KR100542342B1 - 측정 기반의 적응성 있는 로드 트래픽 밸런싱 시스템을사용하는 라우터 및 그 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스위치 구조에 의해 접속된 라우팅 노드들을 포함하는 분산형 라우터에서 라우팅 노드들에 사용되는 입출력 프로세서에 관한 것으로, 입출력 프로세서는, (1) N개의 입력 링크들로부터 인커밍 데이터 패킷을 수신하기 위한 입력 인터페이스 제어기, 및 (2) 아웃고잉 데이터 패킷을 제1 및 제2 업링크들을 통해 스위치 구조에 송신하기 위한 출력 인터페이스 제어기를 포함한다. N개의 입력 링크들 각각은 제1 및 제2 업링크들중 하나에 할당되어, 각각의 입력 링크로부터의 인커밍 데이터 패킷이 제1 및 제2 업링크들중 할당된 하나에 의해 스위치 구조에 송신되게 한다. 입출력 프로세서는 또한 (3) (ⅰ)제1 및 제2 업링크들상에서 제1 및 제2 업링크 트래픽 레벨들을 결정하며, (ⅱ)제1 업링크와 제2 업링크 사이의 차를 결정하고, (ⅲ)이 차를 소정의 임계치와 비교하며, (ⅳ)그 차가 소정의 임계치를 초과하는 결정에 응답하여, 보다 큰 업링크 트래픽 레벨을 갖는 업링크로부터 보다 적은 업링크 트래픽 레벨까지 적어도 하나의 입력 링크를 재할당하는 로드 배런싱 제어기를 포함한다.
분산형 라우터, 입출력 프로세서, 로드 밸런싱 제어기, 업링크 트래픽 레벨

Description

측정 기반의 적응성 있는 로드 트래픽 밸런싱 시스템을 사용하는 라우터 및 그 동작 방법{ROUTER USING MEASUREMENT-BASED ADAPTABLE LOAD TRAFFIC BALLANCING SYSTEM AND METHOD OF OPERATION}
도 1은 종래의 예시적인 실시예에 따르는 분산형 라우터 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 최적의 로드 밸런싱 기술을 사용하는 분산형 라우터 구조를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 예시적인 입출력 프로세서(IOP)의 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 예시적인 입출력 프로세서의 로드 밸런싱 동작에 대한 플로우챠트를 나타낸 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
200: 분산형 라우터 구조
210-240: 라우팅 노드들
250: 고속 상호접속 스위치
212, 214, 222, 224: 물리 매체 디바이스들(PMD)
216, 226, 236 : 입출력 프로세서(IOP)
251: 스위치 구조
255: 스위치 프로세서
305: 패킷 분류 제어기
310: 패킷 스케쥴러
315: 로드 밸런싱 제어기
320: 로드 밸런싱 테이블
325: 업링크 로드 통계 테이블
본 발명은 대형 병렬 라우터에 관한 것으로, 특히 대형 병렬 라우터에 사용되는 측정-기반의 적응성있는 로드 트래픽 밸런싱 장치에 관한 것이다.
인터넷 사용자수의 증가와, 이들 사용자로부터의 다양한 서비스 요구와, VoIP(Voice-over-IP) 또는 스트리밍(streaming) 어플리케이선과 같은 새로운 서비스의 구현과, 모바일 인터넷의 개발로 인하여 인터넷 트래픽은 폭발적으로 증가하게 되었다. 서브네트워크 또는 다른 라우터에 접속되는 노드들을 릴레이하는 작용을 하는 종래의 라우터들은 패킷을 처리하며 그들의 목적지들을 결정하고 결정된 목적지로 패킷을 전송하는데 요구되는 시간이 통상 네트워크 경로들상에서 송신 시간 보다 작은 상황에서 그 역활을 잘 수행하게 된다. 그러나, 최근에, 높은 대역폭 네트워크 경로의 패킷 송신 능력과 인터넷 트래픽의 증가는 종래 라우터의 처리 능력을 능가하게 결합되었다. 따라서, 라우터는 인터넷에서 주요한 정체 지점으로 크게 비난받고 있다.
초기의 라우터는 컴퓨터 호스트상에서 구현되어, 호스트의 CPU가 모든 관리 임무, 예컨대 공유 버스를 통한 패킷 전송과 라우팅 테이블 계산을 수행했다. 이런 평이한 구조는 CPU에 집중되는 오버헤드(overhead)와 버스상의 혼잡으로 인하여 비효율적인 것으로 판명되었다. 그 결과, 라우터 판매자는 집중형 구조와 비교하여 효율적인 패킷 처리를 제공하는 분산형 라우터 구조를 개발했다. 분산형 라우터 구조에서는, 집중형 CPU에 의해 이전에 수행된 많은 기능들이 라인 카드들에 분산되고, 공유 버스는 고속 크로스바(crossbar) 스위치로 대체된다.
