JP6165728B2 - スプリットアーキテクチャシステムにおける制御トラフィックの自己修復ルーティングのための方法及び装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2011年9月19日に提出された正規の米国特許出願第13/236,296号に関し、2011年7月29日に提出された米国仮特許出願第61/513,140号からの優先権を主張する。
本発明の実施形態は、ネットワークの運営及び設計に関する。具体的には、本発明の実施形態は、スプリットアーキテクチャネットワークにおいて制御トラフィックのルーティングツリーを計算し、生成し、実装し及び使用するための方法及びシステムに関する。ここで開示されるアルゴリズムには、距離及び自己修復(resilience)のファクタが算入される。本発明の目的は、短い距離と共に、ネットワークトポロジー内の各スイッチとコントローラとの間の接続における高い自己修復性を伴う、コントローラのルーティングツリーを形成することである。“エッジ”及び“リンク”との用語は、ここでは互換可能なように用いられ、ノードを相互接続するネットワークパスへ言及する。
条件1:リンク(a,c)がG内にある(即ち、ノードa及びcの間のリンクがネットワーク内に存在する)。
条件2:ノードcはTにおいてノードaのダウンストリームノードではない。
第2の条件は、ノードaをノードcに接続する結果としてループが生じないことを保証する。
条件3:ノードcはTにおいてノードbのダウンストリームノードではない。
第3の条件は、障害を起こしたと想定されるノードbをノードcのコントローラへ向かう制御トラフィックが通過しないことを保証する。あらためて言うと、ノードaは、ノードbにおける障害を検出するや否や、自身のアウトゴーイングリンクを(a,b)から(a,c)へ切り替える。
Claims (20)
- ネットワークトポロジー設計システムにより実装される方法であって、
前記ネットワークトポロジー設計システムは、非一時的なマシン読取可能な又はコンピュータ読取可能な記憶媒体に結合されてコントローラルーティングツリーモジュールとして動作可能なマイクロプロセッサを有するコントローラを含み、
前記方法は、ネットワークグラフGにより表現されるスプリットアーキテクチャのネットワークの内部での使用のためのコントローラルーティングツリーT´を判定するためのものであり、
複数のスイッチにより実行されるデータプレーンコンポーネントから分離された前記コントローラにより、制御プレーンコンポーネントが実行され、
Vを前記ネットワーク内のノードのセットとしEを前記コントローラに向けて各スイッチを横断するノード間の双方向エッジのセットとして、G=(V,E)であり、
コントローラルーティングツリーT´は、スイッチ群及び前記コントローラの間の負荷分散されない制御トラフィックのパスを表現し、
前記制御トラフィックは、各スイッチと前記コントローラとの間の双方向情報と、前記コントローラから当該スイッチへの転送決定情報とを表現し、
前記方法は、
前記ネットワークトポロジー設計システムにより、G内の各スイッチから前記コントローラへの全ての距離の候補をグラフ化するステップと、前記各距離はそれぞれEのサブセットからなることと、
全ての距離の候補に基づいて、前記各スイッチについて前記コントローラへの最短パスを判定するステップと、各スイッチから前記コントローラへの全ての前記最短パスは前記コントローラについての最短パスツリーTに含まれることと、
非一時的なマシン読取可能な又はコンピュータ読取可能な前記記憶媒体に、前記最短パスツリーTを記憶させるステップと、
各スイッチについての前記コントローラへの前記最短パスに基づいて、G内の当該スイッチの全ての隣接ノードを、アップストリーム又はダウンストリームのいずれかとして指定するステップと、
前記コントローラのネイバである1つ又は複数の前記スイッチで始まり各直下ダウンストリームスイッチを横断しながら、前記ネットワークトポロジー設計システムによって、G内の前記スイッチの各々のために重みを判定し及び割り当てるステップと、
各スイッチに割り当てられた前記重みに基づいて、前記最短パスツリーTを修正して、改善された自己修復性を伴う修正最短パスツリーT´を取得するステップと、
