JP3966118B2 - クレジットベースのフロー制御を伴うクロスバスイッチ二重化制御方法およびその記録媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット／フレーム／セルのスイッチングを行うクロスバスイッチに係り、特に、クロスバスイッチとパケット処理部とのフロー制御としてクレジットベースのフロー制御を行うクロスバスイッチシステムに対して利用されるクロスバスイッチ二重化制御方法およびその記録媒体に関する。
【０００２】
パケット／フレーム／セル交換網およびデータ通信網におけるパケット／フレーム／セル交換装置およびＩＰルーターにおいて、またデータ転送を高速に送受信しうる交換技術を可能とする統合交換機および統合ルーターにおいて、それらの交換機およびＩＰルーターは、私企業網および公企業網のデータ転送部分の中核に位置している。
【０００３】
そこでの利用形態としては、キャッシュディスペンサーのデータや電力会社の制御データおよびＩＳＰによるデータなどが伝送されており、高機能・高信頼性で安価なシステムが求められている。
【０００４】
【従来の技術】
（１）クレジットベースフロー制御
図６は、従来技術によるクレジットベースフロー制御の説明図である。同図において、２₀ ，２_n はパケットの処理を行なうと共にデータ／クレジット等を送受信するパケット処理部、３はパケット／フレーム／セルのスイッチングを行なうＸＢスイッチ部、２２₀ ，２２_n はクレジットベースによるパケット情報のトラフィックを管理するトラフィックマネージャー（ＴＭ）である。
【０００５】
▲１▼パケット送付
パケット処理部２₀ より送出されたパケットは、ＸＢスイッチ部３に送られ、そこで装置のキュー（データをためるところ）に入力される。その時にパケット処理部２₀ 内のトラフィックマネージャー２２₀ は、クレジットを‘１’加算する。
▲２▼クレジットアップデート
ＸＢスイッチ部３は、上記パケットの処理を終えるとクレジットアップデートを行い、そのアップデートを受けてパケット処理部２₀ のトラフィックマネージャー２２₀ では、クレジットを‘１’減算する。
【０００６】
▲３▼クレジット値オーバー
減算されていったクレジットがある閾値以下になると、パケット処理部２₀ ，２_n のトラフィックマネージャー２２₀ ，２２_n は、それ以上のパケット送出をストップする。
クレジットがある閾値以下になるということは、パケットがシステム上に滞留しており、ＸＢスイッチ部３がパケットの処理ができない状態になっているか、クレジットアップデートが到着しないような場合（回線障害）である。
【０００７】
つまり、パケット処理部２₀ ，２_n のトラフィックマネージャー２２₀ ，２２_n によるパケット送出については、クレジット閾値によってコントロールすることができる。
これは、クレジットを管理する単位ごとで制御が可能という利点と流入側での制御が行えるため、出力側の負荷を軽減しやすく、一連のパケット処理のリソースの無駄使いを抑制することができるため高度なフロー制御として使用されている。
【０００８】
なお、クレジットを管理する単位として、通常はフロー単位（ある地点からある地点へのデータの流れ）やＣＯＳ単位（フローの中での優先制御）が実施される。
（２）ＸＢスイッチ二重化
図７は、従来技術によるＸＢスイッチを使用したデータ通信装置の構成図である。同図において、１₀ ，１_n は外部回線からのデータを受信し、パケットなどと認識する物理インターフェース部、４はＸＢスイッチ部３を制御するとともに主信号系データの送受信を行なうメインプロセッサ部、１１₀ ，１１_n はＰＨＹ（Physical Layer）機能を持つＰＨＹプロトコル処理部、４１はメインプロセッサ部４にあって命令の解釈と実行を制御する回路を含む中央処理装置（ＣＰＵ）である。
【０００９】
図７に示す通り、データ通信装置は、物理インタフェース部１₀ ，１_n 、パケット処理部２₀ ，２_n 、ＸＢスイッチ部３およびメインプロセッサ部４に大別できる。
各部はシステム構成などに応じて、２重化およびＮ＋１重化構成を取るが、一般的に、ＸＢスイッチ部３およびメインプロセッサ部４は、２重化システムとなっている。
【００１０】
また、パケット処理部２₀ ，２_n で処理されたデータの中には、メインプロセッサ部４の中央処理装置（ＣＰＵ）４１で処理が必要なものが存在する。その時にはパケット処理部２₀ ，２_n よりメインプロセッサ部４へのデータ送受信が必要となるが、ＸＢスイッチ部３のようなメインスイッチを持つシステムの場合には、一般的にパケット処理部２₀ ，２_n と同様にメインプロセッサ部４もデータ送受信のインタフェースを設け、一種の主信号系データの送受信の一部として扱う。
