JP4559497B2

JP4559497B2 - 機能分散型パケット転送システムおよびその制御方法

Info

Publication number: JP4559497B2
Application number: JP2008039056A
Authority: JP
Inventors: 賢太郎小川; 道宏青木; 健一樋口; 愼一郎茶木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2028-02-20
Also published as: JP2009200721A

Description

本発明は、物理的に分散して配備された制御信号処理装置とパケット転送処理装置が連携してパケット転送処理を行う機能分離型パケット転送システムにおけるシステムの信頼性を高める技術に関する。

ＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）パケットを単位としてパケット交換が行われるＩＰネットワークでは、電子メール、ＷＷＷ（ＷｏｒｌｄＷｉｄｅＷｅｂ）、ＶｏＩＰ（ＶｏｉｃｅｏｖｅｒＩＰ）等、各種のアプリケーションが使用できる。また、ＩＰネットワークは回線交換方式の電話網と比較して装置コストが安い。このような優位性から、近年、ＩＰネットワークは急速に普及しており、またそのトラフィックが爆発的に増大している。

ＩＰネットワークに、各ノードとして配置されたルータは、入力回線から受信したパケットのＩＰヘッダ情報に基づいて、そのパケットの出力回線を決定している。ＩＰネットワークに主に用いられる一般的なルータは、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）が入力回線および出力回線の対応部にバス接続されており、ＣＰＵがソフトウェア処理によってパケットの出力回線を決定している。この種のルータはソフトウェアルータと呼ばれる。

しかし近年では、トラフィックの爆発的な増加に対応するために、ハードウェアによってＩＰパケットのヘッダを解析し、高速のスイッチで入力回線の対応部と出力回線の対応部を接続することにより、パケット交換を高速化したルータが脚光を浴びている。この種のルータはハードウェアルータと呼ばれる。

更に最近では、ルータの性能向上等のために、ルータを制御信号処理部とパケット転送処理部と分離することが提案されている。そうすることにより、ルーティング処理による負荷の影響を受けずに、パケット転送処理を行うことが可能となる。

非特許文献１によれば、制御信号を処理してルーティング情報の設定等を行う制御信号処理部と、実際にパケットのルーティングを行うデータ信号処理部とを物理的に異なる筐体に分離し、ネットワーク上に分散配備することで、システムおよび装置の機能構成の柔軟性を向上した機能分散型パケット転送装置が提案されている。このような機能分散型パケット転送装置では、複数の制御信号処理部のうち任意の１つの制御信号処理部が、制御用プロトコルセッションの設定により、複数のパケット転送処理部のうち任意の複数のパケット転送処理部に結合される。そして、その制御信号処理部が制御用プロトコルで結合された複数のパケット転送処理部の設定および管理を一元的に行うことにより、その制御信号処理部とパケット転送処理部の全体として論理的に１台のパケット転送装置として動作する。
Ｔ．Ｖ．Ｌａｋｓｈｍａｎ，Ｔ．Ｎａｎｄａｇｏｐａｌ，Ｒ．Ｒａｍｊｅｅ，Ｋ．Ｓａｂｎａｎｉ，ａｎｄＴ．Ｗｏｏ，"ＴｈｅＳｏｆｔＲｏｕｔｅｒａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，" ｉｎＰｒｏｃ．ＡＣＭＳＩＧＣＯＭＭＷｏｒｋｓｈｏｐｏｎＨｏｔＴｏｐｉｃｓｉｎＮｅｔｗｏｒｋｉｎｇ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２００４．

上述した機能分散型のパケット転送装置では、制御信号処理部が障害によってダウンすると、その制御信号処理部の管理下にある全てのパケット転送処理部に対して経路制御が行えなくなる。そのため、制御信号処理部の耐障害性がシステム全体に与える影響は極めて大きく、制御信号処理部の信頼性の向上は重要な課題である。

