JP5561620B2 - ネットワークシステム及びネットワークシステムの運用方法 - Google Patents
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Description
多段構成のネットワークシステムでは、下位スイッチ間でのフレームの送受信が、上位スイッチを介して行われる。
例えば、各下位スイッチは、宛先のMACアドレスを調べるために使われるARP要求フレームを転送する場合に、LAGに所属する何れか1つのポートから送信する。
図1は、本実施形態のネットワークシステム10が適用されたネットワーク1の構成例を概略的に示す図である。
端末14a,14bは、ユーザスイッチ14c及び中継器14dを介して外部ネットワーク12に接続されている。
DCネットワーク10は、上位スイッチ群15、下位スイッチ群16、及びサーバ群17により多段に構成されている。
サーバ群17は、ファイルサーバやメールサーバ等の複数のサーバ18a,18b,18c,18d,18eにより構成されている。サーバ18a,18b,18c,18d,18eは、下位スイッチ群16に接続されている。また、DCネットワーク10は、中継器18fを含み、中継器18fは、下位スイッチ群16と外部ネットワーク12とを接続している。
下位スイッチ群16は、下位スイッチ22a,22b,22cにより構成されている。
従って、例えば1つの下位スイッチ22aは、複数のサブリンク26a,26dによって、複数の上位スイッチ20a,20bに接続されている。なお、以下の説明では、「サブリンク26a,26b,26c,26d,26e,26f」を「サブリンク26」ともいう。
図2は、図1中に示す上位スイッチ20aの機能的な構成を概略的に示すブロック図である。図2中に示す実線の矢印は、フレーム及び信号の転送方向を示している。なお、図1中に示す上位スイッチ20bの機能的な構成は、上位スイッチ20aと同一であり、上位スイッチ20bについての説明は省略する。
ポート28の数は、図示した数に限定されない。
上位スイッチ20aと下位スイッチ22とを1対1で相互接続するサブリンク26a,26b,26cの各々は、3本のネットワークケーブル36を含んでおり、1つのLAGを構成している。そこで、以下では、サブリンク26をLAG26ともいう。
図4は、上位スイッチ20と相互接続された下位スイッチ22aの機能的な構成を概略的に示すブロック図である。図4中に示す実線の矢印は、フレーム及び信号の転送方向を示している。なお、図1中に示す下位スイッチ22b,22cの機能的な構成は、下位スイッチ22aと同一であり、下位スイッチ22b,22cについての説明は省略する。
下位スイッチ22aは、複数のネットワークポート(Nポート)38a,38b,38c,38d,38e,38f、アクセスポート39a,39b、フレーム転送部40、メモリ部42及び制御部44を有している。メモリ部42は、FDB42a、LAGテーブル42b及びブロードキャストテーブル42cを含んでいる。
ネットワークポート38及びアクセスポート39の数は、図示した数に限定されない。
FDB42aは、フレーム転送用のデータベースである。また、LAGテーブル42bは、LAGに関するデータベースである。
LAG設定部44aは、例えば、DCネットワーク10の管理者からの指示に基づいて、LAGを設定する。LAG設定部44aによって設定されたLAGによれば、全ての上位スイッチ20に接続された全ての物理的なリンクが、論理的に1つのリンク、即ちメインリンク46aに束ねられる。
なお、上位スイッチ20と下位スイッチ22の間で、双方向にて接続確認のための通信(keep alive通信)を定期的に行うようにしておき、この通信が途絶えることで、リンクダウンを検出してもよい。
送信設定部44c及び受信設定部44eは、例えば、DCネットワーク10の管理者からの指示に基づいて、ブロードキャストテーブル42cを予め作成し、必要に応じて更新する。フレーム転送部40は、ブロードキャストテーブル42cを参照してブロードキャストフレームの転送を行う。
そして、サブリンク26が2つ以上の物理的なリンクによって構成されている場合に、各サブリンク26につき1つの物理的なリンクを通じブロードキャストフレームを送信するためのブロードキャスト送信設定が行われている。
