JP4499622B2

JP4499622B2 - トラフィック分散装置，トラフィック分散プログラム及びパケット中継方法

Info

Publication number: JP4499622B2
Application number: JP2005183543A
Authority: JP
Inventors: 毅山崎; 尚彦高村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2025-06-23
Also published as: JP2006311470A; US20060221973A1; US7535902B2

Description

本発明は、トラフィック分散装置，トラフィック分散プログラム及びパケット中継方法に関する。

周知のように、近年、図９に模式的に示したように、同一機能／構成の複数台のサーバ（図では、ＳＶ＃１〜３）と，サーバロードバランサ（ＳＬＢ＃１：例えば、特許文献１参照）とを含むネットワーク（ＬＡＮ１及びＬＡＮ２）を、ルータ５０を介してＷＡＮやインターネットに接続することが行われるようになってきている。

このような構成のネットワークのスループットは、サーバロードバランサなどの，ソフトウェア的な処理が必要な高位レイヤ処理装置によって定まることになる。このため、既存の高位レイヤ処理装置（サーバロードバランサ，ファイアウォール等）が用いられたネットワークのスループットを向上する場合には、通常、高位レイヤ処理装置をより高機能なものに置き換えるといったことが行われている。

また、１台の高位レイヤ処理装置にて実現可能なスループットには限界があるため、図９に模式的に示したようなネットワークのスループットを、１台の高位レイヤ処理装置にて実現可能なスループット以上にしたい場合には、ネットワーク構成に関する定義を変更することが行われている。

すなわち、このネットワーク（図９）に単純にＳＬＢ＃２を追加した場合、ＳＬＢ＃１のサーバ側のデフォルトゲートウェイアドレスがＩＰ１１であるため、サーバＳＶ＃１〜３が、いずれのＳＬＢからの要求に対する応答もＳＬＢ＃１に送信するネットワークが得られてしまうことになる。このため、図９に示したようなネットワークのスループットを、１台の高位レイヤ処理装置にて実現可能なスループット以上にしたい場合には、ネットワーク構成に関する定義が変更されているのである。

特開平１１−２７３２０号公報

そこで、本発明の課題は、既存のネットワーク構成に関する定義を変更せずに（サーバ側のデフォルトゲートウェイアドレスを変更せずに）、ネットワークのスループットを向上させることが出来るトラフィック分散装置，トラフィック分散プログラム，パケット中継方法を、提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、第０ネットワークと、１台以上のサーバを含む第１ネットワークと、第１ネットワークに接続され，０〜Ｍ−１にそれぞれ対応づけられたＭ台の高位レイヤ処理装置を含む第２ネットワークとに接続されて使用されるトラフィック分散装置を、第０ネットワークから，所定の宛先ＩＰアドレスが設定されたパケットを受信する度に、そのパケットを、宛先ＭＡＣアドレスが，当該パケットの送信元ＩＰアドレスをＭで除算した余り値に対応づけられている高位レイヤ処理装置の第１ネットワーク側のＭＡＣアドレスとなっているパケットに変換して第１ネットワーク上に送信する第１パケット中継手段と、第２ネットワークからパケットを受信する度に、そのパケットを、宛先ＭＡＣアドレスが，当該パケットの宛先ＩＰアドレスをＭで除算した余り値に対応づけられている高位レイヤ処理装置の第２ネットワーク側のＭＡＣアドレスとなっているパケットに変換して第２ネットワーク上に送信する第２パケット中継手段とを備える装置として構成しておく。

すなわち、本発明のトラフィック分散装置は、並列化が行えない装置である高位レイヤ処理装置（サーバロードバランサ等）を並列化可能な装置として動作させることが出来る構成を、有する。従って、本発明のトラフィック分散装置を用いれば、既存のネットワークに，何台かの高位レイヤ処理装置を付加するといった簡単かつコストパフォーマンスの良い方法により、当該ネットワークのスループットを所望のものにすることが出来ることになる。

