JP3583049B2 - ホスト・クラスタのためのネットワーク・ディスパッチャを利用するデータ伝送システムにおけるルータ監視システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＰホスト・システム用のデフォルト・ルータにおいて高い可用性及び付加平衡を得るための新規な方法に関し、特に、ホストのクラスタに対するネットワーク・ディスパッチャを利用してそのようなシステムを監視するルータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
種々の発信元からのデータが固定長又は可変長のパケット又はデータグラムに切断されるというパケット交換技法によって動作するいくつかのタイプのディジタル・ネットワークが世界中にインストールされている。それは、世界のどこかに設置されたソース・ホストとターゲット・ホストとの間でトラフィックを編成する可能性を最適化するために（例えば、いわゆるルータを介して）相互接続される必要がある。これは、いわゆるインターネットワーキングを使用することによって可能にされる。
【０００３】
インターネットワーク（インターネットとも呼ばれる）ファシリティは、連携したホスト・コンピュータがインターネットワークにまたがってリソースを共用することを可能にするために開発された伝送制御プロトコル／インターネット・プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）のような一組のネットワーキング・プロトコルを使用する。ＴＣＰ／ＩＰは、インターネット・プロトコル（ＩＰ）スイートと呼ばれる一組のデータ通信プロトコルである。ＴＣＰ及びＩＰは周知のプロトコルであるので、そのプロトコル・ファミリ全体を参照するためにＴＣＰ／ＩＰという用語を使用することが一般的になっている。ＴＣＰ及びＩＰは、このスイートにおけるプロトコルのうちの２つである。そのスイートにおける他のプロトコルは、ユーザ・データグラム・プロトコル（ＵＤＰ）、アドレス解決プロトコル（ＡＲＰ）、リアル・タイム・プロトコル（ＲＴＰ）等である。
【０００４】
従って、インターネットは、ＴＣＰ／ＩＰを使用し、ルータによって接続された異種の独立したネットワークの集合体であってもよい。インターネットに対する管理責任（例えば、ＩＰアドレス及びドメイン名を割り振るという責任）は単一のネットワーク（ＬＡＮ）内にあるか又は複数のネットワークに分散されることが可能である。
【０００５】
ソース・ホストからＩＰネットワークを介して特定のＩＰ宛先へのデータの通信が確立されなければならない時、そのネットワークにおけるこの宛先への第１ホップ・ルータを決定するための数多くの方法がある。これらは、ルーティング情報プロトコル（ＲＩＰ）又はオープン最短パス・ファースト（ＯＳＰＦ）バージョンのようなダイナミック・ルーティング・プロトコルを走らせること（或いは、スヌープすること）、ＩＣＭＰルータ・ディスカバリ・クライアントを走らせること、或いは静的に構成されたデフォルト・ルートを使用することを含んでいる。
【０００６】
すべてのエンド・ホスト上でダイナミック・ルーティング・プロトコルを走らせることは、管理オーバヘッド、処理オーバヘッド、セキュリティ上の懸念、又は、或るプラットフォームに対するプロトコル実装の欠如を含む数多くの理由で実施不可能であることがある。ネイバ又はルータ・ディスカバリ・プロトコルは、ネットワークにおけるすべてのホストによる能動的な参加を必要とすることがあり、それは、多数のホストにもかかわらずプロトコル・オーバヘッドを減少させるための大きなタイマ価値に通じる。これは、結果として、受容し得ないほど長い「ブラック・ホール」期間を導き得る、失った（即ち、死んだ）ネイバの検出においてかなりの遅れを生じ得る。
【０００７】
静的に構成されたデフォルト・ルートの使用は極めて一般的であり、それはエンド・ホストにおける構成及び処理オーバヘッドを最小にし、仮想的にはすべてのＩＰ実装によってサポートされる。このオペレーション・モードは、一般に、エンド・ホストＩＰアドレス及びデフォルト・ゲートウェイに対する構成を提供する動的ホスト構成プロトコル（ＤＨＣＰ）が展開されるので、持続しそうである。しかし、これは１つの障害点を生じる。デフォルト・ルータの喪失の結果、使用し得る如何なる代替えのパスも検出することができないエンド・ホストをすべて分離するという破滅的な事象が生じる。
【０００８】
この問題を解決するための１つの方法は、ホストが単一のルータを使用しているように見えること及びたとえそれらが使用している実際の第１ホップ・ルータが障害を生じても接続を維持しているように見えることを可能にすることである。多数のルータがこのプロトコルに参加し、単一の仮想ルータの幻影を一斉に生じる。そのプロトコルは、それらのルータの１つ及びその１つだけが仮想ルータに代わってパケットを送ることを保証する。エンド・ホストは自分のパケットを仮想ルータに送る。パケットを送るルータはアクティブ・ルータとして知られている。アクティブ・ルータが障害を生じた場合、それを置換するために待機ルータが選択される。そのプロトコルは、参加ルータに関するＩＰアドレスを使用してアクティブ・ルータ及び待機ルータを決定するためのメカニズムを提供する。アクティブ・ルータが障害を生じた場合、待機ルータは、ホストの接続における大きな中断なしに引き継ぐことができる。
【０００９】
もう１つの同様の方法は、静的なデフォルト経路指定環境に固有の１つの障害点を除去するように設計された仮想ルータ冗長プロトコル（ＶＲＲＰ）を使用することである。ＶＲＲＰは、仮想ルータに対する責任をＬＡＮにおけるＶＲＲＰルータの１つに動的に割り当てる選択プロトコルを指定する。仮想ルータと関連するＩＰアドレスを制御するＶＲＲＰルータはマスタと呼ばれ、これらのＩＰアドレスに送られたパケットを送る。その選択プロセスは、マスタが使用不可能になった場合、転送責任における動的なフェイル・オーバ（ｆａｉｌ−ｏｖｅｒ）を提供する。そこで、ＬＡＮにおける仮想ルータのＩＰアドレスはいずれも、エンド・ホストによってデフォルト第１ホップ・ルータとして使用可能である。ＶＲＲＰを使用することから得られる利点は、すべてのエンド・ホストにおけるダイナミック・ルーティングの構成又はルータ検出プロトコルを必要とすることなく可用性の高いデフォルト・パスが得られることである。