도 1은 종래의 예시적인 실시예에 따르는 분산형 라우터(100)를 도시한다. 분산형 라우터(100)는 광 네트워크(OC-192), 비동기 전송 모드(ATM) 네트워크 및 기가비트 이더넷(Gigabit Ethenet)을 포함하는 다른 종류의 네트워크와 인터페이싱한다. 분산형 라우터(100)는 라인 카드 모듈(LCMs)(111-113), 스위치 구조(130), 라우팅 프로세서(140), 및 라인 카드 모듈(LCMs)(151-153), LCM(111), LCM(112), 및 FT(Forwarding Table)(121), FT(122) 및 FT(123)을 포함하는 LCM(113)을 포함한다. 유사하게, LCM(151), LCM(152) 및 LCM(153)은 FT(161), FT(162) 및 FT(163)을 각각 포함한다.
인접하는 라우터 또는 서브네트워크로부터 수신되는 패킷은 라인 카드 모듈(111-113) 및 라인 카드 모듈(151-153)에 의해 수신되어 스위치 구조(140)로 보내진다. 스위치 구조(130)는 라인 카드 모듈(111-113)로부터 송,수신되는 패킷을 스위칭하며, 패킷을 릴레이하는 본질적인 역할을 담당한다.
라우팅 프로세서(140)는 라우팅 테이블(141)을 구축하며, 변화된 라우트를 즉시 업데이트함에 의해 라우팅 테이블(141)의 현 상태를 유지한다. 라우팅 프로세서(140)는 RIP(Routing Information Protocol), OSPF(Open Shortest Path First), 또는 BGP(Border Gateway Protocol)와 같은 라우팅 프로토콜을 실행함에 의해 라우팅 테이블(141)을 유지한다. FT(121-123과 161-163)는 각각의 라인 카드에서 효율적인 룩업(lookup)을 지원하며 라우팅 프로세서(140)의 라우팅 테이블(141)로부터 다운로드된다. 라인 카드 모듈로부터의 인커밍(incoming) 패킷이 FT로부터 그 목적지 경로를 찾을 수 없다면, 대응하는 패킷은 스위치 구조(130)를 통해 사전에 정의된 디폴트 라우트를 통과하거나, 또는 라인 카드에서 조용히 폐기된다.
라우터 제조업자가 분산형 라우터를 선호하는 주된 이유는 하나의 라우팅 테이블을 일관된 방식으로 관리하기 위해 집중형 프로세서를 사용하는 간편성에 있다. 한편, 라우팅 및 전송 기능의 분리가 고속 패킷 처리를 가능하게 할지라도, QoS 가능한 라우팅 서비스의 도입 및 네트워크 불안정에 의해 야기되는 라우트 지연은 보다 큰 패킷 처리 능력을 요구하게 되어, 라우팅 프로세서에 대한 부가적인 오버헤드 또는 라우터 자체의 불안정성을 초래한다.
상호동작 규칙의 효율적인 세트가 구축된다면, 많은 수의 소형 라우터들은 동시에(즉, 병렬로) 동작할 수 있다, 라우팅 문제를 다루기 위해 단일 라우팅 서버를 사용함에 의해 이런 조화 문제를 회피하고 있다. 따라서, 라우터의 크기 및 그 최대 성능은 이용가능한 마이크로프로세서 처리 능력의 크기에 구속된다.
라우터로 되돌아오는 데이터 패킷은 입력 인터페이스 내에서 2개 이상의 업링크 경로들을 통해 하나 이상의 스위치 구조로 스위칭된다. 다수의 업링크 및 스위치 구조 모듈을 갖는 목적은 트래픽 로드 밸런싱을 수행하며, 링크 또는 스위치 구조 모듈 실패의 경우에 용장 경로를 제공하고자 하는 것이다. 예컨대, 도 1의 LCM(111)에 의해 수신된 패킷은 N개의 업링크 경로들중 하나를 통해 스위치 구조(130)에 송신된다.
실제 업링크 경로는 FT(121)에 의해 선택된다. 선택된 경로는 예컨대 업링크가 연속적인 패킷에 대해 순차적으로 선택되는 라운드 로빈(round robin) 로드 밸런싱 스킴(scheme)에 의해 선택된다.
