JP4399508B2 - コンピュータネットワークにおいてスイッチとサーバの間の多重リンクをトランクするためのシステム - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークコンピュータシステムにおけるリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法及びそのシステムに関し、更に、詳細には、フェイルオーバシステムを有するスイッチとサーバの間の多重リンクをトランクするリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法及びそのシステムに関する。

従来、ネットワークコンピュータシステムでは、そのデータ処理量の増加に伴って、ネットワーク上でトラヒックを処理するために帯域幅（伝送速度）を拡大する必要が生じている。例えば、この帯域幅が狭いと、クライアントとサーバとの間のパイプライン中でデータ伝送の遅延（ボトルネック）が生じて、ネットワークの伝送処理能力が著しく低下する。

このようなネットワークにあってネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）は、サーバ又は任意の計算装置をネットワーク上に接続するために用いる接続媒体である。このＮＩＣとしては、例えば、デスクトップコンピュータ又はサーバにプラグ接続するイーサネット（登録商標、以下同じ）カード又はトークンリングカードが有る。ＮＩＣは、ネットワークに接続されたコンピュータのために物理的信号化（physical later signaling)及びメディアアクセス制御（ＭＡＣ）を実行する。ＮＩＣをコンピュータに追加（装着）すると、このコンピュータがネットワークに何度も効果的なデータ処理を実行するようになる。また、このＮＩＣの追加によって、ネットワーク中に帯域幅を増加することが出来るようになる。

オーバロードになった通信ネットワーク（例えば、ＬＡＮ）でのデータ伝送が遅延するボトルネックを低減するためにロードバランシング技術が適用される。このロードバランシングでは、複数のＮＩＣを通じてサーバとネットワークとの間のトラヒックのバランスを取っている。このロードバランシングのためには、通常ソフトウェア及びサーバとクライアントとの間にブリッジ、すなわち、イーサネットスイッチが必要となる。米国ニュージャージー州リンドハースト市のＮｅｔｗｏｒｋ Ｓｐｅｃｉａｌｉｓｔｓ社のＢＡＬＡＮＣＥ．ＮＬＭや米国カリフォルニア州サニーベール市のＫａｌｐａｎａ社のＳＷＩＴＣＨ．ＮＬＭなどのロードバランシングソフトウェアが、ネットウェアロード可能モジュール（ＮＬＭ）として入手可能である。このソフトウェアは、Ｎｏｖｅｌｌ社のネットウェアＮＯＳソフトウェアを実行するサーバに使用される。

また、ロードバランシングは、データリンク中に障害が発生した場合、サーバとネットワークとの間のデータ通信を維持するフォールトトレランスとなる。例えば、「フェイルオーバ」システムにおいては、主リンクに障害が発生した際に、副リンクがロードを代行して、その処理が連続するようにしている。

図５は、従来技術によるフェイルオーバシステム１０の概略構成を示すブロック図である。このフェイルオーバシステム１０は、データが総合(Generic)スイッチ２４を通じてサーバ１２とクライアント２２との間で伝送される。多重リンク１８，２０がスイッチをサーバ１２に接続する。ソフトウェアドライバ１６が、このリンクを通じてサーバとの間のデータ伝送を制御する。例えば、ＮＩＣ又はネットワークケーブルに障害が発生した場合は、サーバとネットワークとの間のトラヒックが、他の動作している接続処理に渡される。各ＮＩＣは、ＮＩＣがネットワーク上にパケットを受信するのに必要なＭＡＣアドレスを有している。図５では、多重リンク１８，２０のそれぞれのＮＩＣが、「Ａ」及び「Ａ'」という異なるＭＡＣアドレスを有している。ある時点では、このＮＩＣ中の一つのみがアクティブ状態である。クライアントは予備のＮＩＣ（Ａ'）に接続されない。したがって、主ＮＩＣ（Ａ）に障害が発生した場合、サーバプロトコル１４によって予備のＮＩＣが、そのアドレスを引き受けて処理を継続する。

図６は従来技術によるトランキングシステム２８の概略構成を示すブロック図である。「トランキング」は、サーバに対する帯域幅を拡大するための処理である。データが総合スイッチ２４を通じてサーバとクライアント２２との間で伝送される。トランキングは、複数のサーバ／ネットワークインターフェースと共に使用される。図６において、多重リンク１８，２６がスイッチをサーバにリンクする。「Ａ」及び「Ｂ」を付与したＭＡＣアドレスは、多重リンク１８，２６に関連するＮＩＣのそれぞれごとに異なる。ソフトウェアドライバ１６が、このリンクを通じてサーバとの間のデータ移動を制御する。この場合、複数ネットワークインターフェースを使用すると、複雑なシステム構成になる場合がある。トランキングは、ネットワーク中のクライアントに、サーバを単一エンティティとして示すことによって、この複雑化を最小に抑えることが出来る。理想的なトランキング構成では、サーバ中の複数のインターフェースも単一インターフェースとしてサーバに示される。

サーバは、通常３レベルのアドレス指定を有する。この第１レベルは、名前、例えば、「サーバ１」などのＡＳＣＩＩ文字列（情報交換用米国標準コード）である。第２アドレス指定レベルは、ネットワークアドレス、例えば、「１１１．２２．３３．４４」などのＩＰ（インターネットプロトコル）アドレスである。第３レベルは、ＭＡＣアドレスである。この異なるアドレスによってクライアント中の異なるレベルのソフトウェアがサーバを識別している。

通常、高レベルのアドレスが、直下のレベルの単一インスタンスのアドレスにマップされる。例えば、名前が単一ＩＰアドレスにマップされ、単一ＩＰアドレスが単一ＭＡＣアドレスにマップされる。トランキングを使用する適用例では、直下レベルへのアドレシングの複数インスタンスが実行される。この複数インスタンスは、単一の上位層アドレス中にマップする必要がある。このマッピング機能は、ネットワークプロトコル１４によって実行される。例えば、クライアントは、接続されるサーバの名前を認識しているが、ＩＰサーバのアドレスを認識していない場合、クライアントがアドレスレゾリューションプロトコルを呼び出して、サーバのＩＰアドレスを決定する。したがって、プロトコルの一つの機能は、一つ上の層にアドレスを付与し、かつ、下位層アドレスを得ることである。このプロトコルが、要求／応答のプロトコルである。

