JP2011097587A - 高速フェイルオーバを用いた、パケット・ロスを防ぐエネルギー効率のよいethernet(r)のリンク移行のための方法、コンピュータ・プログラム、および装置 - Google Patents

高速フェイルオーバを用いた、パケット・ロスを防ぐエネルギー効率のよいethernet(r)のリンク移行のための方法、コンピュータ・プログラム、および装置 Download PDF

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Abstract

【課題】高速フェイルオーバを用いた、パケット・ロスを防ぐエネルギー効率のよいETHERNET(R)のリンク移行のためのメカニズムを提供する。
【解決手段】デフォルトでは、該メカニズムは、低エネルギー使用で低速で作動する第一アダプタを使い、第二アダプタは作動停止される。低いリンク利用度の期間はこのデフォルト設定が用いられる。システムまたは入力/出力の負荷が高速を必要とするとき、該メカニズムは、第二アダプタをその最高サポート・リンク速度で起動すする。第一アダプタ上で実行されている進行中の全送信トラフィックは完了され、完了次第、ドライバが、アドレス解決要求を生成し、第二アダプタを介して該要求を送信する。この処理の完了後、第一アダプタはリンク・ダウンに移行し、パケット・ロスを防ぐ形での移行が完了する。
【選択図】図2

Description

本出願は、一般に改良されたデータ処理の装置および方法に関し、さらに具体的には、高速フェイルオーバを用いた、パケット・ロスを防ぐエネルギー効率のよいETHERNET(R)のリンク移行を達成するための方法、コンピュータ・プログラム、および装置に関する。
ETHERNET(R)は、ローカル・エリア・ネットワーク(LAN:local area network)への標準的アクセス方法である。ETHERNETは、電気電子技術者協会(IEEE:Institute of Electrical and Electronics Engineers)によって802.3規格として規定され、企業内またはホーム・ネットワーク内のコンピュータ群を接続するため、および、単一のコンピュータを、インターネットへのアクセスのため、ケーブル・モデムまたはデジタル加入者回線(DSL:digital subscriber line)モデムに接続するために用いられる。
10/100ETHERNET(R)ポートは、2つの速度をサポートする、10Mbps(10Base−T)および100Mbps(100Base−T)である。10/100/1000ポートは、1Gbps(1,000メガビット)のギガビット・ETHERNET(R)を含む。従来、ETHERNET(R)デバイスは相互にネゴシエーションし、可能な最高速度で送信していた。エネルギー・スター・コンプライアンスは、2009年までに省エネ型ETHERNET(R)への対応を求めている。現在のETHERNET(R)の方向は、適応リンク・レート(ALR:Adaptive Link Rate)を中心に展開してこの目標を達成しようとしているが、これはまだIEEE規格として設定されていない。
ETHERNET(R)トラフィックにおけるトラフィックが集中しやすい性質に鑑み、ALRは、低い利用度の期間は低速でのリンクを再ネゴシエーションし、高い利用度の期間は高速を再ネゴシエーションする形で構成されている。当面の問題は、ALRが、まだできていない新規のハードウエア、スイッチ、および規格要件によって駆動されるということである。
さらに、ハードウエア/プロトコル機能性に対する試案は、ソフトウエア・ベースの対処策には貢献しない。リンクの再ネゴシエーションにはリンクの再設定が必要でこれに数百ミリ秒かかりパケットドロップをもたらす。パケットドロップの数は、ライン速度(例、10/100/1000/10000Mbps)に比例することになる。ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル(VoIP:voice over Internet protocol)およびストリーミング映像によるストリーミング・トラフィックなどレイテンシの影響を受けやすいアプリケーション、高性能コンピューティング(HPC:high performance computing)、および非TCP/IPプロトコルは、ドロップされたパケットがもたらす高いレイテンシの影響を受ける。ALRが実施されたならば、これは、ハードウエアおよびプロトコルの機能性によって非常に高速な移行、約10msでの移行、を提供することができるが、ただし、ALRはゼロ・パケット・ロスの保証はできない。
一つの例示的実施形態において、データ処理システムにおける、パケット・ロスを防ぐエネルギー効率のよいリンク移行の方法を提供する。該方法は、低電力モードの第一ネットワーク・アダプタを起動するステップと、第二ネットワーク・アダプタを作動停止するステップと、第一ネットワーク・アダプタと第二ネットワーク・アダプタとに連結されているスイッチが送信元からの入来トラフィックを第一ネットワーク・アダプタに送るように、該スイッチを設定するステップとを含む。該方法は、第一ネットワーク・アダプタの高い利用度が検出されるのに対応して、高速モードの第二ネットワーク・アダプタを起動し、第一ネットワーク・アダプタ上で進行中の全送信要求を完了し、第二ネットワーク・アダプタとデータのやりとりをするようにスイッチを設定し、第一ネットワーク・アダプタを作動停止するステップをさらに含む。
他の例示的実施形態において、コンピュータ可読プログラムを有するコンピュータ可用または可読媒体、を含むコンピュータ・プログラム製品を提供する。該コンピュータ可読プログラムは、コンピューティング・デバイスで実行されるとき、該コンピューティング・デバイスに、上記方法の例示的実施形態に関して前述したオペレーションの個々およびそれらの組合せを遂行させる。