그러나, 그 속성상, 이러한 스킴은 동일한 소스로부터의 패킷이 출력 인터페이스(예컨대, LCM(151-153))에서 수신되는 순서를 잠재적으로 변경시킨다. 이는 성능 및 일치와 관련된 문제를 가져온다. 인터넷 프로토콜(IP)이 소정의 패킷 순서를 갖는다고 가정하지 않는다 할지라도, 목적지에서 순서를 벗어나(out-of-order) 도착하는 패킷은 특히 TCP/IP 어플리케이션에서 쓰루프트(throughput) 문제를 생성한다. 이 문제는 패킷 크기 변동이 로드 밸런싱 스킴의 효율성에 영향을 미치기 때문에 패킷 크기가 고려되지 않는한, 더욱 악화된다.
따라서, 개선된 대형 병렬 라우터에 대한 기술이 요구된다. 특히, 효율적인 로드 밸런싱 스킴을 구현하는 분산형 구조를 갖는 대형 병렬 라우터에 대한 요구가 생기게 되었다. 특히, 순서를 벗어난 패킷 도착을 최소화하며 패킷 크기 변동의 충격을 최소화하는 로드 밸런싱 스킴을 구현하는 분산형 라우터 구조에 대한 요구가 생기게 되었다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은, 스위치 구조에 의해 상호접속된 복수의 라우팅 노드들을 포함하는 분산형 라우터에서 복수의 라우팅 노드들중 하나에서 사용되는 입출력 프로세서를 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 라우터의 입력 인터페이스에서 로드 밸런싱에 대한 측정 기반 접근법을 구현한다. 트래픽 모니터링 제어기는 로드 밸런싱을 수행하기 위해 라우팅 테이블을 사용한다. 패킷 스트림은 인커밍 인터페이스, 목적지 IP 어드레스, 포트 번호 등과 같은 몇가지 기준에 따라 분류된다. 라우트 룩업 테이블은 묵시적인 분류기로서 기능한다. 로드 밸런싱 제어기는 업링크 경로를 각각의 패킷 플로우에 대한 스위치 구조에 할당한다. 로드 밸런싱 제어기는 측정된 트래픽에 기초하여 업링크 경로를 재평가하고 업링크 경로를 재할당하여 최적의 로드 밸런싱을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입출력 프로세서는, (1) N개의 입력 링크들 로부터 인커밍 데이터 패킷들을 수신할 수 있는 입력 인터페이스 제어기, (2) 아웃고잉 데이터 패킷을 제1 및 제2 업링크를 통해 스위치 구조에 송신할 수 있는 출력 인터페이스 제어기(여기서, N개의 입력 링크들 각각은 제1 및 제2 업링크들중 하나에 할당되어 각각의 입력 링크로부터의 인커밍 데이터 패킷이 제1 및 제2 업링크들중 할당된 하나에 의해 스위치 구조에 송신되게 한다), 및 (3) 제1 업링크상에서 제1 업링크 트래픽 레벨을 결정하며 그리고 제2 업링크상에서 제2 업링크 트래픽 레벨을 결정하고, 제1 및 제2 업링크 트래픽 레벨들 사이의 차를 결정하며, 소정의 임계치와 그 차를 비교하고, 그 차가 소정의 임계치를 초과하는 결정에 응답하여 보다 큰 업링크 트래픽 레벨을 갖는 제1 및 제2 업링크들중 하나로부터 보다 적은 업링크 트래픽 레벨을 갖는 제1 및 제2 업링크들중 하나까지 N개의 입력 링크들중 적어도 하나를 재할당할 수 있는 로드 밸런싱 제어기를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 로드 밸런싱 제어기는 주기적인 간격 후에 제1 업링크 트래픽 레벨과 제2 업링크 트래픽 레벨을 결정한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 로드 밸런싱 제어기는 외부 제어 신호에 응답하여 제1 업링크 트래픽 레벨과 제2 업링크 트래픽 레벨을 결정한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 로드 밸런싱 제어기는 N개의 입력 링크들 각각에서 입력 트래픽 레벨들을 결정할 수 있으며, N개의 입력 링크들중 적어도 하나에 대한 입력 트래픽 레벨들에 따라서 N개의 입력 링크들중 적어도 하나를 재할당한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 로드 밸런싱 제어기는, N개의 입력 링 크들중 적어도 하나의 최소수의 재할당 후에 제1 업링크 트래픽 레벨 및 제2 업링크 트래픽 레벨이 거의 동일하게 되는데 충분한 총 입력 트래픽 레벨을 갖는 N개의 입력 링크들중 적어도 하나의 최소수를 재할당한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 출력 인터페이스는 제1 및 제2 업링크들상에서 아웃고잉 데이터 패킷의 송신을 스케쥴링할 수 있는 패킷 스케쥴러를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 입출력 프로세서는 제1 업링크 트래픽 레벨 및 제2 업링크 트래픽 레벨을 저장할 수 있는 패킷 스케쥴러와 연관된 업링크 로드 통계 테이블을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 입출력 프로세서는 N개의 입력 링크중 어느 것이 제1 업링크 및 제2 업링크에 할당되는지를 나타내는 할당 데이터를 저장할 수 있는 패킷 스케쥴러와 연관된 로드 밸런싱 테이블을 더 포함한다. 여기서, 로드 밸런싱 제어기는 할당 데이터를 수정할 수 있다.
