WO2021260948A1 - データノード、データノード管理方法、および、データノード管理プログラム - Google Patents

データノード、データノード管理方法、および、データノード管理プログラム Download PDF

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nos
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公利 齋藤
崇佳 平澤
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日本電信電話株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/30—Definitions, standards or architectural aspects of layered protocol stacks
    • H04L69/32—Architecture of open systems interconnection [OSI] 7-layer type protocol stacks, e.g. the interfaces between the data link level and the physical level
    • H04L69/322—Intralayer communication protocols among peer entities or protocol data unit [PDU] definitions
    • H04L69/324—Intralayer communication protocols among peer entities or protocol data unit [PDU] definitions in the data link layer [OSI layer 2], e.g. HDLC
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/645—Splitting route computation layer and forwarding layer, e.g. routing according to path computational element [PCE] or based on OpenFlow functionality

Definitions

  • the present invention relates to a data node, a data node management method, and a data node management program.
  • FIG. 8 is a block diagram showing an example of the white box device 701.
  • the white box device 701 includes a physical layer (PHY), which is six communication ports indicated by diagonally shaded squares in order from the bottom of the drawing, an ASIC that bundles those PHYs and performs transfer processing at high speed, and the ASIC. It is equipped with a NOS that controls the transfer.
  • PHY physical layer
  • NOS NOS that controls the transfer.
  • Non-Patent Document 1 describes "Node Slicing" in which one or more data planes, which are hardware in a communication device, are linked to one VM (Virtual Machine) operating on the communication device. By operating multiple VMs in a redundant configuration on the same communication device, even if one VM fails, another VM replaces it, improving reliability in the event of software failure.
  • VM Virtual Machine
  • Juniper Networks "Juniper Networks, What is” Node Slicing ", [online], [Search May 27, 2020], Internet ⁇ URL: https://www.juniper.net/jp/jp/products- services / what-is / node-slicing />
  • Non-Patent Document 1 describes a technique for making one software (VM) use a plurality of hardware resources.
  • NOS multiple software
  • FIG. 9 is a block diagram when the white box device of FIG. 8 is divided into resources.
  • the white box device 702 includes a logical unit 702A in which L3VPN (Layer 3 Virtual Private Network) operates and a logical unit 702B in which L2VPN (Layer 2 Virtual Private Network) operates. It is a configuration that shares the same ASIC.
  • L3VPN Layer 3 Virtual Private Network
  • L2VPN Layer 2 Virtual Private Network
  • the white box device 703 has a logical unit 703A used by the first department of the company, a logical unit 703B used by the second department of the company, and a third department of the company. It is a configuration that shares the same ASIC with the logical unit 703C used by.
  • resources are divided in logical units for each experimental network. In this way, when the processing load is light in each logical unit, by integrating it into one white box device 702,703, the cost is higher than the method of preparing a dedicated physical device for each logical unit. Can be reduced.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a problem in the resource division of FIG.
  • the NOS of the logical unit 703A receives the notification of the route "0.0.0.1" of the user A, and the route control table so as to associate its own port information (the second PHY from the left in FIG. 10) as the transfer destination of the route. Call a write command to (FIB: Forwarding Information Base).
  • the NOS of the logical unit 703C receives the notification of the route "0.0.0.1" of the user C and writes it to the FIB so as to associate its own port information (the fifth PHY from the left in FIG. 10) as the transfer destination of the route. Call the command. Note that user A and user C are different users, and accidentally use the same route "0.0.0.1".
  • the main subject of the present invention is to divide the hardware resources of the data node into resources so that they can be controlled by a plurality of NOSs.
  • the present invention provides a bridge layer that mediates a message between a hardware layer that transfers data with reference to a FIB indicating a transfer destination and a plurality of NOSs that set the contents of the FIB for the hardware layer.
  • the bridge layer A setting storage unit that stores setting information that associates resources of the hardware layer that can be used by each NOS, and a setting storage unit. After receiving a message for setting the contents of the FIB from each NOS, and converting the message so that each NOS includes resources of the hardware layer that can be used according to the setting information of the setting storage unit, after conversion. It is characterized by having a message processing unit for updating the contents of the FIB based on the message of.
  • the hardware resources of the data node can be divided into resources and can be controlled by a plurality of NOSs.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the data node 100. Similar to FIG. 10, the data node 100 of FIG. 1 can be resource-divided into logical units 100A, 100B, and 100C. The number of resource divisions is not limited to the three in FIG. Therefore, the data node 100 includes a plurality of NOS 10s (NOS 10A, 10B, 10C for each logical unit), an ASIC processing unit 41, and a physical layer (PHY) which is six communication ports indicated by shaded squares. It has a FIB 43.
  • NOS 10A, 10B, 10C for each logical unit
  • ASIC processing unit 41 ASIC processing unit 41
  • PHY physical layer
  • a bridge layer 20 is newly deployed as a component between the NOS 10 and the ASIC processing unit 41.
  • the bridge layer 20 writes resource information to the FIB 43 so that resource information (port information such as "port 2", routing information such as "0.0.0.1”, etc.) written to the FIB 43 among a plurality of NOS 10s does not collide with each other. Is converted to a message as appropriate.
  • each NOS 10 can operate as if it owns the hardware resources of the data node 100 without knowing the behavior of the other NOS 10.
