JP4353827B2 - マルチキャストルーティング情報送信方法、及びマルチキャストルーティング情報送信プログラム - Google Patents
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Description
竹下隆史他著「マスタリングTCP/IP入門 第2版」オーム社 平成10年5月25日発行 83頁
本発明の実施形態を説明するために、下記の用語を定義する。
マルチキャストグループを一意に識別するための識別子を「multicastId」と呼ぶ。multicastIdには、数字・文字列など一意に識別できるものであれば任意のデータ型を利用できる。
自サーバントが所属するマルチキャストグループのmulticastIdの集合を「selfMulticastIdSet」と呼ぶ。図1(c)に示すように、サーバントSR20〜37のそれぞれがselfMulticastIdSetSLF20〜37を有する。
あるリンクの接続先に送信したmulticastIdの集合を「sentMulticastIdSet」と呼ぶ。このリンクを境界として、自分側に存在する全てのサーバントの「selfMulticastIdSet」の和集合である。後述するように、このsentMulticastIdSetを保存しておくことで、自分側のselfMulticastIdSetの和集合に関して前回と変化が無い場合の送信を省略することができる。
あるリンクの接続先から受け取ったmulticastIdの集合を「receivedMulticastIdSet」と呼ぶ。このリンクを境界として、相手側に存在する全てのサーバントの「selfMulticastIdSet」の和集合である。この情報を元にして、マルチキャストメッセージのルーティング処理が行われる。
マルチキャストルーティング情報とは、リンクに結びつけられたmulticastId集合であり、リンクの両端のサーバントがこのmulticastId集合を送受信することによってルーティング情報の伝達が行われる。
まず、selfMulticastIdSet及びターゲットリンク以外の全リンクのreceivedMulticastIdSetの和集合をもとめ(図7、S501)、
もとめた和集合をmulticastIdSetにセットし(S502)、
multicastIdSetと、ターゲットリンクへのsentMulticastIdSetとを比較し(S503)、
2つの値が等しければこの処理を終了し(S504)、
2つの値が等しくなければ、multicastIdSetを格納したマルチキャスト情報電文を生成し(S505)、生成したマルチキャスト情報電文をターゲットリンクの相手先サーバントへ送信する(S506)と共に、multicastIdSetをターゲットリンクに対応するsentMulticastIdSetにセットする(S507)。
マルチキャスト情報電文からmulticastIdSetを取り出し(図8、S521)、
マルチキャスト情報電文を受信したリンクのreceivedMulticastIdSetに、マルチキャスト情報電文から取り出したmulticastIdSetをセットし(S522)、
マルチキャスト情報電文を受信したリンク以外の全リンクに対して、ターゲットリンクへのマルチキャストルーティング情報送信処理を起動する(S523)。
1.当該マルチキャストグループの識別子をmulticastIdとし、
2.multicastIdをselfMulticastIdSetに追加し、
3.全てのリンクに対して、マルチキャストルーティング情報送信処理を起動する。
1.当該マルチキャストグループの識別子をmulticastIdとし、
2.multicastIdをselfMulticastIdSetから削除し、
3.全てのリンクに対して、マルチキャストルーティング情報送信処理を起動する。
1.新たに接続されたリンクをターゲットリンクとして、マルチキャストルーティング情報送信処理を起動する。
1.切断されたリンクのreceivedMulticastIdSetに空集合をセットし、
2.切断されたリンク以外の全リンクに対して、マルチキャストルーティング情報送信処理を起動する。
図9に基づいて、マルチキャストメッセージのルーティング処理を説明する。宛先にmulticastIdを指定したメッセージをマルチキャストメッセージと呼ぶ。
取り出されたmulticastIdが、selfMulticastIdSetに含まれている時、アプリケーションにメッセージを渡し(S532)、
マルチキャストメッセージを送信してきたリンク以外の全リンクのreceivedMulticastIdSetをチェックし、取り出されたmulticastIdが含まれているリンクを探し(S533)、