상기한 내용은 본 발명의 기술적 이점 및 특징을 오히려 넓게 기재한 것으로, 이하 설명되는 본 발명의 상세한 설명을 참조하면 본 기술 분야의 당업자에게 보다 잘 이해될 것이다. 본 발명의 또 다른 특징 및 이점은 이하 설명되며 본 발명의 특허청구범위의 주제를 형성한다. 본 기술 분야의 당업자들은 본 발명의 동일한 목적으로 수행하기 위한 개념 및 특정 실시예를 용이하게 사용할 수 있을 것이며, 이런 균등 구성을 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 실현할 수 있을 것이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서 명세서에 사용되는 몇몇 용어 및 문구를 정의하는 것이 유익할 것으로 사료되어, 이하 그 정의를 기재한다.
"포함"은 제한없는 포함을 의미하며, "또는"은 및/또는 을 의미하며, "~연관된"은 포함되는, ~내에 포함되는, ~과 상호접속되는, ~과 접속되는, ~과 결합되는, ~과 통신할 수 있는, ~과 협력하는, 인터리브(interleave), 쥬타포즈(jutapose), ~ 인접한, ~ 구속된, ~갖는, ~ 속성을 갖는 등을 의미하며, "제어기"는 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어에서 구현되는, 또는 이들중 2개의 조합으로 구현되는 적어도 하나의 동작을 제어하는 임의의 디바이스, 시스템 또는 그 일부를 의미한다. 특정 제어기와 연관된 기능이 로컬 또는 리모트인지 여부에 따라 집중형 또는 분산형일 수 있음을 이해해야 한다. 어떤 단어 및 문구의 정의는 본 명세서를 통해 제공되며, 본 기술 분야의 당업자는 이런 정의된 단어 및 문구가 종래의 사용 및 차후에 적용된다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 원리를 설명하는데 사용되는 도 2 내지 4와 여러 실시예는 단지 예시적인 것이며, 발명을 제한하는 목적으로 고려되서는 안된다. 본 기술 분야의 당업자는 본 발명의 원리가 임의의 적절히 배열된 분산형 라우터에서 구현되는 것을 이해할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 최적의 로드 밸런싱 기술을 사용하는 분산형 라우터 구조(200)를 예시한다. 분산형 라우터 구조(200)는 고속 상호접속 스위치(250)에 의해 접속되는 예시적인 라우팅 노드들(210, 220, 230 및 240)을 포함하는 N개의 독립적인 라우팅 노드들(RN)까지 이용하여 스켈러빌리티(scalability) 및 고성능을 제공한다.
각각의 라우팅 노드는 입출력 프로세서(IOP) 및 하나 이상의 물리 매체 디바이스들(PMDs)을 포함한다. 예시적인 RN(210)은 PMD(212)(PMD-A로 라벨링됨), PMD(214)(PMD-A로 라벨링됨), 및 IOP(216)를 포함한다. RN(220)은 PMD(222)(PMD-A로 라벨링됨), PMD(224)(PMD-B로 라벨링됨), 및 IOP(226)를 포함한다.
RN(230)은 PMD(232)(PMD-A로 라벨링됨), PMD(234)(PMD-B로 라벨링됨), 및 IOP(236)을 포함한다. 마지막으로, 예시적인 RN(240)은 PMD(242)(PMD-A로 라벨링됨), PMD(244)(PMD-B로 라벨링됨), 및 IOP(246)을 포함한다.
IOP(216, 226, 236, 및 246)들 각각은 라우터(290) 및 네트워크(295)와 같은 서브네트 또는 인접한 라우터로부터 인커밍 IP 패킷을 버퍼링한다. IOP(216, 226, 236, 및 246)들 각각은 또한 요청된 서비스들을 분류하며, 패킷 헤더로부터 목적지 어드레스들을 룩업하고, 패킷을 아웃바운드(outbound) IOP로 전송한다.