さらに別の例示的実施形態において、ある装置はネットワーク・インタフェース・デバイスを含む。該ネットワーク・インタフェース・デバイスは、第一ネットワーク・アダプタ、第二ネットワーク・アダプタ、および第一ネットワーク・アダプタと第二ネットワーク・アダプタとに連結されたスイッチを含む。該装置は、ネットワーク・インタフェース・デバイスに関連付けられたデバイス・ドライバと、利用度検出コンポーネントをさらに含む。該デバイス・ドライバは、低電力モードの第一ネットワーク・アダプタを起動し、第二ネットワーク・アダプタを作動停止し、送信元からの入来トラフィックを第一ネットワーク・アダプタに送るよう該スイッチを設定するように作られている。該デバイス・ドライバは、利用度検出コンポーネントが第一ネットワーク・アダプタの高い利用度を検出するのに対応して、高速モードの第二ネットワーク・アダプタを起動し、第一ネットワーク・アダプタ上で進行中の全送信要求を完了し、第二ネットワーク・アダプタとデータのやりとりをするようにスイッチを設定し、第一ネットワーク・アダプタを作動停止する、ように作られている。
本発明のこれらおよび他の特質と利点とは、以下の本発明の例示実施形態の詳細な記述の中で説明され、当業者はこれを参照することにより明解できよう。
本発明およびその好適な使用モード、並びに本発明のさらなる目的および利点は、添付の図面と併せ以下の例示的実施形態の詳細な説明を読み、これらを参照することによって最善に理解されよう。
例示的実施形態の態様を実施することが可能な分散データ処理システム例の図的表現を示す。 例示的実施形態の態様を実施することが可能なデータ処理システム例のブロック図である。 ある例示的実施形態による、ドライバによる高速フェイルオーバを用いた、パケット・ロスを防ぐ省エネ型ETHERNET(R)のリンク移行を備えたデータ処理システム中の、各種レイヤを図示するブロック図である。 図4A、図4B、および図4Cは、ある例示的実施形態による、ドライバによる高速フェイルオーバを用いた、パケット・ロスを防ぐ省エネ型ETHERNET(R)のリンク移行のためのメカニズムの実施例を示す。 ある例示的実施形態による、ドライバによる高速フェイルオーバを用いた、パケット・ロスを防ぐ省エネ型ETHERNET(R)のリンク移行のためのメカニズムのオペレーション例を概述するフローチャートを提示する。
これら例示的実施形態は、ドライバによる高速フェイルオーバを用いた、パケット・ロスを防ぐ省エネ型ETHERNET(R)のリンク移行のためのメカニズムを提供する。該メカニズムは、低いエネルギー使用で低速で作動する第一アダプタ(PA:primary adapter)および高いエネルギー使用で高速で作動する第二アダプタ(SA:secondary adapter)を保有することによって高効率を実現する。デフォルトでは、該メカニズムは、低エネルギー使用で低速で作動する第一アダプタを使い、第二アダプタは作動停止される。低いリンク利用度の期間はこのデフォルト設定が用いられる。
システムまたは入力/出力(IO:input/output)の負荷が高速を必要とするとき、該メカニズムは、第二アダプタをその最高のサポート・リンク速度で起動する。第一アダプタ上で実行されている進行中の全送信(TX)トラフィックは完了され、完了次第、上記ドライバは、アドレス解決プロトコル(ARP:address resolution protocol)パケットを生成し、該パケットを第二アダプタを介して送信する。ARPパケットは、スイッチに、メディア・アクセス制御(MAC:media access control)アドレスに対する新規の場所を通知する。この処理の完了後、第一アダプタは、リンク・ダウン(0W)に移行し、パケット・ロスを防ぐ形での移行が完了する。
システムは、該メカニズムが低速、低電力モードへの復帰ネゴシエーションを実行するまでこの設定の下で作動することになり、該実行の時点で、第二アダプタから第一アダプタへの移行のため同じプロセスが実施される。システム負荷に基づいてどの時点で高速のリンクに移行するかを決める方法/ポリシーは、実装に固有のものであり、従って、該メカニズムは、ドライバによる時間間隔当たりのRX/TXパケットの追跡に基づいて、あるいはIO制御(IOCTL:IO control)機能を介したドライバへの適用通知によるポリシー実行によってリンク間の移行を行うことができよう。
これら例示的実施形態は、分散データ処理環境、単一のデータ処理デバイスなどを含め、多くの異なった種類のデータ処理環境で活用することができる。これら例示的実施形態の特定のエレメントおよび機能性の説明のためのコンテキストを提供するため、以降、これら例示的実施形態の態様が実装可能な環境の例として図1および図2を提示する。図1および図2による説明では、主として単一のデータ処理デバイスへの実装に焦点を当てることになるが、これは単なる一例であって、本発明の特質に関しいかなる限定を明示することも暗示することも意図されてはいない。それどころか、これら例示的実施形態は、分散データ処理システムのコンポーネントがパケット・ロスを防ぐ形でのエネルギー効率のよいリンクの移行を必要とする、分散データ処理環境群および実施形態群を含むことが意図されている。
ここで図を、具体的には図1および図2を参照すると、本発明の例示的実施形態を実装することが可能なデータ処理環境例の図が提示されている。図1および図2は単なる例であって、本発明の態様または実施形態が実装可能な環境に関して、いかなる限定の主張も暗示も意図するものでないことをよく理解すべきである。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、図示の環境に多くの修改を加えることができる。
ここで図を参照すると、図1は、該例示的実施形態の態様を実装することが可能な分散データ処理システム例の図的表現を示している。分散データ処理システム100には、例示的実施形態の態様を実装することが可能なコンピュータのネットワークを含めることができる。分散データ処理システム100は、少なくとも一つのネットワーク102を包含し、該ネットワークは、分散データ処理システム100内に一緒に連結されたさまざまなデバイスおよびコンピュータに通信リンクを提供するため使われる媒体である。ネットワーク102には、有線、無線通信リンク、または光ファイバ・ケーブルなどの連結路を含めることができる。