取り出されたmulticastIdが、receivedMulticastIdSetに含まれているリンクが存在する場合(S534でYES)、ステップS533で探し出されたリンクに対してマルチキャストメッセージを送信し(S535)、
取り出されたmulticastIdが、receivedMulticastIdSetに含まれているリンクが存在しない場合(S534でNO)、処理を終了する。
ある部分木を取り出した時、この部分木に含まれる全てのサーバントのサーバントID値をカバーする値域を「パーティション」(Partition)と呼ぶ。パーティションは、この部分木の頂点のサーバントにより管理・更新される。また、パーティションをN個の値域に分割したものを「スロット」(Slot)と呼ぶ。
最小値、最大値により定義された値域を[最小値,最大値]として表記する。
Nx × y ≦ vmin, vmax < Nx × (y + 1)
(x, yは整数 x > 0, 0 ≦ y < N)
を満たす最小のxを求める。
図16に、「サーバントID値の値域」の例を挙げて、その値域から算出された「パーティション」、「パーティションの幅」及び「スロット」を示す。なお、ダウンリンクの最大数Nは10とする。
論理ネットワークに接続する側のサーバントをコネクター(Connector)、接続を受ける側のサーバントをリスナー(Listener)と呼び、それぞれの処理を示す。あるサーバントは、アップ側に対する接続処理を行っている間にも、ダウン側からの接続要求を受け付けなければならない。よって、サーバントは、コネクターとしての処理とリスナーとしての処理を並行して行える必要がある。
図3に基づいて、コネクター処理の流れを説明する。まず、対象サーバントIDリストに、シードサーバントのサーバントIDリストの内容を代入し(図3、S101)、
次に、対象サーバントIDリストからひとつずつ対象サーバントIDを取り出して、以下の処理を実行する(S103)。
接続に成功しなかった場合はステップS103へ戻り、接続に成功した場合はステップS109へ進み(S107)、
自分のサーバントIDを添付した参加要求電文を、リスナーへ送信する(S109)。
参加応答電文の応答区分が「OK」ならばコネクター処理を終了し(S113)、
参加応答電文の応答区分が「他のサーバントへの接続指示」であれば、参加応答電文から接続指示サーバントIDを取り出し、それを対象サーバントIDとして、ステップS105へ戻る(S115)。
図4に基づいて、リスナー処理の流れを説明する。
次に、参加要求電文からコネクターのサーバントIDを取り出し(S203)、
そして、コネクターのサーバントID値を使って部分木のサーバントID値の値域を更新する(S205)。
c<aの場合、値域は[c,b]に更新され、
b<cの場合、値域は[a,c]に更新され、
a≦c≦bの場合は、値域は更新されない。
Nx × y ≦ vmin, vmax < Nx × (y + 1)
(x, yは整数 x > 0, 0 ≦ y < N)
を満たす最小のxを求める。
[Nx × y , Nx × y + Nx-1 - 1],
[Nx × y + Nx-1 , Nx × y + Nx-1 ×2 - 1],
:
[Nx × y + Nx-1 ×(N - 1), Nx × y + (Nx-1 ×N) - 1]
であり、スロットの幅は、Nx-1となる。
そのスロットが空かを判断し(S211)、
そのスロットが空であれば、「OK」の応答区分を持った参加応答電文を送信して(S213)、処理を終了する。
物理的なネットワークの障害は、リンクの切断としてサーバントに検知される。また、サーバントの離脱についても、リンクの切断としてアップリンク側およびダウンリンク側のサーバントに検知される。リンク切断を検知したときの処理を以下に示す。
図5に基づいて、アップリンク切断時の処理について説明する。
そして、自サーバントが先頭のサーバントか調べ(S305)、
自サーバントがシブリングサーバントIDリストにおける先頭のサーバントであれば、コネクター処理を開始する(S307)。
ダウンリンク切断時は、切断されたダウンリンクが割り当てられていたスロットを求めて、そのスロットの状態を空とする。
本実施形態では、論理ネットワークのツリーが冗長となることを防止するために、論理ネットワーク構成処理と並行して、パーティションに基づいたツリー最適化処理を行う。ツリーの最適化処理は、ツリーの頂点となるシードサーバントとそれ以外のサーバントに分担して行われる。以下に各処理を説明する。
1.一定時間おきに以下の処理を実行する。
図6に基づいて、頂点以外のサーバントのツリー最適化処理の流れを説明する。
受信電文がツリー最適化電文か判断し(S403)、