トランキングは、マッピングが実行されて、単一サーバが複数ネットワークインターフェースを使用できるようにして、クライアントからサーバへの通信プロセスの一部分を識別するものである。このマッピングは、アドレスレゾリューションプロトコルを使用することによって、クライアントからサーバへの通信プロセス中の２点のいずれかで実行することが出来る。例えば、サーバ名からネットワークレベルアドレスへのマッピングは、ドメイン名前サービス（ＤＮＳ）及びネットＢＩＯＳ（Basic Input Output System）名のレゾリューションを含んでいる。ネットワークレベルアドレスからＭＡＣアドレスへのマッピングには、アドレスレゾリューションプロトコル（ＡＲＰ）及び汎用サーバ照会／至近サーバ照会（ＧＳＱ／ＮＳＱ）を含んでいる。また、ＤＮＳ及びＡＲＰは、インターネットプロトコルであり、ＧＳＱ／ＮＳＱは、Ｎｏｖｅｌｌ社のプロトコルである。

下位レベルマッピングについて、ＮＩＣ及びスイッチが、よりトランキング処理に関与する場合が多い。例えば、ＢＡＬＡＮＣＥ．ＮＬＭトランキングは、いずれのサードパーティのＮＩＣ及びスイッチをもサポートしている。各ＮＩＣごとに個々のメディアアクセスコントローラ（ＭＡＣ）アドレスが、単一ネットワークアドレスに対して使用される。ＢＡＬＡＮＣＥ．ＮＬＭは、高いソフトウェアオーバヘッドを必要とし、そのフォールトトレランス方式では高位層サポート又は分岐接続を利用している。

ＢＡＬＡＮＣＥ．ＮＬＭドライバは、「スプーフ」(spoofs)でのネットワークアドレスからＭＡＣアドレスへのマッピング処理中に生成された情報を収集する。なお、この「スプーフ」は、ある処理が実際には非標準方式で実行されたにもかかわらず、標準方式で実行されたように処理することである。ＢＡＬＡＮＣＥ．ＮＬＭの場合、クライアントには、サーバのネットワークアドレスにマップされるＭＡＣアドレスを受信するように処理される。また、クライアントには、このＭＡＣアドレスのみの一つとなる。実際にはソフトウェアは、複数のＭＡＣアドレスを使用することによって、通常処理をスプーフで実行している。

スイッチ／ＮＩＣ調整方式では、サードパーティのＮＩＣ又はスイッチをサポートしない。アウトバウンド（送信）方向中のドライバには、低レベルのソフトウェアオーバヘッドが必要である。インバウンド（受信）方向でのドライバには、ソフトウェア処理が不必要である。サーバは、宛先アドレス上の単純機能を通じて出力リンクを選択する。スイッチはソースアドレス上の同じ機能に基づいてサーバへのトランクリンクを選択する。トランク中のリンクに障害が発生した場合に、リンク断とならない。この方式では、同一のＭＡＣアドレスが全てのＮＩＣに使用される。したがってＮＩＣドライバ／スイッチプロトコルは、自動的な構成が可能なように設計が出来る。

他のトランキング方式は、スイッチをＮＩＣカードとして使用するか、又は、複数のＮＩＣカードを使用してソフトウェア中でスイッチする。このトランキング方式では、サーバがクライアントを識別するための単一ＭＡＣアドレスがある。ネットワークオペレーティングシステムは、スイッチをＮＩＣで処理している。クライアントにトラヒックを引き渡すための正しい出力リンクが、スイッチカードによって得られる。この方式は、ＮＩＣをスイッチすることを必要とし、又は、かなりのサーバオーバヘッドを必要とする。このトランキング方式では、フェイルオーバの場合にフォールトトレランスを実行するためにスパンニングツリー構成が使用される。スイッチアドレスマッピング方式を使用して、ソフトウェアオーバヘッドを低減することが出来る。この方式はサードパーティのＮＩＣをサポートする。スイッチとの間の通信を行うために、スイッチソフトウェアモジュールが必要になる。スイッチは、アドレスレゾリューションプロセスに対して能動的に動作し、ロードバランシングのためのアドレスを使用してクライアントの要求に応答することによってロードバランシングを実行する。その上で、サーバドライバはロード、すなわち、宛先アドレスに基づいてロードバランシングを実行する必要がある。

しかしながら、上記従来例の複数ＮＩＣをサーバに挿入する方法は、その設計が困難であり、複雑なソフトウェア及びハードウェア構成によって発生する種々の問題がある。例えば、ＢＡＬＡＮＣＥ．ＮＬＭなどの高レベルマッピング方式では、高インテリジェンスレベルのドライバが必要となる。更に、ＢＡＬＡＮＣＥ．ＮＬＭフォールトトレランス方式では、高位層サポート又は分岐接続が必要になると共に、ＢＡＬＡＮＣＥ．ＮＬＭクライアントもスプーフとして処理される。この結果、実際に複数ＭＡＣアドレスが使用される場合、クライアントは、サーバのネットワークアドレスにマップされるＭＡＣアドレスのみを受信しているようなり、クライアントに対してサーバの処理が混乱して正常に処理できない場合がある。

通常、各ＮＩＣは、複数ＮＩＣを標準のＮｏｖｅｌｌ社又はＭｉｃｒｏｓｏｆｔ社のＮＴサーバに配置する場合の個々のＭＡＣアドレスを有している。この個々のＭＡＣアドレスは、個々のＩＰ又はＩＰＸ（インターネットパケット交換プロトコル）ネットワークアドレスにマップされ、更に、サーバ名にマップされる。二つのＮＩＣを有するサーバも、二つの名前及び二つのネットワークアドレスを有している。これらは複雑であり、ネットワーク管理者がその処理状態を正常に認識できないため混乱する場合がある。ＮＩＣの一つに障害が発生した場合、このＮＩＣを通じてサーバに接続されている全てのクライアントが切り離される。クライアントは、接続を再確立するために、他のＮＩＣの名前及びネットワークアドレスが必要である。これは他方のＮＩＣへの異なるネットワーク経路を必要とし、更に、単一サーバに、この複数の名前及びアドレスを使用するため、フォールトトレランスを実行できない場合があり、又は、制限される場合があるためである。