【００１０】
残念なことに、上記の２つの解決方法は、ＡＲＰに適合したルータしか使用されないので、所与のホストのトラフィックに対する負荷平衡を提供することができない。更に、顧客は、そのような機能を可能にするようにそれらの主要なルータ構成を変更したがらない。
【００１１】
ＩＢＭ社のヨーロッパ特許出願第９９４８００１７．５号では、ＩＰソース・ホストは、一組の候補デフォルト・ルータの中から１つのルータを動的に選択するための新たな層をＩＰ層とネットワーク層との間に具備し、それによって負荷平衡及び高い可用性を保証している。
【００１２】
残念なことに、ネットワーク・ディスパッチャがホストのクラスタに対するフロント・エンドとして使用されるという構成の場合、ホストは、候補ルータからのパケットとは反対に、ＡＲＰリクエストに応答してネットワーク・ディスパッチャから着信パケットをいつも受け取るであろう。従って、上記ヨーロッパ特許出願におけるように、マッチング・ネットワーク（ＭＡＣ）アドレスからパケットを受け取るたびにＡＲＰテーブルにおけるエントリのエージをリセットすることによってアクティブ候補ルータのステータスを維持することは不可能である。唯一の解決方法は、すべてのホストがすべての個々のルータを監視しなければならないという欠点と共に、候補ルータに周期的にＡＲＰリクエストを発生することである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、データ伝送システムにおいて、ホストのクラスタがＩＰネットワークからのすべての着信フローを受けるネットワーク・ディスパッチャに関連付けられているところのすべての候補ルータを監視するための特定の装置を提供することにある。
【００１４】
本発明のもう１つの目的は、ホストのクラスタがＩＰネットワークからのすべての着信フローを受けるネットワーク・ディスパッチャに関連付けられるところのデータ伝送システムにおいて、候補ルータの可用性を決定する方法を得ることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は、少なくともＩＰ層及びネットワーク層の各々を有するＩＰホストのクラスタのうちの任意のＩＰホストと、複数のワークステーションとの間で、ＩＰネットワークの媒介によってパケット化データを交換するためのデータ伝送システムに関するものである。そのシステムでは、各ＩＰホストは、一組のルータによって及び１つのネットワーク・ディスパッチャによって、ＩＰネットワークのインターフェースする層（レイヤ）２ネットワークを介してＩＰネットワークに接続される。ネットワーク・ディスパッチャは、ワークステーションからのすべての着信フローを受け取り、且つそれらをホストのクラスタの間でディスパッチするように働く。そのようなシステムは、ルータの可用性を監視するための手段とネットワーク・ディスパッチャを介してホストのクラスタの各ホストにルータの可用性情報をブロードキャストするための手段とを含むところの、そのホストのクラスタに含まれた少なくとも１つの監視装置を含む。
本発明の構成の詳細を以下に開示する。
（１） ＴＣＰ／ＩＰプロトコルにおけるＩＰ層及びＴＣＰ／ＩＰプロトコルにおけるネットワークインターフェース層の各々を少なくとも有するＩＰホスト（１０，１２，１４）のクラスタのうちの任意のＩＰホストと、複数のワークステーション（１６，１８，２０）との間で、ＩＰネットワーク（２２）の媒介によってパケット化データを交換するためのデータ伝送システムにおいて、ここで、各ＩＰホストは、一組のルータ（２６，２８）によってかつネットワーク・ディスパッチャ（３４）によって、前記ＩＰネットワーク（２２）をインターフェースする層２ネットワーク（２４）を介して前記ＩＰネットワークに接続され、ここで前記ネットワーク・ディスパッチャは、前記ＩＰホストへのすべての着信フローだけを受け取り、かつ受け取った前記着信フローを前記ＩＰホストにおける負荷の分散又は平衡を保つようにディスパッチし、
前記システムは、
前記ルータの可用性を監視するための手段と前記ネットワーク・ディスパッチャを介して前記ＩＰホストに前記ルータの可用性情報をブロードキャストするための手段とを含むところの、前記ＩＰホストのクラスタに含まれる監視装置（３６）を少なくとも含み、
前記ＩＰホストは、前記可用性情報に基づいてルータの 1 つを選択してパケット化データを前記ワークステーションのいずれかへと送信する、前記データ伝送システム。
（２） 前記監視装置（３６）は、前記ＩＰホスト（１０，１２，１４）の１つに組み込まれるところの（１）に記載のデータ伝送システム。
（３） 前記ルータの可用性を監視するための手段が、前記一組のルータ（２６，２８）にユニキャストＡＲＰリクエストを周期的に送るところの（１）又は（２）のいずれかに記載のデータ伝送システム。
（４） 前記一組のルータ（２６，２８）への前記ユニキャストＡＲＰリクエストが、１秒から１０秒の間に含まれる周期の基準で送られるところの（３）に記載のデータ伝送システム。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明は、複数のＩＰホスト１０，１２，１４がローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）２４のような層２ネットワークによってＩＰネットワーク２２を介して１つ又は複数のワークステーション１６，１８，２０にデータを伝送するデータ伝送システムにおいて実現される。ＬＡＮ２４はルータ２６，２８のような一組の入力ルータによってＩＰネットワーク２２のインターフェースとなる。ＩＰパケットは、ワークステーション１６，１８，２０に接続されたルータ３０，３２のような出力ルータまで、複数のルータ（図示されてない）を介してＩＰネットワーク上を経路指定される。
