JP3924247B2 - 単一のｌａｎを使用するソフトウェアベースのフォールトトレラントネットワーク - Google Patents

Description

優先権の主張
本出願は、２０００年２月２５日に出願した同時継続の米国仮出願番号０９／５１３，０１０号（代理人整理番号２５６．０４４ＵＳ１、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社整理番号Ｈ１６−２６１５６）の一部継続出願であり、優先権を主張するものである。米国仮出願番号０９／５１３，０１０号は、参照により本明細書に組み込まれる。

同時継続出願の通知
本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２０００年３月１０日に出願した同時継続の米国仮出願番号０９／５２２，７０２号（代理人整理番号２５６．０４５ＵＳ１、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社整理番号Ｈ１６−２６１５７）にも関連する。

本発明は、全般的にはコンピュータネットワークに関し、具体的には、フォールトトレラント（故障許容）ネットワーク内の１つまたは複数の中間ノードを介するネットワークノード間の通信を提供する方法およびシステムに関する。

コンピュータネットワークは、コンピュータが仕事に使用される環境での通信および生産性にとってますます重要になってきた。電子メールは、多くの状態で、情報の配布の手段として紙の手紙およびファクシミリに取って代わり、インターネットの膨大な量の情報の可用性が、多くの仕事関連の作業および個人的作業の両方にとって非常に貴重なリソースになってきた。コンピュータネットワークを介してデータを交換する能力によって、作業環境内でのプリンタなどのコンピュータリソースの共用が可能になり、ネットワーク化されたコンピュータの集中ネットワークベース管理が可能になる。

たとえば、事務員のパーソナルコンピュータで、ネットワークを介してインストールされ、自動的に更新されるソフトウェアを実行し、このソフトウェアによって、複数の異なるオフィスの人によって共用されるネットワーク化されたプリンタに印刷されるデータを生成することができる。ネットワークを使用して、各パーソナルコンピュータにインストールされたソフトウェアおよびハードウェアの目録を作ることができ、これによって、目録管理の作業が大幅に単純化される。また、各コンピュータのソフトウェアおよびハードウェアの構成を、ネットワークを介して管理することができ、ネットワーク化された環境でのユーザサポートの作業が楽になる。

ネットワーク化されたコンピュータは、通常は、データおよびリソースをネットワーク化されたコンピュータに提供する１つまたは複数のネットワークサーバに接続される。たとえば、サーバに、ネットワーク化されたコンピュータによって実行できる複数のソフトウェアアプリケーションを保管することができ、あるいは、ネットワーク化されたコンピュータによってアクセスでき、利用できるデータのデータベースを保管することができる。ネットワークサーバは、通常は、プリンタなど、ネットワーク化されたコンピュータのいずれかによって使用できるあるネットワーク化されたデバイスへのアクセスも管理する。また、サーバは、電子メールまたはネットワーク化されたコンピュータ間の他の類似するサービスなどのデータの交換を容易にする。

ローカルネットワークからインターネットなどのより大きいネットワークへの接続によって、インターネット電子メールアクセスまたはワールドワイドウェブへのアクセスの提供など、データを交換するより高い能力を提供することができる。これらのデータ接続は、インターネットの実地訓練を介して商取引を行い、コンピュータネットワークの開発および使用の増大に貢献してきた。データを提供し、電子商取引、ストリーミングオーディオ、ストリーミングビデオ、電子メールなどの機能をサービスし、あるいは、他のコンテンツを提供するインターネットサーバは、ローカルネットワークならびにインターネットの動作に頼って、そのようなデータサーバとクライアントコンピュータシステムの間のパスを提供する。