複数ＮＩＣがサーバに配置される場合、複数のＮＩＣにサーバネットワークソフトウェアに対して単一ＮＩＣを識別するために、特別なソフトウェアがサーバ中に必要になる。しかし、複数ＮＩＣは、各ＮＩＣが個々のＭＡＣアドレスを有しているため、クライアントは単一ＮＩＣとして認識できない。このそれぞれのＭＡＣアドレスが、クライアント及びスイッチに付与される。

スイッチをＮＩＣとして使用し、又は、ソフトウェア中でスイッチとして使用するためには、冗長プロトコル（例えば、スパンニングツリー）が必要になる。したがって、コストが嵩むことになる。スイッチマッピングサポートトランキング方式は、スイッチ中に高レベルのインテリジェンスが必要となる。更に、従来技術の方式はサーバ側で特別なハードウェアサポートを必要とし、かつ、高インテリジェンスレベルのサーバが必要となる。

本発明は、このような従来の技術における課題を解決するものであり、サーバ中で複数のＮＩＣをサポ−トして、ＮＩＣはクライアントと高位層の内部サーバソフトウェアのいずれにも単一ＮＩＣとしての処理を実行し、また、フォールトトレランスをサポートする際に、サーバの再構成を必要とせずに帯域幅を増大化できるリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法及びそのシステムの提供を目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、スイッチとサーバの間に多重リンクをトランクするためのリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法及びそのシステムを提供する。本発明と従来技術とを区別する一つの特徴は、スイッチハードウェア及びサーバドライバソフトウェアの組み合わせであり、ロードバランシング中にスイッチがサーバＮＩＣドライバと共に能動的に関与する。

本発明では、追加のＮＩＣ又はマルチポートＮＩＣがサーバ中に配置される。サーバ中のドライバが、この追加のＮＩＣを認識し、各追加のＮＩＣを、サーバにすでに配置されているＮＩＣを含むグループをメンバとして自動的に構成（グループ構成）する。このＮＩＣを追加するために、サーバの追加の再構成は不必要である。「ドライバシム」と称される処理量が少ないソフトウェアが、このドライバをオーバレイして、ネットワークオペレーティングソフトウェア及びネットワーク中のクライエントに、この一群のＮＩＣを単一ＮＩＣとして処理する。

本発明は、異なるポート上に送出される同一ＭＡＣアドレスを有する複数ＮＩＣをサポートしている。グループ構成中のＮＩＣは、このグループ構成を単一論理ポート、すなわち、トランクと認識するスイッチに直接接続される。このグループ中のＮＩＣは、多重リンクとして機能し、クライアントに対するトラヒックロードのバランスを取っている。各ＮＩＣは、ネットワークインターフェースが同一のＭＡＣアドレスを使用する。

ドライバ及びスイッチは、リンクを選択するためにＭＡＣアドレスフィールドを調べる。クライアントからのトラヒックがサーバに到着すると、スイッチは、トラヒックを伝送するデータパケット上で決定用のアルゴリズムを実行する。パケットを受信すると、スイッチがアドレステーブル中の宛先アドレスを識別する。対応するエントリが、サーバに到達するために使用できるポートのリストと、トランクしたグループのポートを通じて、このサーバに到着できることを示すフラグを返送する。次に、スイッチはパケット中のソースアドレスに基づいて、このグループ中の、あるポートを選択する。アルゴリズムはパケット中のソースアドレスを調べて、グループ中のリンクの一つを選択する。

サーバ中のドライバは、クライアントへのトランク上、かつ、宛先アドレスに対して同一の決定用のアルゴリズムを実行する。ドライバシムを含むサーバソフトウェアが、ＮＩＣのグループに単一ＮＩＣ状態を付与し、宛先アドレスに基づいたロードバランシングを実行する。本発明の代替実施形態では、ベンダのＮＩＣに特有のモノリシックドライバが、ＮＩＣのグループに単一ＮＩＣの状態を付与するために使用される。

本発明の好適な実施形態は、フォールトトレランスをサポートする。本発明の好適な第１実施形態では、単一スイッチが多重ＮＩＣリンクを通じてサーバに接続される。サーバへのリンクがトランクとして構成され、このトランク中でロードバランシングアルゴリズムがクライアントのソースアドレスを使用して、あるリンクを選択する。

サーバ中の複数ＮＩＣが、このＭＡＣアドレスを全てのインターフェース上で同一であるようにプログラム処理を実行する。したがって、サーバのソースアドレスとして使用される場合と同一のＭＡＣアドレスが、複数ＮＩＣポートのスイッチに渡される。クライアントがハブを通じてサーバにパケットを送信する際に、スイッチがクライアントのＭＡＣアドレスを調べることによって多重ポートの一つを選択する。

本発明の第２実施形態では、サーバは多重ＮＩＣリンクを通じて複数のスイッチに接続される。スイッチ対スイッチリンクではスイッチが相互に直接接続される。クライアントは、ツリーのいずれかの経路を通じてサーバにパケットを送信する。なお、クライアントが特定のデータ通信に同一経路を使用するのが好適である。本発明では、これらをネットワーク及びサーバによってサポートされている任意数のスイッチ又はリンクを使用して実行することが出来る。