本発明のトラフィック分散装置を実現するに際しては、第２ネットワークを、それぞれ、幾つかの送信元ＩＰアドレスに対応づけられたＫ台の第２種高位レイヤ処理装置を含むネットワークとしておくと共に、第１パケット中継手段を、第０ネットワークから受信した所定の宛先ＩＰアドレスが設定されたパケットの送信元ＩＰアドレスが、Ｋ台の第２種高位レイヤ処理装置のいずれかに対応づけられた送信元ＩＰアドレスであった場合には、受信したパケットを、宛先ＭＡＣアドレスが，その送信元ＩＰアドレスに対応づけられている第２種高位レイヤ処理装置の第１ネットワーク側のＭＡＣアドレスとなっているパケットに変換して第１ネットワーク上に送信する手段としておき、第２パケット中継手段を、第０ネットワークから受信したパケットの宛先ＩＰアドレスが、Ｋ台の第２種高位レイヤ処理装置のいずれかに対応づけられた送信元ＩＰアドレスと一致していた場合には、受信したパケットを、宛先ＭＡＣアドレスが，その送信元ＩＰアドレス一致していた第２種高位レイヤ処理装置の第２ネットワーク側のＭＡＣアドレスとなっているパケットに変換して第２ネットワーク上に送信する手段としておくことが出来る。

なお、本発明のトラフィック分散装置を、このような形で実現しておいた場合（かつ、各第２種高位レイヤ処理装置を、何台かのプロキシーサーバのＩＰアドレスに対応づけておいた場合）には、プロキシーサーバからの要求が１台の高位レイヤ処理装置に集中するといったことが生じないネットワークを実現できることになる。

そして、本発明のトラフィック分散プログラムは、コンピュータを、本発明のトラフィック分散装置（請求項１記載のもの）相当の装置として動作させることが出来るプログラムとなっている。従って、本発明のトラフィック分散プログラムを用いても、既存のネットワークに，何台かの高位レイヤ処理装置を付加するといった簡単かつコストパフォーマンスの良い方法により、当該ネットワークのスループットを所望のものにすることが出来ることになる。

また、本発明のパケット中継方法は、第０ネットワークからの，所定の宛先ＩＰアドレスが設定された各パケットを、宛先ＭＡＣアドレスが，当該パケットの送信元ＩＰアドレスをＭで除算した余り値に対応づけられている高位レイヤ処理装置の第１ネットワーク側のＭＡＣアドレスとなっているパケットに変換して第１ネットワーク上に送信し、第２ネットワークからの各パケットを、宛先ＭＡＣアドレスが，当該パケットの宛先ＩＰアドレスをＭで除算した余り値に対応づけられている高位レイヤ処理装置の第２ネットワーク側のＭＡＣアドレスとなっているパケットに変換して第２ネットワーク上に送信することにより、第０ネットワークと、１台以上のサーバを含む第１ネットワークと、第１ネットワークに接続され，０〜Ｍ−１にそれぞれ対応づけられたＭ台の高位レイヤ処理装置を含む第２ネットワークとの間でパケットを中継する方法となっている。従って、このパケット中継方法を用いれば、既存のネットワークに，何台かの高位レイヤ処理装置を付加するといった簡単かつコストパフォーマンスの良い形で、当該ネットワークのスループットを所望のものにすることが出来ることになる。

本発明のトラフィック分散装置，トラフィック分散プログラム，パケット中継方法を用いれば、高位レイヤ処理装置が用いられたネットワークのスループットを、既存のネットワーク構成におけるサーバの定義を変更せずに（サーバ側のデフォルトゲートウェイを変更せずに）、高位レイヤ処理装置の台数を増やすといった簡単かつコストパフォーマンスの良い方法により、向上させることが出来ることになる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図１に模式的に示したように、本発明の一実施形態に係るトラフィック分散装置１０は、Ｎ台のＳＬＢ（サーバロードバランサ）＃１〜＃Ｎを備えたＬＡＮ１（本発明の第１ネットワークに相当）と、複数台（図では、３台）のＳＶ（サーバ）等を備えたＬＡＮ２（本発明の第２ネットワークに相当）と、ＷＡＮ（本発明の第０ネットワークに相当）とに接続されて使用される装置であると共に、管理者等が定義情報２０を設定しなければならない装置である。