  • the bridge layer 20 is implemented by one background program, a container, or the like. Further, the NOS 10 and the bridge layer 20 may be constructed in the data node 100 (white box switch), or may be constructed in an external server which is a device different from the data node 100. Then, the control driver of the ASIC processing unit 41 is implemented based on the published specifications such as the OFDPA Pipeline model. For example, the "vrf table" of the OFDPA Pipeline model can be used to divide routing information.
  • FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the data node 100.
  • the data node 100 is configured as a computer 900 having a CPU 901, a RAM 902, a ROM 903, an HDD 904, a communication I / F 905, an input / output I / F 906, and a media I / F 907.
  • the communication I / F 905 is connected to an external communication device 915.
  • the input / output I / F 906 is connected to the input / output device 916.
  • the media I / F907 reads / writes data from the recording medium 917.
  • the CPU 901 controls each processing unit by executing a program (also referred to as an application or an abbreviation thereof) read into the RAM 902.
  • the program can also be distributed via a communication line, or recorded and distributed on a recording medium 917 such as a CD-ROM.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing details of the data node 100 shown in FIG.
  • the data node 100 has a plurality of NOS 10, a bridge layer 20, an ASIC side interface 31, an ASIC control unit 32, and a hardware layer 40 as software processing units that perform route management and the like.
  • Each NOS 10 has a RIB (Routing Information Base) 11 and an API call unit 12. Further, each NOS 10 also has a routing engine (route calculation unit) (not shown) and a UI (User Interface) for inputting settings such as CLI (Command Line Interface) and Netconf.
  • the bridge layer 20 has an OS side interface 21, a message conversion unit (message processing unit) 22, an API calling unit 23, and a setting storage unit 24.
  • the data node 100 has an ASIC processing unit 41, a PHY 42, and a FIB 43 as a hardware layer 40 for data transfer.
  • the installation method of NOS10 basically should comply with the method recommended by each NOS10.
  • the ASIC side interface 31 is set to be referred to, but when the data node 100 of the present embodiment is installed, the reference destination address, port information, etc. of the NOS 10 are set so as to refer to the OS side interface 21. do.
  • the RIB 11 of the NOS 10 stores routing information calculated by a routing protocol such as BGP (Border Gateway Protocol) operating on the NOS 10.
  • the routing information in the RIB 11 is updated as appropriate as the network topology changes (S11).
  • the API call unit 12 sends an API call to the OS side interface 21 for requesting write processing to the FIB 43 in order to reflect the latest routing information stored in the RIB 11 in the transfer processing of its own ASIC processing unit 41. Notify (S12).
  • the OS-side interface 21 receives an API call from the API call unit 12 of each NOS10, and propagates the API call to the message conversion unit 22 (S13).
  • the message conversion unit 22 requests the setting storage unit 24 for resource information (details, port information, I / F information, etc. in FIG. 6) referred to in the message conversion described later in S16 (S14), and obtains the answer. (S15).
  • Resource information is stored in the setting storage unit 24 as a setting file or a database.
  • the message conversion unit 22 appropriately converts the resource information written to the FIB 43 into a message so that the resource information written to the FIB 43 indicated by the API call propagated in S13 does not collide with each other (S16).
  • the message conversion unit 22 propagates the message (API call) converted in S16 to the API calling unit 23 (S21).
  • the API calling unit 23 performs wait processing (S22) so that the message of S21 (API call from a certain NOS10) does not conflict with an API call from another NOS10, and then makes an API call to the ASIC side interface 31. Notify (S23).
  • the API calling unit 23 waits for a plurality of messages in order so that the ASIC-side interface 31 processes only one message at a time. For example, the API calling unit 23 notifies the ASIC side interface 31 of the message from the NOS 10A, and after the response to the message is returned from the ASIC side interface 31, the API calling unit 23 notifies the ASIC side interface 31 of the message from the NOS 10B. ..
  • the ASIC side interface 31 is middleware for using the ASIC control unit 32, and is provided as an SDK (Software Development Kit) unique to the communication equipment vendor or an API (Application Programming Interface) that can be used openly. Will be done.
  • the following API is open to the public.
  • OF-DPA OpenFlow Data Plane Abstraction
  • Open NSL Network Switch Layer
  • SAI Switch Abstraction Interface
  • the ASIC control unit 32 is a control driver that depends on the hardware layer 40, and is provided by the communication equipment vendor.
  • the ASIC processing unit 41 performs high-speed transmission (forwarding) of packets by hardware to and from an external device via the PHY 42 according to the contents described in the FIB 43.
  • a port number (0/0/0 to 0/0/5) is assigned to each PHY 42.
  • the API call notified to the ASIC side interface 31 in S23 is notified to the ASIC control unit 32 ⁇ the ASIC processing unit 41 ⁇ the FIB 43, so that the contents of the FIB 43 are rewritten.
  • the ASIC processing unit 41 can send and receive data packets to and from other devices via an appropriate port obtained by referring to the latest FIB 43.
  • the ASIC processing unit 41 receives a control system packet (such as a link state of a routing protocol) for updating the RIB 11 from another device, refers to the latest FIB 43, and sets the appropriate NOS 10 among the NOS 10s of the own device. Can be forwarded to.
  • a control system packet such as a link state of a routing protocol
  • FIG. 6 is a configuration diagram showing a first example of the setting storage unit 24.