【００１７】
ＩＰネットワークを介してデータを伝送するために単一のデフォルト・ルータを使用する代わりに、前記ヨーロッパ特許出願に開示された技法は、ホストがＩＰ層とネットワーク層との間の新しい層を使用することより成る。この追加の層は、伝送されるパケットにおいて定義されたパラメータに基づいて或るアルゴリズムを稼働させることによってルータ２６又は２８のような一組の候補ルータの中から１つを選択する働きをする。
【００１８】
本発明では、ＩＰホスト１０，１２，１４が、ＩＰネットワーク２２とＬＡＮ２４をインターフェースするところの、ネットワーク・ディスパッチャに関連したクラスタにグループ分けされる。そのようなネットワーク・ディスパッチャ（ＮＤ）は、一群のホスト（又は、サーバ）における負荷の公平な分散又は平衡を保つという問題に対する１つの解決方法である。それは、サービスに対する単一のＩＰアドレスを知っているユーザから、その作業を実際に遂行する一組のホスト１０，１２及び１４への接続のディスパッチャとして作用する。ワークステーション１６，１８及び２０のようなユーザから生じたパケットだけがネットワーク・ディスパッチャ３４を通過する。ＩＰホストからワークステーションへのパケットはネットワーク・ディスパッチャ３４を含む必要のない他のルートによって進み、それによってネットワーク・ディスパッチャにおける負荷を減少させ、それが多数のホストの前に潜在的に立つことを可能にする。
【００１９】
それらホストのクラスタはユーザによってネットワーク・ディスパッチャの単一のアドレスとして見なされるので、前述のようにＩＰネットワークからの受け取ったデータ・パケットだけを監視するだけで，ＩＰネットワークをインターフェースするその一組のルータのうちのルータ２６，２８における可用性を決定することは不可能である。従って、本発明の解決方法は、ルータ監視（ＲＭ）装置３６をホストのクラスタの新しいメンバとして加えることである。候補ルータ２６又は２８の可用性を決定するためにそれらの候補ルータの各にＡＲＰリクエストを送ることを各ＩＰホストに要求する代わりに、ＲＭ装置３６は、ネットワーク・ディスパッチャを介して、すべての候補ルータにユニキャストＡＲＰリクエストを定期的に（その期間は最善のサービスを保証するために、例えば、１乃至１０秒短くすることができる）送り、その後、ブロードキャストＡＲＰ応答を使用して各ルータの可用性のステータスをすべてのＩＰホストに知らせるように働く。従って、この機能は最小のトラフィックによって遂行され、その一組の候補ルータを使用するＩＰホスト（又は、サーバ）の数は、制御トラフィックを増加させることなく拡大することが可能である。
【００２０】
そのようなルータ監視装置３６の機能がＩＰホストの１つに統合し得るものであることは留意すべきことである。更に、いくつかのルータ監視装置又はこの機能を達成するいくつかのＩＰホストがあってもよい。
【００２１】
次に図２を参照すると、以下のような本発明において実施されるステップが示される。まず、ＡＲＰリクエスト（望ましくは、すべての候補ルータに対するユニキャスト・リクエスト）が、ルータ監視装置３６によって、ネットワーク・ディスパッチャを介して、周期的基準でルータに送られる（ステップ４０）。しかる後、ルータからの応答が、ＲＭ装置によって受信されたかどうかがチェックされる（ステップ４２）。それが肯定される場合、これは、ルータが使用可能であり、そしてＡＲＰ応答パケットがＲＭ装置によってすべてのＩＰホストに送られる（ステップ４４）ことを意味する。この応答は、望ましくは、その候補ルータのＩＰアドレス及びＭＡＣアドレスを表すブロードキャストされたＭＡＣレベルである。それは、ルータの可用性を表す情報としてリクエストされたものである。この応答は、すべてのＩＰホストがＡＲＰテーブルにおけるそれらの対応するエントリを更新することを強制する（ステップ４６）。
【００２２】
リクエストされている候補ルータからの応答が受信されない時（ステップ４２）、テストが行われ、判断要素が到達したかどうかを決定する（ステップ４８）。例えば、ルータ監視装置（３６）からの３回応答に失敗したルータは使用可能ではないものとして宣言される。しかし、判断要素が異なるものであることもあり得る。判断要素に到達したものと仮定すると、ＲＭ装置は、ネットワーク・ディスパッチャを介して、ＡＲＰ応答をブロードキャストされたＭＡＣレベルとしてすべてのＩＰホストに送る。この応答は、そのルータのＩＰアドレスと、不可用性（ｕｎａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ）を表す情報としてオール・ゼロのようなデフォルト値にセットされたそれのＭＡＣアドレスとを表す。これはすべてのＩＰホストを強制して無効のＭＡＣアドレスを認識した後、使用不可能なルータに対応するＡＲＰエントリを除去することによってそれらのＡＲＰテーブルを更新させる。（ステップ５２）。エントリは、そのエントリを除去するよりも無効のＭＡＣアドレス（例えば、オール・ゼロ）でもって更新可能であることに留意してほしい。
【００２３】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００２４】
（１０１）各々が少なくともＩＰ層及びネットワーク層を有するＩＰホスト（１０，１２，１４）のクラスタのうちの任意のＩＰホストと複数のワークステーション（１６，１８，２０）との間でＩＰネットワーク（２２）の媒介によってパケット化データを交換するためのデータ伝送システムにして、各ＩＰホストは、一組のルータ（２６，２８）によって、及び前記ワークステーションからのすべての着信フローを受け取り、それらを前記ホスト・クラスタの間でディスパッチするためのネットワーク・ディスパッチャ（３４）によって、前記ＩＰネットワーク（２２）のインターフェースとなる層２ネットワーク（２４）を介して前記ＩＰネットワークに接続される、データ伝送システムにおいて、
