TW200913567A - Intelligent failback in a load-balanced networking environment - Google Patents

Description

200913567 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明的具體實施例係關於網路通訊，尤其係關於負載平 衡式網路環境内智慧型故障回復之系統及方法。 、 【先前技術】 人效能以及可靠性是現代電腦網路中的關鍵需求，當一網路 介面卡(“NIC”，network interface card)失效或變成不可靠鈇後 回到一功能完整的狀態時，利用將網路連線重新分配至此g有 $用的NIC，可改善該計算裝置的網路效能。尤其是，若該計 算裝置内特定NIC已經或變成過載，利用將該計算裝置内有 作用的NIC間之網路連線重新分配，包含該回復的Me，如 此可改善網路效能。不過，有關將連線從一個NIC轉換至其 他NIC的負擔會超出在該計算裝置内有作用的舰之間重新 分配流量之效能利益。在這種案例中，整體網路效能會因為 試重新分配該等網路連線而降低。此外，該等轉換的連線會讓 一有效運作的NIC過載’從而降低該NIC的效能以及可靠曰度。 如之前所說明’業界_需的就是#針對_連線進^故 障回復，來降低NIC過載的可能性或對整體系統效能不利的 可能現象時’將網路連線轉換至—計算裝置内 NIC之技術。 7』逻讣 【發明内容】 5 個f 5施例提出一種將網路連線故障回復 =卡卿财法。該方姑含監視 服：已經復原、蚊該計算裝置内—有作⑽的 選擇透過已過載的NIC來通訊的一第―造始隹人 、戰& -連線集合轉換至該已回復NIC之步驟也以及將該第 200913567 、鱼始示方法的—項優點在於’利用將—已過載NIC上的 雜凑’可根據該已過載的NIC以及該已回復的 ^ ^々IL里負載’智慧決定是否將網路連線集合故障回復到 的NIC。這種讓網路流量平衡通過—計算裝置内該作 、 之方式，大體上可相對於先前技術改善整體效能。 【實施方式】 、，由使用一雜湊引擎追蹤網路統計資料，包含連線數量、 透k母NIC所傳輸和接收的流量以及追縱每一網路連線一 開始通訊的NIC之TCP/IP堆疊，可達成從已職的MC將 網路連線智慧回復至一或多個完整作用之NIC。一旦一已失效 ，不可靠的NIC再次回復到完整作職態，若⑽、統内其他 ，成過載，則該已過載的NIC上某些網路連線會自動故 障回復至該已回復的NIC，直到之前過載的NIC不再過載。 這種轉，允許可由替代NIC處理一或多個額外網路連線，而 不超過戎NIC的容量，藉此避免會降低該計算裝置整體效能 的連線重新分配範例。轉換來自已過載的NIC之連線也包含 將來自該已過載NIC内硬體卸載引擎的連線反卸載，並接著 將那些連線卸載至那些連線要轉換的已回復NIC之硬體卸載 引擎。 ^一 A圖至第一 C圖說明其中可實施本發明一或多領域 的计算裝置100。如所示，計算裝置100包含一個主記憶體 102、一個記憶體控制器104、一個微處理器1〇6、一個1/〇控 制器108以及NIC 110、ill和116。NIC 110包含一個多播清 單 114 以及一個硬體卸載引擎(“H0E，，，hardware 〇ffl〇ad engine) 112。NIC 111包含一個多播清單U5以及一個HOE 113。NIC 116包含一個多播清單12〇以及一個h〇e 118。HOE 112、113 和118包含配置用來處理與計算裝置100與一或多遠端計算裝 置(未顯示，已經選擇性卸載至NIC 110、111和116)之間網路 200913567 f，相關聯的網路訊框之邏輯。藉由使践〇E n2、n 咖親」），而非傳統 f體内處理連線」），如此大體上可減少NIC IK)、U1 ί j 與微處理器1〇6,的通訊以及由微處理器廳執行的H6 S己憶體控制S 104|馬合至主記憶體1〇2和微處理器ι〇Ι， 、:且I/O控制器1〇8轉合至微處理器1〇6和nic別:⑴ 八㈣的—個具财_内’微處理11 1G6利用將指 人1/〇控制器卿，將指令或資料傳輸至MC ^ 擇性將該等指令或資料轉譯 J解的格式，並且將該等指令與#料通訊至該目標聰^ 上，ΤΙ0:⑴* 116利用將指令或資料寫入1/0控制哭 ⑽，將指令或貧料傳輸至微處理器106 選擇性將指令或資料轉譯成微處理器觸能夠瞭 將這些指令或資料通訊至微處理器1G6。前軸合可^ _ 排或1/0匯流排，像是PCI™匯流排，或i此二ΐ 何組合^可用任够他肋可行的方絲實施。-_ 李更詳細所示，主記㈣102包含一個作業 二1 #和個軟體驅動程式124。軟體驅動程式124包含一 =f ^歧效_(“_”，bad balandng 二 faik^