  • the setting storage unit 24 has a list of port information (Port) of the PHY 42 to be used for each identifier (ID, Name) of the NOS 10, and an ASIC side interface 31 (I / F) used when writing data to the FIB 43. Is associated with.
  • the resource information used by the NOS 10 may be associated with routing information (route 0.0.0.1 in FIG. 1 or the like) in addition to port information. In this way, by separating the ASIC side interface 31 to be used and the PHY 42 to be used for each NOS10 and registering them in the setting storage unit 24, a plurality of NOS10s can use the same ASIC processing unit 41 in parallel. , Individual PHY 42 is available.
  • the message conversion unit 22 may also convert the routing information.
  • the following is an example of writing the number described in the ID column of the setting storage unit 24 as it is in the vrf field of the FIB 43.
  • the following is an example of the vrf field before conversion.
  • GoTo 60
  • FIG. 7 is a configuration diagram showing a second example of the setting storage unit 24.
  • the setting storage unit 24B is updated to the setting storage unit 24C.
  • the message conversion unit 22 may respond by updating the port column in the setting storage unit 24 in the same manner when the number of ports is reduced.
  • the data node 100 of the present invention mediates a message between a hardware layer 40 that transfers data with reference to a FIB 43 indicating a transfer destination and a plurality of NOS 10s that set the contents of the FIB 43 for the hardware layer 40.
  • the bridge layer 20 is provided, and the bridge layer 20 is provided.
  • the bridge layer 20 A setting storage unit 24 that stores setting information that associates resources of the hardware layer 40 that can be used by each NOS10, and a setting storage unit 24. After receiving a message for setting the contents of the FIB 43 from each NOS10 and converting the message so that each NOS10 includes the resources of the hardware layer 40 that can be used according to the setting information of the setting storage unit 24, the converted message is displayed. It is characterized by having a message conversion unit 22 for updating the contents of the FIB 43.
  • the present invention is a bridge layer 20 that mediates a message between a hardware layer 40 that transfers data with reference to a FIB 43 indicating a transfer destination and a plurality of NOS 10s that set the contents of the FIB 43 for the hardware layer 40. Equipped with The bridge layer 20 A setting storage unit 24 that stores setting information that associates resources of the hardware layer 40 that can be used by each NOS10, and a setting storage unit 24. Receives