本発明の目的は、信頼性を向上した機能分散型パケット転送装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の機能分散型パケット転送システムは、
入力回線と出力回線を収容し、パケットの入力と出力を対応づけるルーティング情報テーブルを保持しており、前記入力回線から到着したパケットを前記ルーティング情報テーブルに基づいて決定した出力回線から出力するパケット転送処理装置と、
制御信号を処理して、パケットをルーティングするためのルーティング情報を生成し、該ルーティング情報を前記パケット転送処理装置の前記ルーティング情報テーブルに設定する、現用系と予備系の少なくとも２つの制御信号処理装置と、
現用系の制御信号処理装置と予備系の制御信号処理装置との対応付けを記憶しており、少なくとも前記現用系の制御信号処理装置の障害監視をし、前記現用系の制御信号処理装置に障害が発生すると、該現用系の制御信号処理装置に対応する予備系の制御信号処理装置を現用系に切り替える監視マネージャと、を有し、
前記現用系の制御信号処理装置は自身の動作に関する動作情報を前記監視マネージャに通知しており、
前記監視マネージャは、前記現用系の制御信号処理装置に障害が発生したとき、該制御信号処理装置から通知された前記動作情報を、新たに現用系となる制御信号処理装置に通知し、
前記パケット転送処理装置は、前記現用系の制御信号処理装置と前記予備系の制御信号処理装置との対応付けを記憶し、前記現用系の制御信号処理装置と接続しており、該現用系の制御信号処理装置に障害が発生すると、該現用系の制御信号処理装置に対応する予備系の制御信号処理装置に対して再接続を行う。

また、本発明の機能分散型パケット転送システムは、
前記パケット転送処理装置と前記制御信号処理装置は制御用プロトコルのセッションで接続することにしてもよい。

また、本発明の機能分散型パケット転送システムは、
前記制御信号処理装置は、前記制御信号を処理することにより、パケットに対して加えるべきパケット処理を決定し、該パケット処理を前記パケット転送処理装置に設定し、
前記パケット転送処理装置は、前記パケットをルーティングするとともに、該パケットに対して、前記制御信号処理装置から設定された前記パケット処理を加えることにしてもよい。

本発明によれば、現用系の制御信号処理装置に障害が発生したとき、予備系の制御信号処理装置にて動作を引き継ぐことにより、システム動作を早期に復旧させ、定常動作を速やかに再開することができる。これによって機能分散型パケット転送システムの信頼性が向上する。

本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態による機能分散型パケット転送システムの構成を示すブロック図である。図１を参照すると、機能分散型パケット転送システムは、監視マネージャ１１と、制御信号処理装置１２，１３と、パケット転送処理装置１４〜１５とを有している。パケット転送処理装置１４〜１５と制御信号処理装置１２，１３とは、ネットワーク上に設定された制御用プロトコルのセッションによって接続される。

制御信号処理装置１２，１３は、制御信号を処理してパケット転送処理装置１４〜１５にルーティング情報を設定する装置である。制御信号処理装置１２と制御信号処理装置１３の一方を現用とし、他方を予備とする冗長が構成されている。図１では、制御信号処理装置１２が現用系で、制御信号処理装置１３が予備系となっている。現用系となっている制御信号処理装置１２がパケット転送処理部１４〜１５に対するルーティング情報の設定、およびパケット転送処理部１４〜１５の管理を行う。予備系の制御信号処理装置１３は、現用系に障害が発生したときに、現用系に代わって動作する。制御信号処理装置１２，１３は基本的に同じ構成である。

パケット転送処理装置１４〜１５は、実際にパケットのルーティングを行う装置である。パケット転送処理装置１４〜１５は、現用系の制御信号処理部と接続し、そこから設定されたルーティング情報に従って、入力回線と出力回線を接続することにより、パケット交換を行う。パケット転送処理装置１４〜１５は全て基本的に同じ構成である。

監視マネージャ１１は、現用系と予備系の制御信号処理装置を対応づけ、現用系の制御信号処理装置の障害発生を監視しており、障害を検出すると現用系と予備系を切り替えて、予備系の制御信号処理装置を現用系にする。

図２は、パケット転送処理装置１４の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、パケット転送処理装置１４は、パケット送信部２３、パケット処理部２４、および障害管理部２５を有している。

パケット送信部２３は、制御信号処理装置から設定されたルーティング情報を格納したルーティング情報テーブル２３ａに基づいて、複数の入力回線２１から複数の出力回線２２へのパケットのルーティングを行う。１つの入力回線２１からのパケットを複数の出力回線２２に出力することもある。

パケット処理部２４は、制御信号処理装置からの制御に従って、自装置を通過するパケットに対して所定の処理を加える。パケット転送処理装置１４は複数のパケット処理部２４を備え、各パケット処理部２４がそれぞれに設定された処理を行う。

障害管理部２５は、自装置に接続される現用系と予備系の制御信号処理装置の対応づけを記憶し、自装置に接続している現用系の制御信号処理装置における障害発生を監視しており、障害を検出すると、予備系の制御信号処理装置に対して再接続処理を行う。