なお、本実施形態に係るトラフィック分散装置１０は、通常のＬＡＮ（ＬＡＮ１，ＬＡＮ２以外のＬＡＮ）に接続するためのポートも備えた装置（ＷＡＮとＬＡＮ３等とを接続可能な装置）となっている。

このトラフィック分散装置１０は、図９に示したような構成のネットワーク〔ＳＬＢ＃１と，複数台のサーバ（図では、ＳＶ＃１〜＃３）とによって構成されているネットワーク〕のスループットを向上させる必要が生じた際に、ルータ５０の代わりに使用される装置である。

上記した定義情報２０（トラフィック分散装置１０に管理者等が設定しなければならない定義情報２０）は、図２，図３に模式的に示したような内容の情報である。

すなわち、定義情報２０は、ＬＡＮ１のネットアドレス，ＶＩＰ１（ＷＡＮ側からはこのＶｉｒｔｕａｌＩＰアドレスがサーバアドレス（個々のＳＶ＃１等のアドレスは遮蔽されている）に見えている），ＬＡＮ２のネットアドレス，ＬＡＮ２（ＳＶ＃１〜＃３）のデフォルトゲートウェイアドレスを含む情報となっている。また、定義情報２０は、トラフィック分散装置１０に接続されるＳＬＢ毎に、当該ＳＬＢのＬＡＮ１側ＩＰアドレス，ＬＡＮ２側ＩＰアドレス，振り分け種別（“静的”／“動的”の別を示す情報；詳細は後述）を含み、振り分け種別として“静的”が設定されている各ＳＬＢ（図２参照）に関しては、１つ以上のＩＰアドレスからなる送信元ＩＰ情報を含む情報となっている。

そして、本実施形態に係るトラフィック分散装置１０は、定義情報２０が設定されると、図４に示した手順の処理を開始する装置となっている。

すなわち、定義情報２０が設定されたトラフィック分散装置１０は、まず、定義情報２０に応じた内容の動的振り分け用テーブル及び静的振り分け用テーブルをメモリ上に作成する処理(ステップＳ１０１)を行う。また、トラフィック分散装置１０は、このステップＳ１０１にて、定義情報２０中のＬＡＮ１アドレス，ＶＩＰ１をメモリ上に読み出す処理や、定義情報２０中の，振り分け種別として“動的”が設定されている情報の数を、動的振り分け装置数としてメモリ上に記憶する処理も行う。

設定された定義情報２０が図２に示した内容のものであった場合に、ステップＳ１０１の処理時に作成される動的振り分け用テーブル，静的振り分け用テーブルは、それぞれ、図５（Ａ），（Ｂ）に示したような構成のテーブルである。

要するに、動的振り分け用テーブルは、定義情報２０中の，振り分け種別が“動的”となっている各ＳＬＢに関する情報（及びその数）から作成されるテーブルとなっている。また、静的振り分け用テーブルは、定義情報２０中の，振り分け種別が“静的”となっている各ＳＬＢに関する情報から作成されるテーブルとなっている。なお、定義情報２０が図３に示した内容のものであった場合に作成される静的振り分け用テーブルは、内容の無いものである。

ステップＳ１０１（図４）の処理を終えたトラフィック分散装置１０は、作成した各テーブル上の各ＩＰアドレスを有する機器（ＳＬＢ）のＭＡＣアドレスをＡＲＰにより把握し、把握した各ＭＡＣアドレスを各テーブルに設定する処理(ステップＳ１０２)を行う。

そして、トラフィック分散装置１０は、ステップＳ１０３〜Ｓ１１０のループ処理を実行している状態となる。

すなわち、トラフィック分散装置１０は、パケットが受信されるのを待機(ステップＳ１０３)し、ＷＡＮ側からのパケットを受信した場合(ステップＳ１０３；ＹＥＳ，ステップＳ１０４；ＮＯ)には、受信したパケットの送信元ＩＰアドレスと同じ送信元ＩＰアドレスが静的振り分け用テーブル（図５（Ｂ））に記憶されているか否かを判断する(ステップＳ１０６)。