前記ホスト・クラスタに含まれ、少なくとも、前記ルータの可用性を監視するための手段と前記ネットワーク・ディスパッチャを介して前記ホスト・クラスタの各ホストに前記ルータの可用性情報をブロードキャストするための手段とを含む監視装置（３６）を含むデータ伝送システム。
（１０２）前記監視装置（３６）は前記ホスト・クラスタ（１０，１２，１４）の１つに組み込まれることを特徴とする上記（１０１）に記載のデータ伝送システム。
（１０３）前記ルータの可用性を監視するための手段はすべての前記候補ルータ（２６，２８）にユニキャストＡＲＰリクエストを送ることを特徴とする上記（１０１）又は（１０２）に記載のデータ伝送システム。
（１０４）すべての前記候補ルータ（２６，２８）に対する前記ユニキャストＡＲＰリクエストは１秒及び１０秒の間に含まれる周期を基準に送られることを特徴とする上記（１０３）に記載のデータ伝送システム。（１０５）前記ルータの可用性に関する情報をブロードキャストするための手段はリクエストされているルータのＩＰアドレスを表すブロードキャストされたＭＡＣレベル及び前記ルータの可用性に関する情報を送ることを特徴とする上記（１０１）乃至（１０４）の１つに記載のデータ伝送システム。
（１０６）前記ルータの可用性に関する情報はこの１つが応答し多時且つ使用可能である時、前記ルータのＭＡＣアドレスであることを特徴とする上記（１０５）に記載のデータ伝送システム。
（１０７）前記ＩＰホスト（１０，１２，１４）は、前記リクエストされているルータのＭＡＣアドレスを受信した時、それらのＡＲＰテーブルを更新することを特徴とする上記（１０６）に記載のデータ伝送システム。
（１０８）前記ルータの可用性に関する情報は、前記ルータが使用不可能であると見なされる時、前記ルータのＭＡＣアドレスのオール・ゼロのようなデフォルト値であることを特徴とする上記（１０５）に記載のデータ伝送システム。
（１０９）前記ＩＰホスト（１０，１２，１４）は、前記ルータが使用不可能であると見なされる時、対応するエントリを除去すること又は前記デフォルト値を書くことによってそれらのＡＲＰテーブルを更新することを特徴とする上記（１０８）に記載のデータ伝送システム。
（１１０）前記リクエストされているルータは、それが前記ルータ監視装置（３６）からの１つの行における３つの監視リクエストに応答しない時、使用不可能であると見なされることを特徴とする上記（１０８）又は（１０９）に記載のデータ伝送システム。
（１１１）各々が少なくともＩＰ層及びネットワーク層を有するＩＰホスト（１０，１２，１４）のクラスタのうちの任意のＩＰホストと複数のワークステーション（１６，１８，２０）との間でＩＰネットワーク（２２）の媒介によってパケット化データを交換するためのデータ伝送システムであって、各ＩＰホストは、一組のルータ（２６，２８）によって、及び前記ワークステーションからのすべての着信フローを受け取り、それらを前記ホストのクラスタの間でディスパッチするためのネットワーク・ディスパッチャ（３４）によって、前記ＩＰネットワーク（２２）のインターフェースとなる層２ネットワーク（２４）を介して前記ＩＰネットワークに接続される、データ伝送システムにおいて、候補ルータの可用性を決定する方法にして、
ユニキャストＡＲＰリクエストがすべての候補ルータに定期的に送られ、しかる後、ブロードキャストされたＭＡＣレベルがそれらに対するすべてのＩＰホストに伝送されて可用性に関するルータ情報でもってそれらのＡＲＰテーブルを更新することを特徴とする方法。
（１１２）前記ルータの可用性に関する情報はこの１つが応答した時且つ使用可能である時、前記ルータのＭＡＣアドレスであることを特徴とする上記（１１１）に記載の方法。
（１１３）前記ＩＰホスト（１０，１２，１４）は、前記リクエストされているルータのＭＡＣアドレスを受信した時、それらのＡＲＰテーブルを更新することを特徴とする上記（１１２）に記載の方法。
（１１４）前記ルータの可用性に関する情報は、前記ルータが使用不可能であると見なされる時、前記ルータのＭＡＣアドレスのオール・ゼロのようなデフォルト値であることを特徴とする上記（１１１）に記載の方法。
（１１５）前記ＩＰホスト（１０，１２，１４）は、前記ルータが使用不可能であると見なされる時、対応するエントリを除去すること又は前記デフォルト値を書くことによってそれらのＡＲＰテーブルを更新することを特徴とする上記（１１４）に記載の方法。
（１１６）前記リクエストされているルータは、それが前記ルータ監視装置（３６）からの１つの行における３つの監視リクエストに応答しない時、使用不可能であると見なされることを特徴とする上記（１１４）又は（１１５）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホストのクラスタが本発明に従って一組のルータの可用性を監視するための特定のシステムを組み込むというデータ伝送システムを概略的に示す。
【図２】ルータの可用性を監視するための本発明において実施される方法のフローチャートである。
【符号の説明】
１０，１２，１４ ： ＩＰホスト
１６，１８，２０ ： ワークステーション
２６，２８、３０，３２ ： ルータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＰホスト・システム用のデフォルト・ルータにおいて高い可用性及び付加平衡を得るための新規な方法に関し、特に、ホストのクラスタに対するネットワーク・ディスパッチャを利用してそのようなシステムを監視するルータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
種々の発信元からのデータが固定長又は可変長のパケット又はデータグラムに切断されるというパケット交換技法によって動作するいくつかのタイプのディジタル・ネットワークが世界中にインストールされている。それは、世界のどこかに設置されたソース・ホストとターゲット・ホストとの間でトラフィックを編成する可能性を最適化するために（例えば、いわゆるルータを介して）相互接続される必要がある。これは、いわゆるインターネットワーキングを使用することによって可能にされる。