【００１１】
但し、クレジットベースのフロー制御は、前述したように非常に利点のあるフロー制御であるが、次のような理由から、二重化制御の必要な部分で利用することは困難であり、（ＸＢスイッチ部３−パケット処理部２₀ ，２_n ）単位でのデータ量の閾値によるフロー制御しか実施されていなかった。
第１に、二重化部分でのクレジットの値を合わせることが困難である。実際のシステムでは、両系を完全に同期させる案があるが、非常に高価である上にクロックなどマスターとなるべきものが、切り替えでも変化しないようにするなど複雑なシステムとなり、実現は非常に困難であるため。
【００１２】
第２に、従来のシステムでは、クレジットの補正／設定にはパケット処理部（２₀ ，２_n ）のクレジット管理部へのソフトウェアによるアクセスが必須となっており、同期化が困難であった。
第３に、通常データは、二重化の運用系にのみ送出されればよいが、装置管理などに必要な情報は、予備系のメインプロセッサにも送出の必要があり、その場合は、運用系／予備系両方にデータ送出が行われる。つまり、両方の系よりクレジットアップデート情報が送られてくるため、クレジット管理が非常に複雑である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上の従来技術によれば、クレジットの補正／設定には、ソフト処理が必要となっており、補正には時間がかかってしまっていた。また、系切り替え部は、クレジットの同期化に無関係に切り替えが行われる構成となっていた。
更に、両方の系よりクレジットアップデート情報が送られてくるため、その情報管理を行うことができなかった。
【００１４】
この発明は、クロスバスイッチとパケット処理部とのフロー制御としてクレジットベースのフロー制御を行なうクロスバスイッチシステムにおいて、二重化切り替えをフロー毎に実施することにより、切り替え時間を短縮化し、メインプロセッサへのフローに対してもクレジットベースによるフロー制御を可能とするクロスバスイッチ二重化制御方法及びその記録媒体を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の発明は、パケット／フレーム／セルのスイッチングを行なうクロスバスイッチの二重化制御方法であって、運用系／予備系の系切り替え指示を通知する時に、運用系メインプロセッサの系切り替え部から各部への指示によって各パケット処理部の送信部はパケットの送出を一旦停止させるステップと、前記ステップに同期してクレジット制御部が自立的にクレジットクリアコマンドを発行するステップと、前記クレジットクリアコマンドによりフロー単位にクレジット情報がクリアされ、データ転送をまったく行っていない初期状態に戻るステップと、前記クレジットクリアコマンドを発行したフローから順にパケット送出を許可するステップと、を含んでいる。
【００１６】
この第１の発明によれば、クレジットベースのフロー制御を二重化システムに採用することができるとともに、二重化切り替えをフロー毎に実施しているため、切り替え時間の短縮化が図れる。
第２の発明は、第１の発明に記載のクレジットベースのフロー制御を伴うクロスバスイッチ二重化制御方法において、更に、運用系／予備系メインプロセッサのうち、運用系メインプロセッサのみへのデータ送出を管理するステップと、送信元パケット処理部から運用系／予備系メインプロセッサへデータをクロスバスイッチ経由で送出するステップと、前記クロスバスイッチからクレジットアップデート情報を前記送信元パケッチ処理部へ返送するステップと、前記送信元パケッチ処理部は運用系のクレジットアップデート情報のみを選択するステップと、前記クレジットアップデート情報を元にフロー制御を行なうステップと、を含んでいる。
【００１７】
この第２の発明によれば、メインプロセッサへのフローに対してもクレジットベースによるフロー制御が行なえるため、他の主信号系データと同様に扱うことができ、制御の簡単化が図れる。
第３の発明は、第１の発明に記載のクレジットベースのフロー制御を伴うクロスバスイッチ二重化制御方法において、
更に、前記パケットの送出を一旦停止させるステップに同期してクロスバスイッチはキューの最後に特殊パケットを挿入し、該キューが処理されるまでのメインプロセッサ宛の送信データに対するクレジットアップデートの通過を制限するステップと、を含んでいる。
【００１８】
この第３の発明によれば、切り替え指示の通知があった場合には、切り替え前の予備系の余分なクレジットアップデート情報をキャンセルするので、制御の簡単化が図れる。