더욱이, 각각의 IOP는 또한 라우팅 프로토콜 패킷으로부터 결정된 내부 라우팅 테이블을 유지하며, 라우팅 테이블로부터 가장 짧은 데이터 경로를 계산한다. 각각의 IOP는 그 PMD 모듈들중 하나로부터의 인커밍 패킷을 처리한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각의 PMD 카드는 IOP에서 처리되는 IP 네트워크(또는 ATM 스위치)로부터의 인커밍 패킷(또는 셀)을 프레임화하며, 버스 변환 기능을 수행한다.
IOP 및 PMD로 구성되며 상호접속 스위치(250)에서 하나 이상의 스위치 구조(251 및 252)에 의해 링크되는 라우팅 노드들(210, 220, 230 및 240) 각각은 본질적으로 라우터와 동일하다.
본 발명은 고속 상호접속 스위치(250)에 의해 접속되는 다수의 RN으로 구성되는 제너릭(Generic)의 스켈러블(scalable) 라우터를 제안한다. 따라서, 분산형 라우터 구조(200)는 각각의 블럭에 접속되는 고속 링크를 갖는 한 세트의 RN 구축 블럭으로 고려될 수 있다.
상호접속 스위치(250)는 예시적인 스위치 구조(251, 252)를 포함하는 다수의 스위치 구조로 구성된다. 다수의 스위치 구조는 다수의 업링크상의 IOP로부터 패킷을 수신하며 수신된 패킷을 목적지 IOP에 전송한다.
상호접속 스위치(250)에 위치하는 스위치 프로세서(SWP)(255)는 시스템 관리 및 IOP들 사이의 패킷 스위칭을 지원한다. 분산형 라우터 구조(200)는 시장에서 상용가능한 재고를 사용함에 의해 구성될 수 있어, 비용 경쟁력, 유연성, 탄력, 및 각각의 구축 블럭을 스위치 구조에 부착함에 의한 스켈러빌리티(scalability)를 가져온다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 라우팅 노드(210)의 예시적인 입출력 프로세서(IOP)(216)를 예시한다.
도 3에 도시된 입출력 프로세서(216)는 패킷 분류 제어기(305), 패킷 스케쥴러(310), 로드 밸런싱 제어기(315), 로드 밸런싱 테이블(320), 및 업링크 로드 통계 테이블(325)을 포함한다.
입출력 프로세서(216)는 예시적인 입력 채널들(I1, I2, 및 In)을 포함하는 N개의 입력 채널들상에서 PMD(212, 214)로부터 인커밍 데이터 패킷을 수신하며, 그 수신된 데이터 패킷을 패킷 분류 제어기(305)로 전송한다.
패킷 분류 제어기(305)는 수신된 패킷의 IP 어드레스를 조사하여 어느 데이터 패킷이 스위치 구조(130)에 전송되야 하는지 또한 어드 데이터 패킷이 PMD(212, 214)를 통해 다시 전송되는지를 결정한다.
패킷 분류 제어기(305)는 라우팅 노드들(220, 230 및 240)중 하나로의 연속적인 전송을 위해 상호접속 스위치(250)에서 다수의 스위치 구조(예컨대, 스위치 구조(251, 252))에 전송되는 모든 데이터 패킷을 패킷 스케쥴러(310)에 전송한다. 패킷 스케쥴러(310)는 모든 데이터 패킷을 2개의 업링크 경로들, O1 및 O2중 하나를 통해 스위치 구조(130)에 전송한다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 2개 이상의 업링크 경로들이 구현될 수 있다. 패킷 스케쥴러(310)에 의해 선택되는 업링크 경로는 로드 밸런싱 테이블(320)에 저장되는 라우팅 테이블 정보에 의해 결정된다.
본 발명의 원리에 따르면, O1 업링크 경로 및 O2 업링크 경로에 대한 데이터 패킷 로드 통계는 패킷 스케쥴러(310)에서 측정(또는 판독)되며, 업링크 로드 통계 테이블(325)에 저장된다.
또한, 본 발명의 원리에 따르면, 로드 밸런싱 제어기(315)는 O1 업링크 경로와 O2 업링크 경로 사이의 로드 밸런싱을 달성하기 위하여 로드 밸런싱 테이블(320)에 저장되는 라우팅 테이블 정보를 수정하도록 업링크 로드 통계 테이 블(325)에 저장된 측정된(판독된) 로드 통계를 사용한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 예시적인 입출력 프로세서(IOP)(216)의 로드 밸런싱 동작을 예시하는 플로우챠트이다. 초기에, 로드 밸런싱 제어기(315)는 입력 링크들을 초기 또는 디폴트 설정(예컨대, 각각의 업링크 경로는 동일하게 입력 링크를 공유한다)에 따라 업링크 경로들(O1, O2)에 할당한다(단계 405).