【０００３】
インターネットワーク（インターネットとも呼ばれる）ファシリティは、連携したホスト・コンピュータがインターネットワークにまたがってリソースを共用することを可能にするために開発された伝送制御プロトコル／インターネット・プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）のような一組のネットワーキング・プロトコルを使用する。ＴＣＰ／ＩＰは、インターネット・プロトコル（ＩＰ）スイートと呼ばれる一組のデータ通信プロトコルである。ＴＣＰ及びＩＰは周知のプロトコルであるので、そのプロトコル・ファミリ全体を参照するためにＴＣＰ／ＩＰという用語を使用することが一般的になっている。ＴＣＰ及びＩＰは、このスイートにおけるプロトコルのうちの２つである。そのスイートにおける他のプロトコルは、ユーザ・データグラム・プロトコル（ＵＤＰ）、アドレス解決プロトコル（ＡＲＰ）、リアル・タイム・プロトコル（ＲＴＰ）等である。
【０００４】
従って、インターネットは、ＴＣＰ／ＩＰを使用し、ルータによって接続された異種の独立したネットワークの集合体であってもよい。インターネットに対する管理責任（例えば、ＩＰアドレス及びドメイン名を割り振るという責任）は単一のネットワーク（ＬＡＮ）内にあるか又は複数のネットワークに分散されることが可能である。
【０００５】
ソース・ホストからＩＰネットワークを介して特定のＩＰ宛先へのデータの通信が確立されなければならない時、そのネットワークにおけるこの宛先への第１ホップ・ルータを決定するための数多くの方法がある。これらは、ルーティング情報プロトコル（ＲＩＰ）又はオープン最短パス・ファースト（ＯＳＰＦ）バージョンのようなダイナミック・ルーティング・プロトコルを走らせること（或いは、スヌープすること）、ＩＣＭＰルータ・ディスカバリ・クライアントを走らせること、或いは静的に構成されたデフォルト・ルートを使用することを含んでいる。
【０００６】
すべてのエンド・ホスト上でダイナミック・ルーティング・プロトコルを走らせることは、管理オーバヘッド、処理オーバヘッド、セキュリティ上の懸念、又は、或るプラットフォームに対するプロトコル実装の欠如を含む数多くの理由で実施不可能であることがある。ネイバ又はルータ・ディスカバリ・プロトコルは、ネットワークにおけるすべてのホストによる能動的な参加を必要とすることがあり、それは、多数のホストにもかかわらずプロトコル・オーバヘッドを減少させるための大きなタイマ価値に通じる。これは、結果として、受容し得ないほど長い「ブラック・ホール」期間を導き得る、失った（即ち、死んだ）ネイバの検出においてかなりの遅れを生じ得る。
【０００７】
静的に構成されたデフォルト・ルートの使用は極めて一般的であり、それはエンド・ホストにおける構成及び処理オーバヘッドを最小にし、仮想的にはすべてのＩＰ実装によってサポートされる。このオペレーション・モードは、一般に、エンド・ホストＩＰアドレス及びデフォルト・ゲートウェイに対する構成を提供する動的ホスト構成プロトコル（ＤＨＣＰ）が展開されるので、持続しそうである。しかし、これは１つの障害点を生じる。デフォルト・ルータの喪失の結果、使用し得る如何なる代替えのパスも検出することができないエンド・ホストをすべて分離するという破滅的な事象が生じる。
【０００８】
この問題を解決するための１つの方法は、ホストが単一のルータを使用しているように見えること及びたとえそれらが使用している実際の第１ホップ・ルータが障害を生じても接続を維持しているように見えることを可能にすることである。多数のルータがこのプロトコルに参加し、単一の仮想ルータの幻影を一斉に生じる。そのプロトコルは、それらのルータの１つ及びその１つだけが仮想ルータに代わってパケットを送ることを保証する。エンド・ホストは自分のパケットを仮想ルータに送る。パケットを送るルータはアクティブ・ルータとして知られている。アクティブ・ルータが障害を生じた場合、それを置換するために待機ルータが選択される。そのプロトコルは、参加ルータに関するＩＰアドレスを使用してアクティブ・ルータ及び待機ルータを決定するためのメカニズムを提供する。アクティブ・ルータが障害を生じた場合、待機ルータは、ホストの接続における大きな中断なしに引き継ぐことができる。
【０００９】
もう１つの同様の方法は、静的なデフォルト経路指定環境に固有の１つの障害点を除去するように設計された仮想ルータ冗長プロトコル（ＶＲＲＰ）を使用することである。ＶＲＲＰは、仮想ルータに対する責任をＬＡＮにおけるＶＲＲＰルータの１つに動的に割り当てる選択プロトコルを指定する。仮想ルータと関連するＩＰアドレスを制御するＶＲＲＰルータはマスタと呼ばれ、これらのＩＰアドレスに送られたパケットを送る。その選択プロセスは、マスタが使用不可能になった場合、転送責任における動的なフェイル・オーバ（ｆａｉｌ−ｏｖｅｒ）を提供する。そこで、ＬＡＮにおける仮想ルータのＩＰアドレスはいずれも、エンド・ホストによってデフォルト第１ホップ・ルータとして使用可能である。ＶＲＲＰを使用することから得られる利点は、すべてのエンド・ホストにおけるダイナミック・ルーティングの構成又はルータ検出プロトコルを必要とすることなく可用性の高いデフォルト・パスが得られることである。
【００１０】
残念なことに、上記の２つの解決方法は、ＡＲＰに適合したルータしか使用されないので、所与のホストのトラフィックに対する負荷平衡を提供することができない。更に、顧客は、そのような機能を可能にするようにそれらの主要なルータ構成を変更したがらない。
【００１１】
ＩＢＭ社のヨーロッパ特許出願第９９４８００１７．５号では、ＩＰソース・ホストは、一組の候補デフォルト・ルータの中から１つのルータを動的に選択するための新たな層をＩＰ層とネットワーク層との間に具備し、それによって負荷平衡及び高い可用性を保証している。
【００１２】