この場合、送信設定部44cは、一方のサブリンク26aを構成するネットワークポート38a,38b,38cのうちから、例えば、ネットワークポート38aを、ブロードキャストフレームを送信する一つのポートとして選択し、ブロードキャストテーブル42cに設定する。
また、送信設定部44cは、他方のサブリンク26bを構成するネットワークポート38d,38e,38fのうちから、例えばネットワークポート38dを、ブロードキャストフレームを送信する一つのポートとして選択し、ブロードキャストテーブル42cに設定する。
一方、ブロードキャストテーブル42cを参照することによって、フレーム転送部40は、ブロードキャストフレームの受信が許可されているネットワークポート38によって受信されたブロードキャストフレームのみ転送する。
図6は、図4に示す下位スイッチ22aの送信設定部44c及び受信設定部44eにより設定されたブロードキャストテーブル42cの内容を示す表である。
ブロードキャストテーブル42cは、「ポート番号」、「接続先上位スイッチ」、「ブロードキャスト送信許否」、及び、「ブロードキャスト受信許否」の4つの項目により構成されている。
ここで、ブロードキャストテーブル42cは、論理的に1つのポートに纏められたポート、即ちLAG46aの中から、ブロードキャストフレームの送信に用いられるポートを決定している。
ブロードキャストフレームを受信する場合も同様であり、ブロードキャストテーブル42cは、論理的に1つのポートに纏められたポート、即ちLAG46aの中から、ブロードキャストフレームの受信に用いられるポートを決定している。
図6では、ネットワークポート38a,38b,38c,38d,38e,38fに対応するポート番号を「#1,#2,#3,#4,#5,#6」として表している。なお、「ポート番号」の項目には、ネットワークポート38a,38b,38c,38d,38e,38fに設定されたIPアドレスや、MACアドレス等が設定されていてもよい。
「接続先上位スイッチ」の項目には、ポート番号「#1,#2,#3」に対応して「上位スイッチ20a」が設定されており、「#4,#5,#6」に対応して「上位スイッチ20b」が設定されている。ここでは、上位スイッチ20a,20bを示す名称が示されているが、上位スイッチ20a,20bに設定されたIPアドレスや、MACアドレス、ホスト名等が設定されていてもよい。
「ブロードキャスト送信許否」の項目には、「#1」及び「#4」に対応して「許可」が設定されており、「#2,#3,#5,#6」に対応して「拒否」が設定されている。つまり、1つのサブリンク26につき、3つのネットワークポート38のうち1つのネットワークポート38のみがブロードキャストフレームの送信を許可されている。
「ブロードキャスト受信許否」の項目には、「#1,#2,#3」に対応して、「許可」が設定されている。一方、「#4,#5,#6」に対して、「拒否」が設定されている。つまり、1つのサブリンク26のみを通じてブロードキャストフレームの受信が許可されている。
また、ブロードキャストテーブル42cのフォーマットは、「ポート番号」の項目、「接続先上位スイッチ」の項目、「ブロードキャスト送信許否」の項目、及び「ブロードキャスト受信許否」の項目に限定されることはない。例えば、ブロードキャストテーブル42cは、LAGテーブル42bのフォーマットに組み込まれていてもよい。
ユニキャストフレームが転送される場合について、下位スイッチ22aは、アクセスポート39a,39bでユニキャストフレームを受信すると、受信したユニキャストフレームを、ユニキャストフレームに含まれる宛先アドレスに基づいて、接続先のサーバ18a,18b、又は、上位スイッチ20a,20bへ転送する。下位スイッチ22aが上位スイッチ20a,20bに向けてユニキャストフレームを送信する場合、下位スイッチ22aは、LAG46aに所属するいずれかのネットワークポート38へ、ユニキャストフレームを振り分けて転送する。
このネットワークポート38の表記方法は、図10及び図12においても用いられている。なお、図12では、機器故障した上位スイッチ20aのポート28を、黒塗りの四角で示した。
上位スイッチ20a,20bは、ARP要求フレーム48を下位スイッチ22b,22cへ転送する。このとき、上位スイッチ20a,20bは、リンクアグリゲーション機能に対応したフレームの転送方式により、LAG26の各々に所属するポート28に振り分けてARP要求フレーム48を送信する。