図示の例ではサーバ104およびサーバ106が、記憶ユニット108とともにネットワーク102に連結されている。加えて、クライアント110、112、および114もネットワーク102に連結されている。クライアント110、112、および114は、例えば、個人用コンピュータ、ネットワーク・コンピュータ、または類似のものとすることができる。図示された例において、サーバ104は、クライアント110、112、および114に、起動ファイル、オペレーティング・システム・イメージ、およびアプリケーションなどのデータを提供する。図示の例では、クライアント110、112、および114はサーバ104のクライアントである。分散データ処理システム100には、図示されていない追加のサーバ、クライアント、および他のデバイスを含めることができる。
図示された例において、分散データ処理システム100は、インターネットであり、ネットワーク102は、相互の通信のため伝送制御プロトコル/インターネット・プロトコル(TCP/IP:Transmission Control Protocol/Internet Protocol)の一連のプロトコルを用いる、ネットワーク群およびゲートウェイ群の世界的集合体を表す。インターネットの核心は、データおよびメッセージを回送するものすごい数の商業、政府、教育およびその他のコンピュータ・システムから成る、主要ノードまたはホスト・コンピュータ間の高速データ通信ラインのバックボーンである。当然ながら、分散データ処理システム100は、例えば、イントラネット、ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)、広域ネットワーク(WAN:widearea network)など、多くの異なった種類のネットワークを含むように実装することも可能である。前述のように、図1は、一例であって、本発明の各種実施形態に対するアーキテクチャ上の限定を意図したものでなく、従って、図1に示された特定のエレメントは、本発明の例示的実施形態を実装することが可能な環境に関して限定をするものと見なすべきではない。
次いで図2を参照すると、例示的実施形態の態様を実装することが可能な、データ処理システム例のブロック図が示されている。データ処理システム200は、図1中のクライアント110など、その中に本発明の例示的実施形態のためのプロセスを実行するコンピュータ可用コードまたは命令を配置できるコンピュータの一例である。
図示された例において、データ処理システム200は、ノース・ブリッジおよびメモリ・コントローラ・ハブ(NB/MCH:northbridge/memory controller hub)202およびサウス・ブリッジおよび入力/出力(I/O)コントローラ・ハブ(SB/ICH:south bridge/input/outputcontroller hub)204を含むハブ・アーキテクチャを用いている。プロセッシング・ユニット206、主メモリ208、およびグラフィックス・プロセッサ210が、NB/MCH202に連結されている。グラフィックス・プロセッサ210は、アクセラレイティッド・グラフィックス・ポート(AGP:accelerated graphics port)を介してNB/MCH202に連結することができる。
図示された例では、ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)アダプタ212が、SB/ICH204につながっている。音声アダプタ216、キーボードおよびマウス・アダプタ220、モデム222、読み取り専用メモリ(ROM:read only memory)224、ハード・ディスク・ドライブ(HDD:hard disk drive)226、CD−ROMドライブ230、ユニバーサル・シリアル・バス(USB:universal serial bus)ポートおよび他の通信ポート232、並びにPCI/PCIeデバイス234が、バス238およびバス240を介してSB/ICH204につながっている。PCI/PCIeデバイスには、例えば、ETHERNET(R)アダプタ、アドイン・カード、およびノート型コンピュータ用のPCカードを含めることができる。PCIはカード・バス・コントローラを使うが、PCIeは使わない。ROM224は、例えば、フラッシュ基本入出力システム(BIOS:basic input/output system)とすることができる。
HDD226およびCD−ROMドライブ230は、バス240を介してSB/ICH204につながっている。HDD226およびCD−ROMドライブ230は、例えば、統合ドライブ・エレクトロニクス(IDE:integrated drive electronics)またはシリアル・アドバンスト・テクノロジー・アタッチメント(SATA:serial advanced technology attachment)インタフェースを用いることができる。スーパーI/O(SIO:Super I/O)デバイス236をSB/ICH204に連結することができる。
プロセッシング・ユニット206上でオペレーティング・システムが実行される。オペレーティング・システムは、図2のデータ処理システム200内のさまざまなコンポーネントを調整し、それらの制御を提供する。クライアントとしてのオペレーティング・システムには、マイクロソフト(R)のウィンドウズ(R)XPなど、市販のオペレーティング・システムを使うことができる(マイクロソフトおよびウィンドウズは、米国、他の国またはその両方におけるMicrosoft Corporationの商標である)。Java(Rプログラミング・システムなどのオブジェクト指向プログラミング・システムを上記オペレーティング・システムと併せて実行し、データ処理システム200で実行されているJava(R)プログラムまたはアプリケーションからオペレーティング・システムに呼び出しを行うことができる(Javaは、米国、他の国またはその両方におけるSun Microsystems,Inc.の商標である)。