그리고, 통상의 동작 과정 동안, 로드 밸런싱 제어기(315)는 이전의 로드 밸런싱 간격에 대한 각각의 업링크 경로에서 아웃고잉 트래픽을 측정한다(단계 410).
로드 밸런싱 간격은 변형가능한 주기적 간격(예컨대, 10초, 20초 또는 30초 마다 한번씩)이거나, 또는 스위치 구조(130)로부터 제어 신호의 수신과 같은 외부 트리거링 이벤트(triggering event)에 의해 결정된다.
다음에, 로드 밸런싱 제어기(315)는 업링크 경로들 사이의 트래픽 차이가 소정의 로드 밸런싱 임계치(예컨대, 10%)보다 큰지를 판정한다(단계 415). 여기서, 로드 밸런싱 제어기(315)는 업링크 로드 통계 테이블(325)에 저장된 업링크 로드 통계에 기초하여 사기 판정을 수행한다.
업링크 경로들 사이의 트래픽 차이가 임계치를 초과하지 않으면, 로드 밸런싱 제어기(315)는 각각의 업링크에서 아웃고잉 트래픽을 계속 측정한다(단계 420, 단계 410).
한편, 업링크 경로들 사이의 트래픽 차이가 임계치를 초과한다면, 로드 밸런싱 제어기(315)는 각각의 입력 링크상에서 인커밍 트래픽을 측정하며, 업링크 경로 들 O1 및 O2상의 업링크 트래픽에서 차이의 절반에 인접한 총 트래픽 플로우를 갖는 입력 링크의 최소수를 선택한다(단계 420, 단계 425).
로드 밸런싱 제어기(315)는 패킷 분류 제어기(305)로부터 직접 입력 링크 트래픽을 측정하거나, 또는 패킷 스케쥴러(310)에 의해 수신되고 업링크 로드 통계 테이블(325)에 저장된 입력 링크 정보를 사용하여 간접적으로 입력 링크 트래픽을 결정한다.
마지막으로, 로드 밸런싱 제어기(315)는 로드 밸런싱 테이블(320)에서 선택된 업링크와, 보다 적은 트래픽을 갖는 업링크 경로와의 연관을 재구성한다(단계 430). 몇몇 데이터 패킷 재순서화(re-ordering)는 업링크 재연관(재구성)이 행해진 후의 시간의 작은 윈도우 동안 목적지에서 필요할 수 있다. 그러나, 단지 작은 수의 패킷이 재순서화될 필요가 있을 것이다.
2개 이상의 업링크 경로들을 포함하는 본 발명의 다른 실시예에서, 로드 밸런싱 제어기(315)는 M개의 업링크 경로들상에서 평균 업링크 트래픽 레벨을 결정하며 그 업링크 경로에 대한 평균 업링크 트래픽 레벨과 실제 업링크 트래픽 레벨 사이의 차이를 각각의 업링크에 대해 결정한다.
평균 업링크 트래픽 레벨 아래에 있는 각각의 업링크에 있어서, 로드 밸런싱 제어기(315)는 평균 업링크 트래픽 레벨 위에 있는 하나 이상의 업링크 경로들에 현재 할당된 하나 이상의 입력 링크들을 재할당하여, 각각의 업링크 경로들이 상당히 실제적인 평균 업링크 트래픽 레벨에 인접하게 한다.
본 발명이 상술한 바와 같이 상세히 설명되었다 할지라도, 본 기술 분야의 당업자에게는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어남이 없이 다양한 변형, 대체 및 수정이 가능함을 이해할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은 효율적인 로드 밸런싱 스킴을 구현하는 분산형 구조를 갖는 대형 병렬 라우터를 제공할 수 있으며, 특히, 순서를 벗어난 패킷 도착을 최소화하며 패킷 크기 변동의 충격을 최소화하는 로드 밸런싱 스킴을 구현하는 분산형 라우터 구조를 제공할 수 있다.

