JPH11150533A - ネットワークスイッチ装置 - Google Patents

ネットワークスイッチ装置

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JPH11150533A
JPH11150533A JP31311097A JP31311097A JPH11150533A JP H11150533 A JPH11150533 A JP H11150533A JP 31311097 A JP31311097 A JP 31311097A JP 31311097 A JP31311097 A JP 31311097A JP H11150533 A JPH11150533 A JP H11150533A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接続台数の増加に伴う大規模なネットワーク
をフルクロスポイントネットワークで安価に実現し、少
量のデータ転送に関わる転送速度を向上させることが可
能なネットワークスイッチ装置を提供する。 【解決手段】 調停回路10は入力ポート14〜17を
介して入力される送信側2−1〜2−4からのリクエス
ト信号の中から予め設定された優先順位等によって1つ
のリクエストを選択し、その結果をリクエスト用クロス
ポイント11とデータ用クロスポイント12とレディ用
クロスポイント13とに夫々送出し、出力ポート18〜
21に関する占有権を選択された入力ポート14〜17
に与える。リクエスト用クロスポイント11とデータ用
クロスポイント12とレディ用クロスポイント13とは
入力ポート14〜17及び出力ポート18〜21各々か
らの入力信号を調停回路10からの指示によって選択す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はネットワークスイッ
チ装置に関し、特に複数のノードを相互に結合するノー
ド間ネットワークの中核となり、ノード間相互のパスを
スイッチングするネットワークスイッチ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ネットワークスイッチ装置におい
ては、複数のノードを相互に結合するノード間ネットワ
ークの中核になり、ノード間相互のパスをスイッチング
し、通信やデータ転送等の経路となる。ここで、ノード
は単一または複数のプロセッサからなる1つのスーパコ
ンピュータシステムのことであり、複数のノードを結合
することによってクラスタシステムが構築される。
【0003】上記のネットワークスイッチ装置は性能を
追求するため、ノード間ネットワークをデータバッファ
を使用したフルクロスポイント型で実現している。しか
しながら、フルクロスポイント型のネットワークは接続
対象となるノード台数分の入力ポートと出力ポートとを
ネットワークスイッチ装置一点に集中させている。
【0004】そのため、接続台数の増加に伴って装置が
大規模化し、バッファの容量やコネクタの大きさ、及び
ケーブルの本数等が増加する。例えば、500台以上の
ノードをフルクロスポイント型のネットワークスイッチ
装置で接続しようとしても、物理的な問題から実現する
ことができない。
【0005】上述したようなネットワークスイッチ装置
は送信側ノード(または前段のネットワークスイッチ装
置)から送られてくる転送データを受信する入力ポート
と、入力ポートから受信したデータに付帯している行き
先情報(=受信側ノード番号)とを解読して複数の出力
ポートから目的の出力ポートを選択するクロスポイント
スイッチと、受信側ノード(または次段のネットワーク
スイッチ装置)への転送路である出力ポートと、複数の
入力ポートからのデータが同一の出力ポートを使用した
場合に優先順位等で1つの入力ポートにのみに該当出力
ポートの占有権を与える調停回路と、調停によって目的
とする出力ポートが空くまでの間だけ調停に敗れた入力
ポートが待ち合わせを行うデータバッファとからなる。
【0006】複数のノードを接続することによってクラ
スタシステムを構築する際に、ネットワークスイッチ装
置が使用される。例えば、図3に示すように、各々4本
ずつの入力ポート46〜49及び出力ポート50〜53
を備えたネットワークスイッチ装置4では、送信側ノー
ド2−1〜2−4(または前段のネットワークスイッチ
装置)から送られてくる転送データを夫々対応する入力