二1 ί:個TCP/IP堆叠130個模請追蹤每一 的鹏狀悲(例如每一 NIC的連線數量、每一 NI 並且當網路流量從計算襄置100内一個 :ί ί f 時與TCP/IP堆疊130通訊。LBF〇模組 網路引擎128 ’其根據前述網路狀態，智慧決定 、··^連線應，亥如何於計算裝置100内不同作用的nic之間分 ，128的功能性之更多詳細資訊都說明於丽 曰提出，序號為11/75〇,919並且律師歸檔號碼為 200913567 NVDA/P001883 ’ 標題為「inteiiigent Load Balancing and Failover· of Metwork Traffic」之相關美國專利申請案内。此相關 專利申請案在此併入當成參考。 如第一 C圖内更詳細所示，雜湊引擎128包含一個傳輸 雜湊表138和+一個接收雜凑表140。傳輸雜湊表138的目的為， ，據LBFO模组126提供給傳輸雜凑表138的資料，選擇計算 ，置1 〇〇内「個有作用的肥，來傳輸與一網路連線有關的封 匕。傳輸雜湊表138包含複數個雜湊表記錄(例如雜湊表記錄 m)以及一個軟體雜湊函數(未顯示卜此外，每一雜凑表記錄 ，包含-個表索引(例如表索引132)以及—個表值(例如表值 =)〇LBF0模組126利用將Tcp/Ip連線資料通訊至雜凑引擎 L Ϊ引擎將TCMP連線資料通訊至傳輸雜湊表138内 函數’來導引雜泰引擎128選擇計算裝置100内的 ΪΪ璧回應’軟體雜凑函數根據TCP/IP連線資料的 + 凑表138内之表索引，傳輸雜湊表138從此選取 田值對應的表值，並且雜湊引擎128將該識別的表值 126 ° ^為精通此技術的人士都熟知軟體雜 LB^二知作’所以在此將不再討論。在一個具體實施

擎128 1用126將下列四個TCMP資料通訊給雜凑引 …兮徊^用^網際網路通訊協幻‘仰”^咖卵咖^位 連接接埠、該伺服器TCP連接埠、該用戶端TCP networ^iUD ^ 1〇^ 126 ^ NIC，來接選擇计异展置100内一個有作用的 138，接彳有關的封包。類似於傳輸雜凑表 凑函數(未顯示、)表^ 凑表記錄以及一個軟體雜 ;並且母一雜凑表記錄都包含一個表索引以及 200913567 一個表值。同樣地，LBFO掇細1 γ m w 通訊至雜凑將〗28，峨制線資料 至接收雜絲140⑽軟體鮮胁X H貞料通δί1 料詩罢inn 雜〆奏數’來導引雜湊引擎128選 擇计异裝置100 _接收NIC。作為回應，該軟體 ^ ，該TCP/IP連線資料的值選擇接收雜凑表⑽内之 接《湊表140從此選取的表索引識別對應的表值，=且j = 128將該識別的表值回傳給LBF〇模組i2 且^