a message from each NOS10 to set the contents of the FIB 43, and rejects the message including the resource of the hardware layer 40 in which the NOS10 is not available in the setting information of the setting storage unit 24, while the hardware in which the NOS10 can be used. It is characterized by having a message conversion unit 22 for updating the contents of the FIB 43 based on the message including the resource of the layer 40.
  • the data node 100 further includes an API calling unit 23.
  • the API caller 23 sends a message containing resources of the hardware layer 40 that can be used by the NOS 10 to the hardware layer 40 to update the contents of the FIB 43, until the message from one NOS 10 is completed. It is characterized by waiting for the transmission of a message from NOS10.

Abstract

データノード（１００）は、転送先を示すＦＩＢ（４３）を参照してデータを転送するハードウェア層（４０）と、ハードウェア層（４０）に対してＦＩＢ（４３）の内容を設定する複数のＮＯＳ（１０）との間でメッセージを仲介するブリッジ層（２０）を備えており、ブリッジ層（２０）は、各ＮＯＳ（１０）が使用可能なハードウェア層（４０）のリソースを対応づける設定情報が格納される設定格納部（２４）と、各ＮＯＳ（１０）からＦＩＢ（４３）の内容を設定するメッセージを受け、設定格納部（２４）の設定情報に従い、各ＮＯＳ（１０）が使用可能なハードウェア層（４０）のリソースを含むようにメッセージを変換してから、変換後のメッセージをもとにＦＩＢ（４３）の内容を更新させるメッセージ変換部（２２）とを有する。

Description

データノード、データノード管理方法、および、データノード管理プログラム
　本発明は、データノード、データノード管理方法、および、データノード管理プログラムに関する。
　スイッチなどの通信装置は、通信装置に搭載されるハードウェアと、そのハードウェア上で動作するNOS（Network Operating System）などのソフトウェアが統合された状態で、従来は販売されていた。つまり、通信装置内の実装の内容は使用者には隠蔽（ブラックボックス化）されていた。
　一方、通信装置に対して使用者が自由に機能を追加したいというニーズがある。そこで、ASIC（Application Specific Integrated Circuit）をハードウェアとして搭載する通信装置上で動作するソフトウェアを、使用者が自由に開発できるようにしたホワイトボックス機器が提案されている。
　図８は、ホワイトボックス機器７０１の一例を示すブロック図である。
　ホワイトボックス機器７０１は、図面下側から順に、斜線を付した四角で示す６本の通信ポートである物理層（PHY）と、それらのPHYを束ねて転送処理を高速に行うASICと、そのASICに対して転送制御を行うNOSとが備えられている。
　非特許文献１には、通信装置上で動作する１つのVM（Virtual Machine）に対して、通信装置内のハードウェアであるデータプレーンを１つ以上紐付ける「Node Slicing」が記載されている。同じ通信装置上に複数のVMを冗長構成として動作させることで、１つのVMが故障しても他のVMが代替し、ソフトウェア故障時の信頼性を高める。
ジュニパーネットワークス、「ジュニパーネットワークス, "Node Slicingとは」、［online］、［2020年5月27日検索］、インターネット〈URL：https://www.juniper.net/jp/jp/products-services/what-is/node-slicing/〉
　非特許文献１では、複数のハードウェア資源を１つのソフトウェア（VM）に使用させるための技術を説明した。一方、１つのハードウェア資源を複数のソフトウェア（NOS）に共用させたいニーズもある。
　例えば、単一のASICを複数のNOSで共有してマウント（紐付け）することで、ASICをNOS単位にリソース分割し、ASICのリソース効率を高めるユースケースを検討する。
　図９は、図８のホワイトボックス機器をリソース分割したときのブロック図である。
　機能ごとの論理単位でリソース分割をする例として、ホワイトボックス機器７０２は、L3VPN（Layer 3 Virtual Private Network）が動作する論理単位７０２Ａと、L2VPN（Layer 2 Virtual Private Network）が動作する論理単位７０２Ｂとで同じASICを共用する構成である。
　用途ごとの論理単位でリソース分割をする例として、ホワイトボックス機器７０３は、会社の第１部署が使用する論理単位７０３Ａと、会社の第２部署が使用する論理単位７０３Ｂと、会社の第３部署が使用する論理単位７０３Ｃとで同じASICを共用する構成である。または、実験網ごとの論理単位でリソース分割をする場合も挙げられる。
　このように、個別の論理単位では処理負荷が軽量である場合には、１台のホワイトボックス機器７０２，７０３に統合することで、論理単位ごとに専用の物理装置を用意する方式よりもコストを削減できる。
　図１０は、図９のリソース分割における問題点を示すブロック図である。
