JP2016086374A - Communication device and communication method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リンクアグリゲーションの負荷分散技術に関する。 The present invention relates to a load distribution technique for link aggregation.
リンクアグリゲーションは、複数のリンクを束ねることによって、1つの論理的なリンクとして扱い、通信帯域を拡張することが可能となる技術である。リンクアグリゲーションは、IEEE802.3adで規格化されている。リンクアグリゲーションにおいて、各リンクの帯域を効率よく利用するには、負荷分散(通信データの各リンクへの振り分け)が重要となる。負荷分散方式には、一般に、到着順に振り分けを行うラウンドロビン方式、MACアドレスやIPアドレスを基に振り分けるアドレスベース方式がある。また、より均等な負荷分散方式が、特許文献1や特許文献2等で提案されている。
Link aggregation is a technology that enables a communication band to be expanded by bundling a plurality of links and treating them as one logical link. Link aggregation is standardized by IEEE802.3ad. In link aggregation, in order to efficiently use the bandwidth of each link, load distribution (distribution of communication data to each link) is important. In general, the load distribution method includes a round robin method in which distribution is performed in the order of arrival and an address base method in which distribution is performed based on a MAC address or an IP address. Further, a more even load distribution method is proposed in
特許文献1には、複数のリンクからなるリンクアグリゲーションを介して通信する中継装置において、パケットを受信した際に複数のリンクの中で最も単位時間当たりのパケット数が少ないリンクをパケット送信用のリンクとして選択し、宛先MACアドレスとリンク先との対応関係を示すテーブルを保持しておくことが記載されている。
In
また、特許文献2には、廃棄されたパケットをカウントする廃棄カウンタと、リンクアグリゲーションを構成する複数のポート各々の流量をカウントするポートカウンタを備え、廃棄カウンタおよびポートカウンタの内容に基づいて、上記複数のポートにパケットを振り分けるための振り分け論理を最適化することが記載されている。
Further,
リンクアグリゲーションにおける負荷分散方式として、ラウンドロビン方式を適用する場合、通信データを各リンクに均等に振り分け可能であるが、順序逆転が発生する問題がある。アドレスベース方式を適用する場合、フロー毎に同一リンクを通るため順序逆転は発生しないが、アドレス毎の通信量に偏りが発生した場合に、通信帯域を十分に活用できない問題がある。 When the round robin method is applied as a load distribution method in link aggregation, communication data can be evenly distributed to each link, but there is a problem that order inversion occurs. When the address-based method is applied, order inversion does not occur because the same link is passed for each flow, but there is a problem that the communication band cannot be fully utilized when a deviation occurs in the communication amount for each address.
リンクアグリゲーションにおいて、優先制御を行うべきデータ(優先データ)に対し、優先的にリンクを割り当てる場合、各リンクへの振り分け処理において、パケットに付与されたDSCP値等の優先度情報を読み込み、優先度情報に従い各リンクへの振り分けを実施する方式が考えられるが、MACアドレスもしくはIPアドレスに加え、優先度情報も読み込む必要があり、性能が課題となる。また、優先データ用と非優先データ用の2つのリンクアグリゲーションを構成し、優先データを優先データ用リンクアグリゲーションに振り分けることも可能であるが、通信量に応じて各リンクアグリゲーションを構成するリンク数を変更する場合、リンクアグリゲーションの再構成が必要となってしまう。 In link aggregation, when preferentially allocating links to data to be subjected to priority control (priority data), priority information such as DSCP values assigned to packets is read in the distribution process to each link, and the priority A method of performing distribution to each link according to the information is conceivable, but it is necessary to read priority information in addition to the MAC address or IP address, and performance becomes an issue. It is also possible to configure two link aggregations for priority data and non-priority data, and allocate priority data to priority data link aggregation, but the number of links constituting each link aggregation can be determined according to the traffic. When changing, it is necessary to reconfigure link aggregation.
また、特許文献1の場合、パケット数が少ないリンクを選択して宛先MACアドレスに割り当てる方式であるため、リンクの負荷状態が変化した場合には、再度宛先MACアドレスに対するリンクの割り当てを変更する必要がある。つまり、パケットの振り分けロジック自体に修正を加える必要がある。
Further, in the case of
同様に、特許文献2の場合も廃棄カウンタおよびポートカウンタの内容に基づいて、複数のポートにパケットを振り分けるための振り分け論理を最適化するものであるため、パケットの振り分けロジック自体に修正を加える必要がある。
Similarly, in the case of
本発明では、上述した課題のうち少なくとも一つを解決するために、
複数のリンクにより構成されるリンクアグリゲーションを介して他の装置と通信する通信装置であって、
通信に使用するIPアドレスと、IPアドレスに割り当てられた仮想MACアドレスとの対応関係を保持する制御部と、
対応関係に基づき、他の装置へリンクアグリゲーションを介して送信するパケットの送信元IPアドレスに割り当てられた仮想MACアドレスを特定し、送信するパケットに送信元MACアドレスとして設定するパッケージ部と、
パッケージ部によって設定された送信元MACアドレスに基づいて、リンクアグリゲーションを構成する複数のリンクの中からパケットを送信するリンクを決定するスイッチ部と、を有し、
制御部は、複数のリンク毎の通信量に基づいて、IPアドレスに割り当てられる仮想MACアドレスを変更する通信装置を提供する。
In the present invention, in order to solve at least one of the above-described problems,
A communication device that communicates with other devices via link aggregation composed of a plurality of links,
A control unit that holds the correspondence between the IP address used for communication and the virtual MAC address assigned to the IP address;
Based on the correspondence relationship, the virtual MAC address assigned to the source IP address of the packet to be transmitted to other devices via link aggregation is specified, and the package unit is set as the source MAC address in the packet to be transmitted;
A switch unit that determines a link that transmits a packet from among a plurality of links that form a link aggregation based on a source MAC address set by the package unit;
A control part provides the communication apparatus which changes the virtual MAC address allocated to an IP address based on the traffic for every some link.
また、複数のリンクにより構成されるリンクアグリゲーションを介して他の装置と通信する通信装置による通信方法であって、
通信に使用するIPアドレスと、IPアドレスに割り当てられた仮想MACアドレスとの対応関係を保持するステップと、
対応関係に基づき、他の装置へリンクアグリゲーションを介して送信するパケットの送信元IPアドレスに割り当てられた仮想MACアドレスを特定し、送信するパケットに送信元MACアドレスとして設定するステップと、
設定された送信元MACアドレスに基づいて、リンクアグリゲーションを構成する複数のリンクの中からパケットを送信するリンクを決定するステップと、
複数のリンク毎の通信量に基づいて、IPアドレスに割り当てられる仮想MACアドレスを変更するステップと、を有する通信方法を提供する。
Also, a communication method by a communication device that communicates with other devices via link aggregation composed of a plurality of links,
Maintaining a correspondence between an IP address used for communication and a virtual MAC address assigned to the IP address;
Identifying a virtual MAC address assigned to a source IP address of a packet to be transmitted to another device via link aggregation based on the correspondence relationship, and setting the source MAC address in the packet to be transmitted;
Determining a link to transmit a packet from among a plurality of links constituting the link aggregation based on the set transmission source MAC address;
And changing a virtual MAC address assigned to an IP address based on a communication amount for each of a plurality of links.
本発明によれば、リンクアグリゲーションを構成する各リンクの通信量を平準化し、通信帯域を十分に活用可能な通信装置および通信方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the communication apparatus and communication method which can equalize the communication amount of each link which comprises link aggregation, and can fully utilize a communication band can be provided.
以下、実施例を図面を用いて説明する。 Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施例の構成例を示す図である。本実施例では、通信装置(101)と隣接するルータ(L3SW)(107)との間にリンクアグリゲーションが構成されている場合の例を説明する。通信装置(101)は、例えば、LTE(Long Term Evolution)のEPC(Evolved Packet Core)におけるS−GW(Serving−Gateway)やP−GW(Packet Data Network Gateway)などである。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the present embodiment. In the present embodiment, an example in which link aggregation is configured between the communication apparatus (101) and the adjacent router (L3SW) (107) will be described. The communication device (101) is, for example, S-GW (Serving-Gateway) or P-GW (Packet Data Network Gateway) in LTE (Long Term Evolution) EPC (Evolved Packet Core).
通信装置(101)には、複数のパッケージ(PKG)(103)が搭載されており、スイッチ(L2SW)(104)を介して隣接するルータ(L3SW)(107)に接続されている。スイッチ(104)とルータ(107)間は、4本のリンク(105)で接続されており、リンクアグリゲーション(106)が構成されている。リンクアグリゲーション(106)の各リンク(105)への振り分けは、スイッチ(104)では、送信元MACアドレスによる振り分け、ルータ(107)では、宛先MACアドレスによる振り分けが実施されるように設定する。 A plurality of packages (PKG) (103) are mounted on the communication device (101), and are connected to an adjacent router (L3SW) (107) via a switch (L2SW) (104). The switch (104) and the router (107) are connected by four links (105) to form a link aggregation (106). The distribution of the link aggregation (106) to each link (105) is set so that the switch (104) distributes by the source MAC address and the router (107) distributes by the destination MAC address.