図３は、制御信号処理装置１２の構成を示すブロック図である。図３を参照すると、制御信号処理装置１２は、ルーティングテーブル作成部３１、プロトコルパケット終端部３２、パケット処理制御部３３、および障害管理部３４を有している。

ルーティングテーブル作成部３１は、プロトコルパケット終端部３２で終端された制御信号の処理をすることにより、パケット転送処理装置１４〜１５におけるルーティングを決定し、ルーティング情報をパケット転送処理装置１４〜１５に設定する。

プロトコルパケット終端部３２は、パケット転送処理装置１４〜１５のルーティングやパケット処理を制御するために送受信する制御用プロトコルのセッションを終端する。

パケット処理制御部３３は、パケット転送処理装置１４〜１５上のパケット処理部２４におけるパケットに加える処理を決定し、パケット転送処理装置１４〜１５に設定する。制御信号処理装置１２は複数のパケット処理制御部３３を備え、各パケット処理制御部３３がそれぞれにパケット処理部２４を制御する。各パケット処理制御部３３は例えばアプリケーションの実行により実現される。パケット転送処理装置１４〜１５への制御は制御用プロトコルのセッション上で行われる。

障害管理部３４は、定常動作中に生成されたルーティング情報や、自装置の管理下にあるパケット転送処理装置１４〜１５に関する情報など、自装置の動作に関する最新の情報を動作情報として監視マネージャ１１に通知する。この動作情報は、制御信号処理装置の現用系から予備系への切り替えが発生したときに、現用系の動作を予備系に引き継ぐために用いられる。

図４は、監視マネージャ１１の構成を示すブロック図である。図４を参照すると、監視マネージャ１１は障害管理部４１を有している。障害管理部４１は、現用系と予備系の制御信号処理装置１２，１３の対応付けを記憶しており、制御信号処理装置１２，１３の障害発生を監視する。

また、障害管理部４１は、現用系の制御信号処理装置から通知された動作情報を保持し、現用系の制御信号処理装置における障害発生を監視する。現用系の制御信号処理装置に障害が発生すると、障害管理部４１は、その現用系の制御信号処理装置に対応づけられている予備系の制御信号処理装置を起動し、起動した制御信号処理装置に、保持しておいた動作情報を設定する。

次に、本実施形態による機能分散型パケット転送システムの動作について説明する。図５は、本実施形態による機能分散型パケット転送システムの処理手順を示すフローチャートであり、現用系の制御信号処理装置１２に障害が発生したときの処理が示されている。図５を参照すると、制御信号処理装置１２は、定常動作中に、最新のルーティング情報や自身の管理下にあるパケット転送処理装置１４〜１５に関する情報を動作情報として監視マネージャ１１に通知する（ステップ１１１）。

制御信号処理装置１２に障害が発生すると（ステップ１１２）、監視マネージャ１１が制御信号処理装置１２の障害を検出し（ステップ１１３）、またパケット転送処理装置１４〜１５も制御信号処理装置１２の障害を検出する（ステップ１１６）。

制御信号処理装置１２の障害を検出した監視マネージャ１１は、制御信号処理装置１２に対応付けられた予備系の制御信号処理装置１３を起動する（ステップ１１４）。
続いて、監視マネージャ１１は、起動した予備系の制御信号処理装置１３に、障害が発生した現用系の制御信号処理装置１２の動作情報を通知し、設定する（ステップ１１５）。

また、ステップ１１６で制御信号処理装置１２の障害を検出したパケット転送処理装置１４〜１５は、障害が発生した現用系の制御信号処理装置１２に対応付けられた予備系の制御信号処理装置１３に対して再接続を行う（ステップ１１７）。

監視マネージャ１１によるステップ１１５の処理と、パケット転送処理装置１４〜１５によるステップ１１７の処理とが完了すると、予備系であった制御信号処理装置１３が現用系となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、機能分散型パケット転送システムにおいて、現用系の制御信号処理装置１２に障害が発生したとき、予備系の制御信号処理装置１３にて動作を引き継ぐことにより、機能分散型パケット転送システムの動作を早期に復旧させ、定常動作を速やかに再開することができる。これによって機能分散型パケット転送システムの信頼性が向上する。

