KR100917603B1 - 분산 구조의 라우터 시스템 및 그의 논스톱 패킷 포워딩제어 방법 - Google Patents

분산 구조의 라우터 시스템 및 그의 논스톱 패킷 포워딩제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분산 구조의 라우터 시스템 및 그의 논스톱 패킷 포워딩 제어 방법에 관한 것으로, 라우터 프로세서가 교체되거나 재시동되더라도 끊김 없는 포워딩 서비스를 제공할 수 있도록, RIB를 기반으로 FIB를 구성하고, 상기 FIB를 기반으로 패킷 포워딩을 처리하는 다수의 라인카드들과, 정상 동작시에는 이웃 라우터의 라우팅 정보 또는 운영자가 제공하는 정보를 기반으로 상기 RIB를 구성하고, 장애발생시에는 상기 라인카드들에 존재하는 FIB를 기반으로 상기 RIB를 구성한 후, 상기 RIB를 상기 라인카드에 제공하는 라우터 프로세서와, 상기 라인카드들과 상기 라우터 프로세서간에 송수신되는 정보를 전달하는 버스를 포함하여 구성되며, 이에 의하여 패킷 포워딩 동작을 끊김 없이 수행할 뿐 만 아니라, 복구된 RIB를 이웃 라우팅 시스템 또는 운영자가 제공하는 라우팅 정보를 통해 갱신하여 정보의 일치성도 보장할 수 있다.
라우팅 시스템, 패킷 포워딩, RIB, FIB

Description

분산 구조의 라우터 시스템 및 그의 논스톱 패킷 포워딩 제어 방법{Routing system with distributed structure and control method for non-stop forwarding thereof}
본 발명은 분산 구조의 라우터 시스템에 관한 것으로, 특히 라우터 시스템내 라우터 프로세서가 교체되거나 재시동되더라도 끊김 없는 포워딩 서비스를 제공할 수 있도록 하는 분산 구조의 라우터 시스템 및 이의 논스톱 패킷 포워딩 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-101-01, 과제명: 멀티미디어 QoS 라우팅 기술].
초기의 라우터 시스템은 입력되는 패킷을 운영체제내의 커널에 저장된 포워딩 정보를 검색하여 목적지로 패킷을 출력하였다.
그러나 패킷의 양이 점차 증가함에 따라 패킷의 포워딩을 담당하는 라인카드를 여러 장 장착하여, 각각의 라인카드로 입력되는 패킷을 각 라인카드에 존재하는 포워딩 정보를 기반으로 패킷을 원하는 포트로 전달하는 분산 구조를 가지게 되었 다.
분산 구조의 라우터 시스템에서는 라우터 프로세서에 라우팅 프로토콜이 존재하며, 이웃하는 라우터의 라우팅 정보 또는 운영자가 제공하는 정보를 기반으로 RIB(Routing Information Base)의 각 엔트리를 생성하고 갱신한다.
그리고 RIB가 갱신될 때마다 갱신된 RIB를 각 라인카드에 제공하여, 각 라인 카드에 존재하는 FIB(Forwarding Information Base)는 항상 최신 정보를 가지도록 한다. 즉, 정보의 일치성을 보장하여 각 라인카드가 패킷을 항상 정확하게 포워딩할 수 있도록 한다.
한편, 최근의 라우터 시스템은 각 라인카드의 실/탈장을 지원한다. 즉, 라우터 프로세서가 새로이 실장된 라인카드에 대해서도 자신의 RIB를 제공하여 정상적인 패킷 포워딩을 보장하고, 특정 라인카드에서 장애가 발생하더라도 전체 시스템 운영에는 지장이 없도록 한다.
그러나 라우터 프로세서에 장애가 발생할 때에는 더 이상의 시스템 운영이 어려우므로 시스템 운영을 즉시 중지하고, 해당 라우터 프로세서를 새로운 라우터 프로세서로 교체하거나 장애를 복구시킨 후 해당 라우터 프로세서를 재시동 시켜줘야 한다.
그러나 이때에는 기존의 라우터 프로세서가 보유하고 있던 RIB와 각 라인카드에 존재하던 RIB가 모두 삭제된다.