各パッケージ(103)には、リンクアグリゲーションを構成するリンク数分の仮想MACアドレス(108)が用意されている。図1の例では、リンクは4本のため、4つの仮想MACアドレスが用意され、各MACアドレスは、リンクアグリゲーションの各リンク(105−1〜4)に振り分けられるMACアドレス値となっている。 In each package (103), virtual MAC addresses (108) corresponding to the number of links constituting the link aggregation are prepared. In the example of FIG. 1, since there are four links, four virtual MAC addresses are prepared, and each MAC address is a MAC address value that is distributed to each link (105-1 to 10-4) of link aggregation.
図2は、各パッケージ(103)で使用するために用意されている仮想MACアドレス(108)の例を示す図である。例えば、パッケージ1(103−1)には、4つの仮想MACアドレス(VMAC11〜VMAC14)が用意され、各仮想MACアドレスはそれぞれリンクアグリゲーションのリンク1〜4に振り分けられるような仮想MACアドレス値となっている。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the virtual MAC address (108) prepared for use in each package (103). For example, four virtual MAC addresses (VMAC11 to VMAC14) are prepared in the package 1 (103-1), and each virtual MAC address has a virtual MAC address value that is distributed to the
図3は、仮想MACアドレスの初期設定シーケンスの例を示す図である。通信装置(101)の制御部(102)は、各パッケージ(103)に対し、仮想MACアドレス初期設定指示(301)を行う。仮想MACアドレス初期設定指示(301)を受信した各パッケージ(103)は、仮想MACアドレス初期設定(302)を行い、IPアドレスとMACアドレスの割り付けをGARP(Gratuitous Address Resolution Protocol)(303)によりルータ107へ通知する。GARP(303)を受信したルータ(107)は、ARPテーブル生成処理(304)を行う。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a virtual MAC address initial setting sequence. The control unit (102) of the communication device (101) issues a virtual MAC address initial setting instruction (301) to each package (103). Each package (103) that has received the virtual MAC address initial setting instruction (301) performs virtual MAC address initial setting (302), and assigns an IP address and a MAC address to the router by a GARP (Gratuistic Address Resolution Protocol) (303). 107 is notified. The router (107) that has received the GARP (303) performs an ARP table generation process (304).
図4(a)に、通信装置(101)の制御部(102)が管理している各パッケージのIPアドレスと当該IPアドレスに割り当てられた仮想MACアドレスの設定内容を示すテーブル(401)の例、図4(b)に、ルータ(107)が管理しているARPテーブル(402)の例、図4(c)に、制御部(102)が管理している各リンクの通信量の平均値と実際の通信量との差分に関する閾値(平均値差分閾値(403))の設定例を示す。制御部(102)による仮想MACアドレス初期設定指示(301)により、各パッケージ(103)には、図4(a)に示すように各IPアドレスに対する仮想MACアドレスが初期設定される(302)。尚、図4(a)に示すように、各パッケージ(103)には複数のIPアドレスが付与されており、対向通信装置(109)や通信用途(ユーザデータ通信用や認証データ通信用等)毎に区別して使用されている。図4(c)の平均値差分閾値については後述する。 FIG. 4A shows an example of a table (401) indicating the setting contents of the IP address of each package managed by the control unit (102) of the communication apparatus (101) and the virtual MAC address assigned to the IP address. FIG. 4B shows an example of the ARP table (402) managed by the router (107), and FIG. 4C shows an average value of the traffic of each link managed by the control unit (102). An example of setting a threshold value (average value difference threshold value (403)) relating to the difference between the actual traffic and the amount of traffic. According to the virtual MAC address initial setting instruction (301) from the control unit (102), the virtual MAC address for each IP address is initially set in each package (103) (302) as shown in FIG. As shown in FIG. 4A, each package (103) is provided with a plurality of IP addresses, and is used for the opposite communication device (109) and communication purposes (for user data communication, authentication data communication, etc.). Differently used for each. The average value difference threshold in FIG. 4C will be described later.
対向通信装置(109)から通信装置(101)のPKG1(103−1)のIPa1宛てパケットの処理について説明する。IPa1宛てパケットは、対向通信装置(109)より送信され、ルータ(107)に到着する。ルータ(107)に到着したIPa1宛てパケットは、ルータ(107)にて、ARPテーブル(402)に従い、宛先MACアドレスにVMAC11が付与され、リンクアグリゲーション振り分け処理にて宛先MACアドレス(VMAC11)に基づきリンク1(105−1)に送信される。その後、スイッチ(104)を経由し、PKG1(103−1)に到着する。次に、その応答パケットの処理について説明する。応答パケットは、送信元IPアドレスにIPa1、送信元MACアドレスにVMAC11が付与され、PKG1(103−1)より送信され、スイッチ(104)に到着する。スイッチ(104)に到着した対向通信装置(109)宛てパケットは、リンクアグリゲーション振り分け処理にて送信元MACアドレス(VMAC11)に基づきリンク1(105−1)に送信される。その後、ルータ(107)を経由し、対向通信装置(109)に到着する。このように、リンクアグリゲーション106を介した通信は、各パッケージ(103)に設定される仮想MACアドレスに応じて、使用するリンク105が決定される。
Processing of the packet addressed to IPa1 of PKG1 (103-1) of the communication device (101) from the opposite communication device (109) will be described. The packet addressed to IPa1 is transmitted from the opposite communication device (109) and arrives at the router (107). The packet addressed to IPa1 arriving at the router (107) is assigned with the VMAC11 as the destination MAC address according to the ARP table (402) at the router (107), and is linked based on the destination MAC address (VMAC11) in the link aggregation distribution process. 1 (105-1). Then, it arrives at PKG1 (103-1) via the switch (104). Next, processing of the response packet will be described. The response packet is assigned IPa1 as the source IP address and VMAC11 as the source MAC address, is transmitted from PKG1 (103-1), and arrives at the switch (104). The packet addressed to the opposite communication device (109) arriving at the switch (104) is transmitted to the link 1 (105-1) based on the transmission source MAC address (VMAC11) in the link aggregation distribution process. Thereafter, the packet arrives at the opposite communication device (109) via the router (107). As described above, in the communication via the link aggregation 106, the
ここで、本実施例においてリンクアグリゲーション(106)を構成する各リンク(105)の通信量を平準化する処理について説明する。 Here, processing for leveling the traffic of each link (105) constituting the link aggregation (106) in the present embodiment will be described.
図5は、通信量を平準化する前に通信装置(101)やルータ(107)が管理する情報の例を示す図である。図5(a)は、図4(a)で説明した各パッケージ(103)のIPアドレス毎の仮想MACアドレスの設定内容に加えて、IPアドレス毎の通信量を保持するテーブルであり、通信装置(101)の制御部(102)が管理している。図5(a)のテーブルを仮想MACアドレス設定テーブルとも呼ぶ。また、図5(b)は、その際にルータ(107)が管理するARPテーブルである。図5(c)は、リンク毎の通信量と通信量の平均値からの差分を示すテーブルであり、通信装置(101)の制御部(102)が管理している。なお、図5に示す通信量の単位はGbpsとする。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of information managed by the communication device (101) and the router (107) before leveling the traffic. FIG. 5A is a table that holds the communication amount for each IP address in addition to the setting contents of the virtual MAC address for each IP address of each package (103) described in FIG. Managed by the control unit (102) of (101). The table in FIG. 5A is also called a virtual MAC address setting table. FIG. 5B is an ARP table managed by the router (107) at that time. FIG. 5C is a table showing the communication amount for each link and the difference from the average value of the communication amount, and is managed by the control unit (102) of the communication device (101). Note that the unit of communication amount shown in FIG. 5 is Gbps.
本実施例では、各リンク(105)の帯域は10Gbpsであり、リンクは4本であるため、リンクアグリゲーションの帯域は40Gbpsであるとする。図5(c)に示す通り、各リンクの通信量に偏りがあり、各リンクの通信量の合計値(20Gbps)はリンクアグリゲーションの帯域以下であるが、リンク1の通信量(11Gbps)が各リンクの帯域(10Gbps)を超過しており、パケットの欠落が発生し得る状態である。 In this embodiment, since the bandwidth of each link (105) is 10 Gbps and the number of links is 4, it is assumed that the bandwidth of link aggregation is 40 Gbps. As shown in FIG. 5C, there is a bias in the traffic volume of each link, and the total traffic volume of each link (20 Gbps) is less than or equal to the link aggregation band, but the traffic volume of link 1 (11 Gbps) is different for each link. The link bandwidth (10 Gbps) has been exceeded, and packet loss can occur.