　論理単位７０３ＡのNOSは、ユーザＡの経路「0.0.0.1」の通知を受け、その経路の転送先として自身のポート情報（図１０の左から２番目のPHY）を対応づけるように経路制御表（FIB：Forwarding Information Base）に書き込み命令を呼び出す。
　論理単位７０３ＣのNOSは、ユーザＣの経路「0.0.0.1」の通知を受け、その経路の転送先として自身のポート情報（図１０の左から５番目のPHY）を対応づけるようにFIBに書き込み命令を呼び出す。なお、ユーザＡとユーザＣとは別のユーザであり、偶然に同じ経路「0.0.0.1」を用いている。
　ここで、ASICは、両NOSからの命令を受け、そのままFIBに経路「0.0.0.1」を書き出してしまうと、最初に書き出した経路「0.0.0.1」→「左から２番目のPHY」が、次に書き出した経路「0.0.0.1」→「左から５番目のPHY」により上書きされ、消失してしまう。
　この消失が発生するのは、既存のNOSが、ハードウェアのリソースを分割して他のNOSとリソースを共用するように設計されていないためである。なお、NOS自体にリソースを共用する拡張を行うことは運用上大きな負担となるので、拡張はNOS以外に施す必要がある。
　そこで、本発明は、データノードのハードウェア資源をリソース分割し、複数のNOSによって制御可能とすることを主な課題とする。
　前記課題を解決するために、本発明のデータノードは、以下の特徴を有する。
　本発明は、転送先を示すＦＩＢを参照してデータを転送するハードウェア層と、前記ハードウェア層に対して前記ＦＩＢの内容を設定する複数のＮＯＳとの間でメッセージを仲介するブリッジ層を備えており、
　前記ブリッジ層が、
　前記各ＮＯＳが使用可能な前記ハードウェア層のリソースを対応づける設定情報が格納される設定格納部と、
　前記各ＮＯＳから前記ＦＩＢの内容を設定するメッセージを受け、前記設定格納部の設定情報に従い、前記各ＮＯＳが使用可能な前記ハードウェア層のリソースを含むようにメッセージを変換してから、変換後のメッセージをもとに前記ＦＩＢの内容を更新させるメッセージ処理部とを有することを特徴とする。
　本発明によれば、データノードのハードウェア資源をリソース分割し、複数のNOSによって制御可能とすることができる。
本実施形態に係わるデータノードの概要を示す構成図である。 本実施形態に係わるデータノードのハードウェア構成図である。 本実施形態に係わる図１に示したデータノードの詳細を示す構成図である。 本実施形態に係わるデータノードの処理を示すシーケンス図である。 本実施形態に係わるデータノードの処理を示すシーケンス図である。 本実施形態に係わる設定格納部の第１例を示す構成図である。 本実施形態に係わる設定格納部の第２例を示す構成図である。 ホワイトボックス機器の一例を示すブロック図である。 図８のホワイトボックス機器をリソース分割したときのブロック図である。 図９のリソース分割における問題点を示すブロック図である。
　以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１は、データノード１００の概要を示す構成図である。
　図１のデータノード１００は、図１０と同様に、論理単位１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃにリソース分割が可能である。なお、リソースの分割数は、図１の３つに限定されない。そのため、データノード１００は、複数のＮＯＳ１０（論理単位ごとのＮＯＳ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）と、ＡＳＩＣ処理部４１と、斜線を付した四角で示す６本の通信ポートである物理層（PHY）と、ＦＩＢ４３とを有する。
　一方、図１のデータノード１００は、新たに、ブリッジ層２０がＮＯＳ１０とＡＳＩＣ処理部４１との間にコンポーネントとして配備されている。ブリッジ層２０は、複数のＮＯＳ１０間でＦＩＢ４３に書き出すリソース情報（「２番ポート」などのポート情報、「0.0.0.1」などのルーティング情報など）が、互いに衝突しないように、ＦＩＢ４３に書き出すリソース情報を適宜メッセージ変換する。
　これにより、各ＮＯＳ１０が他のＮＯＳ１０の挙動を知らなくても、データノード１００のハードウェア資源をあたかも自身が専有しているかのように動作することができる。
　なお、ブリッジ層２０は、１バックグランドプログラムやコンテナ等で実装される。またＮＯＳ１０、ブリッジ層２０は、データノード１００（ホワイトボックススイッチ）内に構築してもよいし、データノード１００とは別装置である外部サーバに構築してもよい。
　そして、ＡＳＩＣ処理部４１の制御用ドライバは、例えば、OFDPA Pipeline modelなどの公開されている仕様を元に実装される。例えば、OFDPA Pipeline modelの「vrf table」は、ルーティング情報を分割するために活用できる。
　図２は、データノード１００のハードウェア構成図である。
　データノード１００は、ＣＰＵ９０１と、ＲＡＭ９０２と、ＲＯＭ９０３と、ＨＤＤ９０４と、通信Ｉ／Ｆ９０５と、入出力Ｉ／Ｆ９０６と、メディアＩ／Ｆ９０７とを有するコンピュータ９００として構成される。
　通信Ｉ／Ｆ９０５は、外部の通信装置９１５と接続される。入出力Ｉ／Ｆ９０６は、入出力装置９１６と接続される。メディアＩ／Ｆ９０７は、記録媒体９１７からデータを読み書きする。さらに、ＣＰＵ９０１は、ＲＡＭ９０２に読み込んだプログラム（アプリケーションや、その略のアプリとも呼ばれる）を実行することにより、各処理部を制御する。そして、このプログラムは、通信回線を介して配布したり、ＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体９１７に記録して配布したりすることも可能である。
　図３は、図１に示したデータノード１００の詳細を示す構成図である。
　データノード１００は、経路管理などを行うソフトウェアの処理部として、複数のＮＯＳ１０と、ブリッジ層２０と、ＡＳＩＣ側インタフェース３１と、ＡＳＩＣ制御部３２と、ハードウェア層４０とを有する。