ステップS403で「YES」に分岐する場合、ツリー最適化電文からアップサーバントのパーティション情報を取り出す(S405)。
全てのダウンサーバントにツリー最適化電文を送信する(S411)。
全てのダウンリンクを切断し(S415)、
自サーバントの、部分木の値域、パーティション、スロットをすべてクリアする(S417)。
ステップS421で「YES」に分岐する場合、コネクター処理を開始する。
1.サーバントの生成依頼を待ち、
2.サーバントの生成依頼を受けると、サーバントを生成し、論理ネットワークを自律的に構成し、
3.サーバントは、上位プログラムからの「メッセージ送受信の依頼」、「マルチキャストグループへの登録・削除依頼」を待つ。
1.PBTC通信ライブラリにサーバント生成依頼を行い、
2.利用者からのニュース配信指示を待ち、
3.ニュース配信指示を受けたら、ニュース情報をマルチキャストメッセージとしてPBTC通信ライブラリに送信を依頼する。このとき、ニュースのカテゴリーを宛先のマルチキャストIDとして設定し、
4.利用者からのニュース配信指示待ち状態へ戻る。
1.PBTC通信ライブラリにサーバント生成依頼を行い、
2.購読カテゴリーの設定に従って、カテゴリーをマルチキャストグループとしてPBTC通信ライブラリに登録を依頼し、
3.PBTC通信ライブラリにメッセージ受信を依頼し、
4.メッセージの受信を待ち、
5.メッセージを受信したら、ニュース情報を取り出して、表示装置109の画面に表示し、
6.メッセージの受信待ち状態へ戻る。
192.168.1.2
これら2台のコンピュータには、論理ネットワークのシードサーバントの役割を持たせる。よって、ネットワーク定義データの内容は、以下のようになっている。
192.168.1.1
192.168.1.2
また、PBTCは以下のように調整されている。ダウンリンクの最大数Nは「16」、サーバントIDのIPアドレスとポート番号をそのまま6バイトの整数としてサーバントID値とする。
発信部署PのIPアドレス192.168.1.1〜192.168.1.2のコンピュータは、ニュース受信コンピュータ兼シードサーバント、
発信部署PのIPアドレス192.168.1.3〜192.168.1.4のコンピュータは、ニュース発信コンピュータ、
受信部署S1のIPアドレス192.168.11.1〜192.168.11.2のコンピュータは、ニュース受信コンピュータで、購読カテゴリーはX、
受信部署S1のIPアドレス192.168.11.3のコンピュータは、ニュース受信コンピュータで、購読カテゴリーはY、
受信部署S1のIPアドレス192.168.11.4のコンピュータは、ニュース受信コンピュータで、購読カテゴリーはX、
受信部署S2のIPアドレス192.168.12.1〜192.168.12.3のコンピュータも、ニュース受信コンピュータで、購読カテゴリーはYである。
頂点のサーバントは、IPアドレス192.168.1.1のコンピュータのサーバントであり、
IPアドレス192.168.1.1のコンピュータのダウンサーバントは、IPアドレス192.168.1.2, 192.168.11.4, 192.168.12.2のコンピュータのサーバントであり、
IPアドレス192.168.1.2のコンピュータのダウンサーバントは、IPアドレス192.168.1.3, 192.168.1.4のコンピュータのサーバントであり、
IPアドレス192.168.11.4のコンピュータのダウンサーバントは、IPアドレス192.168.11.1〜192.168.11.3のコンピュータのサーバントであり、
IPアドレス192.168.12.2のコンピュータのダウンサーバントは、IPアドレス192.168.12.1, 192.168.12.3のコンピュータのサーバントである。
ニュース受信部署S2に属するニュース受信コンピュータ[192.168.12.4]が起動し、論理ネットワークに参加するまでの動作の流れを以下に示す。
サーバント[192.168.12.4]は、対象サーバントリストに[192.168.1.1]と[192.168.1.2]を設定し(図3、S101)、
先頭のシードサーバントであるサーバント[192.168.1.1]のサーバントIDを取り出し(S103)、
サーバント[192.168.1.1]に接続し(S105)、
自サーバントID[192.168.12.4]を添付した参加要求を送信する(S109)。
参加要求からサーバント[192.168.12.4]のサーバントIDを取り出し(S203)、
サーバント[192.168.12.4]のサーバントID値を使って部分木を更新し(S205)、部分木の値域からパーティションとスロットを再計算し(S207)、