ここで、各リンクの通信量を平準化するため、通信装置(101)では、PKG3(103−3)のIPa3のVMAC31をVMAC33に、PKG2(103−2)のIPb2のVMAC23をVMAC24にそれぞれ変更し、GARPをルータ(107)へ送信する。 Here, in order to equalize the traffic of each link, the communication device (101) changes the VMAC31 of the IPa3 of the PKG3 (103-3) to the VMAC33 and the VMAC23 of the IPb2 of the PKG2 (103-2) to the VMAC24, respectively. The GARP is transmitted to the router (107).
図6は、通信量を平準化した後に通信装置(101)やルータ(107)が管理する情報の例を示す図である。図6(a)は、通信装置(101)にて管理している、平準化後の仮想MACアドレス設定テーブルである。また、図6(b)は、平準化後のルータ(107)が管理するARPテーブル、図6(c)は、通信装置(101)にて管理している、平準化途中および平準化後のリンク毎の通信量と通信量の平均値からの差分を示すテーブルである。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of information managed by the communication device (101) and the router (107) after the communication amount is leveled. FIG. 6A is a leveled virtual MAC address setting table managed by the communication apparatus (101). 6B is an ARP table managed by the leveled router (107), and FIG. 6C is managed by the communication apparatus (101), during leveling and after leveling. It is a table which shows the difference from the average value of the communication amount for every link, and a communication amount.
図6(a)は、PKG3(103−3)のIPa3のVMAC31をVMAC33に変更したことにより、リンクアグリゲーション(106)における振り分けリンク番号がリンク1(105−1)からリンク3(105−3)に変更されたことを示している。同様に、PKG2(103−2)のIPb2のVMAC23をVMAC24に変更したことにより、振り分けリンク番号がリンク3(105−3)からリンク4(105−4)に変更されている。また、図6(b)では、ルータ(107)が管理するARPテーブルが更新され、IPb2に対応するMACアドレスがVMAC24に、IPa3に対応するMACアドレスがVMAC33に変更されていることを示している。これにより、図6(a)や図6(b)に示される各IPアドレスを用いた通信は、図6(a)の振り分けリンク番号に示されるリンクを介して行われることになる。
FIG. 6A shows that the distribution link number in the link aggregation (106) is changed from the link 1 (105-1) to the link 3 (105-3) by changing the VMAC 31 of the IPa3 of the PKG3 (103-3) to the
この結果、図6(c)に示す通り、通信量の偏りは解消され、各リンクの通信量は各リンクの帯域(10Gbps)以下となり、パケットの欠落が発生し得る状態から解消されている。図6(c)では、IPa3のVMAC31をVMAC33に変更した状態での通信量(途中状態)および平均値差分(途中状態)と、IPb2のVMAC23をVMAC24に変更した状態での通信量(最終状態)および平均値差分(最終状態)をそれぞれ示している。
As a result, as shown in FIG. 6C, the uneven traffic is eliminated, and the traffic of each link is equal to or less than the bandwidth (10 Gbps) of each link, which is eliminated from the state where a packet loss may occur. In FIG. 6C, the communication amount (intermediate state) and the average value difference (intermediate state) when the IPA3 VMAC 31 is changed to the
図7は、上述した各リンクの通信量平準化処理についてのシーケンスの例を示す図である。通信装置(101)の制御部(102)は、各パッケージ(103)、スイッチ(104)に対し、周期的に通信量収集処理(701)を行い、IPアドレス毎、リンク毎の通信量を収集する。制御部(102)は、収集したIPアドレス毎、リンク毎の通信量に基づいて、図5(a)に示すIPアドレス毎の通信量や図5(c)に示すリンク毎の通信量を更新する。続いて、収集した通信量を基に各リンクの通信量の平準化処理(702)を行う。 FIG. 7 is a diagram showing an example of a sequence for the traffic leveling process of each link described above. The control unit (102) of the communication device (101) periodically performs a communication amount collection process (701) for each package (103) and switch (104) to collect the communication amount for each IP address and each link. To do. The control unit (102) updates the communication amount for each IP address shown in FIG. 5A and the communication amount for each link shown in FIG. 5C based on the collected communication amount for each IP address and each link. To do. Subsequently, a leveling process (702) of the traffic volume of each link is performed based on the collected traffic volume.
図8は、各リンクの通信量の平準化処理(702)のフローチャートを示す図である。図5に示す通信量の例を用いて、具体的に平準化処理(702)の内容を説明する。なお、本説明においては、図4(c)に示すように平均値差分閾値(403)は2Gbpsと設定されているものとする。また、各リンク(105)を介して優先データは送受信されておらず、通常データのみが送受信されている場合について説明する。優先データが存在する場合については、実施例2にて説明する。 FIG. 8 is a flowchart of the traffic leveling process (702) of each link. The content of the leveling process (702) will be described specifically using the example of the traffic volume shown in FIG. In this description, it is assumed that the average value difference threshold (403) is set to 2 Gbps as shown in FIG. A case will be described in which priority data is not transmitted / received via each link (105), and only normal data is transmitted / received. The case where priority data exists will be described in the second embodiment.
図8の平準化処理(702)において、優先データは存在せず(ステップ803のNo)、優先データ用リンク数の変更も無いため(ステップ805のNo)、各リンク平準化処理(ステップ801)に入る。 In the leveling process (702) of FIG. 8, there is no priority data (No in Step 803), and there is no change in the number of links for priority data (No in Step 805), so each link leveling process (Step 801). to go into.
図9は、各リンク平準化処理(801)のフローチャートを示す図である。各リンク平準化処理(801)において、優先データは存在しないため(ステップ901のNo)、通信量の平均値の算出処理(ステップ907)に入る。各リンクの通信量の平均値と平均値からの差分が図5(c)に示すように計算され、リンク1とリンク3の平均値差分が平均値差分閾値(403)以上であると判定される(ステップ908のYes)。
FIG. 9 is a flowchart of each link leveling process (801). In each link leveling process (801), since priority data does not exist (No in step 901), a calculation process (step 907) of an average value of traffic is entered. The average value of the traffic of each link and the difference from the average value are calculated as shown in FIG. 5C, and it is determined that the average value difference between
続いて、図5(a)と図5(c)のテーブルを参照し、通信量が最大であるリンクを使用しているIPアドレスの中から、通信量が最小であるリンクへ移動することにより通信量の平均値との差が最小となるIPアドレスを検索する(ステップ909)。具体的には、図5(c)を参照して通信量が最大であるリンク1(通信量は11Gbps)と通信量が最小であるリンク3(通信量は1Gbps)を特定し、図5(a)を参照してリンク1を使用しているIPアドレスとしてIPa1(通信量は6Gbps)とIPa3(通信量は5Gbps)を特定する。ここで、IPa1を通信量が最小であるリンク3へ移動すると、リンク1とリンク3の通信量はそれぞれ5Gbpsと7Gbpsとなり、通信量の平均値との差はそれぞれ0Gbpsと2Gbpsとなる。一方、IPa3を通信量が最小であるリンク3へ移動すると、リンク1とリンク3の通信量はいずれも6Gbpsとなり、通信量の平均値との差はいずれも1Gbpsとなる。このように、IPa1を移動すると通信量の平均値との差の最大値は2Gbpsとなり、IPa3を移動すると通信量の平均値との差の最大値は1Gbpsとなる。このため、ステップ909では、IPa3が、リンク3への移動対象として検索される。
Next, by referring to the tables of FIGS. 5A and 5C, by moving from the IP address using the link with the maximum traffic volume to the link with the minimum traffic volume. The IP address that minimizes the difference from the average value of the traffic is searched (step 909). Specifically, referring to FIG. 5 (c), the link 1 (communication amount is 11 Gbps) having the maximum communication amount and the link 3 (communication amount is 1 Gbps) having the minimum communication amount are specified, and FIG. With reference to a), IPa1 (communication amount is 6 Gbps) and IPa3 (communication amount is 5 Gbps) are specified as IP addresses using the
ステップ909において条件を満たすIPアドレス(IPa3)が検索されたため(ステップ910のYes)、IPa3をリンク1からリンク3へ移動することを決定する(ステップ911)。この時点で、各リンクの通信量、平均値差分は、図6(c)の通信量(途中状態)、平均値差分(途中状態)に示す通りとなる。また、図6(a)の仮想MACアドレス設定テーブルのIPa3レコードの仮想MACアドレスと振り分けリンク番号も図示するように更新される。
Since the IP address (IPa3) satisfying the condition is searched in step 909 (Yes in step 910), it is determined to move IPa3 from