ポート46〜49で受信する。
【0007】送信側ノード2−1〜2−4から受信した
データには行き先情報(=受信側ノード3−1〜3−4
の番号)が付加されており、この行き先情報から使用す
る出力ポート50〜53を決定する。
【0008】複数の入力ポート46〜49が出力ポート
50〜53のうちの1つを同時に使用しようとした場
合、例えば送信側ノード2−1と送信側ノード2−2と
が同時に受信側ノード3−1にデータを転送しようとし
た時、クロスポイント41上で競合が発生する。この競
合を調停し、例えば優先順位の高い入力ポート46のデ
ータを優先する場合、目的の出力ポート50の占有権を
送信側ノード2−1に与えるのが調停回路40である。
【0009】一方、調停に敗れた入力ポート47は目的
の出力ポート50が解放されるまで、データの内容を失
わないように入力バッファ43でバッファリングしなが
ら、出力ポート50が解放されるまで待つことになる。
【0010】また、この入力ポート46から出力ポート
50への転送、入力ポート47から入力バッファ43へ
のバッファリングを行っている最中でも、他の出力ポー
トを使用してデータ転送を行うことができる。
【0011】この種のネットワークスイッチ装置4は複
数の出力ポート50〜53を使用する複数の転送による
多重動作を可能とし、かつ転送性能を上げるために予め
データをネットワークスイッチ装置4内でバッファリン
グする必要があり、ネットワークスイッチ装置4におい
ては入力バッファ42〜45が必須となっている。ま
た、入力バッファ42〜45の大きさは転送性能に大き
く影響する。
【0012】上記のようなネットワークシステムについ
ては、特開平3−65750号公報や特開平5−265
979号公報、及び特開平6−168214号公報等に
開示された技術がある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のネット
ワークスイッチ装置では、複数のノードを接続してノー
ド間のデータ転送を実現する場合、ネットワーク上の競
合に耐えるためにデータバッファが必須であり、データ
転送能力は大量のデータ転送程、有利になる傾向にあ
る。
【0014】上記のネットワークスイッチ装置は送信側
ノード(または前段のネットワークスイッチ装置)から
のデータを受信する入力ポートと、データの行き先によ
って出力ポートを選択するクロスポイントと、受信側ノ
ード(または後段のネットワークスイッチ装置)ヘデー
タを送信する出力ポートと、複数の入力ポートが1つの
出力ポートを使用しようとした場合に競合を調停する調
停回路と、調停に敗れた入力ポートのデータを失わない
ためにそのデータをバッファリングするデータバッファ
とからなる。
【0015】そのため、ネットワークスイッチ装置には
大規模なノード間接続ネットワークにおいて入力ポート
/出力ポートが一点に集中するため、物理的な制約から
大規模なネットワークを実現することが困難である。
【0016】つまり、フルクロスポイント型のネットワ
ークでは接続対象となるノード台数分の入力ポートと出
力ポートとをネットワークスイッチ装置一点に集中させ
るため、接続台数の増加に伴って装置が大規模化し、バ
ッファの容量やコネクタの大きさ、及びケーブルの本数
等が増加する。したがって、例えば500台以上のノー
ドをフルクロスポイント型のネットワークスイッチ装置
で接続しようとしても、物理的な問題から実現すること
ができない。
【0017】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、接続台数の増加に伴う大規模なネットワークをフ
ルクロスポイントネットワークで安価に実現することが
でき、少量のデータ転送に関わる転送速度を向上させる
ことができるネットワークスイッチ装置を提供すること
にある。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明によるネットワー
クスイッチ装置は、複数の送信側ノードと複数の受信側
ノードとの間を相互に接続するネットワークスイッチ装
置であって、前記複数の送信側ノード各々からのリクエ
ストに応答して自装置内における前記複数の受信側ノー
ド各々までの転送経路を確定する確定手段と、前記確定
手段で確定された転送経路を用いて前記送信側ノードと
前記受信側ノードとの間のデータ転送を実行する手段と
