JP2009130405A - 受信装置及び通信システム - Google Patents

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Abstract

【課題】ネットワークスイッチの障害やネットワークケーブルの障害が生じた場合でも、データの確実な配送が可能な通信システムを実現する。
【解決手段】送信装置101及び受信装置201の各々が2つ以上のネットワークインタフェース装置(NIC)114、214を備え、相互に異なるネットワークスイッチ300を介して接続され、送信装置101は、受信グループマルチキャストアドレスA200が含まれる同一の2つ以上のデータパケットを2つ以上のNIC114から送信し、受信装置201は、複数のNIC114の各々が宛先となる送信装置マルチキャストアドレスA101が含まれるACKパケットを生成し、同一の2つ以上のACKパケットを2つ以上のNIC214から送信する。
【選択図】図1

Description

本発明は、データパケット及びデータパケットに対する応答パケットを送受信する通信システムに関する。
UDP/IP(User Datagram Protocol/Internet Protocol)によるマルチキャストは複数の装置に同報通信を行うことができるが、TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)によるユニキャスト通信と違い、データが確実に届くようにする仕組みは備えていない。
そこで、従来のグループ通信方式では、UDP/IPによるマルチキャスト送信で複数の装置に同報通信を行い、送信元の装置にTCP/IPのユニキャスト通信でデータを受信した事(ACK(ACKnowledge:受信応答))あるいは、受信していない事(NACK(Negative ACKnowledge:受信否定応答))を報告し、前記報告によって再送制御を行う方法が提案されている(例えば、特許文献1)。
また、前記のようにTCP/IPのユニキャスト通信でACK/NACKを送信する方式では、データの送信に用いるNIC(Network Interface Card)に障害が発生し使用不可になった時に通信を継続できないため、装置に複数のNICを装備し、あるNICが障害を検出した場合に、同一ネットワークに接続している別のNICが、使用不可になったNICのアドレスを引き継ぎ、使用不可になったNICの機能を代行する方法が提案されている(例えば、特許文献2)。
そして、これらを組み合わせることにより、複数のNICを同一ネットワークに接続している環境であれば、NICにおける障害が発生しても高信頼にデータを同報通信する通信方式を実現することができる。
特開2000−216825号公報 第2頁 特開2000−18395号公報 第3頁
従来技術の組み合わせでは、NICを同一ネットワークに接続しなければならず、ネットワークスイッチに障害が発生して一部のネットワークが不通になった場合に、一部の装置にマルチキャストパケットが到達しない事や、ACK/NACKパケットを送信装置に届けることができず、高信頼なグループ通信を実施することはできない。
また、NICが障害を検出したときに別のNICが機能を代行する仕組みであるため、NICが障害を検出できない場所に障害が発生した場合は前記の代行処理を実施する事ができない。例えばネットワークスイッチと別の装置(通信相手の装置)の間に障害が発生した場合、障害を検出する事はできないため、現在使用中のNICの機能を別のNICに代行させる事はできない。
また、各NICを異なるスイッチに接続することでネットワークを冗長化したとしても、TCP/IPのユニキャストによるACK/NACKの送信では、装置におけるルーティングの設定でACK/NACKを送信するNICが自動的に設定されてしまうため、受信装置はACK/NACKを、障害の発生しているNICと同じネットワークスイッチに繋がっているNICから送信してしまい、ACK/NACKを送信装置に届けることができない。従来技術ではACK/NACKが送信装置に届かなければ何度も同一パケットをネットワークに送信する事になる。
この発明は上記のような課題を解決することを主な目的の一つとしており、ネットワークスイッチの障害やネットワークケーブルの障害が生じた場合でも、データの確実な配送が可能な通信システムを実現することを目的とする。
本発明に係る受信装置は、
各々が相互に異なるネットワークスイッチに接続されている複数の送信側ネットワークインタフェース装置を有する送信装置から送信されたデータパケットを受信する受信装置であって、
各々が、相互に異なるネットワークスイッチを介して異なる送信側ネットワークインタフェース装置に接続され、送信側ネットワークインタフェース装置から送信されたデータパケットを受信する複数の受信側ネットワークインタフェース装置と、
受信したデータパケットに対する応答として、前記複数の送信側ネットワークインタフェース装置の全てが宛先となる送信装置マルチキャストアドレスが含まれる応答パケットを作成する応答パケット作成部と、
前記応答パケット作成部により作成された応答パケットを各受信側ネットワークインタフェース装置から各受信側ネットワークインタフェース装置に接続されている送信側ネットワークインタフェース装置に向けて送信する応答パケット送信部とを有することを特徴とする。
本発明によれば、複数の送信側ネットワークインタフェース装置の全てが宛先となる送信装置マルチキャストアドレスが含まれる応答パケットを作成し、当該応答パケットを複数の受信側ネットワークインタフェース装置の各々から送信装置の各送信側ネットワークインタフェース装置に向けて送信するため、ネットワークスイッチの障害やネットワークケーブルの障害が生じた場合でも、応答パケットの確実な配送が可能である。
実施の形態1.