受信したパケットの送信元ＩＰアドレスと同じ送信元ＩＰアドレスが静的振り分け用テーブルに記憶されていなかった場合(ステップＳ１０６；ＮＯ)、トラフィック分散装置１０は、受信パケット中の宛先ＩＰアドレスが、ＶＩＰ１，デフォルトゲートウェイアドレスのいずれかと一致しているか否かを判断する(ステップＳ１０８)

受信パケット中の宛先ＩＰアドレスが、ＶＩＰ１と一致していた場合(ステップＳ１０８；ＹＥＳ)、トラフィック分散装置１０は、受信パケットの宛先ＭＡＣアドレスを、動的振り分け用テーブル（図６（Ａ））上の，“受信パケットの送信元ＩＰアドレス／動的振り分け装置数”の余り値に対応づけられているＬＡＮ１側ＭＡＣアドレスに書き換えてＬＡＮ１上に送信する処理(ステップＳ１０９)を行う。

一方、受信パケット中の宛先ＩＰアドレスが、ＶＩＰ１と一致していていなかった場合(ステップＳ１０８；ＮＯ)、トラフィック分散装置１０は、通常のルーティング処理(ステップＳ１１０)を行う。なお、トラフィック分散装置１０が、このステップＳ１１０の処理を行うのは、ＬＡＮ３（ＬＡＮ１，ＬＡＮ２以外のＬＡＮ）に接続されており、当該ＬＡＮ３上の機器へのパケットを受信した場合である。

また、トラフィック分散装置１０は、受信したパケットの送信元ＩＰアドレスと同じ送信元ＩＰアドレスが静的振り分け用テーブルに記憶されていた場合(ステップＳ１０６；ＹＥＳ)には、受信パケットの宛先ＭＡＣアドレスを、静的振り分け用テーブル上の，受信パケットの送信元ＩＰアドレスに対応づけられているＬＡＮ１側ＭＡＣアドレスに書き換えてＬＡＮ１上に送信する処理(ステップＳ１０７)を行う。

また、トラフィック分散装置１０は、ＬＡＮ２側からのパケットを受信した場合(ステップＳ１０３；ＹＥＳ，ステップＳ１０４；ＹＥＳ)には、ステップＳ１０５にて、図６に示した内容の転送処理を行う。

すなわち、トラフィック分散装置１０は、受信したパケットの宛先ＩＰアドレスと同じアドレスが送信元ＩＰアドレスとして静的振り分け用テーブル（図５（Ｂ））に記憶されているか否かを判断する(図６：ステップＳ２０１)。そして、トラフィック分散装置１０は、受信したパケットの宛先ＩＰアドレスと同じアドレスが送信元ＩＰアドレスとして静的振り分け用テーブルに記憶されていた場合(ステップＳ２０１；ＹＥＳ)には、受信パケットの宛先ＭＡＣアドレスを、静的振り分け用テーブル上の，受信パケットの宛先ＩＰアドレスに対応づけられているＬＡＮ２側ＭＡＣアドレスに書き換えてＬＡＮ２上に送信する処理(ステップＳ２０２)を行ってから、この転送処理を終了する。

一方、受信したパケットの宛先ＩＰアドレスと同じアドレスが送信元ＩＰアドレスとして静的振り分け用テーブルに記憶されていなかった場合(ステップＳ２０１；ＮＯ)、トラフィック分散装置１０は、受信パケットの宛先ＭＡＣアドレスを、動的振り分け用テーブル（図５（Ａ））上の，“受信パケットの宛先ＩＰアドレス／動的振り分け装置数”の余り値に対応づけられているＬＡＮ２側ＭＡＣアドレスに書き換えてＬＡＮ２上に送信する処理(ステップＳ２０３)を行ってから、この転送処理を終了する。