非一時的なマシン読取可能な又はコンピュータ読取可能な前記記憶媒体に、前記修正最短パスツリーT´を記憶させるステップと、
を含む方法。 - 前記修正最短パスツリーT´内の、前記スイッチから前記コントローラへの前記パスに基づいて、アウトゴーイングプライマリリンクと、もしあればバックアップとして、前記スイッチから直上アップストリームスイッチへの少なくとも1つのアウトゴーイングセカンダリリンクとを、通信し及び各スイッチ内の非一時的なマシン読取可能な又はコンピュータ読取可能な記憶媒体に記憶させること、をさらに含む、請求項1の方法。
- スイッチにより、アップストリームリンク又はノードにおける障害を検出するステップと、
前記スイッチにより、前記アウトゴーイングプライマリリンクを、もしあればバックアップとして供されるアウトゴーイングセカンダリリンクへ変更することにより、前記コントローラへの自身のルートを変更するステップと、
をさらに含む、請求項2の方法。 - グラフ化する前記ステップは、管理者の入力、自動化されたディスカバリプロセス、又はそれらの任意の組合せによって実装される、請求項1の方法。
- 前記ネットワークトポロジー設計システムによって、G内の各スイッチのために重みを判定し及び割り当てる前記ステップは、
少なくとも1つのアウトゴーイングセカンダリリンク上の前記コントローラへの異なるパスがどの程度存在するかを判定することにより、V内の各スイッチへ、当該スイッチがアップストリームノードの障害及びリンク障害から保護されているかに基づいて、前記重みを計算し及び割り当てるステップと、
少なくとも1つのアウトゴーイングセカンダリリンクを用いる少なくとも1つの異なるパスが存在する場合に、前記コントローラから当該スイッチへ、前記少なくとも1つのアウトゴーイングセカンダリリンクの前記存在を通信するステップと、
当該スイッチにおいて、前記少なくとも1つのアウトゴーイングセカンダリリンクをバックアップとして構成するステップと、
をさらに含む、請求項1の方法。 - 前記最短パスツリーTを修正する前記ステップは、
第1のスイッチから前記コントローラに向けて横断される他の各スイッチの前記重みを算入して、前記第1のスイッチにおいて、前記コントローラへの異なるパスを用いることにより前記スプリットアーキテクチャのネットワークの自己修復性の改善が得られるかを判定するステップと、
前記第1のスイッチからの直下のダウンストリームの第2のスイッチにおいて、前記コントローラに向けて横断される各スイッチの前記重みを算入して、当該第2のスイッチから前記コントローラへの異なるパスを用いることにより自己修復性の改善が得られるかを判定するステップと、
G内の全てのスイッチが処理されるまで、G内の各スイッチにおいて上述した判定ステップ群を実行するステップと、
をさらに含む、請求項1の方法。 - より前記コントローラに近いスイッチに、より多数のダウンストリームスイッチを有する結果として、より大きい重みが割り当てられる、請求項1の方法。
- スイッチに割り当てられる前記重みは、当該スイッチのダウンストリームスイッチの数に比例し又は当該数のある割合である、請求項1の方法。
- スイッチの前記重みは、ユーザにより割当てられるコストファクタによりスケーリングされる、当該スイッチのダウンストリームスイッチの数に基づく、請求項1の方法。
- 前記コストファクタは、前記スイッチがそのアウトゴーイングリンク障害及びその直上アップストリームノード障害の双方に対して保護される場合にはゼロであり、前記スイッチがアウトゴーイングリンク障害に対してのみ保護される場合にはαであり、前記スイッチが直上アップストリームノード障害に対してのみ保護される場合にはβであり、それ以外ならα+βである、請求項9の方法。
- ルーティングツリーT´を、当該ルーティングツリーが最小の累積的な重みを有するように選択するステップ、をさらに含み、それにより、前記ネットワーク内のリンク又はノード障害のケースで前記コントローラからスイッチが切断される確率が最小化される、請求項10の方法。
- スプリットアーキテクチャを伴うネットワーク内のコントローラであって、