本実施の形態に係る通信システムは、ネットワークスイッチの障害やネットワークケーブルの障害に備えて、複数のネットワークスイッチで装置間を冗長に接続した環境において、パケットを冗長に送受信する事でデータの確実な配送を可能とすることを目的とする。
図1は、本実施の形態に係る通信システムのシステム構成図である。
以下、図1の構成要素を以下に説明する。
送信装置101は、少なくとも2枚以上のネットワークインタフェース装置114(以下、NIC114ともいう)を有する。図1の例では、NIC114−1とNIC114−2の2枚のNICとしている。各NIC114は、異なるネットワークスイッチ300に接続されている。なお、各NIC114は、送信側ネットワークインタフェース装置の例である。
また、データパケット作成部111は、送信するデータに対し、本実施の形態の通信方式に必要な通信ヘッダを付け、データパケットを作成する。
データパケット送信部112は、各NIC114からデータパケットを送信する。
再送部113は、データパケットに対する応答であるACKパケットをNIC114を介して受信し、ACKパケットが未到着の受信装置がある場合にデータパケットを再送する。
受信装置201、202は、少なくとも2枚以上のネットワークインタフェース装置214(以下、NIC214ともいう)を有する。図1の例では、NIC214−1とNIC214−2の2枚のNICとしている。各NIC214は、異なるネットワークスイッチ300に接続されている。なお、各NIC214は、受信側ネットワークインタフェース装置の例である。なお、以下、特に注記しない限り、受信装置201についての説明は、受信装置202にもあてはまるものとする。
順序管理部213は、NIC214を介して送信装置101からのデータパケットを受信し、受信したデータパケットの整列を行う。
ACKパケット作成部211は、データパケットに対する応答パケットであるACKパケットを作成する。ACKパケット作成部211は、応答パケット作成部の例である。なお、本実施の形態及び以降の実施の形態では、ACKパケットを送信する例を主に説明するが、NACKパケットを送信する場合も同様の手順となる。NACKパケットも応答パケットの例である。
ACKパケット送信部212は、NIC214からACKパケットを送信する。ACKパケット送信部212は、応答パケット送信部の例である。
なお、図1では、受信装置201として、受信装置201及び受信装置202が配置されている。
また、送信装置101及び受信装置201の間には少なくとも2つ以上のネットワークスイッチ300を設置し、送信装置101及び受信装置201の各NICをそれぞれ異なるネットワークスイッチ300に接続することで、装置間に複数の通信路を構築している。
図1では、ネットワークスイッチ300−1及びネットワークスイッチ300−2を配置している。
図2は、本実施の形態で用いられるネットワークアドレスの例を示す。
図2の構成を以下に説明する。
送信装置101は送信装置マルチキャストアドレスA101を持つ。
従来技術では、送信装置はACKパケットをNICのユニキャストアドレスA114−1等で受信するが、本実施の形態では送信装置101はACKパケットをマルチキャストアドレスA101で受信する。
送信装置マルチキャストアドレスA101は、送信装置101に含まれる複数のNIC114の全てを包含するアドレスであり、後述するように、受信装置201においてACKパケットに送信装置マルチキャストアドレスA101を含ませると送信装置101に含まれる複数のNIC114の全てをACKパケットの宛先とすることができる。
送信装置101から同一データパケットを受信する受信装置201と受信装置202は受信グループ200を構成する。
受信グループ200は、受信グループのマルチキャストアドレスA200を持つ。
また送信装置101と同様に、受信装置201はマルチキャストアドレスA201を持ち、受信装置202はマルチキャストアドレスA202を持つ。
マルチキャストアドレスA201は受信装置201に含まれる全てのNIC214を包含するアドレスであり、マルチキャストアドレスA202は受信装置202に含まれる全てのNIC214を包含するアドレスである。
本実施の形態の通信方式では、受信グループが1台の受信装置201だけで構成される場合、前記受信グループのマルチキャストアドレスA200は受信装置201のマルチキャストアドレスA201と同じ値であっても良い。
図3、図4は本実施の形態における通信パケットのヘッダ構成例である。
図3は送信装置101が送るデータパケットP501の構成例を示し、図4は受信装置201が送るACKパケットP502の構成例を示す。
パケットは次に述べる各値をパケットのヘッダに持つ。
当該パケットの送信元の装置を示すパケット送信元アドレス401、パケットがデータパケットであるかACKパケットであるか示すパケットタイプ402、データパケット送信元の装置を示すデータ送信元アドレス403、データパケットの宛先を示すデータ宛先グループ404、データの順序を示すシーケンス番号405である。
パケットのヘッダにはその他のヘッダ406としてデータのサイズ等が存在していてもよい。
パケットは送信元アドレス401により、どの装置から送信されたかを特定できる。
また、データ送信元アドレス403、データ宛先グループ404、シーケンス番号405の組み合わせにより、データを送信した装置、宛先、データの順序が特定できるため、データの内容やACKがどのデータパケットに対するACKであるかを一意に特定できる。
つまり、ACKパケットP502の場合、データ送信元アドレス403にはACKパケットP502の応答の対象となるデータパケットの送信元のアドレスが示されており、データ送信元アドレス403によりACKパケットP502の宛先を特定することが可能である。
図3において、パケット送信元アドレス401には、データパケットの送信元である送信装置101の送信装置マルチキャストアドレスA101が示され、図4において、パケット送信元アドレス401には、ACKパケットの送信元である受信装置201の受信装置マルチキャストアドレスA201、A202が示される。