이와 같이 종래의 분산 구조의 라우터 시스템에서는 라우터 프로세서에 장애가 발생하게 되면, 라우터 프로세서가 보유하고 있던 RIB와 각 라인카드에 존재하던 RIB가 모두 삭제된다.
그 결과, 인접한 라우터와 프로토콜에 의해서 라우팅 정보를 교환하여 새로운 RIB를 만들기 전까지는 라우팅 시스템이 정상적인 패킷 포워딩을 수행하지 못하는 문제가 발생한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로써, RIB(Routing Information Base)를 기반으로 FIB(Forwarding Information Base)를 구성하고, 상기 FIB를 기반으로 패킷 포워딩을 처리하는 다수의 라인카드들; 정상 동작시에는 이웃 라우터의 라우팅 정보 또는 운영자가 제공하는 정보를 기반으로 상기 RIB를 구성하고, 장애발생시에는 상기 라인카드들에 존재하는 FIB를 기반으로 상기 RIB를 구성한 후, 상기 RIB를 상기 라인카드에 제공하는 라우터 프로세서; 및 상기 라인카드들과 상기 라우터 프로세서간에 송수신되는 정보를 전달하는 버스를 포함하는 라우터 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 라우터 프로세서는 상기 이웃 라우터 또는 운영자가 제공하는 정보를 기반으로, 상기 라우터 프로세서의 초기 시동시에 상기 RIB를 생성하며 상기 라우터 프로세서의 운영중에는 상기 RIB를 갱신하는 RIB 관리부; 상기 라인카드 들에 존재하는 FIB를 기반으로, 상기 라우터 프로세서의 교체 또는 재시동시에 상기 RIB를 복구하는 RIB 복구부; 및 상기 RIB 관리부의 상기 RIB를 상기 라인카드들로 전송하거나, 상기 라인카드들로부터 전송되는 상기 FIB를 상기 RIB 복구부로 전달하는 IPC 클라이언트를 포함한다.
그리고 상기 다수의 라인 카드들 각각은 상기 RIB를 기반으로 상기 FIB를 구성하며, 상기 라우터 프로세서가 교체 또는 재시동될 때에는 상기 FIB를 출력하는 FIB 관리부; 및 상기 라우터 프로세서로부터 전송되는 상기 RIB를 상기 FIB 관리부로 전달하거나, 상기 FIB 관리부가 출력하는 상기 FIB를 상기 라우터 프로세서로 전송하는 IPC 서버를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로써, 라인카드의 RIB(Routing Information Base) 엔트리 수를 참조하여 상기 라우터 프로세서의 교체 또는 재시동 여부를 확인하는 확인 단계; 및 상기 라우터 프로세서가 교체 또는 재시동되었으면, 상기 라인카드의 FIB(Forwarding Information Base)를 기반으로 RIB를 복구하는 복구 단계를 포함하는 라우팅 시스템의 논스톱 패킷 포워딩 제어 방법을 제공한다.
그리고 상기 라우팅 시스템의 논스톱 패킷 포워딩 제어 방법은 이웃 라우터 또는 운영자가 제공하는 라우팅 정보를 획득하여 상기 RIB를 갱신하는 제1 갱신 단계; 및 상기 갱신된 RIB를 기반으로 상기 라인카드내에 존재하는 상기 FIB를 갱신하는 제2 갱신 단계를 더 포함할 수 도 있다.
그리고 상기 확인 단계는 상기 RIB 엔트리수가 "0"이면 상기 라우터 프로세 서가 초기 시동되었다고 판단하고, "0"이 아니면 상기 라우터 프로세서가 교체 또는 재시동되었다고 판단한다.
이와 같이 본 발명의 분산 구조의 라우터 시스템 및 그의 논스톱 패킷 포워딩 제어 방법은 라우터 프로세서가 장애 발생으로 인해 교체되거나 재시동되어 라우터 프로세서와 라인카드내 RIB가 소실되더라도, 라인카드의 FIB를 기반으로 RIB를 복구함으로서 패킷 포워딩 동작을 끊김 없이 수행하도록 한다.