従来技術のＩＥＥＥ８０２．１Ｄブリッジでは、あるスイッチがアドレステーブル中で宛先ＭＡＣアドレスを調べて、あるパケットに対する適当な出力ポートを識別する。このテーブルは、受信パケット中の送出元(source)のＭＡＣアドレスを調べる学習プロセスによって作成される。あるスイッチが特定のポート上でパケットを受信する場合、このパケットを送信したホストが、このポートからパケットを受信することが出来ると仮定する。スイッチは、受信されたパケットの入力ポートを記録し、次に、この情報を用いてアドレステーブルを更新する。

アドレステーブルがソースＭＡＣアドレスのエントリをすでに含んでいる場合、アドレステーブル中のポートとパケットが受信されたポートとが同一である必要がある。このポートが同一でない場合、ＭＡＣアドレスが移動したと想定される。この移動の指示が移動条件を生成してアドレステーブルを管理するソフトウェアによって識別される。アドレステーブルは、ＭＡＣアドレスが移動したと想定される新しいポートによって更新される必要がある。

トランキングをサポートするスイッチは、同一の送出元ＭＡＣアドレスが、グループ中の任意数のポートから受信されたパケットについて識別する。移動条件を発生させること、又は、連続的にアドレステーブルを更新することは好ましい処理ではない。サーバ中の複数ＮＩＣがネットワークに接続され、このＮＩＣが同一のＭＡＣアドレスを使用する場合、多数のポート上の送出元ＭＡＣアドレスとして、このＭＡＣアドレスを有するパケットを受信することが可能である。したがって、本発明は、サーバからクライアントへ、このパケットが返送される際に、スイッチ対スイッチリンクの処理を適切化し、かつ、この要因で発生するサーバ中の割り込みを実質的に防止する処理を行う。

この処理では、アドレスを調べたポートがトランクポートのグループ中にない場合でも、スイッチが移動割り込みを無視することが出来る。サーバのＭＡＣのフラグが、スイッチのアドレステーブル中に含まれている。このフラグは、いくつかのポート上に送出されるサーバのＭＡＣアドレスを調べることが受け入れ可能であることをスイッチに通知する。このスイッチには、アドレスが移動したことをシステムオペレータに通知しないように指示される。

次に、本発明のリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法及びそのシステムの実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。本発明は、スイッチとサーバの間に多重リンクをトランクとして処理し、本発明と従来技術とを区別する一つの特徴は、スイッチハードウェア及びサーバドライバソフトウェアの組み合わせである。また、本発明は、ロードバランシング中にスイッチがサーバＮＩＣドライバに能動的に関与している。

図１は本発明の実施形態におけるスイッチでのトランキング／フェイルオーバシステム３０の概略構成を示すブロック図である。この例は、ＮＩＣ又は多重ポートＮＩＣがサーバ３２中に設けられ、更に、追加のリンク３８，４０が設けられている。マルチポートＮＩＣは、複数ネットワーク接続機構を有するＮＩＣである。システム中のＮＩＣの数は、サーバ中のスロットの数及びスイッチ上のポート数によって制限される。マルチポートＮＩＣは、より少数のネットワークに複数の接続処理を行うサーバベイスロットを使用する利点がある。このマルチポートＮＩＣを使用に対する追加のハードウェア又はソフトウェアは不要である。

サーバ中のドライバ３６は、追加のＮＩＣを認識し、この追加ＮＩＣを、サーバ中にすでに配置しているＮＩＣを含むグループのメンバとして自動的に構成する。ドライバシム４６と称されるソフトウェアがドライバ３６をオーバレイする。ドライバシムは、ＮＩＣのグループにネットワークオペレーティングシステム（ＮＯＳ）に対する単一ＮＩＣとなる。更に、このグループはネットワーク中のクライアント４２で単一ＮＩＣとして処理される。

あるクライアントがサーバの単一ネットワークアドレスに対しＭＡＣアドレスを得る場合に、クライアントはどの方式でも常に同一のＭＡＣアドレスを受け取る。前記の従来技術の方式では、クライアントは異なるＭＡＣアドレスを受け取る場合がある。この異なるＭＡＣアドレスの一つを有するＮＩＣに障害が発生した場合、このＮＩＣを通じたサーバへの全てのクライアント接続に障害が発生する。次に、クライアントはＭＡＣアドレスマッピングに対するネットワークアドレスの再度の取得が必要となるが、本発明の実施形態では、同一のＭＡＣアドレスがＮＩＣの全てに使用されるため不必要である。

このグループ中のＮＩＣは、このグループを単一論理ポート、すなわち、トランクとして扱う総合スイッチ４４に直接接続されている。この構成では、サーバをスイッチに直接接続する必要がある。グループ中のＮＩＣは、多重リンクとして機能し、クライアントへのトラヒックロードのバランスを取っている。

スイッチは、データパケットの宛先アドレスに基づいてスイッチングを決定する。なお、本発明の実施形態における各ＮＩＣは、ネットワークインターフェースに同一のＭＡＣアドレスを使用する。ＭＡＣインターフェースは、ネットワーク接続機構（ＮＩＣ）とネットワーク上で情報を送受信するコンピュータとの間のインターフェースである。このＭＡＣは、コンピュータをネットワークに接続するプロトコルを実行する。ＭＡＣインターフェースは、ＭＡＣとの間で情報を転送するための処理をＮＩＣに対して処理する。ＭＡＣインターフェースは、ＩＥＥＥドキュメント８０２．２に記載されており、これらを参照することによって、より技術範囲が明確化される。

本発明の実施形態では、同一のＭＡＣアドレスを有するが、異なるポート上における複数ＮＩＣをサポートし、スイッチは、トランクリンク上のあるアドレスにパケットを転送し、下記の決定用のアルゴリズム（適宜、決定アルゴリズムと記載する）を実行する。クライアントがサーバにパケットを送信する場合のパケット中の宛先ＭＡＣアドレスが、サーバのアドレスであり、ソースアドレスがクライアントのアドレスである。パケットを受信すると、スイッチがアドレステーブル中の宛先アドレスを調べる。宛先ＭＡＣアドレスは、サーバのアドレスであるので、サーバのエントリはテーブル中に存在する。このエントリは、このサーバに到達するために使用するポートのリストと、このトランクによるグループのポートを通じてサーバに到達できることを示すフラグを返送する。次に、スイッチは、このグループ中のあるポートをパケット中のソースアドレスに基づいて選択する。