第４の発明は、クロスバスイッチの運用系／予備系の系切り替え指示を通知する時に、運用系メインプロセッサの系切り替え部から各部への指示によって各パケット処理部の送信部はパケットの送出を一旦停止させるステップと、前記ステップに同期してクレジット制御部が自立的にクレジットクリアコマンドを発行するステップと、前記クレジットクリアコマンドによりフロー単位にクレジット情報がクリアされ、データ転送をまったく行っていない初期状態に戻るステップと、前記クレジットクリアコマンドを発行したフローから順にパケット送出を許可するステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００１９】
この第４の発明によれば、クレジットベースのフロー制御を二重化システムに採用することができるとともに、二重化切り替えをフロー毎に実施しているため、切り替え時間の短縮化が図れるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。
なお、全図を通じて理解を容易とするために同様箇所には、同一符号を付して示すものとする。
図１は、本発明の第１の一実施形態におけるＸＢスイッチを使用したデータ通信装置の二重化構成図である。
【００２２】
図１においては、従来技術として説明した図７のデータ通信装置の各構成装置を、それぞれ二重化したものであり、同一符号は同一の内容を示す。
なお、図３は、図１に示されるパケット処理部２₀ ，２₀ ’，２_n ，２_n ’のブロック図であり、同図において、２１は前述した物理インターフェース部１と接続し、データ／制御情報等の送受を行なう物理インターフェース接続部、２２はクレジットベースによるパケット情報のトラフィックを管理するトラフィックマネージャー（ＴＭ）、２３は前述したＸＢスイッチ部３と接続し、データ／制御情報等の送受を行なうＸＢインターフェース部である。
【００２３】
また、図４は、図１による二重化切り替えシーケンス図である。以下に、図１、図３および図４を用いて、本発明の第１の一実施例におけクレジットベースのフロー制御を伴うクロスバスイッチの二重化切り替え制御方法を説明する。
（１）通常送信
切り替え前の段階では、パケット処理部２₀ からの通常データは、運用系のＸＢスイッチ部３へ送出され、ここでスイッチングされ、送出先のパケット処理部２_n に出力されるとともに送出元のパケット処理部２₀ にはクレジットアップデート（Credit update ）情報が返送される。（動作１）
（２）メインプロセッサ部宛送信（その１）
メインプロセッサ部（ＭＰ０，ＭＰ１）４，４’へのデータ送信の場合には、パケット処理部２₀ から送出された１つのデータがＸＢスイッチ部（ＸＢ０）３でスイッチングされる時に、各メインプロセッサ部（ＭＰ０，ＭＰ１）４，４’へコピーされて送出されるとともに、送出元のパケット処理部２₀ にはクレジットアップデート情報が返送される。（動作２）
返送されたクレジットアップデート情報については、通常のパケット処理部２_n 宛からの情報はそのままトラフィックマネージャー（ＴＭ）２２_n に、メインプロセッサ部（ＭＰ０）４宛からの情報は、運用系からの情報のみをトラフィックマネージャー（ＴＭ）２２₀ に返送する。（動作３）
（３）二重化切り替え
運用中の装置管理コマンドおよび障害情報などにより、システムとしてＸＢスイッチ部（ＸＢ０，ＸＢ１）３，３’の二重化切り替えを行う必要が発生した場合には、メインプロセッサ部（ＭＰＯ）４より各部へ、二重化切り替え指示を行う。この指示は主信号系のデータ信号系とは異なる制御信号によって行われる。（動作４）
この二重化切り替え指示によって、各パケット処理部２₀ ，２_n の送信部は、一旦パケットの送信を停止する。その後フロー単位にクレジットのクリアを行い、クリアが完了したフローから順に送信を開始する。このクリアの順番に対しては、トラフィックマネージャー（ＴＭ）２２₀ への情報にそって送信要求があり、処理パケット量が多いおよび送信優先順位の高いフローから行う方がパケット送信停止時間が短くできる。（動作５）
また、二重化切り替え指示によって、予備系となったＸＢスイッチ部（ＸＢ０）３は、現在滞留中のパケットの情報をメインプロセッサ部４宛以外をクリアすることによって、無駄なクレジットアップデート情報を送出することを停止させる。（動作６）
（４）メインプロセッサ部宛送信（その２）
