KR100947602B1 - 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 장치 및 방법 - Google Patents

네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 장치 및 방법에 관한 것으로, 선택된 어느 하나의 라인카드에 대해 제어 기능 설정이 가능한 다수의 라인카드 및 IPC 통신을 위해 다수의 라인카드 간 IPC 메시지를 전달하는 내부 스위치를 포함한다. 본 발명에 따르면, 다수의 라인카드로 구성된 네트워크 시스템에서 다수의 라인카드 중 선택된 어느 하나를 제어카드로 변경 설정하는 것이 가능하도록 함으로써, 시스템 내의 라인카드의 제어기능을 다중화하여 보다 안정적인 시스템을 유지할 수 있는 이점이 있다.
라인카드, 제어카드, 스위치, 라우터, 다중화

Description

네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 장치 및 방법{ Apparatus and method for multiplexing of control function in network system }
본 발명은 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 다수의 라인카드로 구성된 네트워크 시스템에서 안정적인 시스템 유지를 위한 시스템 내 라인카드의 제어기능 다중화 설계에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-061-02, 과제명: IPv6기반의 Qos 서비스 및 단말 이동성 지원 라우터 기술개발].
일반적으로 네트워크 시스템은 하나 혹은 두 개의 제어 카드와 다수의 라인카드 및 스위치로 구성된다. 이때, 제어카드는 라우팅 프로토콜 기능, 데이터베이스 관리 기능 및 시스템 운용관리 기능을 수행하며, 라인카드는 데이터 패킷을 포워딩하는 기능과 제어 패킷을 구분하여 제어 카드로 전달하는 기능을 수행한다. 또한, 스위치는 내부 IPC(Inter-Processor Communication) 메시지를 전달하는 기능을 수행한다.
그러나, 이와 같이 제어 카드를 고정적으로 구비한 시스템에서는, 제어 카드 가 비정상 상태가 되면 네트워크 시스템 전체가 비정상 상태가 되는 결과가 초래된다.
본 발명의 목적은, 하나의 네트워크 시스템에서 다수의 라인카드를 이용하여 제어카드에 대한 변경 설정이 가능하도록 함으로써 제어 기능을 다중화하는 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 장치는 외부 노드에 연결되는 입/출력포트를 통해 패킷을 송수신하는 다수의 라인카드(Line card) 및 상기 다수의 라인카드 간에 전달되는 패킷을 스위칭하여 패킷의 포워딩 경로를 조정하며, IPC(Inter-Processor Communication) 통신을 위해 상기 다수의 라인카드 간 IPC 메시지를 전달하는 스위치를 포함하며, 상기 다수의 라인카드 중 선택된 어느 하나의 라인카드를 제어카드로 설정한다.
상기 다수의 라인카드는 상기 다수의 라인카드가 속한 각각의 슬롯 번호에 기초하여 상기 다수의 라인카드에 대한 우선순위를 설정하며, 상기 제어카드는 상기 다수의 라인카드 중 가장 높은 우선순위를 갖는 라인카드로 설정된다.
한편, 상기 다수의 라인카드는 상기 다수의 라인카드 간에 동작 상태를 감시하기 위한 히트비트(heatbeat) 메시지를 실시간으로 송수신하여 소정의 라인카드에 대한 비정상 상태를 감지하며, 상기 비정상상태로 감지된 라인카드는 우선순위 대 상에서 제외된다.
또한, 상기 제어카드는 상기 다수의 라인카드 중 선택된 어느 하나의 라인카드에 대해 변경 설정 가능하며, 상기 다수의 라인카드에 대한 우선순위에 따라 높은 우선순위를 갖는 라인카드 순으로 변경된다.
또한, 본 발명에 따른 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 방법은, 다수의 라인카드 각각에 대한 슬롯번호를 감지하는 단계, 상기 다수의 라인카드 각각에 대한 슬롯번호로부터 상기 다수의 라인카드에 대한 우선순위를 설정하는 단계 및 상기 설정된 우선순위 중 가장 높은 우선순위를 갖는 라인카드를 제어카드로 설정하는 단계를 포함한다.
한편, 상기 제어카드와 상기 제어카드를 제외한 라인카드 간에 히트비트 메시지를 실시간으로 송수신하는 단계 및 상기 히트비트 메시지로부터 상기 제어카드 및 상기 제어카드를 제외한 라인카드의 동작 상태를 감시하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제어카드와 상기 제어카드를 제외한 라인카드 중 소정시간 동안 히트비트 메시지가 미수신된 라인카드가 존재하는 경우, 해당 라인카드를 비정상상태로 판단하는 단계 및 상기 비정상상태로 감지된 라인카드를 우선순위 대상에서 제외시키는 단계를 더 포함한다. 이때, 상기 비정상상태로 감지된 라인카드가 제어카드인지 확인하는 단계 및 상기 비정상상태로 감지된 라인카드가 상기 제어카드인 경우, 다음 우선순위를 갖는 라인카드를 제어카드로 설정하는 단계를 더 포함한다.