또한 복구된 RIB를 이웃 라우팅 시스템 또는 운영자가 제공하는 라우팅 정보를 통해 갱신한 후, 라인카드에 제공함으로써 정보의 일치성을 보장하도록 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 분산 구조의 라우터 시스템의 구성도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 라우터 시스템은 라우터 프로세서(100), 다수의 라인카드들(210~2M0), 스위치 패브릭(300), 및 이더넷 버스(400)를 포함한다.
라우터 프로세서(100)는 이웃 라우터 또는 운영자가 제공하는 라우터 정보 뿐 만아니라 다수의 라인카드들(210~2M0)의 FIB를 기반으로 RIB를 생성, 복구 및 갱신하고, RIB에 따른 전체 시스템 제어 기능을 수행한다.
즉, 라우터 프로세서(100)는 정상 동작시에는 라우팅 프로토콜을 통해 이웃 라우터 또는 운영자가 제공하는 라우팅 정보를 기반으로 RIB를 생성하거나 갱신하고, 장애 발생으로 인해 라우터 프로세서가 교체되거나 재시동되는 경우에는 다수의 라인카드들(210~2M0)에 저장된 FIB를 기반으로 RIB를 복구한다.
다수의 라인카드들(210~2M0) 각각은 라우터 프로세서(100)가 제공하는 RIB로부터 FIB를 룩업(look-up)하여 해당 패킷을 스위치 패브릭(300)을 통하여 출력포트의 라인카드로 전달하고, 출력포트의 라인카드는 출력 포트를 통해 수신한 패킷을 외부로 전달한다.
또한 라우터 프로세서(100)가 장애발생으로 인해 교체 또는 재시동될 때에는 자신의 FIB를 라우터 프로세서(100)에 제공하여 라우터 프로세서(100)가 이를 참조하여 RIB를 복구하도록 한다. 즉, 라우터 프로세서(100)가 RIB를 보다 빨리 복구하여, 끊김 없는 포워딩 서비스를 제공할 수 있도록 지원한다.
스위치 패브릭(300)은 다수의 라인카드들(210~2M0)에 입력된 패킷을 출력 포트의 라인카드로 전달한다.
이더넷 버스(400)는 라우터 프로세서(100)와 다수의 라인카드들(210~2M0)간에 송수신되는 정보를 전달해준다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 라우터 프로세서와 라인카드의 상세 구성도를 도시한 도면이다.
도2를 참조하면, 라우터 프로세서(100)는 RIB(101), RIB 관리부(102), RIB 복구부(103) 및 IPC 클라이언트(104)를 포함하고, 각 라인카드(210~2M0)는 FIB(211~2M1), FIB 관리부(212~2M2) 및 IPC 서버(213~2M3)를 포함한다.
이때, IPC 클라이언트(103)와 IPC 서버(213~2M3)간은 이더넷 버스(400)를 통해 서로 연결되어, 라우터 프로세서(100) 및 라인카드(210~2M0)간에 송수신되는 정보를 전달한다.
이하, 각 구성요소의 기능을 설명하기로 한다.
라우터 프로세서(100)의 RIB(101)는 패킷의 넥스트 홉(Next-Hop) 경로를 나타내는 라우팅 정보를 저장한다.
RIB 관리부(102)는 라우팅 프로토콜을 통해 이웃하는 라우터와 라우팅 정보를 교환하거나 운영자로부터 라우터 정보를 제공받아 라우터 프로세서의 초기 시동시에는 RIB(101)를 생성하고, 운영중에는 RIB를 갱신한다. 그리고 생성 또는 갱신된 RIB(101)를 라인카드(210~2M0)에 제공하여 정보의 일치성을 보장한다.
RIB 복구부(103)는 라인카드(210~2M0)의 IPC 서버(213~2M3)와의 연결이 설정될 때마다 라인카드(210~2M0)가 제공하는 RIB 엔트리수를 참조하여 교체 또는 재시동 여부를 확인한 후, 라인카드(210~2M0)의 FIB(210~2M0)를 기반으로 RIB(101)를 복구한다.