再度、ステップ908の処理に移り、リンク4の平均値差分が平均値差分閾値(403)以上であると判定される(ステップ908のYes)。再度ステップ909を実行することにより、通信量が最大であるリンクを使用しているIPアドレスの中から、通信量が最小であるリンクへ移動することにより通信量の平均値との差が最小となるIPアドレスを検索する。具体的には、図6(c)の通信量(途中状態)を参照して通信量が最大であるリンク1およびリンク3(通信量はともに6Gbps)と通信量が最小であるリンク4(通信量は3Gbps)を特定する。また、図6(a)を参照してリンク1およびリンク3を使用しているIPアドレスとしてIPa1(通信量は6Gbps)とIPb2(通信量は1Gbps)とIPa3(通信量は5Gbps)を特定する。ここで、IPa1を通信量が最小であるリンク4へ移動すると、リンク1とリンク4の通信量はそれぞれ0Gbpsと9Gbpsとなり、通信量の平均値との差はそれぞれ5Gbpsと4Gbpsとなる。また、IPb2を通信量が最小であるリンク4へ移動すると、リンク3とリンク4の通信量はそれぞれ5Gbpsと4Gbpsとなり、通信量の平均値との差はそれぞれ0Gbpsと1Gbpsとなる。また、IPa3を通信量が最小であるリンク4へ移動すると、リンク3とリンク4の通信量はそれぞれ1Gbpsと8Gbpsとなり、通信量の平均値との差はそれぞれ4Gbpsと3Gbpsとなる。このように、IPb2をリンク4へ移動することにより通信量の平均値差分が最小となることから、IPb2が、リンク4への移動対象として検索される。
The process again proceeds to step 908, where it is determined that the average value difference of the
ステップ909において条件を満たすIPアドレス(IPb2)が検索されたため(ステップ910のYes)、IPb2をリンク3からリンク4へ移動することを決定する(ステップ911)。この時点で、各リンクの通信量、平均値差分は、図6(c)の通信量(最終状態)、平均値差分(最終状態)に示す通りとなる。また、図6(a)の仮想MACアドレス設定テーブルのIPb2レコードの仮想MACアドレスと振り分けリンク番号も図示するように更新される。
Since the IP address (IPb2) that satisfies the condition is found in step 909 (Yes in step 910), it is determined to move IPb2 from
再度、ステップ908の処理に移り、全リンクの平均値差分が平均値差分閾値(403)未満となっているため、ステップ908にてNoと判定され、各リンク平準化処理(801)は終了する。なお、ステップ909にて条件に合致するIPアドレスが検索されない場合は、ステップ910でNoと判定され、全リンク平準化処理(ステップ802)に入る。全リンク平準化処理については、実施例2にて説明する。
Again, since the average value difference of all the links is less than the average value difference threshold value (403), it is determined No in step 908, and each link leveling process (801) ends. . If no IP address matching the condition is found in
図8の説明に戻り、各リンク平準化処理(801)においてリンクを変更するIPアドレスが決定されたため、ステップ806にてYesと判定され、仮想MACアドレス変更指示(703)が送信される(ステップ703)。 Returning to the description of FIG. 8, since the IP address for changing the link is determined in each link leveling process (801), it is determined Yes in step 806, and the virtual MAC address change instruction (703) is transmitted (step). 703).
図7の説明に戻り、上記の通り、PKG2(103−1)のIPb2、PKG3(103−3)のIPa3の仮想MACアドレスが変更対象となり、制御部(102)は、図6(a)の変更内容にしたがって、PKG2(103−2)、PKG3(103−3)に対し、仮想MACアドレス変更指示(703)を送信する。仮想MACアドレス変更指示(703)を受信したPKG2(103−2)、PKG3(103−3)は、仮想MACアドレス変更処理(704)により、図6(a)に示すように各IPアドレスに対する仮想MACアドレスの割り当てを変更し、変更されたIPアドレスと仮想MACアドレスの対応関係に基づいて、ルータ(107)へGARP(705)を通知する。GARP(705)を受信したルータ(107)は、ARPテーブル更新処理(706)を行う。ARPテーブルの更新内容は、図6(b)に示す通りである。 Returning to the description of FIG. 7, as described above, the virtual MAC addresses of IPb2 of PKG2 (103-1) and IPa3 of PKG3 (103-3) are to be changed, and the control unit (102) In accordance with the change contents, a virtual MAC address change instruction (703) is transmitted to PKG2 (103-2) and PKG3 (103-3). The PKG2 (103-2) and PKG3 (103-3) that have received the virtual MAC address change instruction (703) perform the virtual MAC address change processing (704) for each IP address as shown in FIG. The assignment of the MAC address is changed, and GARP (705) is notified to the router (107) based on the correspondence between the changed IP address and the virtual MAC address. The router (107) that has received the GARP (705) performs an ARP table update process (706). The update contents of the ARP table are as shown in FIG.
以上説明した実施例により、各IPアドレスを使用した通信は変更後のリンクを経由して行われるようになり、各リンクの通信量が平準化され、各リンクの通信帯域を十分に活用することが可能となる。また、本実施例によれば、各リンクの通信量を平準化するためには、各IPアドレスに対する仮想MACアドレスの割り当てを変更すればよいため、特許文献1や特許文献2のようにパケットの振り分けロジック自体(例:MACアドレスと振り分け先リンクとの対応関係等)に修正を加える必要がなく、容易に各リンクの通信量を平準化させることが可能となる。これらの効果は、実施例2や実施例3においても同様である。 According to the embodiment described above, communication using each IP address is performed via the changed link, the traffic of each link is leveled, and the communication bandwidth of each link is fully utilized. Is possible. In addition, according to the present embodiment, in order to equalize the traffic amount of each link, it is only necessary to change the assignment of the virtual MAC address to each IP address. There is no need to modify the distribution logic itself (for example, the correspondence relationship between the MAC address and the distribution destination link), and the traffic of each link can be easily leveled. These effects are the same in the second and third embodiments.
なお、図1の通信装置(101)を構成する制御部(102)、パッケージ(103)、スイッチ(104)はそれぞれASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェアにより実現可能である。また、制御部(102)、パッケージ(103)は、それぞれCPUやメモリ、ハードディスクを備え、メモリ上に展開されたプログラムをCPUが実行することにより、各々が実現されてもよい。なおこれは図11に示す通信装置(101)においても同様である。 Note that the control unit (102), the package (103), and the switch (104) constituting the communication device (101) in FIG. 1 can be realized by hardware such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit). The control unit (102) and the package (103) may each include a CPU, a memory, and a hard disk, and each may be realized by the CPU executing a program developed on the memory. The same applies to the communication apparatus (101) shown in FIG.
図11は、本実施例の構成図の例である。本実施例では、通信装置(101)と隣接するルータ(L3SW)(107)間にリンクアグリゲーションが構成されており、通信装置(101)が管理している端末(1101)との中継を行う場合の例を説明する。図1に示された同一の符号を付された部分については、説明を省略する。 FIG. 11 is an example of a configuration diagram of the present embodiment. In this embodiment, a link aggregation is configured between the communication device (101) and the adjacent router (L3SW) (107), and relaying is performed with the terminal (1101) managed by the communication device (101). An example will be described. Description of the parts denoted by the same reference numerals shown in FIG. 1 is omitted.
各パッケージ(103)は、端末(1101)が接続された場合、端末(1101)のIPアドレスに対し、リンクアグリゲーション(106)の各リンク(105)の通信量に応じて振り分けリンク(105)を選択し、それに対応する仮想MACアドレスを割り付ける。パッケージ(103)は、端末(1101)のIPアドレスと仮想MACアドレスの割り付けをGARPによりルータ(107)へ通知する。GARPを受信したルータ(107)は、ARPテーブル生成処理を行う。 When the terminal (1101) is connected to each package (103), the distribution link (105) is assigned to the IP address of the terminal (1101) according to the traffic of each link (105) of the link aggregation (106). Select and assign the corresponding virtual MAC address. The package (103) notifies the router (107) of the allocation of the IP address and virtual MAC address of the terminal (1101) by GARP. The router (107) that has received the GARP performs ARP table generation processing.
図12(a)に、通信装置(101)の制御部(102)が管理している端末(1101)のIPアドレスと割り付けられた仮想MACアドレスの設定テーブル(1201)の例、図12(b)に、ルータ(107)が管理しているARPテーブル(1202)の例、図12(c)に、制御部(102)が管理している平均値差分閾値(1203)と優先データリンク最大通信量(1204)の設定例を示す。 FIG. 12A shows an example of a setting table (1201) of the IP address and the assigned virtual MAC address of the terminal (1101) managed by the control unit (102) of the communication apparatus (101), FIG. ) Shows an example of an ARP table (1202) managed by the router (107), and FIG. 12 (c) shows an average value difference threshold (1203) managed by the control unit (102) and the maximum priority data link communication. An example of setting the quantity (1204) is shown.