このフラグはスイッチをテーブルのＮ個のエントリに割り当てる。ここで、Ｎは２の累乗であり、最大サイズはＮ＝２Ｍ＝２４８である。このテーブルは通常２５のエントリを有している。パケットの送出元ＭＡＣアドレスが、このテーブル中へのインデックスを計算するために使用される。送出元ＭＡＣアドレスの最下位のＭ個のビットが、テーブル中へのエントリを計算するために使用される。２Ｍ＝Ｎであり、最下位のＭ個のビットは、テーブル中への直接インデックスとして使用される。テーブル中のエントリは、パケットが転送されるポート番号である。

一例として、テーブルが３２個のエントリを含む場合、Ｍ＝５である。４個のポートがある場合、（ポート１〜４）がサーバにトランクされ、３２個のエントリのテーブルが、テーブル中のエントリとして均等に分配された番号１〜４を有する。この番号は、任意の受け入れ可能な方式でテーブル中のあらゆる位置に分配する。あるパケットが、ポートの一つから到達可能なサーバＭＡＣアドレスについて受信されると、クライアントのＭＡＣアドレス中の最下位の５ビットが、テーブル中に直接インデックスを付与するために使用される。テーブルインデックスで識別したポート番号が、パケットを転送するポートである。

サーバ中のドライバ３６が、宛先アドレスに対して、クライアントへのトランク上で同一の決定性アルゴリズムを実行する。サーバソフトウェアは、ドライバシムを含むＮＩＣのグループに単一ＮＩＣを付与し、サーバプロトコル３４に従った宛先アドレスに基づいたロードバランシングを実行する。

このアルゴリズムは、サーバにアドレスされたパケットに対して、スイッチ内のトランクグループ中の一つのポートを選択するためにドライバシムによって実行される。宛先ＭＡＣアドレス中の低位ビットが、テーブル中にインデックスを付与するために使用される。これはパケット伝送ための一つの重要な考慮すべき点である。パケットを受信する場合、サーバドライブはリンクの一つの上部で同報通信パケットを受け取るのみであり、グループ中の任意の他のＮＩＣ上で受信された同報通信パケットは廃棄される。

ドライバ及びスイッチは、あるリンクを選択するために複雑なパケット解析を実行する必要はなく、ドライバ及びスイッチは、ＭＡＣアドレスフィールドを調べる。このフィールドは、パケットの先頭からパケット内の固定オフセットに位置している。例えば、あるイーサネットパケットのフォーマットは、次の（表１）の内容のとおりである。

図２は、本発明における実施形態でのリンクレベルトランキングシステムを有するスイッチの処理を説明するための図である。標準スイッチ７０が、入力ポート７５〜７７上で受信されたパケットを適切な出力ポート７１〜７４に転送する。パケット８０がスイッチによって受信されると、スイッチは、パケットを転送するためにパケット中のＤＡ(Destination MACAddress) フィールド８１を調べる。スイッチは、到達できるＭＡＣアドレス及びポートのリストを含むアドレステーブル７９を保持する。スイッチは、アドレステーブル中のＤＡを検索して宛先出力ポートを調べる。ＤＡを識別できない場合、スイッチはそのパケットを全ての出力ポートにフラグを立てる。ＤＡが識別できない場合、スイッチはテーブル中にリストされているポートにのみパケットを送信する。

本発明の実施形態では、また、アドレステーブルは、このＤＡが一つのポートではなく、複数出力ポートから到達可能であることを示すフラグをも含む。この複数出力ポートは、前記のトランクグループである。また、フラグは、スイッチを（前記の）Ｎ個のエントリのテーブルに向ける。スイッチはＳＡ(Source MACAddress)８２を調べてトランクテーブル７８中にインデックスを識別し、このインデックスによって適切な出力ポートを選択する。

特定の送出元ＭＡＣアドレスと宛先ＭＡＣアドレスとの組み合わせは、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ標準などのブリッジング標準に従ってグループ中の同一リンクを常時使用する。この標準では、パケットの順序がスイッチによって保持される必要がある。前記のＳＡ／ＤＡの組み合わせに対して同一のリンクを常に選択することによって、このパケットの順序が保証される。

サーバ中に複数ＮＩＣを配置するための従来技術の方法では、複雑なソフトウェア及びハードウェア構成が必要である。ＢＡＬＡＮＣＥ．ＮＬＭなどの高レベルマッピング方式は、高インテリジェンスレベルのドライバを必要とする。複数ＮＩＣアドレスの使用によって、クライアントに対してサーバの混乱させる場合があり、分岐接続の再確立が必要な場合、クライアントが他のＮＩＣの名前及びネットワークアドレスを有することを要求される場合がある。単一サーバに対するこの複数の名前及びアドレスの使用によって、フォールトトレランスを実行できない場合があり、又は、制限される場合がある。

一方、本発明の実施形態では、スイッチの動作をサーバ中のソフトウェアと調整することによって、複数ＮＩＣとネットワークアドレスの間のマッピングを実行している。ＮＩＣ全てが同一のＭＡＣアドレスを有し、同時にネットワーク上で動作状態となる。これは、通常の従来技術で不可能な状態である。本発明の実施形態では、この状態にスイッチが対応しており、これに関連する問題をクライアントが処理できないようにするためである。

例えば、サーバ中で二つのＮＩＣを使用する場合、本発明の実施形態では二つのネットワーク名前を生成し、二つのネットワークアドレスを使用する必要がなくなる。クライアントにとって、サーバは一つの名前及び一つのネットワークアドレスのみを有している。したがって、ＮＩＣ中の一つに障害が発生した場合、サーバに新規の接続を再確立する必要がなくなる。スイッチはクライアントに対してネットワークでの障害発生を示さなくなる。

本発明の実施形態では、名前からＭＡＣアドレス、更にネットワークアドレスへの単一マッピングを行うため、従来技術の高レベルのマッピング方式より有利である。更に、本発明で必要とされるサーバオーバヘッドが、より低くなる。