Claims (20)

  1. 스위치 구조에 의해 상호 접속된 복수의 라우팅 노드들을 포함하는 분산형 라우터에서 상기 복수의 라우팅 노드들중 하나의 라우팅 노드에서 사용되는 입출력 프로세서에 있어서,
    N개의 입력링크들로부터 데이터 패킷을 수신하는 입력 인터페이스 제어기;
    상기 N개의 입력 링크들 각각은 제1 및 제2 업 링크들중 하나에 할당되어 상기 각각의 입력 링크들로부터 상기 입력 인터페이스 제어기에서 수신한 데이터 패킷을 상기 제1 및 제2 업 링크들중 상기 할당된 하나의 업링크에 의해 스위치 구조로 송신하는 출력 인터페이스 제어기;
    상기 제1 업링크 및 제2 업링크상에서 제1 및 제2 업링크 트래픽 레벨을 각각 결정하여 상기 제1 및 제2 업링크 트래픽 레벨들간의 차이를 결정하고, 상기 차이를 소정의 임계치와 비교하며, 상기 차이가 상기 소정의 임계치를 초과하는 경우, 보다 큰 업링크 트래픽 레벨을 갖는 상기 제1 및 제2 업링크들중 하나로부터 보다 적은 업링크 트래픽 레벨을 갖는 상기 제1 및 제2 업링크들중 하나에까지 상기 N개의 입력 링크들중 적어도 하나를 재할당할 수 있는 로드 밸런싱 제어기를 포함하되,
    상기 출력 인터페이스 제어기는, 상기 제1 및 제2 업링크들상에서 상기 데이터패킷들의 송신을 스케쥴링하는 패킷 스케쥴러와, 상기 제1 및 제2 업링크 트래픽 레벨 각각을 저장하는 업링크 로드 통계 테이블과, 상기 N개의 입력 링크들중 어떠한 링크가 제1 및 제2 업링크에 할당되는지를 나타내는 할당 데이터를 저장하는 로드 밸런싱 제어기를 포함하는 입출력 프로세서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로드 밸런싱 제어기는,
    주기적인 간격 후 상기 제1 업링크 트래픽 레벨 및 상기 제2 업링크 트래픽 레벨을 결정하는 입출력 프로세서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 로드 밸런싱 제어기는,
    외부 제어 신호에 응답하여 상기 제1 업링크 트래픽 레벨 및 상기 제2 업링크 트래픽 레벨을 결정하는 입출력 프로세서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 로드 밸런싱 제어기는,
    상기 N개의 입력 링크들 각각에서 입력 트래픽 레벨들을 결정하며, 상기 N개의 입력 링크들중 적어도 하나의 링크 입력 트래픽 레벨에 의해 상기 N개의 입력 링크들중 적어도 하나를 재 할당할 수 있는 입출력 프로세서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 로드 밸런싱 제어기는,
    상기 N개의 입력 링크들중 적어도 하나의 최소수를 재할당한 후, 상기 제1 업링크 트래픽 레벨 및 상기 제2 업링크 트래픽 레벨을 대략 동일하게 하는데 충분한 총 입력 트래픽 레벨을 갖는 상기 N개의 입력 링크들중 적어도 하나의 최소수를 재할당하는 입출력 프로세서.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 원격 통신 디바이스들 사이에서 데이터 패킷들을 라우팅할 수 있는 분산형 라우터에 있어서,
    상기 원격 통신 디바이스들로부터 데이터 패킷을 각각 수신하며, 수신된 데이터 패킷을 각각 송신할 수 있는 입출력 프로세서들을 각각 포함하는 복수의 라우팅 노드들;
    상기 복수의 노드들 사이에서 상기 데이터 패킷들을 송신할 수 있는 스위치 구조를 포함하되,
    상기 복수의 라우팅 노드들 각각에 포함된 입출력 프로세서는,
    N개의 입력링크들로부터 데이터 패킷을 수신하는 입력 인터페이스 제어기;
    상기 N개의 입력 링크들 각각은 제1 및 제2 업 링크들중 하나에 할당되어 상기 각각의 입력 링크들로부터 상기 입력 인터페이스 제어기에서 수신한 데이터 패킷을 상기 제1 및 제2 업 링크들중 상기 할당된 하나의 업링크에 의해 스위치 구조로 송신하는 출력 인터페이스 제어기;
    상기 제1 업링크 및 제2 업링크상에서 제1 및 제2 업링크 트래픽 레벨을 각각 결정하여 상기 제1 및 제2 업링크 트래픽 레벨들간의 차이를 결정하고, 상기 차이를 소정의 임계치와 비교하며, 상기 차이가 상기 소정의 임계치를 초과하는 경우, 보다 큰 업링크 트래픽 레벨을 갖는 상기 제1 및 제2 업링크들중 하나로부터 보다 적은 업링크 트래픽 레벨을 갖는 상기 제1 및 제2 업링크들중 하나에까지 상기 N개의 입력 링크들중 적어도 하나를 재할당할 수 있는 로드 밸런싱 제어기를 포함하고,