ARP要求フレーム48を受信すると、下位スイッチ22b,22cは、図6中に示すブロードキャストテーブル42cを参照する。例えば、下位スイッチ22b,22cのブロードキャストテーブル42cでは、ネットワークポート38a,38b,38cが、ブロードキャストフレームの受信を「許可」され、ネットワークポート38d,38e,38fが、ブロードキャストフレームの受信を「拒否」するように設定されている。
従って、下位スイッチ22b,22cは、ブロードキャストフレームの受信が「許可」に設定されているネットワークポート38a,38b,38cのいずれかで受信したARP要求フレーム48を、LAG46に所属するネットワークポート38以外のアクセスポート39a,39bから送信する。
下位スイッチ22b,22cから送信されたARP要求フレーム48は、サーバ18c,18d,18e,及び中継器18fへ転送される。
一方、サーバ18eは、要求されたIPアドレスと自己のIPアドレスとが一致するため、サーバ18aに対して、自己のMACアドレスを通知する(ARPリプライ)。
「MACアドレス」の項目には、受信したフレームに含まれる送信元アドレスが示されており、「転送ポート」の項目には、フレームを受信したポート28の番号やLAG26の識別情報が示されている。
つまり、送信設定部44cは、ネットワークポート38aが含まれているサブリンク26内のネットワークポート38b,38cの中から、ブロードキャストフレームの送信を許可するネットワークポート38を選択し直す。例えば、送信設定部44cは、ポート番号の小さい順に送信を許可するネットワークポート38を選択する。つまり、ポート番号は、ネットワークポート38を切り替える際の優先順位であるということもできる。
代表スイッチである上位スイッチ20aからの電気信号又は光信号の送信が途絶えると、下位スイッチ22の各々の対向スイッチ故障検出部44dは、上位スイッチ20aの機器故障を検出して、受信設定部44eに通知する。
受信設定部44eは、上位スイッチ20bに接続されたネットワークポート38d,38e,38fでのブロードキャストフレームの受信を許可する。一方、受信設定部44eは、ネットワークポート38a,38b,38cでのブロードキャストフレームの受信を拒否するように設定する。
「ポート番号」の項目に「#1」から「#6」までの昇順に示された番号は、それぞれネットワークポート38a,38b,38c,38d,38e,38fに対応している。
また、「ブロードキャスト送信許否」の項目には、「#4」に対応して「許可」が設定されており、その他のポート番号「#1,#2,#3,#5,#6」に対応して「拒否」が設定されている。
ネットワークポート38d及びアクセスポート39bから送信されたARP要求フレーム48は、故障していない上位スイッチ20b及びサーバ18bへ転送される。
そして、下位スイッチ20bへ転送されたARP要求フレーム48は、下位スイッチ22b,22cを経由してサーバ18c,18d,18e及び中継器18fへ転送される。
つまり、下位スイッチ22は、物理的なリンクを通じたブロードキャストフレームの送信に障害が発生した場合に、障害が発生した物理的なリンクと同一のサブリンク36に属する他の物理的なリンクを通じてブロードキャストフレームを送信するためのブロードキャスト送信設定が行われる。
従って、下位スイッチ22は、アクセスポート39a,39bで受信したユニキャストフレームをLAG46に所属するネットワークポート38へ振り分けて転送しつつ、ブロードキャストフレームを接続先の全ての上位スイッチ20へ確実に転送することができる。
例えば、上述した一実施形態では、下位スイッチ22においてブロードキャストフレームの受信を許可するポートが設定されているが、上位スイッチ20においてブロードキャストフレームの送信を許可するポートを設定してもよい。すなわち、下位スイッチ22が、一つの上位スイッチ20によって中継されたブロードキャストフレームのみを受信するように構成されていればよい。
上述した一実施形態では、アクセスポート39にサーバ18が接続されていたが、例えば外部記憶装置等の他の外部機器が接続されていてもよい。つまり、DCネットワーク10は、外部記憶装置を含んだCEE(Converged Enhanced Ethernet(Ethernetは、登録商標))にも適用することができる。