また、本発明の実施形態は、ＮＩＣとしてスイッチを使用し、又は、ソフトウェア中でスイッチを使用する従来技術の方式に対して有利である。例えば、スパンニングツリーなどの冗長性プロトコルを必要とせずに、このスイッチＮＩＣよりもコストが低下し、更に、スイッチ中に必要なインテリジェンスが、ハイブリッド処理よりも少なくて済むようになり、サーバ側で特別のハードウェアのサポートが不要になる。

本発明の好適な実施形態は、フォールトトレランスの特徴をサポートしている。図３は、本発明の好適な第１実施形態によるリンクレベルのサーバ／スイッチのトランキングシステムを概略構成を示すブロック図である。図３では、単一スイッチ５０が、多重リンク５４を通じてサーバ５２に接続されている。サ−バへのリンクは、トランクとして構成され、その中でロードバランシングアルゴリズムが、クライアント５６のソースアドレスを使用してリンクを選択する。

サーバ中の複数ＮＩＣは、ＭＡＣアドレスを全てのインターフェース上で同一としてプログラム処理する。したがって、サーバの送出元に対して使用される同一のＭＡＣアドレスが、多重ポート６２に適用される。クライアントがハブ５８，６０を通じてサーバにパケットを送信する場合、スイッチがクライアントのＭＡＣアドレスを調べることによって多重ポートの一つを選択する。

図４は、本発明の第２実施形態によるリンクレベルのサーバ／スイッチのトランキングシステムの概略構成を示すブロック図である。この実施形態では、サーバ５２が多重リンク５４，７４を通じてスイッチ６４に、多重リンク７０ａ，７２を通じてスイッチ６６に接続されている。また、スイッチ対スイッチリンク６８が、スイッチ６４及びスイッチ６６を接続されている。スイッチ６４は、ハブ６０に接合され、かつ、スイッチ６６がハブ５８に接合されている。また、ハブはクライアント５６に接続されている。図４は、二つのスイッチに接続されたサーバを示しているが、本発明がネットワーク及びサーバによってサポートされる任意数のスイッチ又は任意数のリンクを使用して実施できることを当業者なら容易に理解できるものである。

最も近いスイッチを通じてサーバへ送出されるクライアントからのトラヒックを、前記のリンク選択方式を使用して正しいリンクに、その経路を指定できる。しかし、このシステムでは、サーバのソースアドレスを有するパケットが、スイッチ対スイッチリンクを交差する場合がある。このスイッチ対スイッチリンクは、サーバトランクグループ中には含まれない。

トランキングをサポートするスイッチでは、グループ中の任意数のポートから受け取ったパケット上に同一の送出元ＭＡＣアドレスを格納することが可能である。アドレス移動条件の生成、又は、アドレステーブルを連続的に更新する処理は好ましくない。サーバ中の複数ＮＩＣがネットワークに接続され、このＮＩＣが同一のＭＡＣアドレスを使用している場合、このＭＡＣアドレスを有するパケットを多数のポート上の送出元ＭＡＣアドレスとして受け取ることが可能である。したがって、本発明の実施形態では、サーバからクライアントへ、このパケットが返送される場合にスイッチ対スイッチリンクの処理を適切化し、この処理で発生するサーバの動作中の割り込みが防止される。

この処理では、アドレスを送出するポートがトランクポートのグループ中にない場合でも、スイッチはアドレスの移動条件を無視することが出来る。サーバのＭＡＣに対するフラグがスイッチのアドレステーブル中に格納される。このフラグは、サーバのＭＡＣアドレスが、複数のポート上に送出される場合の受け入れが可能であることをスイッチに通知する。サーバは、このアドレスが移動したことをシステムオペレータに通知しないように指示される。他の方式、又は、前記の方式の組み合わせが、スイッチ対スイッチリンクを交差したトラヒックのサーバ対クライアント間の伝送を容易にするために実行できることを当業者なら容易に理解できるものである。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく、本明細書に記載した適用例に代えて他の適用例を利用できることを当業者なら容易に理解できるものである。

サーバドライバ、ドライバシム及びプロトコルソフトウェアは、周知のプログラミング技術を適用して当業者が容易に作成できる。また、スイッチハードウェアは、当業者によって同様に構成できるものである。

また、本発明は、ベンダ指定のモノリシックドライバと共に使用するように修正変更できる。このドライバは、ベンダのＮＩＣに特有なものである。本発明の代替実施形態では、を作成するように動作可能なモノリシックドライバ。

したがって、本発明は前記の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。

以下に本発明の実施の形態を要約する。
１．コンピュータネットワークにおけるスイッチとサーバとの間に多重リンクをトランクするリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法であって、前記サーバが追加のネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）又はサーバ中に配置された多重ポートＮＩＣの一方を有し、前記追加のＮＩＣ又は多重ポートＮＩＣをグループ構成として認識するステップと、前記サーバのオペレーティングシステム及びクライアントが前記グループ構成を、単一ＮＩＣとして認識するステップと、前記グループ構成を、多重ポートを備えるトランクとして処理するステップと、前記スイッチで受信されるパケットのソースアドレスから、前記サーバに到達するための前記多重ポート中の一つを選択するステップと、前記サーバから送信されるパケットの宛先アドレスから、前記クライアントに到達するための前記多重ポート中の一つを選択するステップと、を有するリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法。

２．前記グループ構成及び認識するステップが、サーバドライバによって実行される上記１記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法。

３．前記グループ構成を単一ＮＩＣとして認識するステップが、前記サーバドライバの少なくとも一つをオーバレイするドライバシムの一つ、又は、モノリシックドライバとする上記２記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法。

４．前記サーバ中の複数ＮＩＣが、この複数ＮＩＣのＭＡＣアドレスを、全てのインターフェ−ス上で同一であるようにプログラム処理するステップを更に有する上記１記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法。

５．前記グループ構成をトランク処理するステップが、前記グループ構成に接続されたスイッチによって実行される上記１記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法。

