WO2022003909A1 - 通信装置、通信装置制御システム、通信装置の制御方法およびプログラム - Google Patents

通信装置、通信装置制御システム、通信装置の制御方法およびプログラム Download PDF

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WO2022003909A1
WO2022003909A1 PCT/JP2020/026036 JP2020026036W WO2022003909A1 WO 2022003909 A1 WO2022003909 A1 WO 2022003909A1 JP 2020026036 W JP2020026036 W JP 2020026036W WO 2022003909 A1 WO2022003909 A1 WO 2022003909A1
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WO
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fib
nos
asic
communication device
pseudo
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Application number
PCT/JP2020/026036
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English (en)
French (fr)
Inventor
暁 松田
俊宏 横井
崇佳 平澤
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00Routing or path finding of packets in data switching networks

Definitions

  • the present invention relates to a communication device, a communication device control system, a control method and a program of the communication device.
  • WBSW White Box Switch
  • H / W hardware
  • S / W software
  • WBSW is a network switch that does not include software such as an OS and is provided only by H / W, and hardware implementation is generally realized by using ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • the WBSW is used by installing a network OS (hereinafter referred to as NOS: Network Operating System) suitable for the purpose of the user.
  • NOS Network Operating System
  • OS As one of the OS implementation forms of WBSW, it includes drivers for functions other than ASIC that perform packet transfer (for example, fans (FAN) and lamps (LAMP)), runs the underlying software that controls them, and then runs the network.
  • a form of operating a controlling application (NOS) is being studied.
  • the RIB (Routing Information Base) / (hereinafter, "/" means and / or) FIB (Forwarding Information Base) table, which normally controls the re-setting and packet transfer, is performed. Needs to be rebuilt.
  • the reconstruction of the RIB / FIB table means from stopping the existing NOS to uninstalling ⁇ transferring the OS image of the new NOS ⁇ installing ⁇ inputting the config ⁇ establishing a neighbor with the peripheral router of the new NOS.
  • the RIB / FIB table is reconstructed, packet loss occurs for a long time.
  • Non-Patent Document 1 In a redundant configuration (for example, Spine in the clos topology), a method for suppressing packet loss has been established by setting a routing cost in advance and eliminating traffic to a device that replaces NOS (see Non-Patent Document 1). ..
  • Non-Patent Document 2 it is possible to upgrade the version without interruption of service by existing technology such as Gracefurl Restart (see Non-Patent Document 2).
  • Config can be handled by restoring and setting Config from parameters that have already been set on an external controller.
  • the Neighbor relationship can be repaired with the neighboring router even after the NOS is replaced by the Config holding mechanism of the above (1). For example, utilize existing functions such as the Graceful Resta router of the Config retention mechanism.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a problem regarding the consistency of FIB due to the replacement of NOS.
  • the WBSW1000 has an ASIC 31 and a FIB 32 on the ASIC 31.
  • NOS-A10a is installed in the WBSW1000 shown on the left side of FIG. 11, and NOS-A10a has Config-A11a and RIB-A12a.
  • the WBSW1000 shown on the left side of FIG. 11 is replaced with the WBSW1000 shown on the right side of FIG.
  • the WBSW1000 shown on the right side of FIG. 11 has Config-B11b and RIB-B12b of NOS-B10b.
  • the Config can repair the Config from the parameters set by the external controller.
  • the RIB can also be restored by utilizing existing functions such as the Graceful Resta router of the Config holding mechanism.
  • the RIB 32 on the ASIC31 provided in the WBSW1000 the RIB is reset with the installation / uninstallation of the NOS, so that the RIB / FIB mismatch occurs.
  • the FIB 32 is deleted by the time the RIB-B12b after the replacement is created, and it is necessary to wait for the reconstruction of the FIB 32 after the replacement in order to restore the service.
  • the present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to realize NOS replacement of a communication device with a minimum of service interruption.
  • the present invention is an ASIC that installs and uses a NOS having a config and a RIB, and realizes a function of performing packet transfer, and an ASIC provided on the ASIC and at the time of packet transfer.
  • a pseudo FIB that includes a referenced FIB, and further writes and holds a FIB entry that the NOS has instructed to write in the FIB separately from the FIB on the ASIC, and a normal route update is performed on the ASIC.