　各ＮＯＳ１０は、ＲＩＢ（Routing Information Base）１１と、ＡＰＩコール部１２とを有する。さらに、各ＮＯＳ１０には、図示省略したルーティングエンジン（経路演算部）と、CLI（Command Line Interface）やNetconfなどの設定投入用UI（User Interface）も有する。
　ブリッジ層２０は、ＯＳ側インタフェース２１と、メッセージ変換部（メッセージ処理部）２２と、ＡＰＩ呼出部２３と、設定格納部２４とを有する。
　データノード１００は、データ転送を行うハードウェア層４０として、ＡＳＩＣ処理部４１と、ＰＨＹ４２と、ＦＩＢ４３とを有する。
　ＮＯＳ１０のインストール方法は、基本的には、各ＮＯＳ１０が推奨する方法に準拠すればよい。一方、従来のインストール時にはＡＳＩＣ側インタフェース３１を参照するように設定するが、本実施形態のデータノード１００のインストール時にはＯＳ側インタフェース２１を参照するように、ＮＯＳ１０の参照先アドレス、ポート情報などを設定する。
　図４のシーケンス図を適宜参照しながら、図３の構成要素を明らかにする。
　ＮＯＳ１０のＲＩＢ１１には、ＮＯＳ１０上で動作するBGP（Border Gateway Protocol）などのルーティングプロトコルにより計算されたルーティングの情報が格納される。ＲＩＢ１１内のルーティングの情報は、ネットワークトポロジの変化に伴い、適宜更新される（Ｓ１１）。
　ＡＰＩコール部１２は、ＲＩＢ１１に格納されている最新のルーティングの情報を自身のＡＳＩＣ処理部４１の転送処理に反映させるため、ＦＩＢ４３への書き込み処理を依頼するためのＡＰＩコールをＯＳ側インタフェース２１に通知する（Ｓ１２）。
　ＯＳ側インタフェース２１は、各ＮＯＳ１０のＡＰＩコール部１２からのＡＰＩコールを受け、メッセージ変換部２２にＡＰＩコールをメッセージ伝搬する（Ｓ１３）。メッセージ変換部２２は、Ｓ１６で後記するメッセージ変換において参照されるリソース情報（詳細は、図６のポート情報、I/F情報など）を設定格納部２４に要求し（Ｓ１４）、その回答を得る（Ｓ１５）。設定格納部２４には、リソース情報が、設定ファイルまたはデータベースとして格納される。
　そして、メッセージ変換部２２は、Ｓ１３で伝搬されたＡＰＩコールが示すＦＩＢ４３に書き出すリソース情報が、ＮＯＳ１０どうしで衝突しないように、ＦＩＢ４３に書き出すリソース情報を適宜メッセージ変換する（Ｓ１６）。
　図５のシーケンス図を適宜参照しながら、図３の構成要素を明らかにする。
　メッセージ変換部２２は、Ｓ１６で変換したメッセージ（ＡＰＩコール）をＡＰＩ呼出部２３に伝搬する（Ｓ２１）。
　ＡＰＩ呼出部２３は、Ｓ２１のメッセージ（あるＮＯＳ１０からのＡＰＩコール）を、他のＮＯＳ１０からのＡＰＩコールとコンフリクトしないように、待ち合わせ処理を行ってから（Ｓ２２）、ＡＳＩＣ側インタフェース３１にＡＰＩコールを通知する（Ｓ２３）。
　つまり、ＡＰＩ呼出部２３は、ＡＳＩＣ側インタフェース３１に対して、同時に１つのメッセージだけを処理させるように、複数のメッセージを順番に待ち合わせる。
　例えば、ＡＰＩ呼出部２３は、ＮＯＳ１０ＡからのメッセージをＡＳＩＣ側インタフェース３１に通知した後、そのメッセージへの応答がＡＳＩＣ側インタフェース３１から戻ってきた後に、ＮＯＳ１０ＢからのメッセージをＡＳＩＣ側インタフェース３１に通知する。
　図３に戻り、ＡＳＩＣ側インタフェース３１は、ＡＳＩＣ制御部３２を利用するためのミドルウェアであり、通信機器ベンダ独自のSDK（Software Development Kit）や、オープンに使用可能なAPI（Application Programming Interface）として提供される。例えば、以下のAPIが公開されている。
　・OF-DPA（OpenFlow Data Plane Abstraction）
　・Open NSL（Network Switch Layer）
　・SAI（Switch Abstraction Interface）
　ＡＳＩＣ制御部３２は、ハードウェア層４０に依存した制御用ドライバであり、通信機器ベンダにより提供される。
　ＡＳＩＣ処理部４１は、ＦＩＢ４３に記載された内容に従って、ＰＨＹ４２を介して外部の装置との間で、ハードウェアによるパケットの高速伝送（フォワーディング）を行う。なお、各ＰＨＹ４２には、ポート番号（0/0/0～0/0/5）が割り当てられている。
　Ｓ２３でＡＳＩＣ側インタフェース３１に通知されたＡＰＩコールは、ＡＳＩＣ制御部３２→ＡＳＩＣ処理部４１→ＦＩＢ４３に通知されることで、ＦＩＢ４３の内容が書き換わる。
　これにより、ＡＳＩＣ処理部４１は、最新のＦＩＢ４３を参照して得た適切なポートを介して、他装置との間でデータパケットを送受信できる。また、ＡＳＩＣ処理部４１は、他装置からＲＩＢ１１を更新するための制御系パケット（ルーティングプロトコルのリンクステートなど）を受け、最新のＦＩＢ４３を参照して自装置の各ＮＯＳ１０のうちの適切なＮＯＳ１０に向けて転送できる。
　図６は、設定格納部２４の第１例を示す構成図である。
　設定格納部２４には、ＮＯＳ１０の識別子（ID,Name）ごとに、利用するＰＨＹ４２のポート情報のリスト（Port）と、ＦＩＢ４３にデータを書き込むときに利用するＡＳＩＣ側インタフェース３１（I/F）とが対応づけられている。なお、図示しないがＮＯＳ１０が利用するリソース情報として、ポート情報の他にルーティング情報（図１の経路0.0.0.1など）なども対応づけられていてもよい。
　このように、あらかじめ利用するＡＳＩＣ側インタフェース３１や利用するＰＨＹ４２をＮＯＳ１０ごとに分離して設定格納部２４に登録しておくことで、複数のＮＯＳ１０が同じＡＳＩＣ処理部４１を並列的に利用しつつ、個別のＰＨＹ４２を利用できる。
　以下、メッセージ変換部２２が、ＮＯＳ１０ＣからのＡＰＩコールを受信したときの、リソース情報の重複を避けるためのメッセージ変換処理（Ｓ１６）の一例を説明する。
　まず、ＮＯＳ１０Ｃが設定格納部２４に登録されているＮＯＳ１０Ｃのポート情報（Port＝0/0/4、0/0/5）を知っている場合を考える。このとき、ＮＯＳ１０Ｃから受信するＡＰＩコールに、「Port＝0/0/4、0/0/5」以外のポートが指定されることはＮＯＳ１０Ｃ側の誤りである。よって、メッセージ変換部２２は、誤ったＡＰＩコールを拒否すればよい。