６．前記サーバに到達するための多重ポートを選択するステップに、前記スイッチが前記パケット上で決定のためのアルゴリズムを実行するステップを更に有する上記１記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法。

７．前記決定のためのアルゴリズムを実行する前記ステップは、前記スイッチのアドレステーブル中で前記サーバパケットを決定するためのアドレスを調べるステップと、前記サーバが前記多重ポートを通じて到達することを示すフラグを、前記スイッチに返送するステップと、前記フラグが、前記スイッチに分配された前記各多重ポートの数を、この中にエントリとして含むテーブルに送出するステップと、前記スイッチが、前記パケットの送出元ＭＡＣアドレスの最下位Ｍビットをインデックスの計算に使用して、前記テーブル中にインデックス付与するステップと、前記スイッチが、前記インデックスで識別した前記エントリに基づいて多重ポート中の一つを選択するステップとを更に有する上記６記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法。

８．前記クライアントに到達するためのポートを選択する前記ステップに、前記サーバドライバが、前記パケットの宛先ＭＡＣアドレスの最下位Ｍビットをインデックスの計算に使用して、分配された前記多重ポートの数を、この中にエントリとして含む、テーブル中にインデックス付与するステップと、前記サーバドライバが、前記インデックスで識別した前記エントリに基づいて前記多重ポート中の一つを選択するステップとを更に有する上記１記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法。

９．前記多重ポートから受信したパケット上に同一の送出元ＭＡＣアドレスを送出しないようにして、前記スイッチ中の割り込みを防止するステップを更に有する上記１記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法。

１０．前記防止のステップが、前記多重ポート上に送出される前記サーバの送出元ＭＡＣアドレスを識別できることを前記スイッチに通知するステップと、前記スイッチへの通知を外部に行わないように前記スイッチに指示するステップとを有する上記９記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法。

１１．フォールトトレランスを提供するステップを有する上記１記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法。

１２．前記フォールトトレランスステップは、前記スイッチが、複数ＮＩＣの多重ポート上で前記サーバのソースとして使用される前記ＭＡＣアドレスを調べるステップと、前記スイッチが、記クライアントのＭＡＣアドレスを調べて多重ポート中の一つを選択するステップとを有し、前記選択したポートへのリンク中で障害が発生した場合に、前記サーバと前記クライアントの間のデータ通信を保持する上記１１記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法。

１３．前記フォールトトレランスステップが、集線ツリー構造となるように、前記サーバを複数ＮＩＣリンクを通じて複数のスイッチに接続するステップと、前記経路中のいずれかを通じてパケットの通信を行うように前記ツリー中に複数の経路を生成するために、前記スイッチをスイッチ対スイッチリンクと共に接続するステップとを有し、前記ポートへの前記リンク中の一つに障害が発生した際に、前記サーバと前記クライアントとの間のデータ通信を保持する上記１１記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法。

１４．コンピュータネットワークにおけるスイッチとサーバとの間に多重リンクをトランクとして処理するためのリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法にあって、前記サーバが追加のネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）とサーバ中とに配置された多重ポートＮＩＣのいずれかを有し、サーバドライバが前記追加のＮＩＣ又は多重ポートＮＩＣをグループ構成のメンバとして認識するステップと、モノリシックドライバの一つ、又は前記サーバドライバ中の少なくとも一つをオーバレイするドライバシムを使用して、前記サーバのオペレーティングシステム及びクライアントに、前記グループ構成を単一ＮＩＣと識別するステップと、前記グループ構成に接続されたスイッチが、前記グループ構成を多重ポートを備えるトランクとして処理するステップと、フォールトトレランスを処理するステップと、前記スイッチで受信したパケットのソースアドレスから、前記サーバに到達するための前記多重ポート中の一つを選択するステップと、前記サーバが送信するパケットの宛先アドレスから、前記クライアントに到達するための前記多重ポート中の一つを選択するステップと、前記多重ポートに送出される前記サーバの送出元ＭＡＣアドレスの調べが出来ることを前記スイッチに通知するステップと、前記スイッチへの通知を外部に通知しないように前記スイッチに指示するステップと、を有するリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法。

１５．フォールトトレランスを提供する前記ステップは、スイッチが、前記多重ＮＩＣポート上で前記サーバの送出元として使用する前記ＭＡＣアドレスを調べるステップと、スイッチが、前記クライアントのＭＡＣアドレスを調べることによって前記複数ポート中の一つを選択するステップとを有し、前記選択したポートのリンク中に障害が発生した際に、前記サーバと前記クライアントとの間のデータ通信を保持する上記１４記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法。

１６．フォールトトレランスを提供する前記ステップが、集線ツリー構造になるように、前記サーバを多重ＮＩＣリンクを通じて複数のスイッチに接続するステップと、前記経路のいずれかを通じてパケットを通信を行うように前記ツリー中に複数の経路を生成するために前記スイッチをスイッチ対スイッチリンクと共に接続するステップとを有し、前記多重ポートとリンク中の一つのリンクに障害が発生した場合に、前記サーバと前記クライアントとの間のデータ通信を保持する上記１４記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法。

１７．コンピュータネットワークにおけるスイッチとサーバの間の多重リンクをトランクとして処理するためのリンクレベルサーバ／スイッチトランキングシステムであって、追加のネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）と多重ポートＮＩＣとのいずれかをグループ構成として認識する手段と、前記グループ構成を前記サーバのオペレーティングシステム及びクライアントが単一ＮＩＣとして識別する手段と、前記グループ構成を、多重ポートを備えるトランクとして処理する手段と、前記スイッチで受信されたパケットのソースアドレスから、前記サーバに到達するための前記多重ポート中の一つを選択する手段と、前記サーバから送信されたパケットの宛先アドレスから、前記クライアントに到達するための前記多重ポート中の一つを選択する手段と、を備えるリンクレベルサーバ／スイッチトランキングシステム。

１８．前記グループ構成及び認識の手段が、サーバドライバである上記１７記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキングシステム。