残念なことに、ネットワーク・ディスパッチャがホストのクラスタに対するフロント・エンドとして使用されるという構成の場合、ホストは、候補ルータからのパケットとは反対に、ＡＲＰリクエストに応答してネットワーク・ディスパッチャから着信パケットをいつも受け取るであろう。従って、上記ヨーロッパ特許出願におけるように、マッチング・ネットワーク（ＭＡＣ）アドレスからパケットを受け取るたびにＡＲＰテーブルにおけるエントリのエージをリセットすることによってアクティブ候補ルータのステータスを維持することは不可能である。唯一の解決方法は、すべてのホストがすべての個々のルータを監視しなければならないという欠点と共に、候補ルータに周期的にＡＲＰリクエストを発生することである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、データ伝送システムにおいて、ホストのクラスタがＩＰネットワークからのすべての着信フローを受けるネットワーク・ディスパッチャに関連付けられているところのすべての候補ルータを監視するための特定の装置を提供することにある。
【００１４】
本発明のもう１つの目的は、ホストのクラスタがＩＰネットワークからのすべての着信フローを受けるネットワーク・ディスパッチャに関連付けられるところのデータ伝送システムにおいて、候補ルータの可用性を決定する方法を得ることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は、少なくともＩＰ層及びネットワーク層の各々を有するＩＰホストのクラスタのうちの任意のＩＰホストと、複数のワークステーションとの間で、ＩＰネットワークの媒介によってパケット化データを交換するためのデータ伝送システムに関するものである。そのシステムでは、各ＩＰホストは、一組のルータによって及び１つのネットワーク・ディスパッチャによって、ＩＰネットワークのインターフェースする層（レイヤ）２ネットワークを介してＩＰネットワークに接続される。ネットワーク・ディスパッチャは、ワークステーションからのすべての着信フローを受け取り、且つそれらをホストのクラスタの間でディスパッチするように働く。そのようなシステムは、ルータの可用性を監視するための手段とネットワーク・ディスパッチャを介してホストのクラスタの各ホストにルータの可用性情報をブロードキャストするための手段とを含むところの、そのホストのクラスタに含まれた少なくとも１つの監視装置を含む。
本発明の構成の詳細を以下に開示する。
（１） ＴＣＰ／ＩＰプロトコルにおけるＩＰ層及びＴＣＰ／ＩＰプロトコルにおけるネットワークインターフェース層の各々を少なくとも有するＩＰホスト（１０，１２，１４）のクラスタのうちの任意のＩＰホストと、複数のワークステーション（１６，１８，２０）との間で、ＩＰネットワーク（２２）の媒介によってパケット化データを交換するためのデータ伝送システムにおいて、ここで、各ＩＰホストは、一組のルータ（２６，２８）によってかつネットワーク・ディスパッチャ（３４）によって、前記ＩＰネットワーク（２２）をインターフェースする層２ネットワーク（２４）を介して前記ＩＰネットワークに接続され、ここで前記ネットワーク・ディスパッチャは、前記ＩＰホストへのすべての着信フローだけを受け取り、かつ受け取った前記着信フローを前記ＩＰホストにおける負荷の分散又は平衡を保つようにディスパッチし、
前記システムは、
前記ルータの可用性を監視するための手段と前記ネットワーク・ディスパッチャを介して前記ＩＰホストに前記ルータの可用性情報をブロードキャストするための手段とを含むところの、前記ＩＰホストのクラスタに含まれる監視装置（３６）を少なくとも含み、
前記ＩＰホストは、前記可用性情報に基づいてルータの 1 つを選択してパケット化データを前記ワークステーションのいずれかへと送信する、前記データ伝送システム。
（２） 前記監視装置（３６）は、前記ＩＰホスト（１０，１２，１４）の１つに組み込まれるところの（１）に記載のデータ伝送システム。
（３） 前記ルータの可用性を監視するための手段が、前記一組のルータ（２６，２８）にユニキャストＡＲＰリクエストを周期的に送るところの（１）又は（２）のいずれかに記載のデータ伝送システム。
（４） 前記一組のルータ（２６，２８）への前記ユニキャストＡＲＰリクエストが、１秒から１０秒の間に含まれる周期の基準で送られるところの（３）に記載のデータ伝送システム。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明は、複数のＩＰホスト１０，１２，１４がローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）２４のような層２ネットワークによってＩＰネットワーク２２を介して１つ又は複数のワークステーション１６，１８，２０にデータを伝送するデータ伝送システムにおいて実現される。ＬＡＮ２４はルータ２６，２８のような一組の入力ルータによってＩＰネットワーク２２のインターフェースとなる。ＩＰパケットは、ワークステーション１６，１８，２０に接続されたルータ３０，３２のような出力ルータまで、複数のルータ（図示されてない）を介してＩＰネットワーク上を経路指定される。
【００１７】
ＩＰネットワークを介してデータを伝送するために単一のデフォルト・ルータを使用する代わりに、前記ヨーロッパ特許出願に開示された技法は、ホストがＩＰ層とネットワーク層との間の新しい層を使用することより成る。この追加の層は、伝送されるパケットにおいて定義されたパラメータに基づいて或るアルゴリズムを稼働させることによってルータ２６又は２８のような一組の候補ルータの中から１つを選択する働きをする。
【００１８】
本発明では、ＩＰホスト１０，１２，１４が、ＩＰネットワーク２２とＬＡＮ２４をインターフェースするところの、ネットワーク・ディスパッチャに関連したクラスタにグループ分けされる。そのようなネットワーク・ディスパッチャ（ＮＤ）は、一群のホスト（又は、サーバ）における負荷の公平な分散又は平衡を保つという問題に対する１つの解決方法である。それは、サービスに対する単一のＩＰアドレスを知っているユーザから、その作業を実際に遂行する一組のホスト１０，１２及び１４への接続のディスパッチャとして作用する。ワークステーション１６，１８及び２０のようなユーザから生じたパケットだけがネットワーク・ディスパッチャ３４を通過する。ＩＰホストからワークステーションへのパケットはネットワーク・ディスパッチャ３４を含む必要のない他のルートによって進み、それによってネットワーク・ディスパッチャにおける負荷を減少させ、それが多数のホストの前に潜在的に立つことを可能にする。