한편, 새로운 라인카드로부터 히트비트 메시지가 수신된 경우, 상기 새로운 라인카드를 우선순위 대상에 추가하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 장치 및 방법은, 다수의 라인카드로 구성된 네트워크 시스템에서 다수의 라인카드 중 선택된 어느 하나를 제어카드로 변경 설정하는 것이 가능하도록 함으로써, 시스템 내의 라인카드의 제어기능을 다중화하여 보다 안정적인 시스템을 유지할 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 시스템에서 제어 기능 다중화 장치가 도시된 도로서, 다수의 라인카드로 구성되고 분산 제어를 수행하는 네트워크 시스템의 구성을 제시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 다수의 라인카드로 구성되며 분산 구조를 갖는 네트워크 시스템에서 라우터는 어떤 통신망 내에서 트래픽 흐름의 경로를 결정하여 패킷 전달을 신속히 처리하기 위한 중계장치로서, 근원지에서 송신된 패킷을 수신하여 이것을 가장 짧은 경로 또는 최적의 경로를 선택하여 목적지로 전송하게 된다.
이때, 라우터는 외부 노드에 연결되는 입/출력포트를 통해 패킷을 송수신하는 다수의 라인카드(10, 10a, 10b, 10c)와, IPC(Inter-Processor Communication) 통신을 위한 스위치(20)를 포함한다.
여기서, 라인카드(10)는 일반 라인카드와, 제어 기능 라인카드(이하, '제어카드'라 함)로 분류된다. 이때, 일반 라인카드는 입력된 데이터 패킷을 포워딩하는 기능과 제어 패킷이 입력되면 제어카드에 해당 패킷을 전달하는 기능을 수행한다. 한편, 제어카드는 일반 라인카드와 마찬가지로 입력된 데이터 패킷을 포워딩하는 기능을 수행하면서, 적어도 하나의 일반 라인카드로부터 제어 패킷을 수신하여 라우팅 프로토콜 처리 및 시스템 운용 관리 기능을 수행한다.
이때, 다수의 라인카드(10, 10a, 10b, 10c) 중 어느 하나가 제어카드로 설정되며, 다수의 라인카드 중 가장 높은 우선순위를 갖는 라인카드가 제어카드로 선정된다. 또한, 제어카드는 다수의 라인카드(10, 10a, 10b, 10c) 중 선택된 어느 하나의 라인카드에 대해 변경 설정하는 것이 가능하다.
한편, 스위치(20)는 다수의 라인카드(10, 10a, 10b, 10c) 간에 전달되는 패킷을 스위칭하여 패킷의 포워딩 경로를 조정하며, IPC 통신을 위해 라인카드 간 IPC 메시지를 전달하는 기능을 수행한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 라인카드의 구성이 도시된 블록도이다. 도 2를 참조하면, 라인카드(10)는 데이터 패킷과 제어 패킷을 송수신하는 송수신부(15), 송수신부(15)를 통해 입력된 제어 패킷으로부터 라인카드의 우선순위를 설정하는 우선순위 설정부(13) 및 우선순위 설정부(13)를 통해 설정된 우선순위에 따라 다수의 라인카드 중 제어카드를 선정하고, 그에 대응하는 동작이 수행되도록 하는 제어부(11)를 포함한다.
제어부(11)는 네트워크 시스템 부팅(booting) 시 각 라인카드 별로 자신이 삽입되어 있는 슬롯(SLOT) 번호를 감지하고, 송수신부(15)를 통해 이를 다른 라인카드로 각각 전송한다. 이때, 우선순위 설정부(13)는 다수의 라인카드 각각에 대해 수신된 슬롯 번호를 비교하여, 각 라인카드에 대한 우선순위를 부여한다. 이때, 각 라인카드에 대해 우선순위 별로 나열된 우선순위 리스트를 생성한다.
한편, 제어부(11)는 우선순위 리스트에서 가장 높은 우선순위를 갖는 라인카드에 대해 제어카드로 선정한다. 즉, 각 라인카드 중 가장 높은 우선순위를 갖는 라인카드의 제어부(11)는 제어기능을 선택함으로써 시스템 부팅 및 제어카드 역할을 수행하도록 한다.