サーバント[192.168.12.4]のサーバントID値が属するスロットを求め(S209)、求められたスロットが空か判断し(S211)、
求められたスロットに割り当てられているサーバント[192.168.12.2]への接続指示を参加応答として返す(S215)。
[192.168.1.1, 192.168.12.3]から
[192.168.1.1, 192.168.12.4]へ更新される。
[192.168.0.0, 192.168.15.255]のままである。
参加応答の内容は「OK」ではないので、参加応答からサーバント[192.168.12.2]のサーバントIDを取り出し、このサーバントIDを新たな対象サーバントIDとし(S115)、
サーバント[192.168.12.2]へ接続し(S105)、参加要求を送信する(S109)。
参加要求からサーバント[192.168.12.4]のサーバントIDを取り出し(S203)、
サーバント[192.168.12.4]のサーバントID値を使って部分木を更新し(S205)、部分木の値域からパーティションとスロットを再計算し(S207)、
サーバント[192.168.12.4]のサーバントID値が属するスロットを求め(S209)、求められたスロットが空か判断する(S211)。
[192.168.12.1, 192.168.12.3]から
[192.168.12.1, 192.168.12.4]へ更新される。
[192.168.12.0, 192.168.12.15]のままである。
サーバント[192.168.12.4]は、新しいリンクL1をターゲットリンクとして、マルチキャストルーティング情報送信処理を起動する。
サーバント[192.168.12.2]も、新しいリンクL1をターゲットリンクとして、マルチキャストルーティング情報送信処理を起動する。
サーバント[192.168.12.3]とのリンクL2、
サーバント[192.168.12.1]とのリンクL3、
サーバント[192.168.1.1]とのリンクL4が存在する。
リンクL3のreceivedMulticastIdSetもカテゴリーYのみ、
リンクL4のreceivedMulticastIdSetはカテゴリーXとYである。
サーバント[192.168.12.2]は、矢印AR11に対応するマルチキャスト情報電文を受信すると、そのマルチキャスト情報電文からmulticastIdSetを取り出す(図8、S521)。つまり、カテゴリーXが取り出される。
ターゲットリンクがリンクL2である場合のサーバント[192.168.12.2]におけるマルチキャストルーティング情報の送信処理について説明する。
サーバント[192.168.12.4]とのリンクL1、
サーバント[192.168.12.1]とのリンクL3、
サーバント[192.168.1.1]とのリンクL4が存在する。
リンクL3のreceivedMulticastIdSetはカテゴリーYのみ、
リンクL4のreceivedMulticastIdSetはカテゴリーXとYである。
ターゲットリンクがリンクL3である場合のサーバント[192.168.12.2]におけるマルチキャストルーティング情報の送信処理は、ターゲットリンクがリンクL2である場合と同様であるから説明を省略する。
ターゲットリンクがリンクL4である場合のサーバント[192.168.12.2]におけるマルチキャストルーティング情報の送信処理について説明する。
サーバント[192.168.12.4]とのリンクL1、
サーバント[192.168.12.3]とのリンクL2、
サーバント[192.168.12.1]とのリンクL3が存在する。
リンクL2のreceivedMulticastIdSetはカテゴリーYのみ、
リンクL3のreceivedMulticastIdSetもカテゴリーYのみである。
図17(e)に示すように、sentMulticastIdSetはリンクL1〜L4のいずれについてもカテゴリーXとY、
図17(f)に示すように、receivedMulticastIdSetはリンクL1についてカテゴリーX、リンクL2及びL3についてカテゴリーY、リンクL4についてカテゴリーXとYである。
サーバント[192.168.1.1]は、矢印AR13に対応するマルチキャスト情報電文を受信すると、そのマルチキャスト情報電文からmulticastIdSetを取り出す(図8、S521)。つまり、カテゴリーXとYが取り出される。
ターゲットリンクがリンクL6である場合のサーバント[192.168.1.1]におけるマルチキャストルーティング情報の送信処理について説明する。
サーバント[192.168.12.2]とのリンクL4、
サーバント[192.168.11.4]とのリンクL5が存在する。