  • the communication device is provided with a FIB control unit that writes a difference FIB entry to the FIB on the ASIC after the update is completed.
  • NOS replacement of a communication device can be realized with a minimum of service interruption.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the configuration example of the communication apparatus control system which comprises the communication apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the detailed structure of the FIB control part of the communication apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is a figure explaining the operation of the setting / transfer in a normal time of the communication device control system provided with the communication device which concerns on embodiment of this invention. It is a control sequence diagram which shows the operation of the setting and transfer in a normal time of the communication device control system provided with the communication device which concerns on embodiment of this invention. It is a figure explaining the operation of ⁇ NOS exchange time-1> from the start of NOS exchange to the download of a NOS image of the communication apparatus control system provided with the communication apparatus which concerns on embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a communication device control system 1 including a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • the communication device control system 1 includes a WBSW100 (communication device) that can be connected to the external controller 20.
  • a peripheral router 30 is connected to the WBSW 100.
  • the external controller 20 includes a control unit 21 for setting the Config of the WBSW 100, and a NOS replacement control unit 25 for controlling the NOS replacement of the WBSW 100.
  • the control unit 21 includes a config conversion unit (NOS-A) 22a, a config conversion unit (NOS-B) 22b, a set parameter DB 23, and a device setting unit 24.
  • the device setting unit 24 restores and sets the Config of the WBSW100 from the set parameters stored in the set parameter DB 23 by using the config conversion units 22a and 22b.
  • the NOS replacement control unit 25 acquires NOS from the NOS pool 2 pooled on the network, for example, and issues a request to the WBSW100 to replace the NOS on the WBSW100.
  • the WBSW 100 permits the request to replace the NOS from the external controller 20, the NOS replacement process is executed in the WBSW 100.
  • NOS-A10a, NOS-B10b, and NOS-C10c are pooled in the NOS pool 2. Further, it is assumed that the NOS on the WBSW100 shown in FIG. 1 is NOS-A10a. As shown in FIG. 1, the NOS-A10a has a Config-A11a, a RIB-A12a, and a driver 13. The NOS-B10b and NOS-C10c have the same configuration as the NOS-A10a.
  • the peripheral router 30 includes an ASIC 31, a FIB 32 on the ASIC 31, and a RIB 33, and the ASIC 31 is connected to the port of the ASIC 150 of the WBSW 100.
  • the WBSW100 installs and uses the NOS10a having the config 11a and the RIB12a.
  • the WBSW100 includes an ASIC 150 that realizes a function of performing packet transfer, a FIB 151 that is provided on the ASIC 150 and is referred to at the time of packet transfer, an H / W (CPU, Storage, Memory, FAN, LED ,,,) 160, and an H /. It includes a hardware management unit 110 that manages the W160, and an ONIE (Open Network Install Environment) 170.
  • the H / W management unit 110 includes a FIB control unit 120 and a pseudo FIB 140.
  • the H / W management unit 110 is constructed by, for example, ONL (Open Network Linux) (Linux is a registered trademark) and manages the H / W 160.
  • the H / W management unit 110 is premised on an architecture in which NOS can be installed by a VM (Virtual Machine), Container, or the like.
  • NOS can be installed by a VM (Virtual Machine), Container, or the like.
  • the NOS on the WBSW writes directly to the ASIC (for example, the writing of the FIB)
  • the writing information from the NOS 10 to the FIB 151 is H / W.
  • the management unit 110 receives and terminates. Then, the H / W management unit 110 writes to the FIB 151 on the ASIC 150 and the pseudo FIB 140 owned by the H / W management unit 110 in the normal route update (described later).
  • the FIB control unit 120 writes the normal route update to the FIB 151 and the pseudo FIB 140 on the ASIC 150, and when the NOS is replaced, deletes and updates only the FIB entry of the pseudo FIB 140, and the FIB entry of the FIB 151 on the ASI C150 is updated. It is retained without being deleted, and after the update of the pseudo FIB 140 is completed, the difference FIB entry is written to the FIB 151 on the ASIC 150.
  • the FIB control unit 120 writes the FIB entry to the FIB 151 on the ASIC 150 and at the same time writes the same FIB entry to the pseudo FIB 140.
  • the NOS 10 sends a FIB write instruction to the ASIC 150 with the update of the RIB of the NOS as an opportunity
  • the FIB control unit 120 impersonates the FIB 151 on the ASIC 150 and receives the write instruction.