또한, 제어부(11)는 다수의 라인카드에 대한 동작 상태를 감시하기 위한 히트비트(heatbeat) 메시지를 생성하여 송수신부(15)를 통해 실시간으로 다른 라인카드로 각각 전송한다. 이때, 제어부(11)는 기 등록된 라인카드 중 적어도 어느 하나로부터 히트비트 메시지가 수신되지 않은 경우, 해당 라인카드가 비정상적으로 동작되고 있음을 감지한다. 이때, 우선순위 설정부(13)는 우선순위 리스트에서 해당 라인카드를 삭제한다. 반면, 기 등록되지 않은 라인카드로부터 히트비트 메시지가 수신된 경우에는 해당 라인카드를 우선순위 리스트에 추가한다.
만일, 제어카드로부터 일반 라인카드로 히트비트 메시지가 전송되지 않은 경우, 제어카드가 비정상적으로 동작되는 것으로 간주하여 제어카드를 우선순위 리스트에서 삭제한다. 이때, 제어부(11)는 우선순위 리스트에서 다음 우선순위를 갖는 라인카드를 제어카드로 선정하고, 해당 라인카드는 제어카드로서의 기능을 수행하게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 시스템에서 제어 기능 다중화 장치의 동작 설명에 참조되는 도이다. 도 3은 스위치에 각각 4개의 라인카드가 연 결된 경우를 일 예로 하여 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, 제1 라인카드(10) 내지 제4 라인카드(10d)는 자신이 삽입되어 있는 슬롯(SLOT) 번호를 감지하고, 감지된 슬롯번호를 각각 'a', 'b', 'c', 'd'를 통해 다른 라인카드로 전송한다. 즉, 제1 라인카드(10)는 'a'를 통해 감지된 슬롯번호를 전송하고, 이때 스위치(20)는 제1 라인카드(10)로부터 수신된 정보를 각각 제2 라인카드(10a), 제3 라인카드(10b) 및 제4 라인카드(10d)로 전달한다. 이때, 제1 라인카드(10)는 'b', 'c', 'd'를 통해 다른 라인카드(10a, 10b, 10c)로부터 전송된 슬롯번호를 수신한다.
따라서, 각각의 라인카드(10, 10a, 10b, 10c)는 자신뿐 아니라 다른 라인카드로부터 수신된 슬롯번호를 이용하여 우선순위 리스트를 생성하고, 우선순위 리스트로부터 자신의 우선순위를 감지한다. 이때, 제1 라인카드(10) 내지 제4 라인카드(10c) 중 우선순위 리스트에서 가장 높은 우선순위를 갖는 라인카드는 제어기능을 설정함으로써, 제어카드로 선정된다. 만일, 우선순위 리스트가 '제3 라인카드(10b)', '제2 라인카드(10a)', 제1 라인카드(10)', '제4 라인카드(10c)' 순이라면, '제3 라인카드(10b)'가 제어카드로 선정된다. 이때, '제3 라인카드(10b)'가 우선순위 리스트에서 삭제되면, 다음 우선순위를 갖는 '제2 라인카드(10a)'가 제어카드로 선정된다.
이때, 각 라인카드(10, 10a, 10b, 10c)는 스위치(20)를 통해 다른 라인카드와 연결되는 'a', 'b', 'c', 'd'를 통해 IPC 메시지를 송수신함으로써 IPC 채널을 설정할 수 있으며, 뿐만 아니라 'a', 'b', 'c', 'd'를 통해 실시간으로 히트비트 메시지를 송수신함으로써 다른 라인카드에 대한 동작 상태를 모니터링 하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 시스템에서 제어 기능 다중화 장치에 대한 동작 흐름이 도시된 순서도이다.
먼저, 도 4는 다수의 라인카드를 갖는 네트워크 시스템에서 다수의 라인카드 중 제어 기능을 수행할 수 있는 라인카드를 선택하여 제어 기능을 다중화하는 동작을 도시하였다. 도 4를 참조하면, 네트워크 시스템이 부팅될 때 각 라인카드는 자신의 슬롯 번호를 감지하고(S100), 감지된 슬롯번호를 포함하는 초기화 메시지를 생성하여 다른 라인카드로 전송한다(S110).
소정시간 동안 모든 라인카드로부터 슬롯번호를 포함하는 초기화 메시지가 수신되면(S120), 수신된 다른 라인카드의 슬롯번호를 이용하여 우선순위 리스트를 작성한다(S130). 이때, 각 라인카드별 우선순위를 토대로 제1 우선순위, 즉, 가장 높은 우선순위를 갖는 라인카드는 제어카드 기능을 설정하고(S140, S150), 그에 따른 시스템 제어기능을 수행한다(S160).
한편, 다른 라인카드는 각각 수신된 패킷에 대한 포워딩 기능을 수행한다(S170).