また、図3及び図4において、データ送信元アドレス403には、データパケットの送信元である送信装置101の送信装置マルチキャストアドレスA101が示される。
また、図3及び図4において、データ宛先グループ404には、データパケットの宛先グループである受信グループ200の受信グループマルチキャストアドレスA200が示される。
また、ACKパケットP502は、受信装置201が受信したデータパケットP501のヘッダにおけるパケット送信元アドレス401とパケットタイプを変更したものである。つまり、データ送信元アドレス403、データ宛先グループ404、シーケンス番号405、その他のヘッダ406はデータパケットのものと変わらない。
受信装置201では、ACKパケット作成部211が、図3に示すデータパケットP501のヘッダをコピーし、パケット送信元アドレス401とパケットタイプを変更して、ACKパケットP502のヘッダを作成することができる。
また、後述するように、データ伝送にIP(Internet)プロトコルを用いる場合は、データパケットに付加されたIPヘッダに含まれる送信装置マルチキャストアドレスA101又は図3に示すデータパケットP501のデータ送信元アドレス403に示される送信装置マルチキャストアドレスA101をIPヘッダに設定して、ACKパケットP502を作成する。
図5、図6は、本実施の形態に係る通信の流れを示したものである。
図5のように各装置が2枚のNICを持つシステムにおいて、送信装置101はデータパケット501を、受信グループ200のマルチキャストアドレスA200宛てに、NIC114−1及びNIC114−2の両方から同時にマルチキャスト送信する。
なお、データパケット501−1に含まれる通信アドレス等の内容を601に、データパケット501−2に含まれる通信アドレス等の内容を602に示す。
601、602は同一の内容であり、パケット送信元アドレス(Packet from)及びデータ送信元アドレス(Data from)が送信装置マルチキャストアドレスA101であり、データ宛先グループ(Data to)が受信グループマルチキャストアドレスA200であり、シーケンス番号(Seq)が1000である。
各NIC114から送信されたデータパケット501−1及び501−2はそれぞれネットワークスイッチ300−1、300−2で複製され、受信装置201及び受信装置202に到着する。
図6は、受信装置201がACKパケットを送信装置101に送信する際の状態を表したものである。
受信装置201はデータパケット501に対する応答として、ACKパケット502を作成する。受信装置201はACKパケット502を、送信装置101のマルチキャストアドレスA101宛てに、受信装置201の持つNIC214−1及びNIC214−2から同時に送信する。送信されたACKパケットはそれぞれネットワークスイッチ300−1、300−2を経由して送信装置101に到着する。ACKパケット502−1に含まれる通信アドレス等の内容を701に、ACKパケット502−2に含まれる通信アドレス等の内容を702に示すが、両者は同じ内容である。
データ伝送にIPプロトコルが用いられる場合は、受信装置201のACKパケット作成部211は、図4に示すヘッダに加え、宛先アドレスとして送信装置マルチキャストアドレスA101が示されるIPヘッダを含むACKパケットを作成する。
また、利用する通信プロトコルによっては、ACKパケット作成部211は図4に示すヘッダのみが含まれるACKパケットを作成するようにしてもよい。
いずれの通信プロトコルの場合も、ACKパケット作成部211は、受信したデータパケットに対する応答として、複数の送信側のNIC114の全てが宛先となる送信装置マルチキャストアドレスA101が含まれるACKパケットを作成し、複数のネットワークスイッチ300を介して複数の送信側のNIC114の全てにACKパケットが到達するようにする。
各ネットワークスイッチ300では、ACKパケットに含まれる送信装置マルチキャストアドレスA101により各々に接続されている送信側のNIC114にACKパケットを送信する。
次に、動作について説明する。
図7は本実施の形態における送信装置101の処理フローの例を示す。送信装置101は次のステップで動作する。
ステップS110において、データパケット作成部111でデータパケットを作成する。この際、受信グループ200のマルチキャストアドレスである受信グループマルチキャストアドレスA200をデータパケットに含ませる。
次に、ステップS120において、データパケット送信部112でデータパケットをマルチキャスト送信する。具体的には、複数のNIC114の各々から各ネットワークスイッチに向けてデータパケットを送信する。
次に、ステップS130において、再送部113でACK受信の完了を判定し、完了しない場合はステップS120に戻る。
図8はデータパケット送信部112の処理フローの例を示す。データパケット送信部112は次のステップを、装置の持つNICの数だけ繰り返す。
ステップS121において、データパケット送信部112は送信に用いるNICを選択する。
次に、ステップS122において、データパケット送信部112はデータパケットをステップS121で選択したNICからマルチキャスト送信する。
図9は再送部113の処理フロー例を示す。再送部113は送信装置101のマルチキャストアドレスA101宛てパケットを待ち受け、再送の要否を判定する。
ステップS131において、再送部113はACKパケットを待ち受ける。パケットを受信するか、受信タイムアウトが発生したら次のステップS132に進む。
次に、ステップS132において、再送部113は全ての受信装置からACKが到着しているか否か判定を行う。到着していればデータパケットの送信の成功とする。到着していない装置があればステップS133に進む。
次に、ステップS133において、データパケット送信(ステップS122実行)から一定時間以内であればステップS131に戻る。一定時間を超過していたらステップS134に進む。
次に、ステップS134において、再送部113は再送を一定回数以上行っていた場合はデータパケットの送信に失敗とする。再送が一定回数以内であればステップS120に戻る。