を備えている。
【0019】本発明による他のネットワークスイッチ装
置は、複数の送信側ノードと複数の受信側ノードとの間
を相互に接続するネットワークスイッチ装置であって、
前記複数の送信側ノードに接続されかつ前記複数の送信
側ノードからのあて先情報を含むリクエスト信号及び制
御情報と前記複数の受信側ノードからの受信可能状態を
示すレディ信号とが夫々独立に入力される複数の入力ポ
ートと、前記複数の受信側ノードに接続されかつ前記リ
クエスト信号及び前記制御情報と前記レディ信号とが夫
々独立に入力される複数の出力ポートと、前記複数の送
信側ノード各々からのリクエスト信号が入力される入力
ポートと前記リクエスト信号の送出先の受信側ノードに
対応する出力ポートとをスイッチングするリクエスト用
クロスポイントと、前記複数の送信側ノード各々からの
データ信号が入力される入力ポートと前記データ信号の
送出先の受信側ノードに対応する出力ポートとをスイッ
チングするデータ用クロスポイントと、前記複数の送信
側ノード各々からのリクエスト信号に応答して前記複数
の受信側ノードから出力されるレディ信号が入力される
出力ポートと前記レディ信号の送出先の送信側ノードに
対応する入力ポートとをスイッチングするレディ用クロ
スポイントと、前記複数の送信側ノード各々からのリク
エスト信号に応答して前記リクエスト用クロスポイント
と前記データ用クロスポイントと前記レディ用クロスポ
イントとにおけるスイッチング動作を制御しかつ前記制
御情報と前記レディ信号とを用いて前記複数の受信側ノ
ード各々までの自装置内の転送経路を確定する確定手段
と、前記確定手段で確定された転送経路を用いて前記送
信側ノードと前記受信側ノードとの間で前記データ信号
の転送を実行する手段とを備えている。
【0020】すなわち、本発明のネットワークスイッチ
装置は送信側ノードの指示によって受信側ノードまでの
パス(ルート)を決定し、データ転送を行う。送信側ノ
ードから転送されるデータには目的とする受信側ノード
を示す情報が付加されており、ネットワークスイッチ装
置はその情報を基に受信側ノードまでのパスを選択す
る。
【0021】ネットワークスイッチ装置はクロスポイン
トの出入り口に、入力ポートと出力ポートとを持ち、ク
ロスポイントをスイッチングしながらデータ転送を実現
している。ここで、ネットワークスイッチ装置は従来例
の入力ポートと出力ポートと調停回路との他に、リクエ
スト/データ/レディ用の各専用クロスポイントを有し
ている。また、入力ポートと出力ポートとには夫々独立
に形成されたリクエスト信号線とデータ信号線とレディ
信号線とからなるインタフェースを持っている。
【0022】つまり、ノード間ネットワークを一点に集
中させないようにするために、フルクロスポイントの適
当な単位(例えば8×8)のネットワークスイッチを多
段に接続して実現する。その場合、フルクロスになるよ
うに接続するため、結果として1つの目的に対して複数
の経路が存在することになる。
【0023】一方、従来のクロスポイント型のネットワ
ークスイッチにはバッファが内蔵されていたが、本発明
の構成では各ネットワークスイッチ上にデータバッファ
が存在すると、転送に関するターン・アラウンド・タイ
ムを悪化させることになるのでデータバッファを取り除
いている。そのため、ネットワークスイッチ上にデータ
バッファが存在しないので、ネットワーク上での競合が
回避できない。
【0024】そこで、転送に先立って予め送信側ノード
から目的の受信側ノードまでの経路(ルート)を確定
し、それに関わる各ネットワークスイッチを占有させる
ことでネットワーク上の経路をロック(予約)する。
【0025】結果として、500台を越えるノードをフ
ルクロス構成で接続することができ、またデータバッフ
ァが存在しないので、安価なシステムを提供することが
できる。併せて、データ転送を開始する前に転送経路を
確定するが、その際に少量のデータを付随させること
で、少量のデータ転送に関わる転送速度(ターン・アラ
ウンド・タイム)の向上を図る。
【0026】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施例について
図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例によ
るネットワークスイッチ装置の構成を示すブロック図で