端末T11(1101−1)からPDN(Packet Data Network)(1102)宛てパケットの処理について説明する。送信元IPアドレスとして端末T11(1101−1)のIPアドレス(IP1001)が設定されたPDN(1102)宛てパケットは、端末T11(1101−1)より送信され、E−UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)を経由してPKG1(103−1)に到着する。PKG1(103−1)に到着したPDN(1102)宛てパケットは、PKG1にて、仮想MACアドレス設定テーブル(1201)に従い、送信元MACアドレスにVMAC11が付与され、スイッチ(104)に到着する。スイッチ(104)に到着したPDN(1102)宛てパケットは、リンクアグリゲーション振り分け処理にて送信元MACアドレス(VMAC11)に基づきリンク1(105−1)に送信される。その後、ルータ(107)を経由し、PDN(1102)に到着する。 Processing of packets addressed to the PDN (Packet Data Network) (1102) from the terminal T11 (1101-1) will be described. A packet addressed to the PDN (1102) in which the IP address (IP1001) of the terminal T11 (1101-1) is set as the transmission source IP address is transmitted from the terminal T11 (1101-1) and is E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access). It arrives at PKG1 (103-1) via (Network). A packet addressed to the PDN (1102) arriving at the PKG1 (103-1) is given a VMAC11 as a transmission source MAC address in the PKG1 according to the virtual MAC address setting table (1201), and arrives at the switch (104). The packet addressed to the PDN (1102) arriving at the switch (104) is transmitted to the link 1 (105-1) based on the transmission source MAC address (VMAC11) in the link aggregation distribution process. Thereafter, the packet arrives at the PDN (1102) via the router (107).
次に、PDN(1102)から端末T11(1101−1)宛てパケットの処理について説明する。宛先IPアドレスとして端末T11(1101−1)のIPアドレス(IP1001)が設定された端末T11(1101−1)宛てパケットは、PDN(1102)からルータ(107)に到着する。ルータ(107)に到着した端末T11(1101−1)宛てパケットは、ルータ(107)にて、ARPテーブル(1202)に従い、宛先MACアドレスにVMAC11が付与され、リンクアグリゲーション振り分け処理にて宛先MACアドレス(VMAC11)に基づきリンク1(105−1)に送信される。その後、スイッチ(104)、PKG1を経由し、端末T11(1101−1)に到着する。 Next, processing of a packet addressed to the terminal T11 (1101-1) from the PDN (1102) will be described. A packet addressed to the terminal T11 (1101-1) in which the IP address (IP1001) of the terminal T11 (1101-1) is set as the destination IP address arrives at the router (107) from the PDN (1102). The packet addressed to the terminal T11 (1101-1) arriving at the router (107) is assigned with the VMAC11 in the destination MAC address according to the ARP table (1202) in the router (107), and the destination MAC address in the link aggregation distribution process. Based on (VMAC11), it is transmitted to link 1 (105-1). Thereafter, it arrives at the terminal T11 (1101-1) via the switch (104) and PKG1.
ここで、本実施例においてリンクアグリゲーション(106)を構成する各リンク(105)に優先データが送受信される場合に各リンクの通信量を平準化する処理について説明する。 Here, a process for leveling the traffic of each link when priority data is transmitted / received to / from each link (105) constituting the link aggregation (106) in the present embodiment will be described.
図13は、各リンク(105)に通常データが送受信されている状態において通信装置(101)やルータ(107)が管理する情報の例を示す図である。図13(a)は、図12(a)で説明した端末IPアドレス毎に割り付けられた仮想MACアドレスの設定内容に加えて、各端末IPアドレスによる通信の呼種(通常/優先)及び通信量を保持するテーブルであり、通信装置(101)の制御部(102)が管理している。図13(a)のテーブルを仮想MACアドレス設定テーブルとも呼ぶ。また、図13(b)は、その際にルータ(107)が管理するARPテーブルである。図13(c)は、リンク毎の通信量、通信量の平均値からの差分、リンクの種別、を示すテーブルであり、通信装置(101)の制御部(102)が管理している。なお、図13に示す通信量の単位はGbpsとする。 FIG. 13 is a diagram illustrating an example of information managed by the communication device (101) and the router (107) in a state where normal data is transmitted to and received from each link (105). FIG. 13A shows, in addition to the setting contents of the virtual MAC address assigned to each terminal IP address described with reference to FIG. Are managed by the control unit (102) of the communication apparatus (101). The table in FIG. 13A is also called a virtual MAC address setting table. FIG. 13B shows an ARP table managed by the router (107) at that time. FIG. 13C is a table showing the communication amount for each link, the difference from the average value of the communication amount, and the link type, and is managed by the control unit (102) of the communication device (101). Note that the unit of communication amount shown in FIG. 13 is Gbps.
本実施例では、各リンク(105)の帯域は10Gbpsであり、リンクは4本であるため、リンクアグリゲーションの帯域は40Gbpsであるとする。この時点では、呼種は通常呼のみ(各リンクには通常データのみが送受信されている)であり、各リンクの平均値差分は0となっており、平準化された状態となっている。この状態において、端末T33(呼種:優先呼)が接続された場合について説明する。 In this embodiment, since the bandwidth of each link (105) is 10 Gbps and the number of links is 4, it is assumed that the bandwidth of link aggregation is 40 Gbps. At this time, the call type is only a normal call (only normal data is transmitted / received to each link), and the average value difference of each link is 0, which is a leveled state. A case where the terminal T33 (call type: priority call) is connected in this state will be described.
図14は、新たに端末T33(呼種:優先呼)が接続された状態において、通信装置(101)やルータ(107)が管理する情報の例を示す図である。図14(a)は、通信装置(101)にて管理している、仮想MACアドレス設定テーブルの例を示す図である。新たに接続された端末T33に関するレコードが追加されており、端末T33のIPアドレス(IP3003)に対して仮想MACアドレス(VMAC31)が割り付けられ、リンク1(105−1)に通信データが割り振られている。また、呼種は優先であり、通信量は3Gbpsである。また、図14(b)は、その際にルータ(107)が管理するARPテーブル、図14(c)は、その際に通信装置(101)にて管理している、リンク毎の通信量、通信量の平均値からの差分、リンクの種別、を示すテーブルである。端末T33が優先呼として接続されたが、図14(c)に示すように、この時点では、優先的なリンク割り当ては実施されておらず、リンクの種別が「通常」であるリンク1を介して通信が行われている。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of information managed by the communication device (101) and the router (107) in a state where the terminal T33 (call type: priority call) is newly connected. FIG. 14A is a diagram illustrating an example of a virtual MAC address setting table managed by the communication apparatus (101). A record relating to the newly connected terminal T33 is added, a virtual MAC address (VMAC31) is allocated to the IP address (IP3003) of the terminal T33, and communication data is allocated to the link 1 (105-1). Yes. The call type has priority, and the traffic is 3 Gbps. 14B is an ARP table managed by the
次に、図8を参照し、この状況において動作する平準化処理(702)について説明する。この例では、図14(a)に示すように呼種が「優先」の端末T33が接続され、3Gbpsの通信を行っているため、ステップ803において優先データが存在すると判定され(ステップ803のYes)、優先データ用リンク数算出処理(ステップ804)にて、優先データ用リンク1本あたりの通信量が、優先データリンク最大通信量(図12(c)の1204)以下となるように、必要な優先データ用リンク数が算出される。本例では、優先データリンク最大通信量(図12(c)の1204)が5Gbps、優先データの通信量(図14(c)の通信量(優先)の合計値)が3Gbpsであるため、優先データ用リンク数は、1本と算出され、リンク1(105−1)が、優先データ用リンクとなる。優先データ用リンク数が、0本から1本に変更となるため、優先データ用リンク数に変更ありと判定され(ステップ805のYes)、全リンク平準化処理(ステップ802)に入る。 Next, the leveling process (702) that operates in this situation will be described with reference to FIG. In this example, as shown in FIG. 14A, since the terminal T33 whose call type is “priority” is connected and performs 3 Gbps communication, it is determined in step 803 that priority data exists (Yes in step 803). ) Required in the priority data link number calculation process (step 804) so that the communication amount per link for priority data is equal to or less than the maximum priority data link communication amount (1204 in FIG. 12C). The number of priority data links is calculated. In this example, the priority data link maximum communication amount (1204 in FIG. 12C) is 5 Gbps, and the priority data communication amount (the total value of the communication amount (priority) in FIG. 14C) is 3 Gbps. The number of data links is calculated as one, and link 1 (105-1) is the priority data link. Since the number of priority data links is changed from 0 to 1, it is determined that there is a change in the number of priority data links (Yes in step 805), and all link leveling processing (step 802) is entered.