非一時的なマシン読取可能な又はコンピュータ読取可能な記憶媒体に結合され、コントローラルーティングツリーT´を判定するコントローラルーティングツリーモジュールとして動作可能なマイクロプロセッサ、を備え、
前記コントローラは、
Vを前記ネットワーク内のノードのセットとしEを前記コントローラに向けて各スイッチを横断するノード間の双方向エッジのセットとし、G=(V,E)として、G内の各スイッチから前記コントローラへの、それぞれEのサブセットからなる全ての距離の候補をグラフ化し、
前記距離の候補の全てに基づいて、前記ネットワーク内の各スイッチについて前記コントローラへの最短パスを判定する、
ように動作可能であり、各スイッチから前記コントローラへの全ての前記最短パスは前記コントローラについての最短パスツリーTに含まれ、
前記コントローラは、
非一時的なマシン読取可能な又はコンピュータ読取可能な前記記憶媒体に、前記最短パスツリーTを記憶させ、
各スイッチについての前記コントローラへの前記最短パスに基づいて、G内の当該スイッチの全ての隣接ノードを、アップストリーム又はダウンストリームのいずれかとして指定し、
G内の前記スイッチの各々のための重みを判定し及び割り当てるように、前記コントローラのネイバである1つ又は複数の前記スイッチで始まり各直下ダウンストリームスイッチを横断し、
各スイッチの前記重みに基づいて、前記最短パスツリーTを修正して、改善された自己修復性を伴う修正最短パスツリーT´を取得し、
非一時的なマシン読取可能な又はコンピュータ読取可能な前記記憶媒体に、前記修正最短パスツリーT´を記憶させる、
ように動作可能である、コントローラ。 - 前記コントローラルーティングツリーモジュールにより判定される通りの、前記修正最短パスツリーT´内の前記スイッチから前記コントローラへの前記最短パスに基づいて、アウトゴーイングプライマリリンクと、もしあればバックアップとして、前記スイッチから直上アップストリームスイッチへの少なくとも1つのアウトゴーイングセカンダリリンクとを、前記コントローラはスイッチへ通信し、当該スイッチは非一時的なマシン読取可能な又はコンピュータ読取可能な記憶媒体に記憶させる、スイッチとの組合せにおける請求項12のコントローラ。
- 前記スイッチは、アップストリームリンク又はノードにおける障害を検出し、前記スイッチにより、前記アウトゴーイングプライマリリンクを、もしあればバックアップとして供されるアウトゴーイングセカンダリリンクへ変更することにより、前記コントローラへの自身のルートを変更する、ように構成される、請求項13のコントローラ及びスイッチの組合せ。
- ネットワークトポロジー設計システムにより実装される方法であって、前記ネットワークトポロジー設計システムは、非一時的なマシン読取可能な又はコンピュータ読取可能な記憶媒体に結合されてコントローラルーティングツリーモジュールとして動作可能なマイクロプロセッサを有するコントローラを含み、
前記方法は、ネットワークグラフGにより表現されるスプリットアーキテクチャのネットワークの内部での使用のためのコントローラルーティングツリーT´を判定するためのものであり、
複数のスイッチにより実行されるデータプレーンコンポーネントから分離された前記コントローラにより、制御プレーンコンポーネントが実行され、
Vを前記ネットワーク内のノードのセットとしEを前記コントローラに向けて各スイッチを横断するノード間の双方向エッジのセットとして、G=(V,E)であり、
コントローラルーティングツリーT´は、各スイッチと前記コントローラとの間の負荷分散されない制御トラフィックのパスを表現し、
前記制御トラフィックは、各スイッチと前記コントローラとの間の双方向情報と、前記コントローラから当該スイッチへの転送決定情報とを表現し、
前記方法は、
前記ネットワークトポロジー設計システムにより、G内の各スイッチから前記コントローラへの全ての距離の候補をグラフ化するステップと、前記各距離はそれぞれEのサブセットからなることと、
前記距離の候補の全てに基づいて、前記各スイッチについて前記コントローラへの最短パスを判定するステップと、各スイッチから前記コントローラへの前記最短パスの全ては前記コントローラについての最短パスツリーTに含まれることと、
非一時的なマシン読取可能な又はコンピュータ読取可能な前記記憶媒体に、前記最短パスツリーTを記憶させるステップと、