サーバとしてのデータ処理システム200は、例えば、拡張対話式エグゼクティブ(AIX(IBM社の登録商標):Advanced Interactive Executive)オペレーティング・システム、またはLINUX(R)オペレーティング・システムを実行するIBM(R)eServer(R)Systemp(IBM社の登録商標)コンピュータ・システムとすることができる(eServer、System pおよびAIXは、米国、他の国またはその両方におけるInternationalBusiness Machines Corporationの商標であり、LINUXは、米国、他の国またはその両方におけるLinus Torvaldsの商標である)。データ処理システム200は、プロセッシング・ユニット206中に複数のプロセッサを含む対称型マルチプロセッサ(SMP:symmetric multiprocessor)システムとすることができる。あるいは単一プロセッサ・システムを用いることも可能である。
オペレーティング・システム、オブジェクト指向プログラミング・システム、およびアプリケーションまたはプログラムの命令は、HDD226などの記憶デバイスに在置しておき、主メモリ208にロードしてプロセッシング・ユニット206に実行させることができる。本発明の例示的実施形態のためのプロセスは、コンピュータ可用プログラム・コードを用いて、プロセッシング・ユニット206によって実行することができ、該プログラム・コードは、例えば、主メモリ208、ROM224、あるいは一つ以上の周辺デバイス群(HDD226およびCD−ROMドライブ230)などの記憶装置に在置することができる。
図2に示されたバス238またはバス240などのバス・システムは、一つ以上のバスで構成することができる。当然ながら、バス・システムは、ファブリックまたはアーキテクチャに配置された各種コンポーネントまたはデバイスの間でのデータ転送を提供する、任意の種類の通信ファブリックまたはアーキテクチャを使って実装することができる。図2のモデム222またはネットワーク・アダプタ212などの通信ユニットには、データを送受信するために用いる一つ以上のデバイスを含めることができる。メモリは、例えば、図2中の、主メモリ208、ROM224、またはNB/MCH202中に在るようなキャッシュとすることができる。
当業者は、図1および図2中のハードウエアは、実装に応じて変更できることをよく理解していよう。図1および図2に描かれたハードウエアに加え、あるいはこれらに換えて、フラッシュ・メモリ、同様な不揮発性メモリ、または光ディスク・ドライバおよび類似デバイスなど、他の内部ハードウエアまたは周辺デバイスを用いてもよい。また、これら例示的実施形態のプロセスは、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、前述したSMPシステム以外のマルチプロセッサ・データ処理システムに適用することもできる。
さらに、データ処理システム200は、クライアント・コンピューティング・デバイス、サーバ・コンピューティング・デバイス、タブレット・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、電話または他の通信デバイス、携帯端末(PDA:personal digital assistant)または類似のものを包含する、任意の数の異なるデータ処理システム群の形を取ることができる。一部の例示的実施形態において、データ処理システム200は、例えば、オペレーティング・システム・ファイルまたはユーザ作成データあるいはその両方を格納するための不揮発性メモリを提供するフラッシュ・メモリを使って作られた、携帯型のコンピューティング・デバイスにすることもできよう。基本的には、データ処理システム200は、アーキテクチャ上の制限なく、既知のまたは今後開発される任意のデータ処理システムとすることができる。
ある例示的実施形態によれば、図2のネットワーク・アダプタ212には、ドライバによる高速フェイルオーバを用いた、パケット・ロスを防ぐ省エネ型ETHERNET(R)のリンク移行のためのメカニズムを含めることができる。該メカニズムは、ネットワーク・アダプタ212に、低いエネルギー使用で低速で作動する第一アダプタ(PA)および高いエネルギー使用で高速で作動する第二アダプタ(SA)を含めることによって高い効率を実現する。デフォルトでは、該メカニズムは、低エネルギー使用で低速で作動する第一アダプタを使い、第二アダプタは作動停止される。低いリンク利用度の期間はこのデフォルト設定が用いられる。
システムまたは入力/出力(IO)の負荷が高速を必要とするとき、該メカニズムは、第二アダプタをその最高のサポート・リンク速度で起動する。第一アダプタ上で実行されている進行中の全送信(TX)トラフィックが完了されることになる。この処理の完了後、第一アダプタは、リンク・ダウン(0W)に移行し、パケット・ロスを防ぐ形での移行が完了する。システムは、該メカニズムが低速、低電力モードへの復帰ネゴシエーションを実行するまでこの設定の下で作動することになり、該実行の時点で、第二アダプタから第一アダプタへの移行のため同じプロセスが実施される。
図3は、ある例示的実施形態による、ドライバによる高速フェイルオーバを用いた、パケット・ロスを防ぐ省エネ型ETHERNET(R)のリンク移行を備えるデータ処理システム中の、各種レイヤを描いたブロック図である。アプリケーション310がオペレーティング・システム320上で実行され、データを送受信することによってETHERNET(R)トラフィックを生成する。例えば、アプリケーション310は、eメール・クライアント、ファイル転送クライアント、ウェブ・ブラウザ、映像ストリーミング・アプリケーションまたはプラグイン、ボイス・オーバーIP(VoIP)クライアント、または類似のものであり得る。
ネットワーク・レイヤ330は、デバイス・ドライバ340の上部に存在する。ネットワーク・レイヤは、オペレーティング・システム320を、デバイス・ドライバ340を介してネットワーク(すなわち周辺)デバイスにリンクする。デバイス・ドライバ340は、ハードウエア・レイヤと相互交信するプログラム・ルーチンであり、該レイヤは、図示の実施形態では、第一アダプタ352、第二アダプタ354およびスイッチ356の組合せである。ネットワーク・レイヤ330は、ハードウエア・レイヤと相互交信するためのプロトコルを提供し、ハードウエア・レイヤは、第一アダプタ352、第二アダプタ354およびスイッチ356を含む。