図10は、全リンク平準化処理(802)のフローチャートを示す図である。全リンク平準化処理(802)において、優先データが存在するため、優先データ有無判定(ステップ1001)は、ありと判定され、優先データ用IPアドレスが必要帯域降順にソートされる(ステップ1002)。 FIG. 10 is a flowchart of the all link leveling process (802). In the all link leveling process (802), since priority data exists, the priority data presence / absence determination (step 1001) is determined to be present, and the priority data IP addresses are sorted in descending order of necessary bandwidth (step 1002).
図15(a)は、ステップ1002において、優先データ用IPアドレスを必要帯域の降順にソートした結果を示す図である。具体的には図14(a)に示す仮想MACアドレス設定テーブルの各端末IPアドレスのレコードについて、呼種が「優先」のレコードを通信量の降順にソートすることにより得られる。
FIG. 15A is a diagram illustrating a result of sorting the priority data IP addresses in descending order of the necessary bandwidth in
続いて、ステップ1003〜ステップ1005により、図15(a)のソート結果順に、各端末IPアドレスによる通信に通信量が少ない優先データ用リンクを割り当てる処理をループさせる。 Subsequently, in steps 1003 to 1005, a process of assigning a priority data link with a small communication amount to communication by each terminal IP address is looped in the order of the sort result of FIG.
図15(b)は、本処理における割り当て処理内容、割り当て処理前後の各リンクの通信量を示す図である。各リンク通信量(処理前)には、リンク毎に既に割り当てられたIPアドレスによる通信量が記されているが、ここでは優先データ用のリンクはリンク1(105−1)のみであり、まだリンク1への割り当て処理前であるため、処理番号「1」の各リンク通信量(処理前)には0Gbpsが設定されている。なお、リンク2〜4は通常データ用のリンクであるため、IPアドレスへの割り当て対象外であり、通信量としては「−」が設定されている。本例では、優先呼である端末T33の端末IPアドレス(IP3003)に、優先データ用リンクであるリンク1(105−1)を割り当てる。端末T33の端末IPアドレス(IP3003)による通信の通信量は3Gbpsであるため、リンク1(105−1)の各リンク通信量(処理後)に3Gbpsが設定される。
FIG. 15B is a diagram showing the allocation processing contents in this processing and the traffic of each link before and after the allocation processing. In each link traffic volume (before processing), the traffic volume based on the IP address already assigned to each link is described. Here, the link for priority data is only the link 1 (105-1), Since it is before the allocation process to the
次に、通常データ用IPアドレスが必要帯域降順にソートされる(ステップ1006)。 Next, the normal data IP addresses are sorted in descending order of the necessary bandwidth (step 1006).
図16(a)は、ステップ1006において、通常データ用IPアドレスを必要帯域の降順にソートした結果を示す図である。具体的には図14(a)に示す仮想MACアドレス設定テーブルの各端末IPアドレスのレコードについて、呼種が「通常」のレコードを通信量の降順にソートすることにより得られる。
FIG. 16A is a diagram showing the result of sorting the normal data IP addresses in descending order of the necessary bandwidth in
続いて、ステップ1007〜ステップ1009により、図16(a)のソート結果順に、各端末IPアドレスによる通信に通信量が少ない通常データ用リンクを割り当てる処理をループさせる。 Subsequently, in steps 1007 to 1009, a process of assigning a normal data link with a small amount of communication to the communication by each terminal IP address is looped in the order of the sorting result of FIG.
図16(b)は、本処理における割り当て処理内容、割り当て処理前後の各リンクの通信量を示す図である。図16(a)のソート順に、図16(b)の割り当て処理が実行され、通常データ用IPアドレスに、通常データ用リンクが割り当てられる。つまり、図16(a)のソート順が図16(b)の処理番号に合致している。 FIG. 16B is a diagram showing the allocation processing contents in this processing and the traffic of each link before and after the allocation processing. The assignment process of FIG. 16B is executed in the sort order of FIG. 16A, and the normal data link is assigned to the normal data IP address. That is, the sort order in FIG. 16A matches the process number in FIG.
まず、図16(b)の処理番号1について説明する。処理番号1ではまだ通常データ用リンクの割り当てが行われていないため、通常データ用リンク2〜4の各リンク処理量(処理前)はいずれも0Gbpsが設定されている。この状態において、割り当て処理内容に示すIP1002(通信量:3Gbps)にいずれかの通常データ用リンクを割り当てるが、いずれのリンクも通信量(処理前)が0Gbpsであるため、リンク番号の若い順に割り当て、IP1002にはリンク2を割り当てる。これにより、図16(b)の割り当て処理内容の割り当てリンク番号がリンク2に更新され、各リンク通信量(処理後)のリンク番号2が3Gbpsに更新される。
First,
続いて、図16(b)の処理番号2について説明する。処理番号2の各リンク通信量(処理前)には、処理番号1の各リンク通信量(処理後)の情報が反映されている。この状態において、割り当て処理内容に示すIP2001(通信量:3Gbps)にいずれかの通常データ用リンクを割り当てる。通信量が少ない通常データ用リンクとしては、リンク3とリンク4がいずれも0Gbpsであるため、リンク番号の若い順に割り当て、IP2001にはリンク3を割り当てる。これにより、図16(b)の割り当て処理内容の割り当てリンク番号がリンク3に更新され、各リンク通信量(処理後)のリンク番号3が3Gbpsに更新される。
Next,
続いて、図16(b)の処理番号3について説明する。処理番号3の各リンク通信量(処理前)には、処理番号2の各リンク通信量(処理後)の情報が反映されている。この状態において、割り当て処理内容に示すIP2002(通信量:3Gbps)にいずれかの通常データ用リンクを割り当てる。通信量が少ない通常データ用リンクはリンク4(通信量:0Gbps)であるため、IP2002にはリンク4を割り当てる。これにより、図16(b)の割り当て処理内容の割り当てリンク番号がリンク4に更新され、各リンク通信量(処理後)のリンク番号4が3Gbpsに更新される。
Subsequently,
以下同様に図16(a)のソート順に全ての通常データ用IPアドレスに通常データ用リンクが割り当てられると、ステップ1007〜ステップ1009のループ処理は完了し、全リンク平準化処理(802)は終了する。 Similarly, when the normal data links are assigned to all the normal data IP addresses in the sort order of FIG. 16A, the loop processing from step 1007 to step 1009 is completed, and the all link leveling processing (802) ends. To do.
図8の説明に戻り、全リンク平準化処理(802)においてIPアドレスに対するリンクの割り当てが変更されているため(ステップ806のYes)、仮想MACアドレス変更指示送信処理(ステップ703)を行う。 Returning to the description of FIG. 8, since the link assignment to the IP address is changed in the all link leveling process (802) (Yes in Step 806), the virtual MAC address change instruction transmission process (Step 703) is performed.
図17は、本実施例において通信量を平準化した後に通信装置(101)やルータ(107)が管理する情報の例を示す図である。図17(a)は、通信装置(101)にて管理している、平準化後の仮想MACアドレス設定テーブルである。また、図17(b)は、平準化後のルータ(107)が管理するARPテーブル、図17(c)は、通信装置(101)にて管理している、平準化後のリンク毎の通信量、通信量の平均値からの差分、リンクの種別、を示すテーブルである。 FIG. 17 is a diagram illustrating an example of information managed by the communication device (101) and the router (107) after the communication amount is leveled in the present embodiment. FIG. 17A is a virtual MAC address setting table after leveling managed by the communication device (101). 17B is an ARP table managed by the leveled router (107), and FIG. 17C is a level-by-link communication managed by the communication apparatus (101). It is a table which shows the difference from the average value of traffic volume, the traffic volume, and the type of link.