本実施形態による機能分散型パケット転送システムの構成を示すブロック図である。パケット転送処理装置１４の構成を示すブロック図である。制御信号処理装置１２の構成を示すブロック図である。監視マネージャ１１の構成を示すブロック図である。本実施形態による機能分散型パケット転送システムの処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１１監視マネージャ
１２，１３制御信号処理装置
１４〜１５パケット転送処理装置
２１入力回線
２２出力回線
２３パケット送信部
２３ａルーティング情報テーブル
２４パケット処理部
２５障害管理部
３１ルーティングテーブル作成部
３２プロトコルパケット終端部
３３パケット処理制御部
３４障害管理部
４１障害管理部

Claims

入力回線と出力回線を収容し、パケットの入力と出力を対応づけるルーティング情報テーブルを保持しており、前記入力回線から到着したパケットを前記ルーティング情報テーブルに基づいて決定した出力回線から出力するパケット転送処理装置と、
制御信号を処理して、パケットをルーティングするためのルーティング情報を生成し、該ルーティング情報を前記パケット転送処理装置の前記ルーティング情報テーブルに設定する、現用系と予備系の少なくとも２つの制御信号処理装置と、
現用系の制御信号処理装置と予備系の制御信号処理装置との対応付けを記憶しており、少なくとも前記現用系の制御信号処理装置の障害監視をし、前記現用系の制御信号処理装置に障害が発生すると、該現用系の制御信号処理装置に対応する予備系の制御信号処理装置を現用系に切り替える監視マネージャと、を有し、
前記現用系の制御信号処理装置は自身の動作に関する動作情報を前記監視マネージャに通知しており、
前記監視マネージャは、前記現用系の制御信号処理装置に障害が発生したとき、該制御信号処理装置から通知された前記動作情報を、新たに現用系となる制御信号処理装置に通知し、
前記パケット転送処理装置は、前記現用系の制御信号処理装置と前記予備系の制御信号処理装置との対応付けを記憶し、前記現用系の制御信号処理装置と接続しており、該現用系の制御信号処理装置に障害が発生すると、該現用系の制御信号処理装置に対応する予備系の制御信号処理装置に対して再接続を行う、機能分散型パケット転送システム。
前記パケット転送処理装置と前記制御信号処理装置は制御用プロトコルのセッションで接続する、請求項１に記載の機能分散型パケット転送システム。
前記制御信号処理装置は、前記制御信号を処理することにより、パケットに対して加えるべきパケット処理を決定し、該パケット処理を前記パケット転送処理装置に設定し、
前記パケット転送処理装置は、前記パケットをルーティングするとともに、該パケットに対して、前記制御信号処理装置から設定された前記パケット処理を加える、請求項１に記載の機能分散型パケット転送システム。
入力するパケットをルーティングして出力するパケット転送処理装置と、制御信号を処理して、前記パケット転送処理装置がルーティングに用いるルーティング情報を生成する制御信号処理装置とを分離した機能分散型パケット転送システムを制御するためのパケット転送システム制御方法であって、
監視マネージャが、
前記ルーティング情報を生成して前記パケット転送処理装置に設定する現用系の制御信号処理装置と、前記現用系の制御信号処理装置の予備となる予備系の制御信号処理装置とを対応付け、
前記現用系の制御信号処理装置から該制御信号処理装置の動作に関する動作情報を取得しておき、
前記現用系の制御信号処理装置の障害監視をし、
前記現用系の制御信号処理装置に障害が発生すると、該現用系の制御信号処理装置から通知された前記動作情報を、該現用系の制御信号処理装置に対応する予備系の制御信号処理装置に通知することにより、該予備系の制御信号処理装置を現用系に切り替え、
別途、前記パケット転送処理装置が、
前記現用系の制御信号処理装置と前記予備系の制御信号処理装置との対応付けを記憶し、前記現用系の制御信号処理装置と接続しており、該現用系の制御信号処理装置に障害が発生すると、該現用系の制御信号処理装置に対応する予備系の制御信号処理装置に対して再接続を行う、
パケット転送システム制御方法。
前記パケット転送処理装置と前記制御信号処理装置は制御用プロトコルのセッションで接続する、請求項４に記載のパケット転送システム制御方法。
前記制御信号処理装置は、前記制御信号を処理することにより、パケットに対して加えるべきパケット処理を決定し、該パケット処理を前記パケット転送処理装置に設定し、
前記パケット転送処理装置は、前記パケットをルーティングするとともに、該パケットに対して、前記制御信号処理装置から設定された前記パケット処理を加える、
請求項４に記載のパケット転送システム制御方法。