リンクL5のreceivedMulticastIdSetもカテゴリーXとYである。
ターゲットリンクがリンクL5である場合のサーバント[192.168.1.1]におけるマルチキャストルーティング情報の送信処理について説明する。
サーバント[192.168.12.2]とのリンクL4、
サーバント[192.168.1.2]とのリンクL6が存在する。
リンクL6のreceivedMulticastIdSetの中身は空である。
サーバント[192.168.11.4]は、矢印AR14に対応するマルチキャスト情報電文を受信すると、そのマルチキャスト情報電文からmulticastIdSetを取り出す(図8、S521)。つまり、カテゴリーXとYが取り出される。
ターゲットリンクがリンクL7である場合のサーバント[192.168.11.4]におけるマルチキャストルーティング情報の送信処理について説明する。
サーバント[192.168.1.1]とのリンクL5、
サーバント[192.168.11.2]とのリンクL8、
サーバント[192.168.11.1]とのリンクL9が存在する。
リンクL8のreceivedMulticastIdSetはカテゴリーX、
リンクL9のreceivedMulticastIdSetもカテゴリーXである。
ターゲットリンクがリンクL8である場合のサーバント[192.168.11.4]におけるマルチキャストルーティング情報の送信処理について説明する。
サーバント[192.168.1.1]とのリンクL5、
サーバント[192.168.11.3]とのリンクL7、
サーバント[192.168.11.1]とのリンクL9が存在する。
リンクL7のreceivedMulticastIdSetはカテゴリーY、
リンクL9のreceivedMulticastIdSetもカテゴリーXである。
ターゲットリンクがリンクL9である場合のサーバント[192.168.11.4]におけるマルチキャストルーティング情報の送信処理も、ターゲットリンクがリンクL8である場合と同様であるから説明を省略する。
サーバント[192.168.12.4]は、カテゴリーXがセットされたmulticastIdSetを格納したマルチキャスト情報電文をリンクL1の相手先サーバント[192.168.12.2]へ送信し(矢印AR11に対応)、
サーバント[192.168.12.2] は、カテゴリーXとYがセットされたmulticastIdSetを格納したマルチキャスト情報電文をリンクL1の相手先サーバント[192.168.12.4]とリンクL4の相手先サーバント[192.168.1.1]へ送信し(矢印AR12とAR13に対応)、
サーバント[192.168.1.1]は、カテゴリーXとYがセットされたmulticastIdSetを格納したマルチキャスト情報電文をリンクL5の相手先サーバント[192.168.11.4]へ送信する(矢印AR14に対応)。
サーバント[192.168.12.2]のリンクL1に対するreceivedMulticastIdSetはカテゴリーXになり、
サーバント[192.168.1.1]のリンクL4に対するreceivedMulticastIdSetはカテゴリーXとYになり、
サーバント[192.168.11.4]のリンクL5に対するreceivedMulticastIdSetもカテゴリーXとYになる。
図9及び図15に基づいて、ニュース配信の一例を説明する。ニュース発信プログラムはサーバント[192.168.1.4]を使って、ニュースを矢印AR21に対応するマルチキャストメッセージとして送信する。このときカテゴリーXを送信先のマルチキャストグループとして設定する。
まず、サーバント[192.168.1.2]は、マルチキャストメッセージからmulticastIdを取り出す(図9、S531)。具体的には、multicastIdとしてカテゴリーXが取り出される。
まず、サーバント[192.168.1.1]は、マルチキャストメッセージからmulticastIdを取り出す(S531)。つまり、multicastIdとしてカテゴリーXが取り出される。
まず、サーバント[192.168.11.4]は、マルチキャストメッセージからmulticastIdを取り出す(S531)。つまり、multicastIdとしてカテゴリーXが取り出される。
まず、サーバント[192.168.12.2]は、マルチキャストメッセージからmulticastIdを取り出す(S531)。つまり、multicastIdとしてカテゴリーXが取り出される。
サーバント[192.168.1.4]からサーバント[192.168.1.2]へ、
サーバント[192.168.1.2]からサーバント[192.168.1.1]へ、