【００１９】
それらホストのクラスタはユーザによってネットワーク・ディスパッチャの単一のアドレスとして見なされるので、前述のようにＩＰネットワークからの受け取ったデータ・パケットだけを監視するだけで，ＩＰネットワークをインターフェースするその一組のルータのうちのルータ２６，２８における可用性を決定することは不可能である。従って、本発明の解決方法は、ルータ監視（ＲＭ）装置３６をホストのクラスタの新しいメンバとして加えることである。候補ルータ２６又は２８の可用性を決定するためにそれらの候補ルータの各にＡＲＰリクエストを送ることを各ＩＰホストに要求する代わりに、ＲＭ装置３６は、ネットワーク・ディスパッチャを介して、すべての候補ルータにユニキャストＡＲＰリクエストを定期的に（その期間は最善のサービスを保証するために、例えば、１乃至１０秒短くすることができる）送り、その後、ブロードキャストＡＲＰ応答を使用して各ルータの可用性のステータスをすべてのＩＰホストに知らせるように働く。従って、この機能は最小のトラフィックによって遂行され、その一組の候補ルータを使用するＩＰホスト（又は、サーバ）の数は、制御トラフィックを増加させることなく拡大することが可能である。
【００２０】
そのようなルータ監視装置３６の機能がＩＰホストの１つに統合し得るものであることは留意すべきことである。更に、いくつかのルータ監視装置又はこの機能を達成するいくつかのＩＰホストがあってもよい。
【００２１】
次に図２を参照すると、以下のような本発明において実施されるステップが示される。まず、ＡＲＰリクエスト（望ましくは、すべての候補ルータに対するユニキャスト・リクエスト）が、ルータ監視装置３６によって、ネットワーク・ディスパッチャを介して、周期的基準でルータに送られる（ステップ４０）。しかる後、ルータからの応答が、ＲＭ装置によって受信されたかどうかがチェックされる（ステップ４２）。それが肯定される場合、これは、ルータが使用可能であり、そしてＡＲＰ応答パケットがＲＭ装置によってすべてのＩＰホストに送られる（ステップ４４）ことを意味する。この応答は、望ましくは、その候補ルータのＩＰアドレス及びＭＡＣアドレスを表すブロードキャストされたＭＡＣレベルである。それは、ルータの可用性を表す情報としてリクエストされたものである。この応答は、すべてのＩＰホストがＡＲＰテーブルにおけるそれらの対応するエントリを更新することを強制する（ステップ４６）。
【００２２】
リクエストされている候補ルータからの応答が受信されない時（ステップ４２）、テストが行われ、判断要素が到達したかどうかを決定する（ステップ４８）。例えば、ルータ監視装置（３６）からの３回応答に失敗したルータは使用可能ではないものとして宣言される。しかし、判断要素が異なるものであることもあり得る。判断要素に到達したものと仮定すると、ＲＭ装置は、ネットワーク・ディスパッチャを介して、ＡＲＰ応答をブロードキャストされたＭＡＣレベルとしてすべてのＩＰホストに送る。この応答は、そのルータのＩＰアドレスと、不可用性（ｕｎａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ）を表す情報としてオール・ゼロのようなデフォルト値にセットされたそれのＭＡＣアドレスとを表す。これはすべてのＩＰホストを強制して無効のＭＡＣアドレスを認識した後、使用不可能なルータに対応するＡＲＰエントリを除去することによってそれらのＡＲＰテーブルを更新させる。（ステップ５２）。エントリは、そのエントリを除去するよりも無効のＭＡＣアドレス（例えば、オール・ゼロ）でもって更新可能であることに留意してほしい。
【００２３】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００２４】
（１０１）各々が少なくともＩＰ層及びネットワーク層を有するＩＰホスト（１０，１２，１４）のクラスタのうちの任意のＩＰホストと複数のワークステーション（１６，１８，２０）との間でＩＰネットワーク（２２）の媒介によってパケット化データを交換するためのデータ伝送システムにして、各ＩＰホストは、一組のルータ（２６，２８）によって、及び前記ワークステーションからのすべての着信フローを受け取り、それらを前記ホスト・クラスタの間でディスパッチするためのネットワーク・ディスパッチャ（３４）によって、前記ＩＰネットワーク（２２）のインターフェースとなる層２ネットワーク（２４）を介して前記ＩＰネットワークに接続される、データ伝送システムにおいて、
前記ホスト・クラスタに含まれ、少なくとも、前記ルータの可用性を監視するための手段と前記ネットワーク・ディスパッチャを介して前記ホスト・クラスタの各ホストに前記ルータの可用性情報をブロードキャストするための手段とを含む監視装置（３６）を含むデータ伝送システム。
（１０２）前記監視装置（３６）は前記ホスト・クラスタ（１０，１２，１４）の１つに組み込まれることを特徴とする上記（１０１）に記載のデータ伝送システム。
（１０３）前記ルータの可用性を監視するための手段はすべての前記候補ルータ（２６，２８）にユニキャストＡＲＰリクエストを送ることを特徴とする上記（１０１）又は（１０２）に記載のデータ伝送システム。
（１０４）すべての前記候補ルータ（２６，２８）に対する前記ユニキャストＡＲＰリクエストは１秒及び１０秒の間に含まれる周期を基準に送られることを特徴とする上記（１０３）に記載のデータ伝送システム。（１０５）前記ルータの可用性に関する情報をブロードキャストするための手段はリクエストされているルータのＩＰアドレスを表すブロードキャストされたＭＡＣレベル及び前記ルータの可用性に関する情報を送ることを特徴とする上記（１０１）乃至（１０４）の１つに記載のデータ伝送システム。