しかし、他の電子システムに似て、ネットワークは、故障しやすい。誤設定、切れた配線、故障した電子構成要素、および多数の他の要因が、コンピュータネットワーク接続を故障させ、コンピュータネットワークの可能な動作不能につながる可能性がある。そのような故障は、バックアップまたは冗長なネットワーク構成要素を使用することによって、プロセス制御アプリケーション、医療アプリケーション、または他のクリティカルなアプリケーションなどのクリティカルなネットワーキング環境で最小にすることができる。１つの例が、第１ネットワーク接続と同一の機能を提供する、クリティカルネットワークノードへの第２ネットワーク接続を使用することである。しかし、ネットワーク障害の場合に動作を容易にするためのネットワーク接続の管理は、困難な作業になる可能性があり、それ自体が、ネットワーク障害を正しく検出し、補償する、ネットワークシステムまたはユーザの能力を必要とする。さらに、主ネットワークおよび冗長ネットワークの両方が障害を起こした時に、いずれかのネットワークの排他的使用は、完全なネットワーク操作性を提供しない。

１つの解決策は、冗長通信チャネルを使用してコンピュータのネットワークの状態を検出でき、管理できる方法および装置を使用することである。そのようなシステムには、さまざまな実施形態で、ノードと、それが接続される他のフォールトトレラントネットワークノードのそれぞれとの間の通信チャネルの状態を検出でき、管理できるノードが組み込まれる。いくつかの実施形態で、そのようなネットワークノードが、各他のノードへの主ネットワーク接続および冗長ネットワーク接続のそれぞれの状態を示すネットワーク状態データレコードを使用し、さらに、動作可能なデータパスの決定を可能にするロジックを使用して、ノードの各対の間でデータを送信し、受信する。

しかし、そのようなネットワークに、完全なフォールトトレラント機能を有しないノードが含まれることが望ましい。そのような非フォールトトレラントネットワークノードの一般的な例の１つが、内蔵ネットワーク接続を有する標準的なオフィスのレーザプリンタである。

本発明の目的は、フォールトトレラントネットワークシステム内の非フォールトトレラントネットワークノードおよびフォールトトレラントネットワークノードの両方との通信を容易にする方法および装置を提供することである。

本発明は、フォールトトレラントノードを有するコンピュータネットワークを操作する方法であって、フォールトトレラントノードと他のネットワークノードの間の第１のリンクおよび第２のリンクの状態を決定することを含む方法を提供する。フォールトトレラントノードによって他のノードに送信されるデータを、第１のリンクおよび第２のリンクの状態に基づいて選択されたリンクを介して送信することができる。本発明のいくつかの実施形態では、これが、ネットワーク内の中間ノードで行われ、この中間ノードは、起点ノードからデータを受信し、そのデータを、第１のリンクおよび第２のリンクの状態に基づいて選択されたリンクを介して宛先ノードに転送する。

本発明のもう１つの実施形態では、フォールトトレラントノードに、ネットワーク状態テーブルが含まれ、このネットワーク状態テーブルによって、フォールトトレラントノードに接続されたリンクのそれぞれを介してフォールトトレラントノードが他のノードからデータを受信し、他のノードにデータを送信する能力が示される。

本発明の例の実施形態の以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付図面を参照するが、図面では、本発明を実践することができる特定の例の実施形態が実例として示されている。これらの実施形態は、当業者が本発明を実践できるようにするのに十分に詳細に説明されるが、他の実施形態を使用できることと、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに論理的、機械的、電気的、および他の変更を行えることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、制限的な意味で解釈されてはならず、本発明の範囲は、請求項のみによって定義される。

本発明は、中間ノードを使用してネットワーク障害を避けてネットワークデータを経路指定することによって、フォールトトレラントネットワーク内の非フォールトトレラントネットワークノードおよびフォールトトレラントノードとの通信を管理する方法および装置を提供する。いくつかの実施形態のネットワークに、フォールトトレラントと非フォールトトレラントの両方のノードが含まれ、ネットワーク障害を避けてデータを経路指定することができる中間ノードとしてフォールトトレラントノードを使用して、ノードの間でデータを経路指定することができる。