サーバント[192.168.1.1]からサーバント[192.168.11.4],[192.168.12.2]へ、
サーバント[192.168.11.4]からサーバント[192.168.11.1],[192.168.11.2]へ、
サーバント[192.168.12.2]からサーバント[192.168.12.4]へ、
順次、転送される。
103…記憶装置
105…入出力制御部
107…送受信部
109…表示装置
111…ニュース発信プログラム
113…ニュース受信プログラム
115…PBTC通信ライブラリ
117…ネットワーク定義データ
Claims (6)
- 論理ネットワークにおいて、1又は2以上のリンクに接続するサーバントが、
第1タイミングにおいて、
第1タイミング自マルチキャストIDセットと、ターゲットリンク以外の全リンクの第1タイミング受信マルチキャストIDセットとの第1タイミング和集合を第1タイミングマルチキャストIDセットにセットし、
前記第1タイミングマルチキャストIDセットを格納した第1タイミングマルチキャスト情報電文を前記ターゲットリンクへ送信し、
第2タイミングにおいて、
第2タイミング自マルチキャストIDセットと、ターゲットリンク以外の全リンクの第2タイミング受信マルチキャストIDセットとの第2タイミング和集合を第2タイミングマルチキャストIDセットにセットし、
前記第2タイミングマルチキャストIDセットを格納した第2タイミングマルチキャスト情報電文を前記ターゲットリンクへ送信する、マルチキャストルーティング情報送信方法。 - 前記サーバントは、さらに、
前記第2タイミング前に、前記第1タイミング和集合を、送信マルチキャストIDセットに記憶し、
前記第2タイミングにおいて、
前記第2タイミングマルチキャストIDセットと前記送信マルチキャストIDセットとを比較し、
前記第2タイミングマルチキャストIDセットと前記送信マルチキャストIDセットとが等しい場合には、前記第2タイミングマルチキャスト情報電文を送信しない、請求項1記載のマルチキャストルーティング情報送信方法。 - 前記サーバントは、さらに、
前記ターゲットリンク又は前記ターゲットリンク以外のリンクのいずれかから受信したマルチキャスト情報電文から取り出したマルチキャストIDセットを、前記マルチキャスト情報電文を受信したリンクの受信マルチキャストIDセットにセットし、
前記マルチキャスト情報電文を受信したリンク以外の全リンクに対して、マルチキャストルーティング情報送信処理を起動する請求項1又は2記載のマルチキャストルーティング情報送信方法。 - 論理ネットワークにおいて、1又は2以上のリンクに接続するコンピュータに、
第1タイミングにおいて、
第1タイミング自マルチキャストIDセットと、ターゲットリンク以外の全リンクの第1タイミング受信マルチキャストIDセットとの第1タイミング和集合を第1タイミングマルチキャストIDセットにセットする手順、
前記第1タイミングマルチキャストIDセットを格納した第1タイミングマルチキャスト情報電文を前記ターゲットリンクへ送信する手順、
第2タイミングにおいて、
第2タイミング自マルチキャストIDセットと、ターゲットリンク以外の全リンクの第2タイミング受信マルチキャストIDセットとの第2タイミング和集合を第2タイミングマルチキャストIDセットにセットする手順、
前記第2タイミングマルチキャストIDセットを格納した第2タイミングマルチキャスト情報電文を前記ターゲットリンクへ送信する手順、を実行させるためのマルチキャストルーティング情報送信プログラム。 - 前記コンピュータに、さらに、
前記第2タイミング前に、前記第1タイミング和集合を、送信マルチキャストIDセットに記憶する手順、
前記第2タイミングにおいて、
前記第2タイミングマルチキャストIDセットと前記送信マルチキャストIDセットとを比較する手順、
前記第2タイミングマルチキャストIDセットと前記送信マルチキャストIDセットとが等しい場合には、前記第2タイミングマルチキャスト情報電文を送信しない手順、を実行させるための請求項4記載のマルチキャストルーティング情報送信プログラム。 - 前記コンピュータに、さらに、
前記ターゲットリンク又は前記ターゲットリンク以外のリンクのいずれかから受信したマルチキャスト情報電文から取り出したマルチキャストIDセットを、前記マルチキャスト情報電文を受信したリンクの受信マルチキャストIDセットにセットする手順、
前記マルチキャスト情報電文を受信したリンク以外の全リンクに対して、マルチキャストルーティング情報送信処理を起動する手順、を実行させるための請求項4又は5記載のマルチキャストルーティング情報送信プログラム。
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