１９．前記グループ構成を単一ＮＩＣとして処理する手段が、前記サーバドライバの少なくとも一つをオーバレイするドライバシムの一つ、又は、モノリシックドライバとする上記１７記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキングシステム。

２０．前記ＭＡＣアドレスが全てのインターフェ−ス上で同一となるようにプログラム処理する複数ＮＩＣを、前記サーバ中に更に備える上記１７記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキングシステム。

２１．前記グループ構成をトランク処理する手段及び前記サーバに到達するためのポートを選択する手段を、前記グループ構成中の複数ＮＩＣを通じて前記サーバに接続される一つのスイッチとする上記１７記載のシステム。

２２．前記グループ構成をトランク処理する手段及び前記サーバに到達するためのポートを選択する手段を、複数スイッチへの複数ＮＩＣリンクとする上記１７記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキングシステム。

２３．前記多重ポートから受信されたパケット上に同一の送出元ＭＡＣアドレスが送出されて前記スイッチ中に発生する割り込みを防止する手段を更に備える上記１７記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキングシステム。

２４．前記割り込みの防止の手段が、前記多重ポート上に送出される前記サーバのＭＡＣアドレスの調べが出来ることを前記スイッチに通知する手段と、前記スイッチの通知をネットワークシステムオペレータに行わないように前記スイッチに指示する手段と、を有する上記２３記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキングシステム。

２５．フォールトトレランスを提供する手段を更に備える上記１７記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキングシステム。

２６．前記フォールトトレランス手段は、前記スイッチが、前記複数ＮＩＣポート上で前記サーバの送出元として使用される前記ＭＡＣアドレスを調べる手段と、前記スイッチが、前記クライアントのＭＡＣアドレスを調べて前記多重ポート中の一つを選択する手段とを備え、前記ポートへの前記リンク中の一つに障害が発生した際に前記サーバと前記クライアントとの間のデータ通信を保持する上記２５記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキングシステム。

２７．前記フォールトトレランス手段は、集線ツリー構造となるように、前記サーバを複数のスイッチに接続するための多重ＮＩＣリンクと、前記経路のいずれかを通じてパケットを通信するように、前記ツリー中で複数の経路を生成するための、前記スイッチを共に接続する少なくとも一つのスイッチ対スイッチリンクとを備え、前記ポートへの前記リンク中の一つのリンク中に障害が発生した場合に、前記サーバと前記クライアントとの間のデータ通信を保持する上記２５記載のリンクレベルサーバ／スイッチトランキングシステム。

以上の説明から明らかなように、本発明のリンクレベルサーバ／スイッチトランキング方法及びそのシステムによれば、サーバ中で複数のＮＩＣをサポ−トして、ＮＩＣがクライアントと高位層の内部サーバソフトウェアのいずれにも単一ＮＩＣとしての処理を実行している。この結果、フォールトトレランスをサポートする際に、サーバの再構成を必要とせずに帯域幅を増大化できるようなる。

図１は本発明の実施形態におけるスイッチでのトランキング／フェイルオーバシステムの概略構成を示すブロック図である。 本発明によるリンクレベルトランキングシステムを有するスイッチを説明するための図である。 本発明の好適な第１実施形態によるリンクレベルのサーバ／スイッチのトランキングシステムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態によるリンクレベルのサーバ／スイッチのトランキングシステムの概略構成を示すブロック図である。 従来例におけるフェイルオーバシステムの概略構成を示すブロック図である。 従来例におけるトランキングシステムの概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

３０ トランキング／フェイルオーバシステム
３２，５２ サーバ
３６ ドライバ
３８，４０ リンク
４２，５６ クライアント
４６ ドライバシム
５８，６０ ハブ
５０ 単一スイッチ
５４，７４ 多重リンク
６２ 多重ポート
６４，６６ スイッチ
６８ スイッチ対スイッチリンク
７０ 標準スイッチ
７０ａ，７２ 多重リンク
７１〜７４ 出力ポート
７５〜７７ 入力ポート
７８ トランクテーブル
７９ アドレステーブル
８０ パケット
８１ ＤＡフィールド
８２ ＳＡ

Claims (1)

1. コンピュータネットワークにおいてスイッチとサーバの間の多重リンクをトランクするためのシステムであって、
   サーバドライバが、追加のネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）又は多重ポートＮＩＣをグループのメンバとして認識し構成する手段と、
   前記サーバドライバの少なくとも一つをオーバレイするドライバシムの一つ、又は、モノリシックドライバが、前記グループが前記サーバのオペレーティングシステム及びクライアントに単一のＮＩＣとして認識されるようにする手段と、
   前記グループ中の複数のＮＩＣを通じて前記サーバに接続される一つのスイッチまたは複数のスイッチへの複数のＮＩＣリンクが、前記グループを、多重ポートを有するトランクとして扱う手段と、
   前記グループ中の複数のＮＩＣを通じて前記サーバに接続される一つのスイッチまたは
   複数のスイッチへの複数のＮＩＣリンクが、前記スイッチで受信されたパケットのソース
   アドレスに基づき、前記スイッチのポートのなかから前記サーバに到達するポートを選択
   する手段と、
   前記サーバドライバが、前記サーバから送信されたパケットの宛先アドレスに基づき、前記サーバのポートのなかから前記クライアントに到達するポートを選択する手段と、
   フォールトトレランスを与える手段と、
   を備え、
   前記フォールトトレランスを与える手段が、
   多重リンクを通じて前記サーバをハブツリー構造で複数のスイッチに接続する複数のＮＩＣリンクと、
   前記スイッチ同士を接続して前記ツリーに複数の経路を生成し、前記経路は前記トランクには含まれず前記経路のどれを通じても前記サーバのソースアドレスを有するパケットの通信を行えるようにする少なくとも１つのスイッチ対スイッチリンクと、
   を備え、前記ポートへの前記リンクの一つに障害が発生した際に、前記サーバと前記クライアントとの間のデータ通信を保持する、
   ことを特徴とするシステム。

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