図10は受信装置201の処理フロー例を示す。受信装置201は次のステップで動作する。
ステップS210において、順序管理部213が、受信したデータパケットを整列し、データを送信された順に重複無く結合または加工する。
次に、ステップS220において、ACKパケット作成部211が、受信したデータパケットに対するACKパケットを作成する。前述したように、ACKパケットには、図4に示すように送信装置マルチキャストアドレスA101が含まれ、データ伝送にIPプロトコルを用いる場合は、IPヘッダの宛先アドレスにも送信装置マルチキャストアドレスA101が含まれる。
次に、ステップS230において、ACKパケット送信部212が、ACKパケットをマルチキャスト送信する。具体的には、複数のNIC214の各々から各ネットワークスイッチに向けてACKパケットを送信する。
また、受信装置201はデータパケットを受信する都度ACKパケットを送信する。
図11は順序管理部213の処理フローである。
ステップS211において、順序管理部213は、受信グループのアドレスA200宛てのデータパケットP501を受信する。
次に、ステップS212において、受信したデータパケットP501のシーケンス番号が処理済であるか判定する。未処理のデータであればS213を実行する。
ステップS213において、順序管理部213は、システムの用途に応じて受信した一連のデータを保存する処理や、データを加工する処理を行う。
図12はACKパケット送信部212の処理フローである。ACKパケット送信部212は次のステップを、装置の持つNIC214の数だけ繰り返す。
ステップS231において、ACKパケット送信部212は、送信に用いるNICを選択する。
ステップS232において、ACKパケット送信部212は、ACKパケットをステップS231で選択したNICからマルチキャスト送信する。
以下に、この実施の形態に係る通信システムの効果を説明する。
本実施の形態では、装置全てが複数のNICを持ち、装置全てにマルチキャストアドレスを割り当て、NICの持つユニキャストアドレスではなくマルチキャストアドレスにマルチキャスト送信を行う。このときパケットを装置の持つ複数のNICから同時に送信することと、1台の装置宛であっても複数の装置から成るグループ宛であっても全ての通信をマルチキャストで送信することを主な特徴としている。
そのため、特徴の一つである複数のNICから同時に送信することにより、装置間のネットワークに障害が発生しても、装置間の通信路の内一つでも正常に機能していれば、データの配信が確実に実施できるという効果を得ることができる。
さらに、特徴の一つである全ての通信をマルチキャスト送信することにより、発明が解決しようとする課題の欄で述べたようなユニキャスト通信のルーティング情報に影響されること無くACKパケットを確実に送信元に届けることができ、一対多のグループ通信を高信頼に実現するという効果を得ることができる。
例えば、図13の構成において、F600の位置にあるネットワークケーブルに障害が発生していた場合、従来技術では送信装置101はNIC114−1の機能をNIC114−2に代行させるように設定できないため、受信装置202はデータを受信することができない。しかし、本実施の形態によると、このようなケースでも送信装置はNIC114−2からパケットを送信できるので確実にデータを配信することができる。
また、図14の構成においてF601の位置に障害が発生した場合、従来技術ではNIC114−2がNIC114−1の機能を代行しパケットの送信を行うが、各受信装置はNIC114−1のユニキャストアドレスA114−1にACKを送信するため、ネットワークスイッチ300−1側にパケットを送信してしまい、ACKが送信装置101に届かない。しかし、本実施の形態によると、このような場合でも各受信装置はネットワークスイッチ300−2側のNICから送信装置101のマルチキャストアドレスにマルチキャスト送信するため、ACKを送信装置に届けることができる。
以上、本実施の形態では、複数のネットワークインタフェース装置(NIC)を備えた装置を、ネットワークスイッチで結合してローカルエリアネットワーク(LAN)を構築した分散システムで、装置間に複数のネットワークスイッチを設置し、装置の各NICをそれぞれ異なるネットワークスイッチに接続することで冗長化した環境において、装置の組み合わせをグループとしてグループに対する同報通信をマルチキャスト通信で行う仕組みであって、以下の特徴を持つ事で、任意のネットワークスイッチ、ネットワークケーブル、NICに障害が発生しても、グループの全装置に確実にデータが届くようにした冗長化高信頼グループ通信方式について説明した。
1)全てのグループにマルチキャストアドレスを割り当てる。
2)全ての装置にマルチキャストアドレスを割り当てる。
3)データを送信する側の装置(送信装置)は、データ送信時に、データの送信順序を示すシーケンス番号と、送信装置のマルチキャストアドレスを付加したデータパケットを作成するデータパケット作成部を備える。
4)送信装置は前記データパケットを送信する手段として、グループのマルチキャストアドレスに向けて、複数のNICから同時にデータパケットの送信を行い、装置間の複数の通信経路を冗長に用いる事を特徴としたデータパケット送信部を備える。
5)データを受信する側の装置(受信装置)は、受信したデータパケットのシーケンス番号を記憶し、データを送信された順に重複が無いように整列する順序管理部を備える。
6)受信装置はデータパケットに対する応答として、シーケンス番号と受信装置のマルチキャストアドレスを付加したACK(ACKnowledge:受信肯定応答)パケットを作成するACKパケット作成部を備える。
7)受信装置は前記ACKパケットを送信する手段として、データパケットに記載された送信装置のマルチキャストアドレスに向けて、複数のNICから同時にACKパケットの送信を行う事で、複数の通信経路を冗長に用いる事を特徴としたACKパケット送信部を備える。
8)送信装置は受信装置からのACKパケット到着の有無を記憶し、ACKが到着していない受信装置がある場合に同一データパケットを再度送信する事でデータパケットの到達可能性を高める再送部を備える。
実施の形態2.