本発明は、さまざまな形で、イーサネット（登録商標）などの既存のネットワークインターフェース技術の中で実施される。そのような実施形態の１つで、２つのイーサネット（登録商標）接続が、フォールトトレラントコンピュータまたはフォールトトレラントノードのそれぞれに接続される。本発明において、接続が物理的であり、同様に機能するので、接続を互いに区別することは重要でない。本明細書に記載のフォールトトレラント中間ノードを有するネットワークに、本明細書に記載のようにネットワーク障害を避けてデータを経路指定することができる中間ノードとしてフォールトトレラントノードを使用することによって、データを発信するか受信することができる複数の非フォールトトレラントノードも含めることができる。

図１に、非フォールトトレラント（非ＦＴＥ）ノード１０１と、スイッチ１０２および１０３と、フォールトトレラント（ＦＴＥ）ノード１０４、１０５、および１０６を含む例のネットワークを示す。２つのスイッチ１０２および１０３は、さらに、イントラＬＡＮブリッジ接続１１０によって互いにリンクされる。この７つの要素が、ローカルエリアネットワークを構成し、このローカルエリアネットワークが、さらに、ネットワーク１０７に接続され、ネットワーク１０７が、ファイルサーバ１０８およびプリンタ１０９に接続される。非フォールトトレラントノード１０１は、複数のネットワーク接続を介するフォールトトレランスをサポートしない、フォールトトレラントネットワーク内のプリンタ、コンピュータ、または他のデバイスとすることができる。

フォールトトレラントノード１０４、１０５、および１０６のそれぞれに、図２に示されたものなどのネットワーク状態テーブルを介するなど、ネットワーク状態が保管される。図２のネットワーク状態テーブルなどのネットワーク状態テーブル内のデータから、さまざまなネットワーク接続の状態を決定でき、ネットワークノードの各対の間の通信に適する接続を選択することができる。図２のネットワーク状態テーブルは、図１に示された例のネットワークのノード４のネットワーク状態データを反映するものであり、ノード４とネットワーク内の他のノードとの間の通信リンクの状態が示されている。

「受信データＯＫ」列のデータは、ノード４が、ネットワーク内の他のノードのそれぞれから、両方のノードのリンク１および２のそれぞれを介してデータを成功裡に受信できるかどうかを反映する。テーブルの「Ｘ」は、データが受信されないことを示し、「ＯＫ」は、データが受信されることを示し、「−」は、そのようなリンクが存在しないことを示す。また、各列は、データがどのリンクを通るかを示し、送信ノードのリンク２から受信ノードのリンク１への移動は、「２→１」と指定される。たとえば、ノード１、「１→２」の下の「受信データＯＫ」テーブル内の「Ｘ」は、リンク１を介してノード１から出て、リンク２を介してノード４に入るデータを受信できないことを示す。また、ノード１の「２→１」および「２→２」の両方の下のダッシュは、ノード１にリンク２がないことの結果である。最後に、ノード１の「１→１」の下の「ＯＫ」は、ノード１、リンク１からノード４、リンク１への通信が問題ないことを示す。

本発明のこの例の実施形態は、本質的に、異なる表現でテーブル内の「受信データＯＫ」部分のデータを言い換えた「他ノード報告データ」テーブル部分も有する。「他ノード報告データ」部分は、他のノードによって報告される、他のノードの「受信データＯＫ」テーブルに存在するデータを反映したものである。しかし、他のノードによって報告されるデータは、この例では、ノード４のテーブルの「受信データＯＫ」部分に完全に反映されてもいる。たとえば、ノード１の「他ノード報告データ」は、同一のテーブルの「受信データＯＫ」部分に記録されたものと同一のデータを示すが、データがノード１の観点からの、ノード１によって提供されるものなので、リンクが逆になっている。