そして、ステップＳ１０５，Ｓ１０７，Ｓ１０９或いはＳ１１０の処理を終えたトラフィック分散装置１０は、ステップＳ１０３にて、パケットが受信されるのを待機している状態に戻る。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るトラフィック分散装置１０が用いられたネットワークでは、図７及び図８に模式的に示したような形で、パケットが授受されることになる。なお、図８において、ＭＡＣ１，ＭＡＣ２は、それぞれ、トラフィック分散装置１０のＷＡＮ側，ＬＡＮ１側のＭＡＣアドレスである。ＭＡＣ３は，受信したパケットの送信元ＩＰアドレス（“受信パケットの送信元ＩＰアドレス／動的振り分け装置数”）に基づきトラフィック分散装置１０が決定した或るＳＬＢのＬＡＮ１側ＭＡＣアドレス（図５(Ａ)参照）であり、ＭＡＣ４は、そのＳＬＢのＬＡＮ２側ＭＡＣアドレスである。また、ＭＡＣ５は、トラフィック分散装置１０のＬＡＮ２側のＭＡＣアドレス（ＩＰ１１に対応するＭＡＣアドレス）であり、ＭＡＣ６は、サーバのＭＡＣアドレスである。

このように、本実施形態に係るトラフィック分散装置１０は、その使用時に、既存のネットワーク構成に関する定義を変更する（サーバ側のデフォルトゲートウェイアドレスを変更する）必要がない装置となっている。従って、このトラフィック分散装置１０を用いれば、既存のネットワークに，何台かの高位レイヤ処理装置を付加するといった簡単かつコストパフォーマンスの良い形で、当該ネットワークのスループットを所望のものにすることが出来ることになる。

《変形形態》
上記したトラフィック分散装置１０は、各種の変形を行うことが出来る。例えば、振り分け種別として“静的”が設定できるように、トラフィック分散装置１０を構成してあるのは、プロキシーサーバからの要求（パケット）により、特定のＳＬＢの負荷が高くなってしまうことを防止するためであるので、プロキシーサーバからの要求が受信されない（プロキシーサーバからの要求数が少ない）環境下で使用するものとして、トラフィック分散装置１０を製造する場合には、静的振り分け用テーブル関係の処理機能（Ｓ１０６，Ｓ１０７等を実行する機能）をトラフィック分散装置１０から取り除いておくことが出来る。

また、トラフィック分散装置１０が行う処理は、ＭＡＣアドレスの変換といった極めて簡単な処理であるので、ＷＡＮ，ＬＡＮ１及びＬＡＮ２に接続可能なコンピュータ（例えば、ネットワークインタフェースボードを３枚備えたコンピュータ）に、プログラムを実行させることとにより、トラフィック分散装置１０が行っているものと同じ処理を行わせることも出来る。

また、実施形態のトラフィック分散装置１０で用いられている技術に基づき、ＳＬＢ以外の高位レイヤ処理装置と接続されるトラフィック分散装置１０を実現しても良いことなどは、当然のことである。

本発明の一実施形態に係るトラフィック分散装置の使用形態の説明図。実施形態に係るトラフィック分散装置に設定される定義情報の説明図。実施形態に係るトラフィック分散装置に設定される定義情報の説明図。実施形態に係るトラフィック分散装置が実行する処理の流れ図。実施形態に係るトラフィック分散装置内に作成される動的振り分けテーブル，静的振り分けテーブルの説明図。図４の処理中で実行される転送処理の流れ図。実施形態に係るトラフィック分散装置が用いられたネットワークにおけるパケットの授受手順の説明図。実施形態に係るトラフィック分散装置が用いられたネットワークにおけるパケットの授受手順の説明図。従来の，高位レイヤ処理装置が用いられたネットワークの説明図。

