じて指定する機能と、
    を有するデータ転送装置。
  4. 請求項2または3に記載のデータ転送装置であって、
    前記フレーム処理部は、さらに、前記転送リソースの転送先を判定する宛先判定部を備え、
    前記宛先判定部は、前記データ転送装置が受信したヘルスチェックフレームを前記データ転送装置内部において前記リング管理リソースに帰還させるように宛先を決定するデータ転送装置。
  5. 請求項1ないし4のいずれかに記載のデータ転送装置であって、
    前記p個のリング管理リソースと前記n個の転送リソースの少なくとも一部は、クロスバスイッチによって相互に接続されており、
    前記接続回線の制御は、前記クロスバスイッチの切替を含むデータ転送装置。
  6. 請求項5記載のデータ転送装置であって、
    前記制御部は、前記リング管理リソースと前記接続回線とを制御して、前記リング管理リソースから送信されたヘルスチェックフレームを前記リング管理リソースの管理対象のリング型ネットワークを経由して前記リング管理リソースに帰還させるように構成されているデータ転送装置。
  7. データ転送方法であって、
    m個(mは2以上の整数)のリング型ネットワークのノードとして機能するn個(nは2以上の整数)の転送リソースと、前記n個の転送リソースの少なくとも一部をリング型ネットワークのマスタノードとして機能させるように管理するp個(pは2以上の整数)のリング管理リソースと、前記p個のリング管理リソースと前記n個の転送リソースの相互間を接続する接続回線と、を準備する工程と、
    前記接続回線と前記p個のリング管理リソースとを制御する工程と、
    を備え、
    前記制御する工程は、前記リング管理リソースと前記接続回線とを制御して、前記n個の転送リソースの少なくとも一部を管理する前記リング管理リソースを切り替える工程を含むデータ転送方法。
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