15 上位スイッチ群
16 下位スイッチ群
17 サーバ群
20a,20b 上位スイッチ
22a,22b,22c,22d 下位スイッチ
24 リンク群
26a,26b,26c,26d,26e,26f サブリンク
42c ブロードキャストテーブル
44c 送信設定部
44e 受信設定部
46 メインリンク
Claims (8)
- 複数の下位スイッチと、
複数の上位スイッチと、
前記下位スイッチと前記上位スイッチを複数対複数で相互接続するリンク群と、
を備え、
前記リンク群は、
前記下位スイッチと前記上位スイッチを1対1で接続する1つ以上の物理的なリンクを束ねて論理的な1つのリンクとして相互接続するサブリンク、及び、前記下位スイッチと前記上位スイッチを1対複数で接続する複数の前記サブリンクに属する複数の前記物理的なリンクを束ねて論理的な1つのリンクとして相互接続するメインリンクを含み、
前記下位スイッチの各々は、ブロードキャストアドレスが宛先に設定されたブロードキャストフレームを、該下位スイッチ自身に接続された通信可能な全てのサブリンクを通じて複数の前記上位スイッチへ送信するためのブロードキャスト送信設定が行われており、
前記上位スイッチの各々は、前記ブロードキャストフレームを受信して、前記ブロードキャストフレームに含まれる送信元アドレスを前記上位スイッチの各々自身のFDBに登録する、
ネットワークシステム。 - 請求項1に記載のネットワークシステムにおいて、
前記下位スイッチは、前記サブリンクが2つ以上の前記物理的なリンクによって構成されている場合に、各サブリンクにつき1つの物理的なリンクを通じブロードキャストフレームを送信するための前記ブロードキャスト送信設定が行われている、
ネットワークシステム。 - 請求項2に記載のネットワークシステムにおいて、
前記下位スイッチは、前記物理的なリンクを通じたブロードキャストフレームの送信に障害が発生した場合に、前記物理的なリンクと同一のサブリンクに属する他の物理的なリンクを通じてブロードキャストフレームを送信するための前記ブロードキャスト送信設定が行われる、
ネットワークシステム。 - 請求項1乃至3の何れか一項に記載のネットワークシステムにおいて、
前記上位スイッチのうちから選択された1つの代表スイッチによって中継されたブロードキャストフレームのみ、前記下位スイッチにおいて受信される、
ネットワークシステム。 - 請求項4に記載のネットワークシステムにおいて、
前記代表スイッチに機器故障が発生した場合に、前記上位スイッチのうちから新しい代表スイッチが選択される、
ネットワークシステム。 - 請求項4又は5に記載のネットワークシステムにおいて、
前記下位スイッチは、前記代表スイッチ以外の上位スイッチによって中継されたブロードキャストフレームの受信を拒否するための前記ブロードキャスト受信設定が行われている、
ネットワークシステム。 - 請求項1乃至6の何れかに一項に記載のネットワークシステムにおいて、
前記ブロードキャストフレームは、ARP要求フレーム又はRARP要求フレームである、
ネットワークシステム。 - 複数の下位スイッチと、複数の上位スイッチと、前記下位スイッチと前記上位スイッチを複数対複数で相互接続するリンク群と、を備え、前記リンク群は、前記下位スイッチと前記上位スイッチを1対1で接続する1つ以上の物理的なリンクを束ねて論理的な1つのリンクとして相互接続するサブリンク、及び、前記下位スイッチと前記上位スイッチを1対複数で接続する複数の前記サブリンクに属する複数の前記物理的なリンクを束ねて論理的な1つのリンクとして相互接続するメインリンクを含む、ネットワークシステムの運用方法において、
前記下位スイッチが、ブロードキャストアドレスが宛先に設定されたブロードキャストフレームを該下位スイッチ自身に接続された通信可能な全てのサブリンクを通じて複数の前記上位スイッチへ送信する第1の工程と、
前記上位スイッチの各々が、前記ブロードキャストフレームを受信して、前記ブロードキャストフレームに含まれる送信元アドレスを前記上位スイッチの各々自身のFDBに登録する第2の工程と、を備える、
ネットワークシステムの運用方法。
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