ある。図において、ネットワークスイッチ装置1はネッ
トワークの中核に位置し、送信側ノード2−1〜2−4
及び受信側ノード3−1〜3−4を相互に接続してい
る。
【0027】ネットワークスイッチ装置1は調停回路1
0と、リクエスト(req)用クロスポイント11と、
データ(data)用クロスポイント12と、レディ
(rdy)用クロスポイント13と、入力ポート14〜
17と、出力ポート18〜21とを備えている。
【0028】調停回路10は入力ポート14〜17から
のリクエスト信号を入力とし、複数のリクエスト信号の
中から予め設定された優先順位等によって1つのリクエ
スト信号を選択し、その結果をリクエスト用クロスポイ
ント11とデータ用クロスポイント12とレディ用クロ
スポイント13とに夫々送出し、出力ポート18〜21
に関する占有権を選択された入力ポート14〜17に与
えるものである。
【0029】リクエスト用クロスポイント11とデータ
用クロスポイント12とレディ用クロスポイント13と
は入力ポート14〜17及び出力ポート18〜21各々
からの入力信号を調停回路10からの指示によって選択
(スイッチング)するものである。
【0030】送信側ノード2−1〜2−4は夫々ネット
ワークスイッチ装置1の入力ポート14〜17に接続さ
れており、夫々独立に形成されたリクエスト(req)
信号線111,121,131,141とデータ(da
ta)信号線112,122,132,142とレディ
(rdy)信号線113,123,133,143とか
らなるインタフェースを持っている。
【0031】また、受信側ノード3−1〜3−4は夫々
ネットワークスイッチ装置1の出力ポート18〜21に
接続されており、夫々独立に形成されたリクエスト(r
eq)信号線211,221,231,241とデータ
(data)信号線212,222,232,242と
レディ(rdy)信号線213,223,233,24
3とからなるインタフェースを持っている。
【0032】リクエスト信号線111,121,13
1,141,211,221,231,241に送出さ
れるリクエスト信号は転送要求を行う際にアクティブに
なる信号である。データ信号線112,122,13
2,142,212,222,232,242は転送の
際に使用するデータ線である。
【0033】レディ信号線113,123,133,1
43,213,223,233,243に送出されるレ
ディ信号は送信側からリクエストがあった場合に、受信
側が受信可能な場合にアクティブになる信号である。
【0034】図2は本発明の一実施例によるライト転送
に関する手順を示す図である。これら図1及び図2を参
照して送信側ノード2−1から受信側ノード3−1への
データ転送(ライト転送)について説明する。
【0035】送信側ノード2−1がリクエスト信号をア
クティブにしてリクエスト信号線111に送出すること
によって、転送リクエストを行うネットワークスイッチ
装置1の入力ポート14はアクティブになったリクエス
ト信号をリクエスト信号線111を介して受け取り、こ
れを調停回路10にかける。
【0036】この時、他の送信側ノード2−2〜2−4
からも受信側ノード3−1に対するアクティブなリクエ
スト信号があった場合には、調停回路10において競合
調停が行われる。
【0037】この調停回路10の競合調停において予め
設定された優先順位等の条件によって、送信側ノード2
−1のリクエスト信号が選択されたとする。この時、受
信側ノード3−1に接続されている出力ポート18は送
信側ノード2−1に接続されている入力ポート14に占
有されることになる。
【0038】リクエスト用クロスポイント11及びデー
タ用クロスポイント12は調停回路10からの指示によ
って、入力ポート14からのリクエスト信号とデータと
を出力ポート18にスイッチングする。
【0039】リクエスト用クロスポイント11で選択さ
れたリクエスト信号は出力ポート18を介して受信側ノ
ード3−1に到達する。同時に、受信側ノード3−1に
対する制御情報(ライト/リード等の転送種別・メモリ
の書込み/読出しアドレス等)は、データ信号線112
→データ用クロスポイント12→データ信号線212と
いう経路で転送される。
【0040】この制御情報は本来転送経路が確定してか
ら転送されるデータであるが、データ信号線112のデ
ータ幅に収まる範囲であれば、転送経路を確定する期間