以上の実施の形態1では、受信装置201はデータパケットP501を受信する都度ACKパケットP502を送信するものであった。
次に、ACKパケット送信処理の処理回数を削減する実施の形態について述べる。
図15は、本実施の形態のシステム構成図である。
本実施の形態では、実施の形態1の構成に対して、送信装置101に再送回数計測部115を加え、受信装置201に後着判定部215を加える。
再送回数計測部115は、送信装置101において同一データの再送回数を数える。
後着判定部215は、受信装置201において、受信したパケットに応答が必要か判定する。
図16、図17は本実施の形態におけるパケットフォーマットの例である。
本実施の形態では実施の形態1のパケットフォーマット(図3、図4)に、前記再送回数計測部115で計測した再送回数を記載する再送回数フィールド407を付け加える。
次に本実施の形態の動作について述べる。
送信装置101は前述のように、データパケットに実施の形態1のヘッダに再送回数407を加えたデータパケットP511を作成し、実施の形態1と同じくデータパケット送信部112で複数のNIC114からデータパケットP511を同時にマルチキャスト送信する。
図18は本実施の形態で各受信装置の後着判定部215が行う、データパケットの分類を示したものである。
送信装置101が複数のNICから同時に送信したデータパケットP511には同じ値のシーケンス番号405と再送回数407が記載されている。後着判定部215はこの2つの値により、受信したデータパケットP511を次のように分類する。
(1)シーケンス番号が過去に受信していない値であればデータパケット511を新規パケット511−1に分類する。
(2)シーケンス番号が過去に受信した値であり、再送回数も過去に受信した値かそれ以下であれば、データパケット511を後着パケット511−2に分類する。
(3)シーケンス番号が過去に受信した値であり、再送回数が過去に受信した値よりも大きい場合は、データパケット511を再送パケット511−3に分類する。
次に上記のデータパケット分類処理後の動作について述べる。
(1)新規パケット511−1の場合は、受信したデータの処理とACKパケット送信を行う。
つまり、ACKパケット作成部211が、送信装置マルチキャストアドレスA101を含むACKパケットを生成し、ACKパケット送信部212が各NIC214からACKパケットを送信する。ACKパケットの作成、ACKパケットの送信手順は、実施の形態1で示したものと同様である。
(2)後着パケット511−2の場合は、受信装置201は、何もしない。
(3)再送パケット511−3の場合は、ACKパケットの送信を行う。
つまり、ACKパケット作成部211が、送信装置マルチキャストアドレスA101を含むACKパケットを生成し、ACKパケット送信部212が各NIC214からACKパケットを送信する。ACKパケットの作成、ACKパケットの送信手順は、実施の形態1で示したものと同様である。
以上のように、本実施の形態によれば、シーケンス番号405及び再送回数407によって受信したパケットを分類し、データパケットが後着パケット511−2である場合にACKパケットの送信を行わない事により、ACKパケットの送信回数を削減する効果を得ることができる。
この効果は装置のNICが増加するほど大きく現れる。
本実施の形態では装置間の複数の通信経路を同時に用いてパケットの送信を行うため、同時に送信されたパケットが受信装置に到着する。同時に送信されたパケットに対して1回だけACKパケットの送信処理を行う事が本実施の形態の特徴の一つである。
また、ACKパケットが送信装置に到着しなかった場合は、送信装置が再送を行うため、再送されたパケットに対するACKパケットの送信は必要である。再送されたことにより重複して受信したデータパケットと、多重経路により重複して受信したデータパケットを区別することで、ACKパケット送信回数を削除すると同時に、ACKパケット送信が必要なときに送信するようにすることも本実施の形態の特徴の一つである。
このように、本実施の形態は、ACKパケット送信処理回数の削減という効果を得ることができる。
以上、本実施の形態では、以下の各部を備える事で、受信装置におけるACKパケット作成処理及びACKパケット送信処理の処理回数を削減する冗長化高信頼グループ通信方式について説明した。
1)送信装置に、同一データの再送回数を記録する再送回数計測部を備える。
2)送信装置のデータパケット作成部がデータパケットを作成する際に、前記再送回数計測部で記録した再送回数をデータパケットに記載するステップを持つ。
3)受信装置に、データパケットに記載されている再送回数を記憶するステップと、データパケットに記載されている再送回数が記憶している再送回数以下の場合にだけACKの送信を行うようにするステップを持った後着判定部を備える。
実施の形態3.
以上の実施の形態は各装置が全てのNICからパケットを送信するようにしたものであるが、次に、パケットを送信するときに使用するNICの数を限定し、マルチキャスト送信処理の処理回数を削減する実施の形態について述べる。
図19は、本実施の形態のシステム構成図である。
本実施の形態では実施の形態1または実施の形態2の構成に、各装置に経路管理部116(216)と経路切り替え部117(217)を追加している。
経路管理部116(216)は、各装置において、他の各装置とそれぞれどのNICを用いて通信できるか管理する。
経路切り替え部117(217)は、パケット送信時に使用するNICを、パケットを受信する装置に応じて切り替える。
なお、後述するように、経路管理部116(216)は接続先情報記憶部の例であり、経路切り替え部117は送信側ネットワークインタフェース装置抽出部の例であり、経路切り替え部217は受信側ネットワークインタフェース装置抽出部の例である。
本実施の形態に係る通信システムでは、複数の受信装置201が存在し、各々の受信装置201は複数のNIC214を備え、各NIC214は異なるネットワークスイッチ300を介して送信装置101の異なるNIC114に接続され、複数の受信装置201は、2つ以上の受信グループに分類される。
また、送信装置101では、各NIC114は、相互に異なるネットワークスイッチ300を介していずれかの受信装置201のいずれかのNIC214に接続されている。
つまり、本実施の形態では、送信装置101の各NIC114がネットワークスイッチ300を介して接続されている受信側のNIC214は共通の受信装置201のものとは限らない。
例えば、送信装置101の複数の送信側NIC114のうち、あるNIC114は受信グループ1に属する受信装置201の受信側NIC214に接続され、別の送信側NIC114は受信グループ2に属する受信装置201の受信側NIC214に接続される場合がある。
また、本実施の形態では、送信装置101が複数存在する場合も想定している。
そして、受信装置201の各NIC214は、相互に異なるネットワークスイッチ300を介していずれかの送信装置101のいずれかの送信側NIC114ネットワークインタフェース装置に接続されている。
つまり、本実施の形態では、受信装置201の各NIC214がネットワークスイッチ300を介して接続されている送信側のNIC114は共通の送信装置101のものとは限らない。