IPC 클라이언트(104)는 이더넷 버스(400)를 이용하여 서버로 동작하는 라인 카드(210~2M0)의 IPC 서버(213~2M3)와의 TCP/IP 소켓 통신을 수행한다.
각 라인카드(210~2M0)의 FIB(211~2M1)는 실질적인 패킷 포워딩을 수행하기 위한 패킷 룩업 테이블 형태인 포워딩 정보가 저장된다.
FIB 관리부(212~2M2)는 라우터 프로세서(100)가 제공하는 RIB(101)를 기반으로 FIB(211~2M1)를 구성하며, RIB 엔트리수를 카운트하는 역할을 수행한다. 그리고 라우터 프로세서(100)와의 연결 설정시에는 카운트된 RIB 엔트리수를 라우터 프로세서(100)로 제공하고, 라우터 프로세서(100)가 교체 또는 재시동될 때에는 자신의 FIB(211~2M1)를 라우터 프로세서(100)로 제공한다.
IPC 서버(213~2M3)는 이더넷 버스(400)를 이용하여 클라이언트로 동작하는 라우터 프로세서(100)의 IPC 클라이언트(113)와의 TCP/IP 소켓 통신을 수행한다.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 라우터 시스템의 논스톱 패킷 포워딩 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
라우터 시스템의 라우터 프로세서(100)가 시동되면(S1), 각 라인카드(210~2M0)는 라우터 프로세서(100)가 정상적으로 부팅하여 자신에 접속할 수 있도록 접속대기 상태가 된다(S2).
정상적으로 부팅된 라우터 프로세서(100)는 접속 요청을 발생하여 라인카드(210~2M0)로의 접속을 수행하고(S3), 라인카드(210~2M0)는 라우터 프로세서(100)에게 접속되면 자신의 RIB 엔트리수를 라우터 프로세서(100)로 전송한다(S4).
라우터 프로세서(100)는 라인카드(210~2M0)가 제공하는 RIB 엔트리수를 확인 하여(S5), RIB 엔트리수가 "0"이 아니면, 라우터 프로세서(100)가 교체 또는 재시동되었음을 라인카드(210~2M0)에 통보한다(S6).
그러면 라인카드(210~2M0)는 이에 응답하여 자신의 FIB를 라우터 프로세서(100)에 제공하고(S7), 라우터 프로세서(100)는 라인카드(210~2M0)의 FIB를 기반으로 자신의 RIB를 복구한다(S8).
이후, 인접한 라우터와 라우팅 정보를 교환하거나 운영자로부터 라우팅 정보를 제공받아(S9), RIB의 정보 중에 불필요한 정보는 삭제하고 새로운 정보는 추가하여 RIB를 능동적으로 갱신한다(S10).
그리고 라우터 프로세서(100)는 갱신된 RIB를 모든 라인카드들(210~2M0)에게 제공하고(S11), 모든 라인카드들(210~2M0)은 갱신된 RIB에 따라 FIB를 최신 정보로 갱신한다(S12).
반면, S5의 확인 결과 RIB 엔트리수가 "0"이면, 라우터 시스템이 새로 설치되어 라우터 프로세서(100)가 최초 시동되었으며 이에 따라 라인카드(210~2M0)로 RIB를 제공한 적이 없다고 판단하고, S9로 진입하여 이웃 라우터의 RIB을 기반으로 자신의 RIB를 생성하고 제공한다.
즉, 라우터 시스템 자체가 새로 설치되는 경우에는 기존에서와 같이 RIB를 생성하고 제공한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식 을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 분산 구조의 라우터 시스템의 구성도,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 라우터 프로세서와 라인카드의 상세 구성도, 그리고
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 라우터 시스템의 논스톱 패킷 포워딩 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.