    상기 출력 인터페이스 제어기는, 상기 제1 및 제2 업링크들상에서 상기 데이터패킷들의 송신을 스케쥴링하는 패킷 스케쥴러와, 상기 제1 및 제2 업링크 트래픽 레벨 각각을 저장하는 업링크 로드 통계 테이블과, 상기 N개의 입력 링크들중 어떠한 링크가 제1 및 제2 업링크에 할당되는지를 나타내는 할당 데이터를 저장하는 로드 밸런싱 제어기를 포함하는 분산형 라우터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 로드 밸런싱 제어기는,
    주기적인 간격 후 상기 제1 업링크 트래픽 레벨 및 상기 제2 업링크 트래픽 레벨을 결정하는 분산형 라우터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 로드 밸런싱 제어기는,
    외부 제어 신호에 응답하여 상기 제1 업링크 트래픽 레벨 및 상기 제2 업링 크 트래픽 레벨을 결정하는 분산형 라우터.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 로드 밸런싱 제어기는,
    상기 N개의 입력 링크들 각각에서 입력 트래픽 레벨들을 결정하며, 상기 N개의 입력 링크들중 적어도 하나의 입력 링크에서 입력 트래픽 레벨들에 따라 상기 N개의 입력 링크들중 적어도 하나를 재할당할 수 있는 분산형 라우터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 로드 밸런싱 제어기는,
    상기 N개의 입력 링크들중 적어도 하나의 최소수를 재할당한 후, 상기 제1 업링크 트래픽 레벨 및 상기 제2 업링크 트래픽 레벨이 대략 동일하게 하는데 충분한 총 입력 트래픽 레벨을 갖는 상기 N개의 입력 링크들중 적어도 하나의 최소수를 재할당하는 분산형 라우터.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 스위치 구조에 의해 상호 접속된 복수의 라우팅 노드들을 포함하는 분산형 라우터에서 사용되는 상기 복수의 라우팅 노드들중 적어도 하나의 라우팅 노드에서 데이터 패킷들을 라우팅하는 방법에 있어서,
    N개의 입력 링크들로부터 데이터 패킷을 수신하는 단계;
    상기 수신된 데이터 패킷들을 제1 업링크 및 제2 업링크를 통해 상기 스위치 구조에 송신하는 단계;
    상기 제1 업링크 및 제2 업링크상에서 제1 및 제2 업링크 트래픽 레벨을 각각 결정하는 단계;
    상기 결정된 제1 및 제2 업링크 트래픽 레벨들간의 차이를 산출하는 단계;
    상기 산출된 업링크 레벨들간의 차이를 소정의 임계치와 비교하는 단계;
    상기 비교결과, 산출된 업링크 레벨들간의 차이가 소정의 임계치를 초과하는 경우, 보다 큰 업링크 트래픽 레벨을 갖는 상기 제1 및 2 및 업링크들중 하나로부터 보다 적은 업링크 트래픽 레벨을 갖는 상기 제1 및 제2 업링크들중 하나에까지 상기 N개의 입력 링크들중 적어도 하나를 재 할당하는 단계를 포함하되,
    상기 N개의 입력 링크들 각각은 상기 제1 및 제2 업링크들중 하나에 할당되어 상기 각각의 입력 링크로부터의 데이터 패킷이 상기 제1 및 제2 업링크들중 상기 할당된 하나에 의해 상기 스위치 구조에 송신하는 라우팅 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 업링크 트래픽 레벨 및 상기 제2 업링크 트래픽 레벨의 결정은 주 기적인 간격 후에 결정하는 것을 특징으로 하는 라우팅 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 N개의 입력 링크들 각각에서 입력 트래픽 레벨들을 결정하는 단계; 및
    상기 N개의 입력 링크들중 적어도 하나의 입력 링크의 입력 트래픽 레벨에 따라 상기 N개의 입력 링크들중 적어도 하나의 입력 링크를 재할당하는 단계를 더 포함하는 라우팅 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 재할당하는 단계는,
    상기 N개의 입력 링크들중 적어도 하나의 최소수를 재할당한 후, 상기 제1 업링크 트래픽 레벨 및 상기 제2 업링크 트래픽 레벨이 대략 동일하게 하는데 충분한 총 입력 트래픽 레벨을 갖는 상기 N개의 입력 링크들중 적어도 하나의 최소수를 재할당하는 단계를 포함하는 라우팅 방법.
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