また、メインプロセッサ部（ＭＰ１）４’へのデータ送出に関しては、データをクリアせず、メインプロセッサ部４’への特殊パケットをＸＢスイッチ部（ＸＢ１）３’のキューの最後に挿入し、そのキューが処理されるまでのメインプロセッサ部４’宛の送信データに対するクレジットアップデート情報の送出は停止させる。（動作７）
これによって各パケット処理部２，２’およびメインプロセッサ部４，４’のクレジット情報は切り替えが発生しても、正常な値となっている。（動作８）
図２は、本発明の第２の一実施形態におけるＸＢスイッチを使用したデータ通信装置の二重化構成図である。
【００２４】
図２においては、従来技術として説明した図７のデータ通信装置の各構成装置を、それぞれ二重化したものであり、同一符号は同一の内容を示す。
なお、図３は、図１と同様に図２に示されるパケット処理部２₀ ，２₀ ’，２_n ，２_n ’のブロック図である。
以下に、図２、図３および図５を用いて、本発明の第２の一実施例におけクレジットベースのフロー制御を伴うクロスバスイッチの二重化切り替え制御方法を説明する。
（１）通常送信
切り替え前の段階では、パケット処理部２₀ からの通常データは、運用系のＸＢスイッチ部（ＸＢ０）３へ送出され、ここでスイッチングされ、送出先のパケット制御部２_n に出力されるとともに送出元のパケット処理部２₀ にはクレジットアップデート（Credit update ）情報が返送される。（動作１）
（２）メインプロセッサ部宛送信（その１）
メインプロセッサ部（ＭＰ０，ＭＰ１）４，４’へのデータの場合には、ＸＢインタフェース部２３でコピーされてＸＢスイッチ部（ＸＢ０，ＸＢ１）３，３’へ送出される。この時のコピーはＸＢスイッチ部（ＸＢ０，ＸＢ１）３，３’とメインプロセッサ部（ＭＰ０，ＭＰ１）４，４’が一体となっているため、運用系／非運用系の両方のＸＢスイッチ部（ＸＢ０，ＸＢ１）３，３’向けにコピーされる。それぞれのデータがメインプロセッサ部（ＭＰ０，ＭＰ１）４，４’へ送出されるとともに、送出元のパケット処理部２₀ にはクレジットアップデート情報が返送される。（動作２）
切り替え前の段階では、パケット処理部２₀ からの通常データは、運用系のＸＢスイッチ部（ＸＢ０）３へ、メインプロセッサ部（ＭＰ０）４へのデータは、ＸＢスイッチ部（ＸＢ０）３でスイッチングされ、各パケット処理部（２₀ ，２_n ）およびメインプロセッサ部（ＭＰ０）４へパケットが送出されると、ＸＢスイッチ部（ＸＢ０）３はクレジットアップデート情報を送出元のパケット処理部２₀ に返送する。（動作２）
返送されたクレジットアップデート情報について、通常のパケット処理部２_n 宛からの情報は、そのままトラフィックマネージャー（ＴＭ）２２₀ に、メインプロセッサ部（ＭＰ０）４宛からの情報は、運用系からの情報のみをトラフィックマネージャー２２₀ に返送する。（動作３）
（３）二重化切り替え
運用中の装置管理コマンドおよび障害情報などにより、システムとしてＸＢスイッチ部（ＸＢ０，ＸＢ１）３，３’の二重化切り替えを行う必要が発生した場合には、メインプロセッサ部（ＭＰＯ）４より各部へ、二重化切り替え指示を行う。この指示は主信号系のデータ信号系とは異なる制御信号によって行われる。（動作４）
この二重化切り替え指示によって、各パケット処理部２₀ ，２_n の送信部は一旦パケットの送信を停止する。その後フロー単位にクレジットのクリアを行い、クリアが完了したフローから順に送信を開始する。このクリアの順番に対しては、トラフィックマネージャー２２₀ への情報にそって送信要求があり、処理パケット量が多いおよび送信優先順位の高いフローから行う方がパケット送信停止時間が短くできる。（動作５）
また、二重化切り替え後、予備系となったＸＢスイッチ部（ＸＢ０）３は、現在滞留中のパケットの情報をメインプロセッサ部（ＭＰ０，ＭＰ１），４’宛以外をクリアすることによって、無駄なクレジットアップデート情報を送出することを停止させる。（動作６）
（４）メインプロセッサ部宛送信（その２）
また、メインプロセッサ部（ＭＰ０，ＭＰ１）４，４’へのデータ送出に関しては、データをクリアせず、メインプロセッサ部（ＭＰ０，ＭＰ１）４，４’への特殊パケットをＸＢスイッチ部３，３’のキューの最後に挿入し、そのキューが処理されるまでのメインプロセッサ部４，４’宛の送信データに対するクレジットアップデート情報の送出は停止させる。（動作７）
これによって各パケット処理部２，２’およびメインプロセッサ部（ＭＰ０，ＭＰ１）４，４’のクレジット情報は、切り替えが発生しても、正常な値となっている。（動作８） この動作は、図２の構成だけでなく、図１の構成での連続的な二重化切り替え（切り替え後の切り戻し動作）でのクレジット値の正常性も確保することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば以下の効果を奏することができる。