だけ送出し続けることによって受信側ノード3−1〜3
−4に伝達させることが可能になる。これによって、少
量のデータ転送に関わる転送速度(ターン・アラウンド
・タイム)が向上する。
【0041】受信側ノード3−1はアクティブになった
リクエスト信号及びデータ(制御情報)をリクエスト信
号線211及びデータ信号線212を介して受信する
と、受信可能な状態であればレディ信号をアクティブに
してレディ信号線213に出力する。
【0042】このレディ信号はレディ信号線213と出
力ポート18とレディ用クロスポイント13とを介して
調停回路10の指示によって入力ポート14に接続され
ているレディ信号線113に送出され、パスが確立しか
つ受信可能であることが送信側ノード2−1に通知され
る。
【0043】レディ信号を受信した送信側ノード2−1
はデータ信号線112→データ用クロスポイント12→
データ信号線212という経路で受信側ノード3−1に
対してデータ転送を行う。
【0044】上記の場合、送信側ノード2−1はデータ
信号線112を用いて受信側ノード3−1へのデータ転
送を行う前に、リクエスト信号及び制御信号を送出して
転送経路を確保しているので、他の送信側ノード2−2
〜2−4が受信側ノード3−1へのデータ転送をリクエ
スト信号及び制御信号でリクエストしても受信側ノード
3−1が使用中であることが通知されるだけである。
【0045】すなわち、従来技術では送信側ノード2−
1〜2−4からリクエスト信号及びデータが同一信号線
で送出されているので、その時のデータを入力バッファ
に保持しておかなければならない。
【0046】これに対し、本発明では送信側ノード2−
1〜2−4とネットワークスイッチ装置1との間及び受
信側ノード3−1〜3−4とネットワークスイッチ装置
1との間が夫々独立のリクエスト信号線111,12
1,131,141,211,221,231,241
とデータ信号線112,122,132,142,21
2,222,232,242とレディ信号線113,1
23,133,143,213,223,233,24
3とで接続されているため、データ転送前に転送経路を
確定することが可能となり、一度転送経路が確定すると
それ以外のノードによるデータ転送が不可となるので、
ネットワークスイッチ装置1に対して待ち状態にあるノ
ードからデータが送出されることはない。
【0047】このように、リクエスト用クロスポイント
11とデータ用クロスポイント12とレディ用クロスポ
イント13と入力ポート14〜17と出力ポート18〜
21とによって送信側ノード2−1〜2−4と受信側ノ
ード3−1〜3−4との間の転送経路を確定してからデ
ータ転送を開始するので、ネットワークスイッチ装置1
上でデータバッファが不要となり、またパスを確定する
期間にデータに先行すべき制御情報が事前に格納される
ので、ターン・アラウンド・タイムを向上させることが
できる。
【0048】図1に示す構成例では送信側ノード2−1
〜2−4×受信側ノード3−1〜3−4が4×4のケー
スを例示しているが、送信側ノード及び受信側ノードの
台数が4台よりも多い場合には複数台のネットワークス
イッチ装置を使用して大規模なネットワークを実現する
ことができる。その場合には送信側ノードから送信され
た信号やデータが受信側ノードまで到達するのに複数の
ネットワークスイッチ装置を経由するが、各信号やデー
タの受け渡しは上述したのと同様な手順で行われる。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の送信側ノードと複数の受信側ノードとの間を相互に
接続するネットワークスイッチ装置において、複数の送
信側ノード各々からのリクエストに応答して自装置内に
おける複数の受信側ノード各々までの転送経路を確定
し、この確定された転送経路を用いて複数の送信側ノー
ドと複数の受信側ノードとの間のデータ転送を実行する
ことによって、接続台数の増加に伴う大規模なネットワ
ークをフルクロスポイントネットワークで安価に実現す
ることができ、少量のデータ転送に関わる転送速度を向
上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるネットワークスイッチ
装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施例によるライト転送に関する手