實施例内’ LBFO模組126通訊至雜凑引擎12 p、J ^包含該舰HIM紐。在其他具體實施_，咖〇 ‘ ϊρ/ιρ f料通訊給細丨擎128: 1异裝置100可為一桌上型電腦、飼服器 it電腦:個人數位助理、平板電腦、遊戲機、行動電話或 其他任何可處理資訊的類似裝置。 〆 第一 A圖至第二D圖根據本發明的一個具體實施 明從-已過載的NIC將網路連線故障回復至—已回復Mc $ 方法步驟200絲。雖然本發明參照計算裝f励來說明，精 ^支術的人士將瞭解’配置來執行本方法步驟(以任何順 的任何系統都在本發明的範疇内。 如所示，將網路連線故障回復的方法開始於步驟2〇2，並 1 LBF0模組126監視每- NIC的狀態，找出一失效或不;^ 罪的NIC已經回復的跡象(即是該失效或不可靠的贶在已 經完全有作用）。在-個具體實施_，t存在二種條件時， 則判斷-NIC已經回復。首先’根據該已失效或不可靠的MC 之鏈結指示’ LBF0模組126決定該已失效或不可靠的NIC存 在有鏈結連線，其暗示之前已經中斷連接的網路纜線重新接 上。第二’LBF0模組126決定該已失效或不可靠的ΝΙ(：已經 確實接收到在計算裝置1GG内NIC之間傳輸聰持活躍封 已經遺失。如於2005年12月15曰提出並且具有序號 11/303,285和律師歸播編號NVDA/P⑻丨879，標題為「Teehnique 200913567 for Identifying a Failed Network Interface Card within a Team of Network Interface Cards」之相關美國專利申請案内所述，根據 如何傳輸每一 NIC並且/或接收保持活躍封包來識別一計算裝 置内已失效或有作用的NIC。此相關專利申請案在此併入當成 參考。利用監視這兩種情況’ LBFO模組126可決定一已失效 或不可靠的NIC是否已經回復。 在步驟204内，LBFO模組126決定步驟202内監視的一 已失效或不可靠的NIC是否已經回復。若該已失效或不可靠 的NIC尚未回復’則方法回到步驟202，在此LBFO模組126 繼續監視該已失效或不可靠的NIC。不過，若在步驟204内 LBFO模組126決定該已失效或不可靠的NIC已經回復，則方 法前往步驟206。為了討論起見，假設NIC 11〇之前就已經失 效或變成不可靠並且現在已經回復，當NIC 11〇失效時，一或 多個一初始透過NIC 110的連線集合換轉換至NIC 116，並且 該NIC 116已經過載。針對此處所使用，一「連線集合」為一 初始透過一共用NIC通訊的複數個連線。重要是，將連線集

合而非個別連線轉換至一故障回復NIC，避免將一 位址的連線指派至超過-個舰。 W & MAC 在步驟206内，LBFO模組126通知TCP/IP堆疊130NIC 110已經回復。在步驟208内’ LBFO模組126通知雜湊引擎 128NIC 110已經回復。在步驟2〇9内，雜湊引擎128配置傳 輸雜湊表138和接收雜湊表14〇，讓雜湊引擎128在決定應嗜 如何分配網路連線通過計算裝置1〇〇内該等作用的Nic ^， 將連線再度指派給NIC 110。