第一アダプタ(PA)352は、低速、低電力のETHERNET(R)アダプタである。例えば、第一アダプタ352は、起動されたとき、100Mbpsで1Wより小さい電力で作動することができる。第二アダプタ(SA)354は、高速、高電力のETHERNET(R)アダプタである例えば、第二アダプタ354は、1GbE/10GbEで約2.5W/14Wの電力で作動することができる。あるデフォルト設定では、第一アダプタ352が低速/低電力で作動するよう設定され、第二アダプタ354はリンク作動停止(0W)にされ、スイッチ356は、受信(RX)および送信(TX)トラフィックを第一アダプタ352とやりとりするよう設定される。しかして、該デフォルト設定では、第一アダプタ252および第二アダプタ354は合計で1Wより小さな電力で作動する。該例示的実施形態のメカニズムは、低いリンク利用度の期間はこのデフォルト設定を使用する。
該例示的実施形態のメカニズムは、デバイス・ドライバ340、ネットワーク・レイヤ330、オペレーティング・システム320、またはアプリケーション310の中に具現することが可能な利用度検出コンポーネント360を含む。該検出コンポーネント360は、リンク利用度が高速リンクを必要とするレベルに達したときこれを検出する。検出コンポーネント360は、秒当たりのTXまたはRXパケット数などの計量指標を使って、リンク利用度が移行を必要とするレベルに達したときを判定することができる。検出コンポーネント360は、例えば、計量指標の値を測定しその値を閾値と比較することができる。ユーザは、ポリシー・データ構造362中に計量指標を定義し、閾値を選定することによって検出コンポーネント360を設定することができる。
検出コンポーネント360が、システムまたはIOの負荷が高速を必要とすると判定したとき、デバイス・ドライバ340は、第二アダプタ354をその最高のサポート・リンク速度で起動する。しかして、第二アダプタ354は、リンク・ダウン(0W)から1GbE/10GbE(約2.5W/約14W)に移行することができる。第一アダプタ352上で実行されている進行中の全送信(TX)トラフィックが完了され次第、デバイス・ドライバ340は、アドレス解決プロトコル(ARP)パケットを生成し、該パケットを第二アダプタ354を介して送信する。ARPパケットは、スイッチ356に、メディア・アクセス制御(MAC)アドレスに対する新規の場所を通知する。この処理の完了後、第一アダプタ352は、リンク・ダウン(0W)に移行し、パケット・ロス防ぐ形での移行が完了する。
メカニズムは、該メカニズムが低速、低電力モードのデフォルト設定への復帰ネゴシエーションを実行するまでこの高利用度設定の下で作動し、該実行の時点で、第二アダプタ354から第一アダプタ352への移行のため同じプロセスが実施される。システム負荷に基づいてどの時点でより高速のリンクに移行するかを決めるポリシーは、実装に固有のものであり、従って、該メカニズムは、ドライバによる時間間隔当たりのRX/TXパケットの追跡に基づいて、あるいはIO制御(IOCTL)機能を介したドライバへの適用通知によるポリシー実行によってリンク間の移行を行うことができよう。
図4A、図4B、および図4Cは、ある例示的実施形態による、ドライバによる高速フェイルオーバを用いた、パケット・ロスを防ぐ省エネ型ETHERNET(R)のリンク移行のためのメカニズムの実装例を示す。図4Aにおいて、第一アダプタ452は、低電力モード(100Mbps、<1W)で作動している。利用度が所定の閾値に達していないため、全TX/RXデータは順当に流れている。第二アダプタ454は作動しておらず、第二アダプタ・リンクでの電力消費はない。スイッチ456は、全ての入来トラフィックを第一アダプタ452に送っている。
図4Bでは、第一アダプタ452が低電力モードで作動しており、リンク利用度が閾値に達している。メカニズムが高リンク速度への移行を開始する。上記例示的実施形態のメカニズムが、第二アダプタ454によるリンクを起動し、1GbE/10GbE(2.5W/14W)にネゴシエーションする。第一アダプタ452は、処理中の全ての送信要求を完了する。完了したならば、デバイス・ドライバは、第二アダプタ454からARP要求を発信する。ARP要求は、スイッチ456に、MACアドレスが今や新規のポートにあることを通知する。この後、スイッチ456は、全ての入来トラフィックを第二アダプタ454に送る。デバイス・ドライバは、スタックからの一切の新規送信パケットを第二アダプタ454に送る。メカニズムがドライバ・ステータスを更新する。メカニズムは、ユーザが閲見可能なログに通知を置くことによってドライバ・ステータスを更新することができる。
図4Cにおいては、第二アダプタ454がフル速度および電力で作動している。第一アダプタ452は、作動しておらず、第一アダプタ・リンクでの電力消費はない。図4Cでは、省エネ型ETHERNET(R)のリンク移行はパケット・ロスを防ぐ形で完了している。利用度レベルが変化し、もはや高速モードが必要なくなれば、第二アダプタ454から第一アダプタ452への移行のため同じステップが実施される。
当業者がよく理解するであろうように、本発明は、システム、方法、またはコンピュータ・プログラム製品として具現することができる。従って、本発明の態様は、全体がハードウエアの実施形態、全体がソフトウエアの実施形態(ファームウエア、常駐ソフトウエア、マイクロコードなどを含む)の形、あるいは、本明細書では全て一般的に「回路」、「モジュール」または「システム」ということもある、ソフトウエアおよびハードウエア態様を組み合わせた実施形態の形を取ることができる。さらに、本発明の態様は、自体中に具現されたコンピュータ可用プログラム・コードを有する、任意の一つ以上のコンピュータ可読媒体(群)中に具体化された、コンピュータ・プログラム製品の形を取ることもできる。