符号の説明

１０トラフィック分散装置
２０定義情報

Claims

第０ネットワークと、１台以上のサーバを含む第１ネットワークと、前記第１ネットワークに接続され，０〜Ｍ−１にそれぞれ対応づけられたＭ台の高位レイヤ処理装置を含む第２ネットワークとに接続されて使用されるトラフィック分散装置であって、
前記第０ネットワークから，所定の宛先ＩＰアドレスが設定されたパケットを受信する度に、そのパケットを、宛先ＭＡＣアドレスが，当該パケットの送信元ＩＰアドレスをＭで除算した余り値に対応づけられている前記高位レイヤ処理装置の第１ネットワーク側のＭＡＣアドレスとなっているパケットに変換して前記第１ネットワーク上に送信する第１パケット中継手段と、
前記第２ネットワークからパケットを受信する度に、そのパケットを、宛先ＭＡＣアドレスが，当該パケットの宛先ＩＰアドレスをＭで除算した余り値に対応づけられている前記高位レイヤ処理装置の第２ネットワーク側のＭＡＣアドレスとなっているパケットに変換して前記第２ネットワーク上に送信する第２パケット中継手段と
を備えることを特徴とするトラフィック分散装置。
前記第２ネットワークが、それぞれ、幾つかの送信元ＩＰアドレスに対応づけられたＫ台の第２種高位レイヤ処理装置を含むネットワークであり、
前記第１パケット中継手段が、
前記第０ネットワークから受信した前記所定の宛先ＩＰアドレスが設定されたパケットの送信元ＩＰアドレスが、前記Ｋ台の第２種高位レイヤ処理装置のいずれかに対応づけられた送信元ＩＰアドレスであった場合には、受信したパケットを、宛先ＭＡＣアドレスが，その送信元ＩＰアドレスに対応づけられている前記第２種高位レイヤ処理装置の第１ネットワーク側のＭＡＣアドレスとなっているパケットに変換して前記第１ネットワーク上に送信する手段であり、
前記第２パケット中継手段が、
前記第０ネットワークから受信したパケットの宛先ＩＰアドレスが、前記Ｋ台の第２種高位レイヤ処理装置のいずれかに対応づけられた送信元ＩＰアドレスと一致していた場合には、受信したパケットを、宛先ＭＡＣアドレスが，その送信元ＩＰアドレス一致していた前記第２種高位レイヤ処理装置の第２ネットワーク側のＭＡＣアドレスとなっているパケットに変換して前記第２ネットワーク上に送信する手段である
ことを特徴とする請求項１記載のトラフィック分散装置。
前記高位レイヤ処理装置がサーバロードバランサである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトラフィック分散装置。
第０ネットワークと、１台以上のサーバを含む第１ネットワークと、前記第１ネットワークに接続され，０〜Ｍ−１にそれぞれ対応づけられたＭ台の高位レイヤ処理装置を含む第２ネットワークとに接続可能なコンピュータを、
前記第０ネットワークから，所定の宛先ＩＰアドレスが設定されたパケットを受信する度に、そのパケットを、宛先ＭＡＣアドレスが，当該パケットの送信元ＩＰアドレスをＭで除算した余り値に対応づけられている前記高位レイヤ処理装置の第１ネットワーク側のＭＡＣアドレスとなっているパケットに変換して前記第１ネットワーク上に送信する第１パケット中継手段と、
前記第２ネットワークからパケットを受信する度に、そのパケットを、宛先ＭＡＣアドレスが，当該パケットの宛先ＩＰアドレスをＭで除算した余り値に対応づけられている前記高位レイヤ処理装置の第２ネットワーク側のＭＡＣアドレスとなっているパケットに変換して前記第２ネットワーク上に送信する第２パケット中継手段と
を備える装置として動作させる
ことを特徴とするトラフィック分散プログラム。
第０ネットワークと、１台以上のサーバを含む第１ネットワークと、前記第１ネットワークに接続され，０〜Ｍ−１にそれぞれ対応づけられたＭ台の高位レイヤ処理装置を含む第２ネットワークとの間でパケットを中継するためのパケット中継方法であって、
前記第０ネットワークからの，所定の宛先ＩＰアドレスが設定された各パケットを、宛先ＭＡＣアドレスが，当該パケットの送信元ＩＰアドレスをＭで除算した余り値に対応づけられている前記高位レイヤ処理装置の第１ネットワーク側のＭＡＣアドレスとなっているパケットに変換して前記第１ネットワーク上に送信し、
前記第２ネットワークからの各パケットを、宛先ＭＡＣアドレスが，当該パケットの宛先ＩＰアドレスをＭで除算した余り値に対応づけられている前記高位レイヤ処理装置の第２ネットワーク側のＭＡＣアドレスとなっているパケットに変換して前記第２ネットワーク上に送信する
ことを特徴とするパケット中継方法。