例えば、受信装置201の複数の受信側NIC214のうち、あるNIC214はある送信装置101の送信側NIC114に接続され、別の受信側NIC214は別の送信装置101の送信側NIC114に接続される場合がある。
そして、本実施の形態では、各装置の経路管理部116(117)で、装置の持つNICと他の装置への到達可能性を示す到達可能性情報を記憶する。
到達可能性情報は、接続先情報の例である。
送信装置101の経路管理部116で記憶されている到達可能性情報には、送信側のNIC114ごとに、ネットワークスイッチ300を介して接続されている受信側のNIC214が含まれている受信装置201が属する受信グループが示される。
また、受信装置201の経路管理部216で記憶されている到達可能性情報には、受信側のNIC214ごとに、ネットワークスイッチ300を介して接続されている送信側のNIC114が含まれている送信装置101が示される。
そして、送信装置214の経路切り替え部117はデータパケットを送信する際に、グループを構成する各受信装置をどのNIC114を用いて通信できるか経路管理部116に問い合わせ、マルチキャスト送信を行う際に、前記で問い合わせたNIC114だけを用いてパケットの送信を行うようにデータパケット送信部112の動作を変更する。
つまり、経路切り替え部117は、特定の受信グループに対してデータパケットを送信する場合に、経路管理部116の到達可能性情報に基づき、特定の受信グループに属する受信装置201の受信側NIC214に接続されている送信側NIC114を抽出し、データパケット送信部112は経路切り替え部117により抽出された送信側NIC114から特定の受信グループに対するデータパケットを送信する。
また、受信装置201も同様に、送信装置101にACKパケットを送信する際に使用するNIC214の問い合わせを行い、必要最低限のNIC214だけを用いてACKパケットの送信を行う。
つまり、経路切り替え部217は、いずれかの送信装置101から受信したデータパケットに対するACKパケットを送信する場合に、経路管理部216の到達可能性情報に基づき、ACKパケットの送信先の送信装置101の送信側NIC114に接続されている受信側NIC214を抽出し、ACKパケット送信部212は、経路切り替え部217により抽出された受信側NIC214から応答パケットを送信する。
以上のように、パケット送信の際に使用するNICを限定することで、パケットを受信する装置の存在しないネットワークにマルチキャストパケットを送信しないようにし、パケット送信処理回数の削減とネットワーク負荷の軽減を行うことができる。
以上、本実施の形態では、以下の手段を備えることで、データパケットまたはACKパケットを送信する際に使用するNICを削減し、パケット送信の処理回数を削減する冗長化高信頼グループ通信方式について説明した。
1)送信装置及び受信装置に、各NICがどの装置と通信可能か記録する経路管理部を備える。
2)送信装置がデータパケットを送信する際に、グループを構成する装置と通信可能なNICのみを使用するように選択する経路選択部を備える。
3)受信装置はACKパケットを送信する際に、送信装置と通信可能なNICのみを使用するように選択する経路選択部を備える。
実施の形態4.
以上の実施の形態では、送信装置101は再送が必要な場合に受信グループ200のマルチキャストアドレスA200に向けてマルチキャスト送信を行うものであった。
次に、ACKが戻らないため再送が必要と認識した受信装置が1台だけである場合に、該当する1台のみに再送を行う事で、既にデータパケットが到着した受信装置が受信処理を行わなくて良いようにする形態について述べる。
図20は本実施の形態の構成図である。
本実施の形態では実施の形態1から実施の形態3のいずれかの送信装置101の構成に、再送先変更部118を追加している。
本実施の形態では、再送部113及び再送先変更部118が再送処理部の例に相当する。
次に、本実施の形態の動作について述べる。
本実施の形態では、再送部113におけるACK完了判定で再送を決定する際に、ACKが未到着の受信装置が1台である事を認識したときに再送先変更部118が動作する。
再送先変更部118は、再送の時にパケットを送るマルチキャストアドレスを、前記ACKが未到着の受信装置に割り当てられたマルチキャストアドレスに変更する。
つまり、本実施の形態では、再送部113は、データパケット送信部112により特定の受信グループに属する受信装置にデータパケットが送信された後、特定の受信グループに属する受信装置からACKパケットを受信するとともに、特定の受信グループに属する全ての受信装置から応答パケットを受信したか否かを確認する。
そして、応答パケットを受信しなかった受信装置が2台以上である場合は、再送部113は、特定の受信グループに属する全ての受信装置の複数の受信側NIC214の全てが宛先となる受信グループマルチキャストアドレスA200(図2参照)を設定して再送データパケットを作成する。
一方、ACKパケットを受信しなかった受信装置が1台である場合に、再送先変更部118が、ACKパケットを受信しなかった1台の受信装置の複数の受信側NIC214の全てが宛先となる受信装置マルチキャストアドレスA201等(単一マルチキャストアドレス)(図2参照)を設定して再送データパケットを作成する。
その後、再送データパケットが、データパケット送信部112により各送信側NIC114から送信される。
これにより、再送されたデータパケットは前記ACKが未到着の受信装置にのみ配送されるようになり、既にデータを受信してACKが送信装置に届いている他の受信装置はパケットの受信や応答を行わなくて良いという効果を得ることができる。
以上、本実施の形態では、送信装置に以下の手段を備えることで、再送が必要な受信装置が1台だけの場合に、その他の受信装置にデータパケットが届かないようにし、受信処理や応答処理を削減する冗長化グループ通信方式について説明した。
1)ACKが未到着の受信装置が1台だけであるか判定するステップと、1台だけである場合にデータパケットを再送する際のパケットの送り先を、前記ACKが未到着の受信装置のマルチキャストアドレスに書き換えるステップを持つ再送先変更部を備える。
最後に、実施の形態1〜4に示した送信装置101及び受信装置201のハードウェア構成例について説明する。
図21は、実施の形態1〜4に示す送信装置101及び受信装置201のハードウェア資源の一例を示す図である。
なお、図21の構成は、あくまでも送信装置101及び受信装置201のハードウェア構成の一例を示すものであり、送信装置101及び受信装置201のハードウェア構成は図21に記載の構成に限らず、他の構成であってもよい。
図21において、送信装置101及び受信装置201は、プログラムを実行するCPU911(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう)を備えている。
CPU911は、バス912を介して、例えば、ROM(Read Only Memory)913、RAM(Random Access Memory)914、通信ボード915、表示装置901、キーボード902、マウス903、磁気ディスク装置920と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。
更に、CPU911は、FDD904(Flexible Disk Drive)、コンパクトディスク装置905(CDD)、プリンタ装置906、スキャナ装置907と接続していてもよい。また、磁気ディスク装置920の代わりに、光ディスク装置、メモリカード(登録商標)読み書き装置などの記憶装置でもよい。