順を示す図である。
【図3】従来例によるネットワークスイッチ装置の構成
を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 ネットワークスイッチ装置 2−1〜2−4 送信側ノード 3−1〜3−4 受信側ノード 10 調停回路 11 リクエスト用クロスポイント 12 データ用クロスポイント 13 レディ用クロスポイント 14〜17 入力ポート 18〜21 出力ポート

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の送信側ノードと複数の受信側ノー
    ドとの間を相互に接続するネットワークスイッチ装置で
    あって、 前記複数の送信側ノード各々からのリクエストに応答し
    て自装置内における前記複数の受信側ノード各々までの
    転送経路を確定する確定手段と、 前記確定手段で確定された転送経路を用いて前記送信側
    ノードと前記受信側ノードとの間のデータ転送を実行す
    る手段とを有することを特徴とするネットワークスイッ
    チ装置。
  2. 【請求項2】 前記確定手段は、前記複数の送信側ノー
    ド各々からのリクエストの競合時に予め設定された優先
    順位に基づいてそれらのリクエストのうちの一つを選択
    するよう構成したことを特徴とする請求項1記載のネッ
    トワークスイッチ装置。
  3. 【請求項3】 複数の送信側ノードと複数の受信側ノー
    ドとの間を相互に接続するネットワークスイッチ装置で
    あって、 前記複数の送信側ノードに接続されかつ前記複数の送信
    側ノードからのあて先情報を含むリクエスト信号及び制
    御情報と前記複数の受信側ノードからの受信可能状態を
    示すレディ信号とが夫々独立に入力される複数の入力ポ
    ートと、 前記複数の受信側ノードに接続されかつ前記リクエスト
    信号及び前記制御情報と前記レディ信号とが夫々独立に
    入力される複数の出力ポートと、 前記複数の送信側ノード各々からのリクエスト信号が入
    力される入力ポートと前記リクエスト信号の送出先の受
    信側ノードに対応する出力ポートとをスイッチングする
    リクエスト用クロスポイントと、 前記複数の送信側ノード各々からのデータ信号が入力さ
    れる入力ポートと前記データ信号の送出先の受信側ノー
    ドに対応する出力ポートとをスイッチングするデータ用
    クロスポイントと、 前記複数の送信側ノード各々からのリクエスト信号に応
    答して前記複数の受信側ノードから出力されるレディ信
    号が入力される出力ポートと前記レディ信号の送出先の
    送信側ノードに対応する入力ポートとをスイッチングす
    るレディ用クロスポイントと、 前記複数の送信側ノード各々からのリクエスト信号に応
    答して前記リクエスト用クロスポイントと前記データ用
    クロスポイントと前記レディ用クロスポイントとにおけ
    るスイッチング動作を制御しかつ前記制御情報と前記レ
    ディ信号とを用いて前記複数の受信側ノード各々までの
    自装置内の転送経路を確定する確定手段と、 前記確定手段で確定された転送経路を用いて前記送信側
    ノードと前記受信側ノードとの間で前記データ信号の転
    送を実行する手段とを有することを特徴とするネットワ
    ークスイッチ装置。
  4. 【請求項4】 前記確定手段は、前記複数の送信側ノー
    ド各々からのリクエスト信号の競合時に予め設定された
    優先順位に基づいてそれらのリクエスト信号のうちの一
    つを選択するよう構成したことを特徴とする請求項3記
    載のネットワークスイッチ装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8532118B2 (en) 2010-11-01 2013-09-10 Fujitsu Limited Communication technique in network including layered relay apparatuses

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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