（１０６）前記ルータの可用性に関する情報はこの１つが応答し多時且つ使用可能である時、前記ルータのＭＡＣアドレスであることを特徴とする上記（１０５）に記載のデータ伝送システム。
（１０７）前記ＩＰホスト（１０，１２，１４）は、前記リクエストされているルータのＭＡＣアドレスを受信した時、それらのＡＲＰテーブルを更新することを特徴とする上記（１０６）に記載のデータ伝送システム。
（１０８）前記ルータの可用性に関する情報は、前記ルータが使用不可能であると見なされる時、前記ルータのＭＡＣアドレスのオール・ゼロのようなデフォルト値であることを特徴とする上記（１０５）に記載のデータ伝送システム。
（１０９）前記ＩＰホスト（１０，１２，１４）は、前記ルータが使用不可能であると見なされる時、対応するエントリを除去すること又は前記デフォルト値を書くことによってそれらのＡＲＰテーブルを更新することを特徴とする上記（１０８）に記載のデータ伝送システム。
（１１０）前記リクエストされているルータは、それが前記ルータ監視装置（３６）からの１つの行における３つの監視リクエストに応答しない時、使用不可能であると見なされることを特徴とする上記（１０８）又は（１０９）に記載のデータ伝送システム。
（１１１）各々が少なくともＩＰ層及びネットワーク層を有するＩＰホスト（１０，１２，１４）のクラスタのうちの任意のＩＰホストと複数のワークステーション（１６，１８，２０）との間でＩＰネットワーク（２２）の媒介によってパケット化データを交換するためのデータ伝送システムであって、各ＩＰホストは、一組のルータ（２６，２８）によって、及び前記ワークステーションからのすべての着信フローを受け取り、それらを前記ホストのクラスタの間でディスパッチするためのネットワーク・ディスパッチャ（３４）によって、前記ＩＰネットワーク（２２）のインターフェースとなる層２ネットワーク（２４）を介して前記ＩＰネットワークに接続される、データ伝送システムにおいて、候補ルータの可用性を決定する方法にして、
ユニキャストＡＲＰリクエストがすべての候補ルータに定期的に送られ、しかる後、ブロードキャストされたＭＡＣレベルがそれらに対するすべてのＩＰホストに伝送されて可用性に関するルータ情報でもってそれらのＡＲＰテーブルを更新することを特徴とする方法。
（１１２）前記ルータの可用性に関する情報はこの１つが応答した時且つ使用可能である時、前記ルータのＭＡＣアドレスであることを特徴とする上記（１１１）に記載の方法。
（１１３）前記ＩＰホスト（１０，１２，１４）は、前記リクエストされているルータのＭＡＣアドレスを受信した時、それらのＡＲＰテーブルを更新することを特徴とする上記（１１２）に記載の方法。
（１１４）前記ルータの可用性に関する情報は、前記ルータが使用不可能であると見なされる時、前記ルータのＭＡＣアドレスのオール・ゼロのようなデフォルト値であることを特徴とする上記（１１１）に記載の方法。
（１１５）前記ＩＰホスト（１０，１２，１４）は、前記ルータが使用不可能であると見なされる時、対応するエントリを除去すること又は前記デフォルト値を書くことによってそれらのＡＲＰテーブルを更新することを特徴とする上記（１１４）に記載の方法。
（１１６）前記リクエストされているルータは、それが前記ルータ監視装置（３６）からの１つの行における３つの監視リクエストに応答しない時、使用不可能であると見なされることを特徴とする上記（１１４）又は（１１５）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホストのクラスタが本発明に従って一組のルータの可用性を監視するための特定のシステムを組み込むというデータ伝送システムを概略的に示す。
【図２】ルータの可用性を監視するための本発明において実施される方法のフローチャートである。
【符号の説明】
１０，１２，１４ ： ＩＰホスト
１６，１８，２０ ： ワークステーション
２６，２８、３０，３２ ： ルータ
Claims (4)
- ＴＣＰ／ＩＰプロトコルにおけるＩＰ層及びＴＣＰ／ＩＰプロトコルにおけるネットワークインターフェース層の各々を少なくとも有するＩＰホスト（１０，１２，１４）のクラスタのうちの任意のＩＰホストと、複数のワークステーション（１６，１８，２０）との間で、ＩＰネットワーク（２２）の媒介によってパケット化データを交換するためのデータ伝送システムにおいて、ここで、各ＩＰホストは、一組のルータ（２６，２８）によってかつネットワーク・ディスパッチャ（３４）によって、前記ＩＰネットワーク（２２）をインターフェースする層２ネットワーク（２４）を介して前記ＩＰネットワークに接続され、ここで前記ネットワーク・ディスパッチャは、前記ＩＰホストへのすべての着信フローだけを受け取り、かつ受け取った前記着信フローを前記ＩＰホストにおける負荷の分散又は平衡を保つようにディスパッチし、
前記システムは、
前記ルータの可用性を監視するための手段と前記ネットワーク・ディスパッチャを介して前記ＩＰホストに前記ルータの可用性情報をブロードキャストするための手段とを含むところの、前記ＩＰホストのクラスタに含まれる監視装置（３６）を少なくとも含み、
前記ＩＰホストは、前記可用性情報に基づいて前記一組のルータのうちの 1 つを選択してパケット化データを前記ワークステーションのいずれかへと送信する、前記データ伝送システム。 - 前記監視装置（３６）は、前記ＩＰホスト（１０，１２，１４）の１つに組み込まれるところの請求項１に記載のデータ伝送システム。
- 前記ルータの可用性を監視するための手段が、前記一組のルータ（２６，２８）にユニキャストＡＲＰリクエストを周期的に送るところの請求項１又は請求項２のいずれかに記載のデータ伝送システム。
- 前記一組のルータ（２６，２８）への前記ユニキャストＡＲＰリクエストが、１秒から１０秒の間に含まれる周期の基準で送られるところの請求項３に記載のデータ伝送システム。
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