한편, 도 5는 제어카드로 설정된 라인카드와 그 외 다른 라인카드 간에 이루어지는 동작을 도시하였다. 도 5를 참조하면, 네트워크 시스템이 부팅이 되면 제어 기능을 수행하는 라인카드, 즉, 제어카드와 다른 모든 라인카드는 히트비트 메시지를 실시간으로 서로 주고 받는다(S200). 여기서, 히트비트 메시지는 각 라인카드에 대한 동작 상태 정보를 포함하는 메시지로서, 이를 통해 각 라인카드의 동작 상태를 모니터링하게 된다.
이때, 제어카드를 포함한 모든 라인카드 중 히트비트 메시지를 송신하지 않는 라인카드가 존재하는 경우, 각 라인카드는 우선순위 리스트에서 해당 라인카드를 삭제한다(S240). 만일, 히트비트 메시지를 송신하지 않는 라인카드가 제어카드인 경우(S220), 우선순위 리스트에서 다음 우선순위를 갖는 라인카드는 제어카드 기능을 설정하고(S230), 우선순위 리스트에서 해당 라인카드를 삭제한다(S240)
한편, 우선순위 리스트에 등록되지 않은 새로운 라인카드로부터 히트비트 메시지를 수신한 경우(S250), 각 라인카드는 새로운 라인카드를 우선순위 리스트에 추가한다(S260).
이상에서와 같이 동작되는 라우팅의 패킷 전송 경로 선택 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 일 예로서, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것 또한 가능하다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의한 네트워크 시스템에서 제어 기능 다중화 장치 및 방법은 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 응용될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 장치에 대한 구성이 도시된 도,
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 라인카드의 내부 구성을 도시한 블록도,
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 장치의 동작 설명에 참조되는 도, 그리고
도 4 및 도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 장치에 대한 동작 흐름이 도시된 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10: 라인카드 11: 제어부
13: 우선순위 설정부 15: 송수신부
20: 스위치

Claims (11)

  1. 외부 노드에 연결되는 입/출력포트를 통해 패킷을 송수신하는 다수의 라인카드(Line card); 및
    상기 다수의 라인카드 간에 전달되는 패킷을 스위칭하여 패킷의 포워딩 경로를 조정하며, IPC(Inter-Processor Communication) 통신을 위해 상기 다수의 라인카드 간 IPC 메시지를 전달하는 스위치;를 포함하며,
    상기 다수의 라인 카드는 자신이 속한 슬롯의 슬롯 번호를 토대로 우선순위를 가지며, 우순순위가 높은 라인카드의 순서대로 상기 스위치를 대신하여 제어 카드로 설정되고, 상기 다수의 라인카드는, 상기 다수의 라인카드 간에 동작 상태를 감시하기 위한 히트비트(heatbeat) 메시지를 실시간으로 송수신하여 소정의 라인카드에 대한 비정상 상태를 감지하며, 상기 비정상상태로 감지된 라인카드는 우선순위 대상에서 제외되는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어카드는, 상기 다수의 라인카드 중 가장 높은 우선순위를 갖는 라인카드로 설정되는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어카드는, 상기 다수의 라인카드 중 선택된 어느 하나의 라인카드에 대해 변경 설정 가능한 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어카드는, 상기 다수의 라인카드에 대한 우선순위에 따라 높은 우선순위를 갖는 라인카드 순으로 변경되는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 장치.
  7. 다수의 라인카드 각각에 대한 슬롯번호를 감지하는 단계;
    상기 제어카드와 상기 제어카드를 제외한 라인카드 간에 히트비트 메시지를 실시간으로 송수신하여 가용한 라인카드를 판단하는 단계;
    상기 가용한 라인카드들 각각에 대한 슬롯번호로부터 상기 다수의 라인카드에 대한 우선순위를 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 우선순위 중 가장 높은 우선순위를 갖는 라인카드를 스위치를 대체하는 제어카드로 설정하는 단계;를 포함하는 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어카드와 상기 제어카드를 제외한 라인카드 중 소정시간 동안 히트비트 메시지가 미수신된 라인카드가 존재하는 경우, 해당 라인카드를 비정상상태로 판단하는 단계; 및
    상기 비정상상태로 감지된 라인카드를 우선순위 대상에서 제외시키는 단계;를 더 포함하는 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 비정상상태로 감지된 라인카드가 제어카드인지 확인하는 단계; 및
    상기 비정상상태로 감지된 라인카드가 상기 제어카드인 경우, 다음 우선순위를 갖는 라인카드를 제어카드로 설정하는 단계;를 더 포함하는 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    새로운 라인카드로부터 히트비트 메시지가 수신된 경우, 상기 새로운 라인카드를 우선순위 대상에 추가하는 단계;를 더 포함하는 네트워크 시스템에서의 제어 기능 다중화 방법.
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