一つ以上のコンピュータ可読媒体(群)の任意の組合せを用いることができる。該コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体とすることも、またはコンピュータ可読記憶媒体とすることもできる。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、以下に限らないが、電子的、磁気的、光学的、電磁気的、赤外的、または半導体のシステム、装置、デバイス、またはこれらの任意の組合せとすることができる。コンピュータ可読媒体のさらに具体的な例(限定的リスト)には、一つ以上の配線を有する電気接続、携帯コンピュータ・ディスケット、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ(RAM:random access memory)、読み取り専用メモリ(ROM)、消去およびプログラム可能読み取り専用メモリ(EPROM:erasable programmable read−only memory、またはフラッシュ・メモリ)、光ファイバ、携帯コンパクト・ディスク読み取り専用メモリ(CDROM:compact disc read−only memory)、光記憶デバイス、磁気記憶デバイス、または前述の任意の適切な組合せが含まれよう。本文書の文脈において、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置、またはデバイスによって、またはこれらに関連させて使われるプログラムを包含または格納できる任意の有形媒体であるということができる。
コンピュータ可読信号媒体には、例えば、ベースバンド中にまたは搬送波の一部として具現されたコンピュータ可読プログラム・コードを有する、伝播データ信号を含めることができる。かかる伝播信号は、以下に限らないが、電磁気的、光学的、またはこれらの任意の組合せを含め、さまざまな任意の形態を取ることができる。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体でなく、命令実行システム、装置、またはデバイスによって、またはこれらに関連させて用いるプログラムを通信、伝播、または搬送することのできる任意のコンピュータ可読媒体であるといえよう。
コンピュータ可読媒体に具現されたコンピュータ・コードは、以下に限らないが、無線、有線、光ファイバ・ケーブル、無線周波数(RF:radio frequency)などを含む、任意の適切な媒体あるいはそれらの任意の適切な組合せを使って送信することができる。
本発明の態様のためのオペレーションを実施するコンピュータ・プログラム・コードは、Java(R)、Smalltalk(R)、C++または類似のオブジェクト指向プログラミング言語、および、“C”プログラミング言語または類似のプログラミング言語など従来式手続き型プログラミング言語を含め、一つ以上のプログラミング言語の任意の組合せで書くことができる。該プログラム・コードは、全体をユーザのコンピュータで、一部をユーザのコンピュータで、単独型ソフトウエア・パッケージとして実行することができ、一部をユーザのコンピュータで他の部分を遠隔コンピュータで、または全体を遠隔コンピュータまたはサーバで実行することができる。後者のシナリオでは、ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)または広域ネットワーク(WAN)を含む任意の種類のネットワークを介して、遠隔コンピュータをユーザのコンピュータに接続することができ、あるいは(例えばインターネット・サービス・プロバイダを使いインターネットを介し)外部のコンピュータへの接続を行うことができる。
以下に、本発明の例示的実施形態による方法、装置(システム)、およびコンピュータ・プログラム製品の、フローチャート説明図またはブロック図あるいはその両方を参照しながら、本発明の態様を説明する。フローチャート説明図またはブロック図あるいはその両方の各ブロック、および、フローチャート説明図またはブロック図あるいはその両方のブロックの組合せは、コンピュータ・プログラム命令によって実施可能であることが理解されよう。これらのコンピュータ・プログラム命令を、汎用コンピュータ、特殊用途コンピュータ、または他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに供給してマシンを形成し、コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行されるこれらの命令が、該フローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックまたはブロック群中に規定された機能/処理を実施するための手段を生成するようにすることができる。
また、これらのコンピュータ・プログラム命令を、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置または他のデバイスに、特定の仕方で機能するよう命令できるコンピュータ可読媒体に格納し、該コンピュータ可読媒体に格納された命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックまたはブロック群中に規定された機能/処理を実施する命令を包含する製品を形成するようにすることができる。
さらに、該コンピュータ・プログラム命令を、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置または他のデバイスにロードし、該コンピュータ、他のプログラム可能装置または他のデバイス上で一連のオペレーション・ステップを実施させてコンピュータ実行のプロセスを生成し、該コンピュータまたは他のプログラム可能装置で実行される命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックまたはブロック群中に規定された機能/処理を実施するためのプロセスを提供するようにすることもできる。
図5は、ある例示的実施形態による、ドライバによる高速フェイルオーバを用いた、パケット・ロスを防ぐ省エネ型ETHERNET(R)のリンク移行のためのメカニズムのオペレーションの例を概述するフローチャートを示す。オペレーションが開始され、メカニズムが低電力モードの第一アダプタを起動する(ブロック502)。該メカニズムは、次いで、システムまたはIOの負荷が高速リンクへの移行を必要としているかどうかを判定する(ブロック504)。メカニズムが移行は必要ないと判定した場合、利用度レベルが利用度閾値に達するかまたは他のポリシー基準に合致するまでは、オペレーションはブロック504に戻る。