通信装置(101)の制御部(102)にて、仮想MACアドレス変更指示送信処理(ステップ703)が行われると、図7に示すように、各パッケージ103では仮想MACアドレス変更処理(704)が行われる。具体的には、各パッケージは、図17(a)に示すように各IPアドレスに対する仮想MACアドレスの割り当てを変更し、変更されたIPアドレスと仮想MACアドレスの対応関係に基づいて、ルータ(107)へGARP(705)を通知する。GARP(705)を受信したルータ(107)は、図17(b)に示すように、ARPテーブル更新処理(706)を行う。
When the virtual MAC address change instruction transmission process (step 703) is performed in the control unit (102) of the communication apparatus (101), the virtual MAC address change process (704) is performed in each
なお、図8のステップ805において優先データ用リンク数に変更がない場合は、図9に示す各リンク平準化処理(801)により、優先データ用リンクおよび通常データ用リンクそれぞれ毎に通信量を平準化するためのIPアドレスの移動処理が行われる。優先データがある場合(ステップ901のYes)のIPアドレスの移動処理(ステップ902〜ステップ906)は、実施例1にて説明した通常データ用リンクに関するIPアドレスの移動処理(ステップ907〜ステップ911)を優先データ用リンクおよび優先データ用IPアドレスに置き換えたものであり、処理内容は同様であるため、詳細な説明は省略する。
If there is no change in the number of priority data links in
本実施例のように端末のIPアドレスに対し仮想MACアドレスの割り付けを行っている場合においても、実施例1と同様に、仮想MACアドレスを変更することにより、リンクアグリゲーションにおける各リンクの通信量を制御可能である。また、端末が新規に接続された際、通信量に応じて振り分けリンクを選択し、それに対応する仮想MACアドレスを割り付けることで、各リンクの通信量を制御可能である。また、リンクアグリゲーションにおいて、優先制御すべきデータに対し、優先的にリンクを割り当てる場合においても、各リンクへの振り分け処理にて優先度情報を読み込む必要や、優先データ用と非優先データ用の2つのリンクアグリゲーションを構成する必要は無く、従来のMACアドレスによる各リンクへの振り分け処理により実現できるという効果が得られる。
Even in the case where the virtual MAC address is assigned to the IP address of the terminal as in this embodiment, the communication amount of each link in the link aggregation can be reduced by changing the virtual MAC address as in the first embodiment. It can be controlled. Further, when a terminal is newly connected, the distribution link is selected according to the communication amount, and the corresponding virtual MAC address is assigned to control the communication amount of each link. Also, in link aggregation, even when a link is preferentially assigned to data to be controlled with priority, it is necessary to read priority information in the distribution process to each link, and for priority data and
図18は、本実施例の構成図の例である。本実施例では、仮想化環境において物理サーバと隣接するルータ(L3SW)間にリンクアグリゲーションが構成されている場合の例を説明する。 FIG. 18 is an example of a configuration diagram of the present embodiment. In the present embodiment, an example will be described in which link aggregation is configured between a router (L3SW) adjacent to a physical server in a virtual environment.
仮想化環境における物理サーバ(1801)には、複数の仮想サーバ(VS)(1803)が構築されており、仮想スイッチ(L2SW)(1804)を介して隣接ルータ(L3SW)(1807)に接続されている。物理サーバ(1801)には、2つ物理NIC(Network Interface Card)(1809)が搭載されており、物理サーバ(1801)とルータ(1807)間は、2本のリンク(1805)で接続されている。2つの物理NIC(1809)にはNICチーミング(1810)が適用され、物理サーバ(1801)とルータ(1807)間は、リンクアグリゲーション(1806)が構成されている。リンクアグリゲーション(1806)の各リンク(1805)への振り分けは、物理サーバ(1801)では、送信元MACアドレスによる振り分け、ルータ(1807)では、宛先MACアドレスによる振り分けが実施されるように設定する。 A plurality of virtual servers (VS) (1803) are constructed in the physical server (1801) in the virtual environment, and are connected to the adjacent router (L3SW) (1807) via the virtual switch (L2SW) (1804). ing. Two physical NICs (Network Interface Cards) (1809) are mounted on the physical server (1801), and the physical server (1801) and the router (1807) are connected by two links (1805). Yes. NIC teaming (1810) is applied to the two physical NICs (1809), and a link aggregation (1806) is configured between the physical server (1801) and the router (1807). The distribution of the link aggregation (1806) to each link (1805) is set so that the distribution by the transmission source MAC address is performed in the physical server (1801) and the distribution by the destination MAC address is performed in the router (1807).
図19は、各仮想サーバ(1803)で使用する仮想MACアドレス(1808)の例を示す図である。各仮想サーバ(1803)には、リンクアグリゲーションを構成するリンク数分の仮想MACアドレス(1808)が用意されている。図18の例では、リンクは2本のため、2つのMACアドレスが用意され、1つはリンクアグリゲーションにおいてリンク1(1805−1)に振り分けられるMACアドレス値、もう1つはリンク2(1805−2)に振り分けられるMACアドレス値である。各仮想サーバ1803にはそれぞれIPアドレスが付与されており、制御部1802、仮想サーバ1803、仮想スイッチ1804の動作は、実施例1の制御部102、パッケージ103、スイッチ104と同様であるため、詳細な説明は省略する。
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a virtual MAC address (1808) used in each virtual server (1803). Each virtual server (1803) is provided with virtual MAC addresses (1808) corresponding to the number of links constituting the link aggregation. In the example of FIG. 18, since there are two links, two MAC addresses are prepared, one is a MAC address value distributed to link 1 (1805-1) in link aggregation, and the other is link 2 (1805- It is a MAC address value assigned to 2). Each virtual server 1803 is assigned an IP address, and operations of the control unit 1802, the virtual server 1803, and the virtual switch 1804 are the same as those of the
本実施例のように仮想化環境においてリンクアグリゲーションが構成されている場合においても、実施例1と同様に、仮想MACアドレスを変更することにより、各リンクの通信量を制御可能である。また、物理サーバ上に新規に仮想サーバ(1803)が構築された際、通信量の応じて振り分けリンクを選択し、それに対応する仮想MACアドレスを割り付けることで、各リンクの通信量を制御可能である。 Even in the case where link aggregation is configured in the virtual environment as in the present embodiment, the communication amount of each link can be controlled by changing the virtual MAC address, as in the first embodiment. In addition, when a new virtual server (1803) is constructed on a physical server, the traffic of each link can be controlled by selecting a distribution link according to the traffic and assigning a corresponding virtual MAC address. is there.
なお、図18の物理サーバ(1801)は図示しないCPUやメモリ、ハードディスクを備えており、メモリ上に展開されたプログラムをCPUが実行することにより、仮想サーバ1803や仮想スイッチ1804が実現される。 The physical server (1801) in FIG. 18 includes a CPU, a memory, and a hard disk (not shown), and the virtual server 1803 and the virtual switch 1804 are realized by the CPU executing a program expanded on the memory.
101:通信装置、102:制御部、103:パッケージ、104:スイッチ(L2SW)、105:リンク、106:リンクアグリゲーション、107:ルータ(L3SW)、108:仮想MACアドレス、109:対向通信装置、401:仮想MACアドレス設定テーブル、402:ARPテーブル、403:平均値差分閾値、1101:端末、1102:PDN、1201:仮想MACアドレス設定テーブル、1202:ARPテーブル、1203:平均値差分閾値、1204:優先データリンク最大通信量、1801:物理サーバ、1802:制御部、1803:仮想サーバ、1804:仮想スイッチ、1805:リンク、1806:リンクアグリゲーション、1807:ルータ、1808:仮想MACアドレス、1809:物理NIC、1810:NICチーミング、1811:対向通信装置 101: Communication device 102: Control unit 103: Package 104: Switch (L2SW) 105: Link 106: Link aggregation 107: Router (L3SW) 108: Virtual MAC address 109: Opposite communication device 401 : Virtual MAC address setting table, 402: ARP table, 403: average value difference threshold, 1101: terminal, 1102: PDN, 1201: virtual MAC address setting table, 1202: ARP table, 1203: average value difference threshold, 1204: priority Maximum data link traffic, 1801: physical server, 1802: control unit, 1803: virtual server, 1804: virtual switch, 1805: link, 1806: link aggregation, 1807: router, 1808: virtual MAC address, 1809: physical N C, 1810: NIC teaming, 1811: opposing communication apparatus
Claims (14)
前記通信に使用するIPアドレスと、前記IPアドレスに割り当てられた仮想MACアドレスとの対応関係を保持する制御部と、
前記対応関係に基づき、前記他の装置へリンクアグリゲーションを介して送信するパケットの送信元IPアドレスに割り当てられた仮想MACアドレスを特定し、前記送信するパケットに送信元MACアドレスとして設定するパッケージ部と、
前記パッケージ部によって設定された送信元MACアドレスに基づいて、前記リンクアグリゲーションを構成する複数の前記リンクの中から前記パケットを送信するリンクを決定するスイッチ部と、を有し、
前記制御部は、複数の前記リンク毎の通信量に基づいて、前記IPアドレスに割り当てられる仮想MACアドレスを変更することを特徴とする通信装置。 A communication device that communicates with other devices via link aggregation composed of a plurality of links,
A controller that holds a correspondence relationship between the IP address used for the communication and the virtual MAC address assigned to the IP address;
A package unit that identifies a virtual MAC address assigned to a source IP address of a packet to be transmitted to the other device via link aggregation based on the correspondence relationship, and sets the source MAC address in the packet to be transmitted; ,
A switch unit for determining a link for transmitting the packet from among the plurality of links constituting the link aggregation based on a source MAC address set by the package unit;
The said control part changes the virtual MAC address allocated to the said IP address based on the traffic of every said some link, The communication apparatus characterized by the above-mentioned.