各スイッチについての前記コントローラへの前記最短パスに基づいて、G内の当該スイッチの全ての隣接ノードを、アップストリーム又はダウンストリームのいずれかとして指定するステップと、
前記コントローラと前記スイッチとの間に1つよりも多くの同じ長さの最短パスが存在するかを判定するステップと、
前記コントローラと前記スイッチとの間に1つよりも多くの同じ長さの最短パスが存在しない場合に、当該最短パスを選択し及びそれを非一時的なマシン読取可能な又はコンピュータ読取可能な前記記憶媒体に記憶させるステップと、
前記スイッチから前記コントローラへの1つよりも多くの同じ長さの最短パスが存在する場合に、他の最短パスとの比較において最も高い自己修復性を有するパスを最短パスとして選択し、及び選択した当該最短パスを非一時的なマシン読取可能な又はコンピュータ読取可能な前記記憶媒体に記憶させるステップと、
を含む方法。 - ベルマン−フォードアルゴリズムを用いて、初期の前記最短パスツリーTを計算すること、をさらに含む、請求項15の方法。
- スプリットアーキテクチャを伴うネットワーク内のコントローラであって、
非一時的なマシン読取可能な又はコンピュータ読取可能な記憶媒体に結合され、コントローラルーティングツリーT´を判定するコントローラルーティングツリーモジュールとして動作可能なマイクロプロセッサ、を備え、
前記コントローラは、
Vを前記ネットワーク内のノードのセットとしEを前記コントローラに向けて各スイッチを横断するノード間の双方向エッジのセットとし、G=(V,E)として、G内の各スイッチから前記コントローラへの、それぞれEのサブセットからなる全ての距離の候補をグラフ化し、
前記距離の候補の全てに基づいて、前記ネットワーク内の各スイッチについて前記コントローラへの初期の最短パスを判定する、
ように動作可能であり、各スイッチから前記コントローラへの全ての前記最短パスは前記コントローラについての最短パスツリーTに含まれ、
前記コントローラは、
非一時的なマシン読取可能な又はコンピュータ読取可能な前記記憶媒体に、前記最短パスツリーTを記憶させ、
各スイッチについての前記コントローラへの前記最短パスに基づいて、G内の当該スイッチの全ての隣接ノードを、アップストリーム又はダウンストリームのいずれかとして指定し、
前記コントローラと前記スイッチとの間に1つよりも多くの同じ長さの最短パスが存在するかを判定し、
前記コントローラと前記スイッチとの間に1つよりも多くの同じ長さの最短パスが存在しない場合に、当該最短パスを選択し及びそれを非一時的なマシン読取可能な又はコンピュータ読取可能な前記記憶媒体に記憶させ、
前記スイッチから前記コントローラへの1つよりも多くの同じ長さの最短パスが存在する場合に、他の最短パスとの比較において最も高い自己修復性を有するパスを最短パスとして選択し、
選択した当該最短パスを、非一時的なマシン読取可能な又はコンピュータ読取可能な前記記憶媒体に記憶させる、
ように動作可能である、コントローラ。 - 前記コントローラルーティングツリーモジュールにより判定される通りの、前記最短パスツリーT内の前記スイッチから前記コントローラへの前記パスに基づいて、アウトゴーイングプライマリリンクと、もしあればバックアップとして、前記スイッチから直上アップストリームスイッチへの少なくとも1つのアウトゴーイングセカンダリリンクとを、前記コントローラはスイッチへ通信し、当該スイッチは非一時的なマシン読取可能な又はコンピュータ読取可能な記憶媒体に記憶させる、スイッチとの組合せにおける請求項17のコントローラ。
- 前記スイッチは、アップストリームリンク又はノードにおける障害を検出し、
前記スイッチにより、前記アウトゴーイングプライマリリンクを、もしあればバックアップとして供されるアウトゴーイングセカンダリリンクへ変更することにより、前記コントローラへの自身のルートを変更する、
ように構成される、請求項18のコントローラ及びスイッチの組合せ。 - 初期の前記最短パスツリーTは、ベルマン−フォードアルゴリズムを用いて計算される、請求項17のコントローラ。
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