  • the pseudo FIB 140 writes and holds the FIB entry instructed by the NOS 10 to write the FIB separately from the FIB 151 on the ASIC 150.
  • the H / W 160 is hardware that realizes functions other than the ASIC 150 of the WBSW 100, such as a CPU, Storage, Memory, FAN, and LED.
  • ONIE170 is an installation environment and boot loader for WBSW, and is attached to WBSW. That is, NOS is not installed in WBSW100, and only ONIE170 is attached. ONIE170 instructs the installation of NOS10.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the FIB control unit 120.
  • the FIB control unit 120 includes a NOS function unit 121, a FIB information processing unit 123, a pseudo FIB function unit 126, and an ASIC-on-FIB function unit 129.
  • the function unit 121 for NOS includes a FIB write end unit 122.
  • the FIB write termination unit 122 terminates the FIB write instruction / reset instruction from the NOS, and returns a normal response to the NOS side.
  • the FIB write end unit 122 passes the FIB write instruction to the write instruction copy unit 124.
  • the FIB information processing unit 123 includes a write instruction copy unit 124 and a FIB difference check unit 125.
  • the write instruction copy unit 124 copies the FIB write instruction from the FIB write end unit 122 and passes it to the pseudo FIB write unit 127 and the FIB write unit 130 on the ASIC.
  • the FIB difference check unit 125 performs a difference check on the information from the pseudo FIB reading unit 128 and the FIB reading unit 131 on the ASIC, and passes the difference information to the FIB writing unit 130 on the ASIC.
  • the function unit 126 for pseudo FIB includes a pseudo FIB writing unit 127 and a pseudo FIB reading unit 128.
  • the pseudo FIB writing unit 127 writes to the pseudo FIB 140 according to the instruction from the writing instruction copying unit 124.
  • the pseudo FIB reading unit 128 reads the pseudo FIB information and passes it to the FIB difference check unit.
  • the functional unit 129 for the FIB on the ASIC includes a FIB writing unit 130 on the ASIC and a FIB reading unit 131 on the ASIC.
  • the FIB writing unit 130 on the ASIC writes the FIB entry to the FIB 151 on the ASIC 150 according to the instruction from the writing instruction copying unit or the FIB difference checking unit.
  • the FIB reading unit 131 on the ASIC reads the information of the FIB 151 on the ASIC 151 and passes it to the FIB difference check unit 125.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a setting / transfer operation in a normal state.
  • 1. Setting instructions for adding VPN, etc.
  • the config conversion unit 22a on the external controller 20 receives the setting instructions from the operator.
  • the config conversion unit 22a that receives the setting instruction from the operator extracts the parameters to be set in the config and stores them in the set parameter DB 23.
  • Config input As shown by the arrow d in FIG. 3, the device setting unit 24 inputs the config to Config11 on NOS10 (here, Config11a on NOS10a).
  • Route exchange As shown by the arrow e in FIG. 3, the NOS-A10a exchanges routes with the peripheral router 30 to update the RIB-A12a.
  • FIB write instruction As shown by the arrow f in FIG. 3, the NOS-A10a sends a FIB write instruction to the ASIC 150 via the driver 13 when the RIB-A12a is updated. At this time, the FIB control unit 120 on the H / W management unit 110 receives a write instruction (impersonating) on behalf of the FIB 151.
  • FIB entry copy As shown by the arrow g in FIG. 3, the FIB control unit 120 copies the FIB entry for which a write instruction has been given.
  • FIB writing As shown by the arrow h in FIG. 3, the FIB control unit 120 writes the FIB entry to the FIB 151 on the ASIC 150, and at the same time, as shown by the arrow i in FIG. 3, the pseudo FIB 140 in the H / W management unit 110. Also write the same FIB entry.
  • the above-mentioned normal setting / transfer operation will be supplementarily described.
  • the reason for writing the FIB entry to the pseudo FIB 140 in the normal time is to back up the FIB in the normal time.
  • a method of generating a pseudo-FIB in addition to the method of copying to the pseudo-FIB 140 one by one at the time of RIB update from the normal time and writing, for example, information is sucked up from the FIB at the time of replacing NOS and collectively.
  • the process of writing to the pseudo FIB 140 may be performed.