ブロック504においてメカニズムが移行が必要と判定した場合、該メカニズムは、高速モードの第二アダプタを起動する(ブロック506)。メカニズムは、第一アダプタ上で進行中の全送信要求を完了する(ブロック508)。次いで、第二アダプタは、ドライブが生成したアドレス解決プロトコル(ARP)要求をスイッチに送信する(ブロック510)。スイッチは、送信元からの入来トラフィックを第二アダプタに送り(ブロック512)、デバイス・ドライバは送信トラフィックを第二アダプタに送る(ブロック514)。次いで、メカニズムはドライバ・ステータスを更新する(ブロック516)。
しかる後、該メカニズムは、システムまたはIOの負荷が、もはや高速リンクを必要としていないかどうかを判定する(ブロック518)。メカニズムが移行は必要ないと判定した場合、オペレーションは、利用度レベルが利用度閾値以下に低下するまでは、ブロック518に戻る。
メカニズムが、ブロック518において移行が必要と判定した場合、該メカニズムは、低速モードの第一アダプタを起動する(ブロック520)。メカニズムは、第二アダプタ上で進行中の全送信要求を完了する(ブロック522)。次いで、第一アダプタは、ドライバが生成したARP要求をスイッチに送信する(ブロック524)。スイッチは、送信元からの入来トラフィック第一アダプタに送り(ブロック526)、デバイス・ドライバは送信トラフィックを第一アダプタに送る(ブロック528)。次いで、メカニズムはドライバ・ステータスを更新する(ブロック530)。しかる後、オペレーションは、ブロック504に戻り、高速モードへの移行が必要かどうかが判定される。
これら図中のフローチャートおよびブロック図は、本発明のさまざまな実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータ・プログラム製品の有力な実装アーキテクチャ、機能、およびオペレーションを示す。これに関し、フローチャートまたはブロック図中の各ブロックは、規定された論理機能(群)を実施するための一つ以上の実行可能命令を含む、モジュール、セグメント、またはコードの部分を表し得る。また、いくつかの別の実装において、ブロックの中に記載された機能が図に記載された順序と違った順に実施され得ることに留意すべきである。例えば、逐次に示された2つのブロックが、実際上、実質的に同時に実行されることがあり、関連する機能によっては、それらブロックがときとして逆の順序で実行されることがある。さらに、ブロック図またはフローチャート説明図あるいはその両方の各ブロック、および、ブロック図またはフローチャート説明図あるいはその両方のブロックの組合せは、特定の機能または処理を遂行する特別用途のハードウエア・ベースのシステム、または特別用途のハードウエアとコンピュータ命令との組合せによって実施できることにも留意すべきである。
かくのごとく、これら例示的実施形態は、ドライバによる高速フェイルオーバを用いた、パケット・ロスを防ぐ省エネ型ETHERNET(R)のリンク移行のためのメカニズムを提供する。該メカニズムは、低いエネルギー使用で低速で作動する第一アダプタ(PA)および高いエネルギー使用で高速で作動する第二アダプタ(SA)を保有することによって高効率を実現する。デフォルトでは、該メカニズムは、低エネルギー使用で低速で作動する第一アダプタを使い、第二アダプタは作動停止される。低いリンク利用度の期間はこのデフォルト設定が用いられる。
システムまたは入力/出力(IO)の負荷が高速を必要とするとき、該メカニズムは、第二アダプタをその最高のサポート・リンク速度で起動する。第一アダプタ上で実行されている進行中の全送信(TX)トラフィックが完了され、完了次第、上記ドライバは、アドレス解決プロトコル(ARP)パケットを生成し、該パケットを第二アダプタを介して送信する。ARPパケットは、スイッチに、メディア・アクセス制御(MAC)アドレスに対する新規の場所を通知する。この処理の完了後、第一アダプタは、リンク・ダウン(0W)に移行し、パケット・ロスを防ぐ形での移行が完了する。
システムは、該メカニズムが低速、低電力モードへの復帰ネゴシエーションを実行するまでこの設定の下で作動することになり、該実行の時点で、第二アダプタから第一アダプタへの移行のため同じプロセスが実施される。システム負荷に基づいてどの時点で高速のリンクに移行するかを決める方法/ポリシーは、実装に固有のものであり、従って、該メカニズムは、ドライバによる時間間隔当たりのRX/TXパケットの追跡に基づいて、あるいはIO制御(IOCTL)機能を介したドライバへの適用通知によるポリシー実行によってリンク間の移行を行うことができよう。
前述したように、これらの例示的実施形態は、全体がハードウエアの実施形態、全体がソフトウエアの実施形態、またはハードウエアおよびソフトウエア・エレメントの両方を包含する実施形態の形を取ることが可能なのをよく理解すべきである。一つの実施形態の例において、該例示的実施形態のメカニズムは、以下に限らないが、ファームウエア、常駐ソフトウエア、マイクロコードなどを含むソフトウエアまたはプログラム・コード中に実装される。
プログラム・コードを格納または実行あるいはその両方を行うのに適したデータ処理システムは、直接的に、あるいはシステム・バスを介して間接的にメモリ・エレメントに連結された少なくとも一つのプロセッサを含むことになる。該メモリ・エレメントは、プログラム・コードの実際の実行中に用いられるローカル・メモリ、大容量記憶装置、および、実行中に大容量記憶装置からの読み出しをしなければならない回数を低減するために少なくとも一部のプログラム・コードの一時的保管を提供する、キャッシュ・メモリを含めることができる。
入力/出力またはI/O(キーボード、ディスプレイ、ポインティング・デバイスなどを含むがこれらに限らない)は、直接にあるいはI/Oコントローラを介在させてシステムに連結することができる。また、ネットワーク・アダプタをシステムに連結し、データ処理システムが、介在する私有または公共ネットワークを通して、他のデータ処理システムあるいは遠隔のプリンタまたは記憶デバイスに連結することを可能にすることができる。モデム、ケーブル・モデム、およびETHERNET(R)カードは、現在利用可能なネットワーク・アダプタの種類のごく一部である。