　一方、ＮＯＳ１０Ｃが設定格納部２４のポート情報（Port＝0/0/4、0/0/5）を知らない場合には、メッセージ変換部２２は、ＮＯＳ１０Ｃから受信したＡＰＩコールの「Port＝0/0/4、0/0/5」以外のポートを、以下のように変換すればよい。
　・変換前「Port＝0/0/0」→変換後「Port＝0/0/4」
　・変換前「Port＝0/0/1」→変換後「Port＝0/0/5」
　以下に、変換前のＦＩＢ４３（VLANテーブル）のエントリの一例を示す。
　Table ID 10 (VLAN):
　　--  inPort = 0(Physical)  vlanId:mask = 0x0000:0x1fff (VLAN 0) | GoTo =20 …
　　--  inPort = 1(Physical)  vlanId:mask = 0x0000:0x1fff (VLAN 0) | GoTo =20 …
　以下に、変換後のＦＩＢ４３（VLANテーブル）のエントリの一例を示す。
　Table ID 10 (VLAN):
　　--  inPort = 4(Physical)  vlanId:mask = 0x0000:0x1fff (VLAN 0) | GoTo =20 …
　　--  inPort = 5(Physical)  vlanId:mask = 0x0000:0x1fff (VLAN 0) | GoTo =20 …
　「(Physical)」の前の数字がポート番号（Port＝0/0/NのNに該当）である。
　また、メッセージ変換部２２は、ルーティング情報の変換も行ってもよい。以下では、設定格納部２４のID列に記載の番号をそのままＦＩＢ４３のvrfフィールドに書き込む一例を示す。
　以下に、変換前のvrfフィールドの一例を示す。
　Table ID 30 (Unicast Routing):
　   --  etherType = 0x0800 vrf = 0x0000 dstIp4 = 100.100.0.0/255.255.255.252 | GoTo = 60
　以下に、変換後のvrfフィールドの一例を示す。
　Table ID 30 (Unicast Routing):
　   --  etherType = 0x0800 vrf = 0x0003 dstIp4 = 100.100.0.0/255.255.255.252 | GoTo = 60
　「vrf = 0x0003」の１桁目「3」が、ＮＯＳ１０Ｃに対応する設定格納部２４のID列「3」と同じになるように、ルーティング情報が変換されている。
　図７は、設定格納部２４の第２例を示す構成図である。
　ここでは、２つのＮＯＳ１０（ＮＯＳ１０Ａ、ＮＯＳ１０Ｂ）がインストールされ、４つのポート情報（Port＝0/0/0～0/0/3）を使用する設定格納部２４Ｂの例を説明する。
　新たに５つめのポート情報（Port＝0/0/4）が増設されると、メッセージ変換部２２は、Ｓ１４で設定格納部２４に要求する処理として、負荷が高いＮＯＳ１０Ａに対して、新たにPort＝0/0/4を追加する。これにより、設定格納部２４Ｂから設定格納部２４Ｃに更新される。
　また、メッセージ変換部２２は、ポートの減設時も同様に、設定格納部２４内のPort列の更新により対応すればよい。
［効果］
　本発明のデータノード１００は、転送先を示すＦＩＢ４３を参照してデータを転送するハードウェア層４０と、ハードウェア層４０に対してＦＩＢ４３の内容を設定する複数のＮＯＳ１０との間でメッセージを仲介するブリッジ層２０を備えており、
　ブリッジ層２０が、
　各ＮＯＳ１０が使用可能なハードウェア層４０のリソースを対応づける設定情報が格納される設定格納部２４と、
　各ＮＯＳ１０からＦＩＢ４３の内容を設定するメッセージを受け、設定格納部２４の設定情報に従い、各ＮＯＳ１０が使用可能なハードウェア層４０のリソースを含むようにメッセージを変換してから、変換後のメッセージをもとにＦＩＢ４３の内容を更新させるメッセージ変換部２２とを有することを特徴とする。
　これにより、ブリッジ層２０において、ハードウェア層４０に対するメッセージのやり取りを仲介することにより、複数のＮＯＳ１０におけるＲＩＢ１１変更時のＦＩＢ４３への書込処理について、複数のＮＯＳ１０間でのリソース競合を回避する。
　よって、ＮＯＳ１０、ハードウェア層４０への機能追加なしに、１台のホワイトボックス機器（データノード１００）に対して同時並列的に複数ＮＯＳ１０を利用できるので、単一のハードウェア層４０のリソースの利用効率を向上できる。
　本発明は、転送先を示すＦＩＢ４３を参照してデータを転送するハードウェア層４０と、ハードウェア層４０に対してＦＩＢ４３の内容を設定する複数のＮＯＳ１０との間でメッセージを仲介するブリッジ層２０を備えており、
　ブリッジ層２０が、
　各ＮＯＳ１０が使用可能なハードウェア層４０のリソースを対応づける設定情報が格納される設定格納部２４と、
　各ＮＯＳ１０からＦＩＢ４３の内容を設定するメッセージを受け、設定格納部２４の設定情報において、ＮＯＳ１０が使用可能ではないハードウェア層４０のリソースを含むメッセージを拒否する一方で、ＮＯＳ１０が使用可能なハードウェア層４０のリソースを含むメッセージをもとにＦＩＢ４３の内容を更新させるメッセージ変換部２２とを有することを特徴とする。
　これにより、複数のＮＯＳ１０がそれぞれ使用可能なハードウェア層４０のリソースを制限することで、ＦＩＢ４３への書込処理について、複数のＮＯＳ１０間でのリソース競合を回避できる。
　本発明は、データノード１００が、さらに、ＡＰＩ呼出部２３を備えており、
　ＡＰＩ呼出部２３が、ＮＯＳ１０が使用可能なハードウェア層４０のリソースを含むメッセージをハードウェア層４０に送信してＦＩＢ４３の内容を更新させる処理について、一方のＮＯＳ１０からのメッセージが完了するまで、他方のＮＯＳ１０からのメッセージの送信を待ちあわせることを特徴とする。
　これにより、ＦＩＢ４３に書き込む処理中のコンフリクト（書込み処理衝突）を回避できる。
　１０　　ＮＯＳ
　１１　　ＲＩＢ
　１２　　ＡＰＩコール部
　２０　　ブリッジ層
　２１　　ＯＳ側インタフェース
　２２　　メッセージ変換部（メッセージ処理部）
　２３　　ＡＰＩ呼出部