RAM914は、揮発性メモリの一例である。ROM913、FDD904、CDD905、磁気ディスク装置920の記憶媒体は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置の一例である。
通信ボード915、キーボード902、マウス903、スキャナ装置907、FDD904などは、入力装置の一例である。
また、通信ボード915、表示装置901、プリンタ装置906などは、出力装置の一例である。
通信ボード915は、図1に示すように、ネットワークスイッチを介して相手方の装置(送信装置101又は受信装置201、202)に接続されている。例えば、通信ボード915は、LAN(ローカルエリアネットワーク)、インターネット、WAN(ワイドエリアネットワーク)などに接続されていても構わない。
磁気ディスク装置920には、オペレーティングシステム921(OS)、ウィンドウシステム922、プログラム群923、ファイル群924が記憶されている。
プログラム群923のプログラムは、CPU911がオペレーティングシステム921、ウィンドウシステム922を利用しながら実行する。
また、RAM914には、CPU911に実行させるオペレーティングシステム921のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。
また、RAM914には、CPU911による処理に必要な各種データが格納される。
また、ROM913には、BIOS(Basic Input Output System)プログラムが格納され、磁気ディスク装置920にはブートプログラムが格納されている。
送信装置101及び受信装置201の起動時には、ROM913のBIOSプログラム及び磁気ディスク装置920のブートプログラムが実行され、BIOSプログラム及びブートプログラムによりオペレーティングシステム921が起動される。
上記プログラム群923には、実施の形態1〜4の説明において「〜部」として説明している機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、CPU911により読み出され実行される。
ファイル群924には、実施の形態1〜4の説明において、「〜の判断」、「〜の計算」、「〜の比較」、「〜の評価」、「〜の更新」、「〜の設定」、「〜の登録」、「〜の選択」等として説明している処理の結果を示す情報やデータや信号値や変数値やパラメータが、「〜ファイル」や「〜データベース」の各項目として記憶されている。
「〜ファイル」や「〜データベース」は、ディスクやメモリなどの記録媒体に記憶される。ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してCPU911によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・編集・出力・印刷・表示などのCPUの動作に用いられる。
抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・編集・出力・印刷・表示のCPUの動作の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリ、レジスタ、キャッシュメモリ、バッファメモリ等に一時的に記憶される。
また、実施の形態1〜4で説明しているフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示し、データや信号値は、RAM914のメモリ、FDD904のフレキシブルディスク、CDD905のコンパクトディスク、磁気ディスク装置920の磁気ディスク、その他光ディスク、ミニディスク、DVD等の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス912や信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。
また、実施の形態1〜4の説明において「〜部」として説明しているものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。すなわち、「〜部」として説明しているものは、ROM913に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD等の記録媒体に記憶される。プログラムはCPU911により読み出され、CPU911により実行される。すなわち、プログラムは、実施の形態1〜4の「〜部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、実施の形態1〜4の「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
このように、実施の形態1〜4に示す送信装置101及び受信装置201は、処理装置たるCPU、記憶装置たるメモリ、磁気ディスク等、入力装置たるキーボード、マウス、通信ボード等、出力装置たる表示装置、通信ボード等を備えるコンピュータであり、上記したように「〜部」として示された機能をこれら処理装置、記憶装置、入力装置、出力装置を用いて実現するものである。
実施の形態1に係るシステム構成例を示す図。 実施の形態1に係るアドレス構成例を示す図。 実施の形態1に係るデータパケットのフォーマット例を示す図。 実施の形態1に係るACKパケットのフォーマット例を示す図。 実施の形態1に係るデータパケットの送信フロー例を示す図。 実施の形態1に係るACKパケットの送信フロー例を示す図。 実施の形態1に係る送信装置の処理フロー例を示すフローチャート図。 実施の形態1に係るデータパケット送信部の処理フロー例を示すフローチャート図。 実施の形態1に係る再送部の処理フロー例を示すフローチャート図。 実施の形態1に係る受信装置の処理フロー例を示すフローチャート図。 実施の形態1に係る順序管理部の処理フロー例を示すフローチャート図。 実施の形態1に係るACKパケット送信部の処理フロー例を示すフローチャート図。 実施の形態1に係る従来技術では解決できない障害の例を示す図。 実施の形態1に係る従来技術では解決できない障害の例を示す図。 実施の形態2に係るシステム構成例を示す図。 実施の形態2に係るデータパケットのフォーマット例を示す図。 実施の形態2に係るACKパケットのフォーマット例を示す図。 実施の形態2に係るデータパケットの分類処理を説明する図。 実施の形態3に係るシステム構成例を示す図。 実施の形態4に係るシステム構成例を示す図。 実施の形態1〜4に係る送信装置及び受信装置のハードウェア構成例を示す図。
符号の説明
101 送信装置、111 データパケット作成部、112 データパケット送信部、113 再送部、114 ネットワークインタフェース装置、115 再送回数計測部、116 経路管理部、117 経路切り替え部、118 再送先変更部、201 受信装置、202 受信装置、211 ACKパケット作成部、212 ACKパケット送信部、213 順序管理部、214 ネットワークインタフェース装置、215 後着判定部、216 経路管理部、217 経路切り替え部、300 ネットワークスイッチ。

Claims (8)