本発明の記述は、例示および説明の目的で提示されており、全網羅することまたは本発明を開示された形態に限定することは意図されていない。当業者には、多くの修改および変形案が明らかであろう。本実施形態は、本発明の原理および実際的応用を最善に説明し、他の当業者が、意図された特定の用途に適したさまざまな修改を加えたさまざまな実施形態のため本発明を理解できるように、選択され説明された。
202 NB/MCH
204 SB/ICH
206 プロセッシング・ユニット
208 主メモリ
210 グラフィックス・プロセッサ
212 ネットワーク・アダプタ
216 音声アダプタ
220 キーボードおよびマウス・アダプタ
222 モデム
224 ROM
226 ディスク
230 CD−ROM
232 USBおよび他のポート
234 PCI/PCIeデバイス
236 SIO
238 バス
240 バス

Claims (12)

  1. データ処理システムにおける、パケット・ロスを防ぐエネルギー効率のよいリンクの移行の方法であって、
    前記方法は、
    低電力モードで第一ネットワーク・アダプタを起動するステップと、
    第二ネットワーク・アダプタを作動停止するステップと、
    前記第一ネットワーク・アダプタおよび前記第二ネットワーク・アダプタに連結されているスイッチが送信元からの入来トラフィックを前記第一ネットワーク・アダプタに送るように、前記スイッチを設定するステップと、
    前記第一ネットワーク・アダプタの高い利用度が検出されるのに対応して、高速モードの前記第二ネットワーク・アダプタを起動し、前記第一ネットワーク・アダプタ上で進行中の全送信要求を完了し、前記スイッチを前記第二ネットワーク・アダプタとデータのやりとりをするように設定し、前記第一ネットワーク・アダプタを作動停止するステップと、
    を含む、前記方法。
  2. 前記第一ネットワーク・アダプタの高い利用度を検出するステップは、
    計量指標の値を測定するステップと、
    前記計量指標の前記値を閾値と比較するステップと、
    前記計量指標の前記値が前記閾値を超えるのに応じ、前記第一ネットワーク・アダプタの高い利用度を検出するステップと、
    を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記計量指標は、所定時間間隔内の送信または受信パケットの数である、請求項2に記載の方法。
  4. 前記第一ネットワーク・アダプタの高い利用度が検出されるのに対応して、デバイス・ドライバがアドレス解決プロトコル要求を生成するステップと、
    前記アドレス解決プロトコル要求を前記第二ネットワーク・アダプタから前記スイッチに送信するステップと、
    をさらに含み、
    前記アドレス解決プロトコル要求は、前記スイッチにメディア・アクセス制御アドレスに対する新規の場所を通知する、
    請求項1に記載の方法。
  5. 前記第一ネットワーク・アダプタの高い利用度が検出されるのに対応して、デバイス・ドライバが、送信トラフィックを前記第二ネットワーク・アダプタに送るステップ、
    をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記第一ネットワーク・アダプタの高い利用度が検出されるのに対応して、ドライバ・ステータスを更新するステップ、
    をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  7. 前記第二ネットワーク・アダプタの低い利用度が検出されるのに対応して、低電力モードの前記第一ネットワーク・アダプタを起動し、前記第二ネットワーク・アダプタ上で進行中の全送信要求を完了し、前記スイッチを前記第一ネットワーク・アダプタとデータのやりとりをするように設定し、前記第二ネットワーク・アダプタを作動停止するステップと、
    をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  8. 前記第二ネットワーク・アダプタの低い利用度を検出するステップは、
    計量指標の値を測定するステップと、
    前記計量指標の前記値を閾値と比較するステップと、
    前記計量指標の前記値が前記閾値未満に低下するのに応じ、前記第二ネットワーク・アダプタの低い利用度を検出するステップと、
    を含む、請求項7に記載の方法。
  9. 前記第二ネットワーク・アダプタの低い利用度が検出されるのに対応して、デバイス・ドライバがアドレス解決プロトコル要求を生成するステップと、
    前記アドレス解決プロトコル要求を前記第一ネットワーク・アダプタから前記スイッチに送信するステップと、
    をさらに含み、
    前記アドレス解決プロトコル要求は、前記スイッチにメディア・アクセス制御アドレスに対する新規の場所を通知する、
    請求項7に記載の方法。
  10. 前記第二ネットワーク・アダプタの低い利用度が検出されるのに対応して、デバイス・ドライバが、送信トラフィックを前記第一ネットワーク・アダプタに送るステップをさらに含む、
    請求項7に記載の方法。
  11. 請求項1乃至10のいずれかに記載の方法の全てのステップを実行させるコンピュータ・プログラム。
  12. ネットワーク・インタフェース・デバイスであって、前記ネットワーク・インタフェース・デバイスは、第一ネットワーク・アダプタ、第二ネットワーク・アダプタ、および前記第一ネットワーク・アダプタと前記第二ネットワーク・アダプタとに連結されたスイッチを含む、前記ネットワーク・インタフェース・デバイスと、
    前記ネットワーク・インタフェース・デバイスに関連付けられたデバイス・ドライバと、
    利用度検出コンポーネントと、
    を含む装置であって、
    請求項1乃至10のいずれかに記載の方法の全てのステップを実行させるよう構成されている、
    前記装置。
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