　２４　　設定格納部
　３１　　ＡＳＩＣ側インタフェース
　３２　　ＡＳＩＣ制御部
　４０　　ハードウェア層
　４１　　ＡＳＩＣ処理部
　４２　　ＰＨＹ
　４３　　ＦＩＢ
　１００　データノード

Claims (6)

  1. 　転送先を示すＦＩＢ（Forwarding Information Base）を参照してデータを転送するハードウェア層と、前記ハードウェア層に対して前記ＦＩＢの内容を設定する複数のＮＯＳ（Network Operating System）との間でメッセージを仲介するブリッジ層を備えており、
    　前記ブリッジ層は、
    　前記各ＮＯＳが使用可能な前記ハードウェア層のリソースを対応づける設定情報が格納される設定格納部と、
    　前記各ＮＯＳから前記ＦＩＢの内容を設定するメッセージを受け、前記設定格納部の設定情報に従い、前記各ＮＯＳが使用可能な前記ハードウェア層のリソースを含むようにメッセージを変換してから、変換後のメッセージをもとに前記ＦＩＢの内容を更新させるメッセージ処理部とを有することを特徴とする
    　データノード。
  2. 　転送先を示すＦＩＢを参照してデータを転送するハードウェア層と、前記ハードウェア層に対して前記ＦＩＢの内容を設定する複数のＮＯＳとの間でメッセージを仲介するブリッジ層を備えており、
    　前記ブリッジ層は、
    　前記各ＮＯＳが使用可能な前記ハードウェア層のリソースを対応づける設定情報が格納される設定格納部と、
    　前記各ＮＯＳから前記ＦＩＢの内容を設定するメッセージを受け、前記設定格納部の設定情報において、前記ＮＯＳが使用不可能な前記ハードウェア層のリソースを含むメッセージを拒否する一方で、前記ＮＯＳが使用可能な前記ハードウェア層のリソースを含むメッセージをもとに前記ＦＩＢの内容を更新させるメッセージ処理部とを有することを特徴とする
    　データノード。
  3. 　前記データノードは、さらに、ＡＰＩ呼出部を備えており、
    　前記ＡＰＩ呼出部は、前記ＮＯＳが使用可能な前記ハードウェア層のリソースを含むメッセージを前記ハードウェア層に送信して前記ＦＩＢの内容を更新させる処理について、一方の前記ＮＯＳからのメッセージが完了するまで、他方の前記ＮＯＳからのメッセージの送信を待ちあわせることを特徴とする
    　請求項１または請求項２に記載のデータノード。
  4. 　データノードは、転送先を示すＦＩＢを参照してデータを転送するハードウェア層と、前記ハードウェア層に対して前記ＦＩＢの内容を設定する複数のＮＯＳとの間でメッセージを仲介するブリッジ層を備えており、
    　前記ブリッジ層は、設定格納部と、メッセージ処理部とを有しており、
    　前記設定格納部には、前記各ＮＯＳが使用可能な前記ハードウェア層のリソースを対応づける設定情報が格納され、
    　前記メッセージ処理部は、前記各ＮＯＳから前記ＦＩＢの内容を設定するメッセージを受け、前記設定格納部の設定情報に従い、前記各ＮＯＳが使用可能な前記ハードウェア層のリソースを含むようにメッセージを変換してから、変換後のメッセージをもとに前記ＦＩＢの内容を更新させることを特徴とする
    　データノード管理方法。
  5. 　データノードは、転送先を示すＦＩＢを参照してデータを転送するハードウェア層と、前記ハードウェア層に対して前記ＦＩＢの内容を設定する複数のＮＯＳとの間でメッセージを仲介するブリッジ層を備えており、
    　前記ブリッジ層は、設定格納部と、メッセージ処理部とを有しており、
    　前記設定格納部には、前記各ＮＯＳが使用可能な前記ハードウェア層のリソースを対応づける設定情報が格納され、
    　前記メッセージ処理部は、前記各ＮＯＳから前記ＦＩＢの内容を設定するメッセージを受け、前記設定格納部の設定情報において、前記ＮＯＳが使用不可能な前記ハードウェア層のリソースを含むメッセージを拒否する一方で、前記ＮＯＳが使用可能な前記ハードウェア層のリソースを含むメッセージをもとに前記ＦＩＢの内容を更新させることを特徴とする
    　データノード管理方法。
  6. 　コンピュータを、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のデータノードとして機能させるためのデータノード管理プログラム。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008535342A (ja) * 2005-04-01 2008-08-28 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション オペレーティング・システム・パーティションのためのネットワーク通信
JP2019041368A (ja) * 2017-08-25 2019-03-14 日本電信電話株式会社 転送装置、転送システム、転送方法、およびプログラム

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009075718A (ja) 2007-09-19 2009-04-09 Hitachi Ltd 仮想ｉ／ｏパスの管理方法、情報処理システム及びプログラム
SG11201800020UA (en) 2016-11-09 2018-06-28 Huawei Tech Co Ltd Packet processing method in cloud computing system, host, and system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008535342A (ja) * 2005-04-01 2008-08-28 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション オペレーティング・システム・パーティションのためのネットワーク通信
JP2019041368A (ja) * 2017-08-25 2019-03-14 日本電信電話株式会社 転送装置、転送システム、転送方法、およびプログラム

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