  1. 各々が相互に異なるネットワークスイッチに接続されている複数の送信側ネットワークインタフェース装置を有する送信装置から送信されたデータパケットを受信する受信装置であって、
    各々が、相互に異なるネットワークスイッチを介して異なる送信側ネットワークインタフェース装置に接続され、送信側ネットワークインタフェース装置から送信されたデータパケットを受信する複数の受信側ネットワークインタフェース装置と、
    受信したデータパケットに対する応答として、前記複数の送信側ネットワークインタフェース装置の全てが宛先となる送信装置マルチキャストアドレスが含まれる応答パケットを作成する応答パケット作成部と、
    前記応答パケット作成部により作成された応答パケットを各受信側ネットワークインタフェース装置から各受信側ネットワークインタフェース装置に接続されている送信側ネットワークインタフェース装置に向けて送信する応答パケット送信部とを有することを特徴とする受信装置。
  2. 前記複数の受信側ネットワークインタフェース装置の各々は、
    送信側ネットワークインタフェース装置から送信された、前記送信装置マルチキャストアドレスが含まれるデータパケットを受信し、
    前記応答パケット作成部は、
    いずれかの受信側ネットワークインタフェース装置が受信したデータパケットに含まれる前記送信装置マルチキャストアドレスを用いて前記応答パケットを作成することを特徴とする請求項1に記載の受信装置。
  3. 前記複数の受信側ネットワークインタフェース装置の各々は、
    送信側ネットワークインタフェース装置から送信された、シーケンス番号が示されるデータパケットを受信し、
    前記応答パケット作成部は、
    同一のシーケンス番号が示される複数のデータパケットが前記複数の受信側ネットワークインタフェース装置により受信された場合でも、前記複数のデータパケットに対して一つの応答パケットを作成することを特徴とする請求項1又は2に記載の受信装置。
  4. 前記複数の受信側ネットワークインタフェース装置の各々は、
    送信側ネットワークインタフェース装置から再送された、シーケンス番号と再送回数が示される再送データパケットを受信し、
    前記応答パケット作成部は、
    同一のシーケンス番号と同一の再送回数が示される複数の再送データパケットが前記複数の受信側ネットワークインタフェース装置により受信された場合でも、前記複数の再送データパケットに対して一つの応答パケットを作成することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の受信装置。
  5. 各々が、相互に異なるネットワークスイッチに接続されている複数の送信側ネットワークインタフェース装置と、
    前記複数の送信側ネットワークインタフェース装置の各々からデータパケットを送信するデータパケット送信部とを有する送信装置と、
    各々が、相互に異なるネットワークスイッチを介して異なる送信側ネットワークインタフェース装置に接続され、送信側ネットワークインタフェース装置から送信されたデータパケットを受信する複数の受信側ネットワークインタフェース装置と、
    受信したデータパケットに対する応答として、前記複数の送信側ネットワークインタフェース装置の全てが宛先となる送信装置マルチキャストアドレスが含まれる応答パケットを作成する応答パケット作成部と、
    前記応答パケット作成部により作成された応答パケットを各受信側ネットワークインタフェース装置から各受信側ネットワークインタフェース装置に接続されている送信側ネットワークインタフェース装置に向けて送信する応答パケット送信部とを有する受信装置とを備えることを特徴とする通信システム。
  6. 前記通信システムは、
    各々が複数の受信側ネットワークインタフェース装置を有し、2つ以上の受信グループに分類される複数の受信装置を備え、
    前記送信装置において、
    前記複数の送信側ネットワークインタフェース装置の各々は、
    相互に異なるネットワークスイッチを介していずれかの受信装置のいずれかの受信側ネットワークインタフェース装置に接続されており、
    前記送信装置は、更に、
    送信側ネットワークインタフェース装置ごとに、ネットワークスイッチを介して接続されている受信側ネットワークインタフェース装置が含まれている受信装置が属する受信グループが示される接続先情報を記憶する接続先情報記憶部と、
    特定の受信グループに対してデータパケットを送信する場合に、前記接続先情報に基づき、前記特定の受信グループに属する受信装置の受信側ネットワークインタフェース装置に接続されている送信側ネットワークインタフェース装置を抽出する送信側ネットワークインタフェース装置抽出部とを有し、
    前記データパケット送信部は、
    前記送信側ネットワークインタフェース装置抽出部により抽出された送信側ネットワークインタフェース装置から前記特定の受信グループに対するデータパケットを送信することを特徴とする請求項5に記載の通信システム。
  7. 前記送信装置は、更に
    前記データパケット送信部により特定の受信グループに属する受信装置にデータパケットが送信された後、前記特定の受信グループに属する受信装置から応答パケットを受信するとともに、前記特定の受信グループに属する全ての受信装置から応答パケットを受信したか否かを確認し、応答パケットを受信しなかった受信装置が2台以上である場合に、前記特定の受信グループに属する全ての受信装置の複数の受信側ネットワークインタフェース装置の全てが宛先となる受信グループマルチキャストアドレスを設定して再送データパケットを作成し、応答パケットを受信しなかった受信装置が1台である場合に、応答パケットを受信しなかった前記1台の受信装置の複数の受信側ネットワークインタフェース装置の全てが宛先となる単一マルチキャストアドレスを設定して再送データパケットを作成する再送処理部を有することを特徴とする請求項6に記載の通信システム。
  8. 前記通信システムは、
    各々が複数の送信側ネットワークインタフェース装置を有する複数の送信装置を備え、
    前記受信装置において、
    前記複数の受信側ネットワークインタフェース装置の各々は、
    相互に異なるネットワークスイッチを介していずれかの送信装置のいずれかの送信側ネットワークインタフェース装置に接続されており、
    前記受信装置は、更に、
    受信側ネットワークインタフェース装置ごとに、ネットワークスイッチを介して接続されている送信側ネットワークインタフェース装置が含まれている送信装置が示される接続先情報を記憶する接続先情報記憶部と、
    いずれかの送信装置から受信したデータパケットに対する応答パケットを送信する場合に、前記接続先情報に基づき、応答パケットの送信先の送信装置の送信側ネットワークインタフェース装置に接続されている受信側ネットワークインタフェース装置を抽出する受信側ネットワークインタフェース装置抽出部とを有し、
    前記応答パケット送信部は、
    前記受信側ネットワークインタフェース装置抽出部により抽出された受信側ネットワークインタフェース装置から応答パケットを送信することを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の通信システム。
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