  • FIG. 4 is a control sequence diagram showing the operation of setting / transfer in the normal time of FIG.
  • the config conversion unit 22a on the external controller 20 receives a setting instruction from the operator (see step S1).
  • the config conversion unit 22a extracts the parameters to be set in the config and stores them in the set parameter DB 23 (see step S2).
  • the config conversion unit 22a sends a setting instruction to the device setting unit 24 (see FIG. 3) of the WBSW100 (see step S3), and the device setting unit 24 inputs the config to Config11a on the NOS10a (see step S4).
  • the NOS-A10a exchanges routes with the peripheral router 30 (see step S5) and updates the RIB-A12a (see step S6).
  • the NOS-A10a sends a FIB write instruction to the ASIC 150 via the driver 13 with the update of the RIB-A12a as an opportunity.
  • the FIB control unit 120 on the H / W management unit 110 receives a write instruction in place of the FIB 151 (see step S7). That is, when the NOS-A10a sends a FIB write instruction to the ASIC 150, the FIB control unit 120 receives the write instruction on behalf of the FIB 151.
  • the FIB control unit 120 copies the FIB entry for which the write instruction has been given (see step S8).
  • the FIB control unit 120 writes a FIB entry in the FIB 151 on the ASIC 150 (see step S9).
  • the FIB control unit 120 also writes the same FIB entry in the pseudo FIB 140 in the H / W management unit 110 (see step S10).
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of ⁇ NOS replacement time-1> from the start of NOS replacement to the download of the NOS image.
  • NOS replacement instruction As shown by the arrow j in FIG. 5, the operator sends the NOS replacement instruction to the NOS replacement control unit 25 of the external controller 20.
  • the NOS replacement control unit 25 acquires a desired NOS (here, NOS-B10b) from the NOS pool 2 and transfers it onto the WBSW100.
  • NOS-B10b a desired NOS
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of ⁇ NOS replacement time-2> from NOS replacement to pseudo FIB reset.
  • NOS replacement control unit 25 of the external controller 20 sends a NOS replacement instruction to the H / W management unit 110 of the WBSW100.
  • the H / W management unit 110 installs the NOS-B10b.
  • NOS-B10b sends a FIB reset request.
  • FIB reset As shown by the arrow r in FIG. 6, the FIB control unit in the H / W management unit 110 receives the FIB reset request and resets the pseudo FIB 140.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the operation of ⁇ NOS replacement time-3> of inputting the config to the NOS after the replacement.
  • OS replacement instruction As shown by the arrow s in FIG. 7, the NOS replacement control unit 25 of the external controller 20 issues an OS replacement instruction to the config conversion unit 22b (NOS-B).
  • the config conversion unit 22b (NOS-B) reads the set parameters from the set parameter DB 23 and converts them into the config of NOS-B10b.
  • Setting instruction As shown by the arrow u in FIG. 7, the config conversion unit 22b (NOS-B) issues a setting instruction to the device setting unit 24.
  • Config input As shown by the arrow v in FIG. 7, the device setting unit 24 inputs the config to NOS-B10b on the WBSW100.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the operation of ⁇ NOS replacement time-4> of FIB difference check and FIB update from RIB update by NOS after replacement.
  • NOS-B10b starts route exchange with the peripheral router 30 and updates RIB 33.
  • FIB write instruction As shown by the arrow x in FIG. 8, the NOS-B10b sends a FIB write instruction to the FIB control unit 120 via the driver 13b each time the RIB is updated.
  • FIB writing As shown by the arrow y in FIG. 8, the FIB control unit 120 writes a FIB entry to the pseudo FIB 140 (does not write to the FIB 151 on the ASIC 150).
  • Difference check As shown by the arrow z in FIG. 8, after a sufficient time has elapsed, the FIB control unit 120 checks the difference between the pseudo FIB 140 and the FIB 151 on the ASIC 150.
  • FIB writing As shown by the arrow aa in FIG. 8, the FIB control unit 120 writes only the checked difference to the FIB 151 on the ASIC 150.
  • FIG. 9 is a control sequence diagram showing an operation at the time of NOS replacement.
  • the ASIC 150 of the WBSW 100 and the peripheral router 30 are performing normal forwarding (see step S11).