本発明のいくつかの実施形態で、リンクが送信できるが受信できない場合またはデータを受信できるが送信できない場合に、データが、リンクのある対を介して１方向に移動することができるが、反対方向に移動できないので、「他ノード報告データ」テーブルの内容が、「受信データＯＫ」テーブルと異なる場合がある。そのような実施形態は、「受信データＯＫ」データおよび「他ノード報告データ」の両方を有することから大きい利益を得、本発明の範囲に含まれる。

このネットワーク状態テーブルデータを使用して、各ノードが、多数のネットワーク障害を避けてデータを経路指定し、複数の故障したリンクがあっても通信することができる。図３は、本発明を実践するのにどのようにネットワーク状態テーブルを使用することができるかを示す方法の流れ図である。３０１で、データの送信を望むノードが、他のノードへのネットワーク接続の状態を決定する。３０２で、ノードが、他のノードへのネットワーク接続の状態に関するデータを使用して、そのネットワーク状態テーブルの「受信データＯＫ」部分に取り込む。その後、このノードは、３０３でこのデータをデータを他のノードと交換し、３０４でネットワーク状態テーブルの「他ノード報告データ」部分に取り込む。

ノードが、別のノードからデータを受信できるかどうかの決定は、さまざまな実施形態で、専用診断データ信号を使用して、ネットワークプロトコル信号を使用して、またはノードの間で送信される他の適当なタイプのデータを使用して、行われる。「他ノード報告データ」に取り込むために各ノードが他のノードに供給するデータは、必ず、ノードの間で通信されるデータを含むデータでなければならず、一実施形態では、報告されるノードデータを含む専用診断データ信号である。

３０５で、フォールトトレラントノードが、そのリンクのうちのどれが、初期のノードにデータを送信するように動作可能であるかを決定する。第１のリンクだけが動作可能である場合には、３０６で、第１のリンクを介してデータを送信する。第２のリンクだけが動作可能である場合には、３０７で、第２のリンクを介してデータを送信する。通常は、両方のリンクが動作可能であり、３０８で、可用性によってまたはランダムになどの適当な方法によって選択される、いずれかのリンクを介してデータを送信することができる。

最後に、データが、選択されたリンクを介して送信され、ネットワークトポロジから必要である場合に、中間ノードまたはスイッチを介して最終的な宛先に達するように経路指定することができる。中間ノードまたはスイッチは、本発明のさまざまな実施形態で、ルータまたはブリッジとすることができ、あるいは、ネットワーク内で類似する機能を提供することができる他のデバイスとすることができる。

例として、図１の１０６に示されたノード４が、１０１のノード１にデータを送信することを望むと仮定する。ネットワーク状態テーブルは、どのノードが他のどのノードからのデータを受信できるかを評価し、このデータをネットワークの間で交換することによって、図２に示されているように取り込まれている。３０５で、図２のネットワーク状態テーブルの「他ノード報告データ」部分を調べることによって、ノード１に接続された第２のリンクがないことと、ノード４のリンク２から送信されるデータが、ノード１に達しないことが決定される。テーブルは、ノード１のリンク１から送信されたデータがノード４に達することを反映しており、したがって、データが、３０６でリンク１を介して送信される。３０９で、データが、図１の１０２に示されたスイッチ１を介してノード１に送信され、ノード１では、その唯一のリンクであるリンク１を介してデータが受信される。

本発明は、中間ネットワークノードの使用を含む、ネットワーク障害を避けてネットワークデータを経路指定するのにネットワーク状態テーブルを使用することによる、フォールトトレラントネットワーク内の非フォールトトレラントネットワークノードとフォールトトレラントノードの間の通信を管理する方法および装置を提供する。いくつかの実施形態で、ネットワークに、フォールトトレラントノードと非フォールトトレラントノードの両方が含まれ、ネットワーク障害を避けてデータを経路指定することができるフォールトトレラントな中間ノードまたはスイッチを使用してノードの間でデータを経路指定することができる。