(1).クレジットベースのフロー制御を二重化システムに採用することができるとともに、二重化切り替えをフローごとに実施しているため、切り替え時間の短縮が図れる。
【００２６】
(2).メインプロセッサへのフローに対してもクレジットベースによるフロー制御が行なえるため、他の主信号系データと同様に扱うことができ、制御方法が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の一実施形態におけるＸＢスイッチを使用したデータ通信装置の二重化制御構成図である。
【図２】本発明の第２の一実施形態におけるＸＢスイッチを使用したデータ通信装置の二重化制御構成図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるパケット処理部の構成図である。
【図４】図１による二重化切り替えシーケンス図である。
【図５】図２による二重化切り替えシーケンス図である。
【図６】従来技術によるクレジットベースフロー制御の説明図である。
【図７】従来技術によるＸＢスイッチを使用したデータ通信装置の構成図である。
【符号の説明】
１₀ ，１₀ ’，１_n ，１_n ’ 物理インタフェース部
２₀ ，２₀ ’，２_n ，２_n ^' パケット処理部
３，３’ ＸＢスイッチ部
４，４’ メインプロセッサ部（ＭＰ）
１１₀ ，１１_n 物理層（ＰＨＹ）
２１ 物理インターフェース接続部
２２₀ ，２２_n トラフィックマネージャー（ＴＭ）
２３ ＸＢインターフェース部
４１ 中央処理装置（ＣＰＵ）

Claims (4)

1. パケット／フレーム／セルのスイッチングを行なうクロスバスイッチの二重化制御方法であって、
   運用系／予備系の系切り替え指示を通知する時に、運用系メインプロセッサの系切り替え部から各部への指示によって各パケット処理部の送信部はパケットの送出を一旦停止させるステップと、
   前記ステップに同期してクレジット制御部が自立的にクレジットクリアコマンドを発行するステップと、
   前記クレジットクリアコマンドによりフロー単位にクレジット情報がクリアされ、データ転送をまったく行っていない初期状態に戻るステップと、
   前記クレジットクリアコマンドを発行したフローから順にパケット送出を許可するステップと、
   を含むことを特徴とするクレジットベースのフロー制御を伴うクロスバスイッチ二重化制御方法。
2. 請求項１に記載のクレジットベースのフロー制御を伴うクロスバスイッチ二重化制御方法において、
   更に、運用系／予備系メインプロセッサのうち、運用系メインプロセッサのみへのデータ送出を管理するステップと、
   送信元パケット処理部から運用系／予備系メインプロセッサへデータをクロスバスイッチ経由で送出するステップと、
   前記クロスバスイッチからクレジットアップデート情報を前記送信元パケッチ処理部へ返送するステップと、
   前記送信元パケッチ処理部は運用系のクレジットアップデート情報のみを選択するステップと、
   前記クレジットアップデート情報を元にフロー制御を行なうステップと、
   を含むことを特徴とするクレジットベースのフロー制御を伴うクロスバスイッチ二重化制御方法。
3. 請求項１に記載のクレジットベースのフロー制御を伴うクロスバスイッチ二重化制御方法において、
   更に、前記パケットの送出を一旦停止させるステップに同期してクロスバスイッチはキューの最後に特殊パケットを挿入し、該キューが処理されるまでのメインプロセッサ宛の送信データに対するクレジットアップデートの通過を制限するステップと、
   を含むことを特徴とするクレジットベースのフロー制御を伴うクロスバスイッチ二重化制御方法。
4. クロスバスイッチの運用系／予備系の系切り替え指示を通知する時に、運用系メインプロセッサの系切り替え部から各部への指示によって各パケット処理部の送信部はパケットの送出を一旦停止させるステップと、
   前記ステップに同期してクレジット制御部が自立的にクレジットクリアコマンドを発行するステップと、
   前記クレジットクリアコマンドによりフロ−単位にクレジット情報がクリアされ、デ−タ転送をまったく行っていない初期状態に戻るステップと、
   前記クレジットクリアコマンドを発行したフローから順にパケット送出を許可するステップと、
   をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

Images