Claims (11)

  1. RIB(Routing Information Base)를 기반으로 FIB(Forwarding Information Base)를 구성하고, 상기 FIB를 기반으로 패킷 포워딩을 처리하는 다수의 라인카드들;
    정상 동작시에는 이웃 라우터의 라우팅 정보 또는 운영자가 제공하는 정보를 기반으로 상기 RIB를 구성하고, 장애발생시에는 상기 라인카드들에 존재하는 FIB를 기반으로 상기 RIB를 구성한 후, 상기 RIB를 상기 라인카드에 제공하는 라우터 프로세서; 및
    상기 라인카드들과 상기 라우터 프로세서간에 송수신되는 정보를 전달하는 버스를 포함하는 라우터 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 라우터 프로세서는
    상기 이웃 라우터 또는 운영자가 제공하는 정보를 기반으로, 상기 라우터 프로세서의 초기 시동시에 상기 RIB를 생성하며 상기 라우터 프로세서의 운영중에는 상기 RIB를 갱신하는 RIB 관리부;
    상기 라인카드들에 존재하는 FIB를 기반으로, 상기 라우터 프로세서의 교체 또는 재시동시에 상기 RIB를 복구하는 RIB 복구부; 및
    상기 RIB 관리부의 상기 RIB를 상기 라인카드들로 전송하거나, 상기 라인카드들로부터 전송되는 상기 FIB를 상기 RIB 복구부로 전달하는 IPC 클라이언트를 포 함하는 것을 특징으로 하는 라우터 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 RIB 복구부는
    상기 라인카드들과의 연결이 설정될 때마다, 상기 라인카드에 존재하는 RIB 엔트리수를 참조하여 재시동 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 라우터 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 RIB 복구부는
    상기 RIB 엔트리수가 "0"이면 상기 라우터 프로세서가 초기 시동되었다고 판단하고, "0"이 아니면 상기 라우터 프로세서가 교체 또는 재시동되었다고 판단하는 것을 특징으로 하는 라우터 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다수의 라인 카드들 각각은
    상기 RIB를 기반으로 상기 FIB를 구성하며, 상기 라우터 프로세서가 교체 또는 재시동될 때에는 상기 FIB를 출력하는 FIB 관리부; 및
    상기 라우터 프로세서로부터 전송되는 상기 RIB를 상기 FIB 관리부로 전달하거나, 상기 FIB 관리부가 출력하는 상기 FIB를 상기 라우터 프로세서로 전송하는 IPC 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 라우터 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 FIB 관리부는
    상기 라우터 프로세서와의 연결이 설정될 때마다, RIB 엔트리수를 상기 라우터 프로세서에 제공하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라우터 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 라인카드들 각각에 입력된 패킷을 출력 포트에 연결된 라인카드로 전달하는 스위치 패브릭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라우터 시스템.
  8. 라우터 프로세서 및 라인 카드를 포함하는 라우팅 시스템의 논스톱 패킷 포워딩 제어 방법에 있어서,
    상기 라인카드의 RIB(Routing Information Base) 엔트리 수를 참조하여 상기 라우터 프로세서의 교체 또는 재시동 여부를 확인하는 확인 단계; 및
    상기 라우터 프로세서가 교체 또는 재시동되었으면, 상기 라인카드의 FIB(Forwarding Information Base)를 기반으로 RIB를 복구하는 복구 단계를 포함하는 라우팅 시스템의 논스톱 패킷 포워딩 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    이웃 라우터 또는 운영자가 제공하는 라우팅 정보를 획득하여 상기 RIB를 갱신하는 제1 갱신 단계; 및
    상기 갱신된 RIB를 기반으로 상기 라인카드내에 존재하는 상기 FIB를 갱신하는 제2 갱신 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라우팅 시스템의 논스톱 패킷 포워딩 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 확인 단계는
    상기 RIB 엔트리수가 "0"이면 상기 라우터 프로세서가 초기 시동되었다고 판단하고, "0"이 아니면 상기 라우터 프로세서가 교체 또는 재시동되었다고 판단하는 것을 특징으로 하는 라우팅 시스템의 논스톱 패킷 포워딩 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 라우터 프로세서가 초기 시동되었으면, 이웃 라우터 또는 운영자가 제공하는 정보를 기반으로 상기 RIB를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라우팅 시스템의 논스톱 패킷 포워딩 제어 방법.
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