f, 210内，LBK)模組126監視完整有作用的NIC

内，決定這些NIC是純載。在—個具體實施例 ^、虽一 NIC的利用率(就是該NIC傳輸或接收容量的百分比 超過一特定臨界值時’就認為該NIC過載。在其他呈體實施 例内’當一 NIC的錯誤率超過一特定臨界值時，就認為該NIC 200913567 過載。仍舊在其他具體實施例内，利用率和錯誤率的組合可用 來決定一 NIC是否過載。在步驟212内，LBFO模組126根據 每一 NIC的利用率以及/或該NIC的錯誤率，決定步驟2〇2内 監視的任何NIC 110、111和116是否過載。若LBFO模組126 發現並無受監視的NIC過載，則方法回到步驟210,在此LBFO 模組126繼續監視NIC 110、111和116。 不過’若在步驟212内發現有一 NIC過載(例如NIC 116)， 則方法前往步驟214-238，在此該已過載NIC 116上的複數個 「連線集合」會「重新雜湊」’來降低該已過載NIC 116上的 網路流量。在此，重新雜湊一連線集合包含決定該連線集合的 「初始NIC」，並將該連線集合轉移至已回復的NIC 110。針 對此處所使用’「初始NIC」表示一連線一開始通訊所透過的 NIC。在步驟214内，LBFO模組120選擇已過載NIC 116上 的連線集合進行重新雜湊。在步驟216内，若需要，LBFO模 組126從HOE 118將選取的連線集合反卸載至TCp/Ip堆疊 130。如在2007年5月18曰提出，序號為11/75〇,9〇3並且律 師歸權號碼為 NVDA/P001880，標題為「IntelligentFail〇verin =Load-Balanced Networking Environment」的相關美國專利申 睛案内所述’連線可分別卸載或反卸載至NIC 11〇、ln和116 内的硬體卸載引擎112、113和118。此相關專利申請案在 入當成參考。 在步驟217内，LBFO模組126找出已回復的NIC (在此 案例中，已回復的NIC 110)當成所選連線集合應該轉換至該新 1C。重要疋，一旦LBF〇模組126識別已回復的NIC 當 ^Ϊ線集合的新MC ’則LBF0模組126將自己配置成攔 業糸統122通訊至遠端計算裝置(未顯示)的封包，並且 所攔截的封包之來源MAC位址，以對應至已回復的 “ 祖0位址。重新寫入連線集合封包的來源mac 立土疋°亥父換器將連線集合的接收流量正確分配到已復原 200913567 ί步驟内’LBF〇模組126決定計算農置卿 H 選連線集合的初始NIC。在—個具體實施例 ^母-連線集合的初始NIC之識別都儲存在TcMp堆叠 =許上即〇模組126針對TCP/IP堆疊130查詢任何連線 =口、初。NIC之識別。在步驟219内，Tcp/Ip堆疊13〇 去复的NIC u°’將—學習封包傳送至—網路交換器(同樣 未顯不)。該學習封包可為包含初始舰】i㈣嫩〇位址之任 =術可行之封包類型。如所熟知，傳送來自已回復Mc ιι〇 ^種封包會導致該交換器自行重聽置，將目的地為所選連 1集合的初始NIC (在此為已回復NIC 11〇)中獻。位址之後 '戈封包繞送至實際NIC 11G ’而非過載NIC 116。如此，此後 由已回復的NIC 110接收與已經轉換至已回復NIC 11〇的所選 連線集合相關之所有網路流量。 在步驟220内，LBFO模組126根據步驟218内決定的初 始NIC之識別，決定所選連線集合的初始NIC是否為已回復 的>NIC 110。若LBFO模組126決定所選連線集合的初始NIC 為該已回復的NIC (在此案例中*NIC 11〇)，則方法前往步驟 222 ’在此，軟體驅動程式124從已過載NIC 116的多播清單 中移除所選連線集合的初始NIC之MAC位址。從多播清單移 除此MAC位址’避免已過載的NIC 116接收到傳送給該初始 NIC (在此為NIC 110)的]ViAC位址之封包。在步驟232内， LBFO模組126會選擇性將所選連線集合卸載至已回復NIC 110内的HOE 112，若LBFO模組126決定來自卸載的效能好 處值得這種動作。 在步驟234内’ LBFO模組126決定已過載NIC 116上是 否已足夠數量的連線集合經過重新雜湊’如此NIC 116不再過 載。若LBFO模組126決定NIC 116不再過載，則方法終止於 步驟238。不過，若NIC 116仍舊過載，則方法前往步驟230， 在此，LBFO模組126在回到步驟216之前選擇已過載NIC 116 13 200913567 上的其他連線集合來重新雜凑。 此時回到步驟220 ’若LBFO模組126決定所選連線集合 的初始NIC並不是已回復的NIC 110 -這表示⑴所選的 集合已經從先前負載平衡操作中NIC 110以外有作用的Mc 轉換至已過載NIC 116，或(ii)已過載NIC 116為所選連線集合 的初始NIC -然後該方法前往步驟226。在步驟220内，^戶^ 選的連線集合已經從先前負載平衡操作中Nic 11〇以外一有 作用的NIC轉換至已過載NIC 116，則軟體驅動程式124 已過載NIC 116的多播清單中移除該初始NIC之位址。 在步驟228内，軟體驅動程式124將所選連線集合中初始 NIC的MAC位址加入至已復原NIC 11〇的多播清單， =所選連線集合相關聯，並且已經傳輸至該初始 所^的 位址之封包。然後該方法前往步驟232，如上面 連線於，利用將—已過載Nlc上的 雜凑’可根據該已過載的NIC以及該已回復的 该已回復的NIC。if插绩烟、*曰τ 干 又1爭口设到 有作用的NIC 路Μ平衡通過—計算裝置内該等 能。、 式，大體上可相對於先前技術改善整體效 美本，本發明的具體實施例’在不悖離本發明 -個具體實施例可實 、纖的、，且口之上本發明的 品。該程式產品的程式定腦系統使用的程式產 說明的方法），並且的魏(包含此處 中。所說明的電腦可讀取儲存可讀^的儲存媒體當 資訊永久儲存的非可寫入儲^触匕3 ’但不受限於：（0其上 體裝置，像是- cd_r〇m 體(例如一電腦内的唯讀記憶 先碟機可讀取的CD-ROM光碟片、 200913567 快閃記憶體、R0M曰μ 可體^戒電―:¾¾ 轉由下列中請專利範圍具體實施例。因此，本發明的範 【圖式簡單說明】 明簡短摘要上^特^方式，也就是本^ 得，其中某些類實;麵频實施例扣 附圖僅說明本發明的典型且體實施ς ° =過吾人應該注意 嘴n 树咐絲料狀本發明之1 樣的計算U /及· C圖說中可實施本發明-或多種《 明從I過根據本發明的—個具體實施例，韵 戰的NIC將網路連線故障復 多有作用的NIC之方法步驟流程。錢拉衣置内一或 【主要元件符號說明】 100計算裝置 102主記憶體 104 記憶體控制器 106 微處理器 108 I/O控制器 110 網路介面卡 111 網路介面卡 116 網路介面卡 112 硬體卸載引擎 113 硬體卸載引擎 118 硬體卸載引擎 114 委託連線表 114 多播清單 115 多播清單 120多播清單 122 作業系統 124 軟體驅動程式 126 負載平衡與失效切換模 15 200913567 組 138 傳輸雜凑表 130 TCP/IP(傳輸控制通 140 接收雜湊表 訊協定與網際網路通 134 雜凑表記錄 訊協定)堆豐 132 表索引 128雜湊引擎 136 表值 16