特定の実施形態を図示し、本明細書で説明してきたが、当業者は、同一の目的を達成するように計画されたすべての配置によって、示された特定の実施形態を置換できることを諒解するであろう。本願は、本発明のすべての適応または変形を含むことが意図されている。本発明が、請求項およびその同等物のすべての範囲のみによって制限されることが意図されている。

本発明を実践するのに使用することができるフォールトトレラントノードを有するネットワークを示す図である。 本発明の実施形態と矛盾しない、ネットワーク状態テーブルを示す図である。 本発明の実施形態と矛盾しない、フォールトトレラント中間ノードを有するネットワークを操作する方法の流れ図である。

Claims (8)

1. フォールトトレラントネットワークノードを含むコンピュータネットワークの状態を管理する方法であって、
   フォールトトレラントノードと他のネットワークノード間の第１のリンクの状態を、各フォールトトレラントノードにおいて決定するステップと、
   フォールトトレラントノードと他のネットワークノード間の第２のリンクの状態を、各フォールトトレラントノードにおいて決定するステップと、
   フォールトトレラントノードである第１の中間ノードで起点ノードからのデータを受信するステップと、
   各フォールトトレラントノードについて独立に決定される前記ネットワーク状態に基づいてリンクが選択されるように、データを送信するために前記第１の中間ノードから宛先ノードへの前記第１のリンクまたは前記第２のリンクのいずれかを、前記第１の中間ノードにおいて選択するステップと、
   フォールトトレラントノードから第１のリンクおよび第２のリンクの状態を決定するステップは、前記フォールトトレラントノードに接続された各ノードが、前記第１のリンクおよび前記第２のリンクのそれぞれを介して、前記フォールトトレラントノードにデータを送信することができ、そして前記フォールトトレラントノードからデータを受信することができるかどうかを決定するステップを含む、
   方法。
2. 前記第１の中間ノードは、スイッチである、請求項１に記載の方法。
3. 各フォールトトレラントノードと他のネットワークノード間の前記第１のリンクおよび前記第２のリンクの状態の決定の結果を示す、各フォールトトレラントノードにおける独立のネットワーク状態テーブルを作成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記ネットワーク状態テーブルは、フォールトトレラントネットワークノードで他のネットワークノードから受信されたデータに基づいてネットワーク状態を表すデータを含む、請求項３に記載の方法。
5. コンピュータネットワークのフォールトトレラントノード間のデータを管理するインターフェースであって、
   インターフェースは、
   前記インターフェースと他のネットワークノード間の第１のリンクの状態を決定し、
   前記インターフェースと他のネットワークノード間の第２のリンクの状態を決定し、
   起点ノードからデータを受信し、
   各リンクの決定された状態に基づいてリンクが選択されるように、データを送信するためにインターフェースから宛先ノードへの前記第１のリンクまたは前記第２のリンクのいずれかを選択するように動作可能であり、前記第１および第２のリンクは直接に起点ノードに対するリンク以外のリンクである、
   前記インターフェースから第１のリンクおよび第２のリンクの状態を決定することは、前記インターフェースに接続された各ノードが、前記第１のリンクおよび前記第２のリンクのそれぞれを介して、前記インターフェースにデータを送信することができ、前記インターフェースからデータを受信することができるかどうかを決定することを含む、
   フォールトトレラントコンピュータネットワークインターフェース。
6. フォールトトレラントノードである中間ノードはスイッチである、請求項５に記載のフォールトトレラントコンピュータネットワークインターフェース。
7. 前記インターフェースは、さらに、インターフェースと他のネットワークノード間の前記第１のリンクおよび前記第２のリンクの状態の決定の結果を示すネットワーク状態テーブルを作成するように動作可能である、請求項５に記載のフォールトトレラントコンピュータネットワークインターフェース。
8. 前記ネットワーク状態テーブルは、インターフェースで他のネットワークノードから受信されたデータに基づいてネットワーク状態を表すデータを含む、請求項７に記載のフォールトトレラントコンピュータネットワークインターフェース。

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