前記制御部は、複数の前記リンク毎の通信量が平準化されるように、前記IPアドレスに割り当てられる仮想MACアドレスを変更することを特徴とする通信装置。 The communication device according to claim 1,
The control unit is configured to change a virtual MAC address assigned to the IP address so that a communication amount for each of the plurality of links is leveled.
前記制御部は、複数の前記リンク毎の通信量と通信量の平均値を算出し、複数の前記リンクの中から通信量が最大のリンクと最小のリンクを特定し、通信量が最大のリンクを使用して通信するIPアドレスのうち、前記最小のリンクへ移動されることにより前記リンク毎の通信量と前記通信量の平均値との差分が最小となるIPアドレスを移動対象として決定し、決定された前記IPアドレスに割り当てられる仮想MACアドレスを変更することを特徴とする通信装置。 The communication device according to claim 1 or 2,
The control unit calculates an average value of the traffic volume and the traffic volume for each of the plurality of links, identifies a link with the largest traffic volume and a link with the smallest traffic volume among the links, and a link with the largest traffic volume The IP address that communicates using the IP address that moves to the smallest link and determines the IP address that minimizes the difference between the communication amount for each link and the average value of the communication amount as a movement target, A communication device that changes a virtual MAC address assigned to the determined IP address.
前記制御部は、前記通信に使用するIPアドレス毎の通信量を算出し、前記通信量の降順に前記IPアドレスをソートし、ソートされたIPアドレスの順に通信量が少ない前記リンクを割り当て、前記IPアドレスを使用した通信が割り当てられた前記リンクを使って通信するように前記仮想MACアドレスを変更することを特徴とする通信装置。 The communication device according to claim 1 or 2,
The control unit calculates a communication amount for each IP address used for the communication, sorts the IP addresses in descending order of the communication amount, assigns the link having a small communication amount in the sorted IP address, A communication apparatus, wherein the virtual MAC address is changed so that communication is performed using the link to which communication using an IP address is assigned.
複数の前記リンクは、優先データを通信するための優先リンクと通常データを通信するための通常リンクとを含み、
前記制御部は、前記優先リンクおよび前記通常リンクのそれぞれ毎の通信量が平準化されるように、前記IPアドレスに割り当てられる仮想MACアドレスを変更することを特徴とする通信装置。 The communication device according to any one of claims 1 to 4,
The plurality of links include a priority link for communicating priority data and a normal link for communicating normal data;
The communication unit is characterized in that the virtual MAC address assigned to the IP address is changed so that the communication amount of each of the priority link and the normal link is leveled.
前記制御部が前記IPアドレスに割り当てられる仮想MACアドレスを変更した場合、
前記パッケージ部は、前記制御部によって変更された前記IPアドレスと前記仮想MACアドレスとの対応関係を前記他の装置へ送信することを特徴とする通信装置。 The communication device according to any one of claims 1 to 5,
When the control unit changes the virtual MAC address assigned to the IP address,
The package unit transmits a correspondence relationship between the IP address changed by the control unit and the virtual MAC address to the other device.
前記IPアドレスは、前記パッケージ部に付与されたIPアドレスであり、
前記パッケージ部は、前記送信するパケットの送信元IPアドレスに自身に付与されたIPアドレスを設定することを特徴とする通信装置。 The communication device according to any one of claims 1 to 6,
The IP address is an IP address assigned to the package unit,
The package unit sets an IP address assigned to itself as a transmission source IP address of the packet to be transmitted.
前記通信装置はネットワークを介して端末と接続されており、
前記IPアドレスは、前記端末に付与されたIPアドレスであり、
前記パッケージ部は、前記送信するパケットの送信元IPアドレスに設定された前記端末のIPアドレスに割り当てられた仮想MACアドレスを特定し、前記送信するパケットの送信元MACアドレスとして設定することを特徴とする通信装置。 The communication device according to any one of claims 1 to 6,
The communication device is connected to a terminal via a network;
The IP address is an IP address assigned to the terminal,
The package unit specifies a virtual MAC address assigned to an IP address of the terminal set as a source IP address of the packet to be transmitted, and sets the virtual MAC address as a source MAC address of the packet to be transmitted. Communication device.
前記通信に使用するIPアドレスと、前記IPアドレスに割り当てられた仮想MACアドレスとの対応関係を保持するステップと、
前記対応関係に基づき、前記他の装置へリンクアグリゲーションを介して送信するパケットの送信元IPアドレスに割り当てられた仮想MACアドレスを特定し、前記送信するパケットに送信元MACアドレスとして設定するステップと、
前記設定された送信元MACアドレスに基づいて、前記リンクアグリゲーションを構成する複数の前記リンクの中から前記パケットを送信するリンクを決定するステップと、
複数の前記リンク毎の通信量に基づいて、前記IPアドレスに割り当てられる仮想MACアドレスを変更するステップと、を有することを特徴とする通信方法。 A communication method by a communication device that communicates with another device via link aggregation configured by a plurality of links,
Maintaining a correspondence between an IP address used for the communication and a virtual MAC address assigned to the IP address;
Identifying a virtual MAC address assigned to a source IP address of a packet to be transmitted via link aggregation to the other device based on the correspondence, and setting the source MAC address in the packet to be transmitted;
Determining a link for transmitting the packet from among the plurality of links constituting the link aggregation based on the set source MAC address;
Changing a virtual MAC address assigned to the IP address based on a plurality of communication amounts for each of the links.
前記変更するステップでは、複数の前記リンク毎の通信量が平準化されるように、前記IPアドレスに割り当てられる仮想MACアドレスを変更することを特徴とする通信方法。 The communication method according to claim 9, comprising:
In the changing step, the virtual MAC address assigned to the IP address is changed so that the traffic for each of the plurality of links is leveled.
前記変更するステップでは、複数の前記リンク毎の通信量と通信量の平均値を算出し、複数の前記リンクの中から通信量が最大のリンクと最小のリンクを特定し、通信量が最大のリンクを使用して通信するIPアドレスのうち、前記最小のリンクへ移動されることにより前記リンク毎の通信量と前記通信量の平均値との差分が最小となるIPアドレスを移動対象として決定し、決定された前記IPアドレスに割り当てられる仮想MACアドレスを変更することを特徴とする通信方法。 The communication method according to claim 9 or 10, wherein:
In the changing step, an average value of the traffic volume and the traffic volume for each of the plurality of links is calculated, a link with the maximum traffic volume and a link with the minimum traffic volume are identified from the plurality of links, and the traffic volume is the maximum. Among IP addresses that communicate using a link, an IP address that minimizes the difference between the communication amount for each link and the average value of the communication amount by moving to the smallest link is determined as a movement target. And changing the virtual MAC address assigned to the determined IP address.
前記変更するステップでは、前記通信に使用するIPアドレス毎の通信量を算出し、前記通信量の降順に前記IPアドレスをソートし、ソートされたIPアドレスの順に通信量が少ない前記リンクを割り当て、前記IPアドレスを使用した通信が割り当てられた前記リンクを使って通信するように前記仮想MACアドレスを変更することを特徴とする通信方法。 The communication method according to claim 9 or 10, wherein:
In the changing step, the communication amount for each IP address used for the communication is calculated, the IP addresses are sorted in descending order of the communication amount, and the link having a small communication amount is assigned in the sorted IP address order, A communication method, wherein the virtual MAC address is changed so that communication is performed using the link to which communication using the IP address is assigned.
複数の前記リンクは、優先データを通信するための優先リンクと通常データを通信するための通常リンクとを含み、
前記変更するステップでは、前記優先リンクおよび前記通常リンクのそれぞれ毎の通信量が平準化されるように、前記IPアドレスに割り当てられる仮想MACアドレスを変更することを特徴とする通信方法。 A communication method according to any one of claims 9 to 12,
The plurality of links include a priority link for communicating priority data and a normal link for communicating normal data;
In the changing step, the virtual MAC address assigned to the IP address is changed so that the traffic for each of the priority link and the normal link is leveled.
前記変更するステップにより前記IPアドレスに割り当てられる仮想MACアドレスが変更された場合に、変更された前記IPアドレスと前記仮想MACアドレスとの対応関係を前記他の装置へ送信するステップを有することを特徴とする通信方法。 A communication method according to any one of claims 9 to 13,
When the virtual MAC address assigned to the IP address is changed by the changing step, the method includes a step of transmitting a correspondence relationship between the changed IP address and the virtual MAC address to the other device. Communication method.
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JP2019208139A (en) * | 2018-05-29 | 2019-12-05 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | In-vehicle communication system, in-vehicle relay device, communication program, and communication method |
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