Claims (1)

1. 200913567 十、申請專利範圍： 1. 一種將網路連線故障回復至一計算裝置内一網路介面卡 (NIC)之方法，該方法包含： 監視該計算裝置内一失效或不可靠的NIC ; 決定該失效或不可靠的NIC已經回復； 決定該計算裝置内一有作用的NIC已過載； 選擇透過該已過載NIC通訊的一第一連線集合；以及 將該第一連線集合轉換至該已回復的NIC。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中轉換該第一連線集合 的步驟包含透過該已回復NIC將一學習封包傳輸至一網& 交換器之步驟。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該第一連線集合初始 透過該已回復NIC通訊，並且轉換該第一連線集合的步驟 進一步包含從與該已過載NIC相關聯的一多播清單中移除 該已回復NIC的一媒體存取控制(MAC)位址之步驟。 4. 如申明專利範圍第3項之方法，進一步包含將該第一連線 集合卸載至與該已回復NIC相關聯的一硬體卸載引擎。 5. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該第一連線集合初始 並未透過該已回復NIC通訊，並且轉換該第一連線 步驟進一步包含移除一 NIC的一 MAC位址之步驟過 驟該第-連線集合初始從與該已過載NIC相關聯的一 多播清單中通訊。 6. j電腦可讀取媒體儲存指令，當由—處理器執行 7 a守會導致邊處理器將網路連線故障回復至一計 的一網路介面卡(NIC)，其執行步驟為·· 、 It視該計算裝置内一失效或不可靠的NIC; 決定該失效或不可靠的NIC已經回復； 決定該計算裝置内一有作用的NIC已過載； 選擇透過該已過載NIC通訊的一第一連線集合；以及 17 200913567 將該第一連線集合轉換至該已回復的NIC。 如申明專利範圍苐6項之電腦可讀取媒體，其中轉換該第 8. 連線集合的步驟包含透過該已回復NIC將一學習封包傳 輸至一網路交換器之步驟。 如申請專利範圍第7項之電腦可讀取媒體，其中該第一連 線集合初始透過該已回復NIC通訊，並轉^ ，驟進—步包含從與該已過載NIC=42 ^單中移除該已回復NIC的一媒體存取控娜jc)位= 步驟。 9. 專利範圍第7項之電腦可讀取媒體，其中該第一連 ΐίΐϋ始並未透過該已回復MC通訊，並且轉換該第一 木合的步驟進—步包含移除—NIC的-MAC位址之 透過此步驟該第—連_合初始從與已過載nic相 關聯的一多播清單中通訊。 4 ^成將—網路連線故障回復至—網路介面卡(NIC) 之计异系統，該系統包含： 一處理單元； 個NIC，透過此等—或多網路連線可通訊；以及 縫，雜合至該處理單元，其中該記憶體儲存 一軟體驅動程式，其配置以： 廿 I，该計算裝置内一失效或不可靠的 NIC ； 決^該失效或不可靠的NIC已經回復； 决疋該计异裝置内一有作用的NIC已過載； 過該已過載NIC通訊的-第-連線集合；以及 :k第一連線集合轉換至該已回復的NIc。 18