  • the NOS replacement control unit 25 of the external controller 20 receives the NOS replacement instruction from the operator (see step S12). Here, it is replaced with NOS-B10b pooled in NOS pool 2.
  • the NOS replacement control unit 25 sends a Graceful Restart request to the device setting unit 24 of the WBSW100 (see step S13).
  • the device setting unit 24 sends a Graceful Restart start notification to the peripheral router 30 (see step S14).
  • the ASIC 150 of the WBSW 100 and the peripheral router 30 execute forwarding based on the immediately preceding FIB information (see step S15).
  • the NOS replacement control unit 25 of the external controller 20 sends a NOS replacement instruction to the H / W management unit 110 of the WBSW 100 (see step S16), and transfers the NOS image to the H / W management unit 110 (see step S17).
  • the H / W management unit 110 uninstalls NOS-A10a via the device setting unit 24 (see step S18), and installs NOS-B10b (see step S19).
  • the NOS-B10b sends a FIB reset request to the FIB control unit 120 (see step S20).
  • the FIB control unit 120 performs a FIB reset of the pseudo FIB 140 (see step S21).
  • the above is the control sequence of ⁇ NOS replacement time-2> from NOS replacement to pseudo FIB reset.
  • the NOS replacement control unit 25 issues a setting reading instruction to the config conversion unit 22b (NOS-B) (see step S22).
  • the config conversion unit 22b accesses the set parameter DB 23 (see step S23), and reads the set parameter from the set parameter DB 23 (see step S24).
  • the config conversion unit 22b converts to the config of NOS-B10b (see step S25).
  • the config conversion unit 22b issues a setting instruction to the device setting unit 24 (see step S26).
  • the device setting unit 24 inputs the config to the NOS-B10b on the WBSW100 (see step S27).
  • This config input is the same as the existing config input.
  • the above is the control sequence indicating ⁇ NOS replacement time-3> of config input to NOS after replacement.
  • the NOS-B10b starts exchanging routes with the peripheral router 30 (see step S28).
  • the NOS-B10b updates the RIB 33 (see step S29) and sends a FIB write instruction to the FIB control unit 120 (see step S30).
  • the FIB control unit 120 writes a FIB entry to the pseudo FIB 140 (see step S31).
  • FIG. 9 shows an example in which the RIB 33 is updated, the FIB write instruction to the FIB control unit 120, and the FIB entry is written to the pseudo FIB 140 are executed three times.
  • the FIB was completed by writing the FIB entry for the third time (see step S32).
  • the NOS-B10b sends a FIB write instruction to the FIB control unit 120 via the driver 13b, writes a FIB entry to the pseudo FIB 140, and completes the FIB.
  • the FIB control unit 120 acquires data for checking the difference of the pseudo FIB 140 (see step S33).
  • the FIB control unit 120 checks the difference between the pseudo FIB 140 and the FIB 151 on the ASIC 150 (see step S34).
  • the FIB control unit 120 writes only the checked difference to the FIB 151 on the ASIC 150 (see step S35).
  • the device setting unit 24 declares the termination of Graceful Restart to the peripheral router 30 (see step S36).
  • the peripheral router 30 returns to the normal state in response to the Graceful Restart termination declaration, and the ASIC 150 of the WBSW 100 and the peripheral router 30 execute normal forwarding (see step S37).
  • the communication device (WBSW100) is realized by, for example, a computer 900 which is a physical device having a configuration as shown in FIG.
  • FIG. 10 is a hardware configuration diagram showing an example of a computer that realizes the function of the communication device according to the embodiment of the present invention.
  • the computer 900 includes a CPU (Central Processing Unit) 901, a ROM (Read Only Memory) 902, a RAM 903, an HDD (Hard Disk Drive) 904, an input / output I / F (Interface) 905, a communication I / F 906, and a media I / F 907. Have.
  • the CPU 901 operates based on the program stored in the ROM 902 or the HDD 904, and is controlled by the control unit of the communication device (WBSW100) shown in FIG.
  • the ROM 902 stores a boot program executed by the CPU 901 when the computer 900 is started, a program related to the hardware of the computer 900, and the like.
  • the CPU 901 controls an input device 910 such as a mouse and a keyboard and an output device 911 such as a display via the input / output I / F 905.
  • the CPU 901 acquires data from the input device 910 and outputs the generated data to the output device 911 via the input / output I / F 905.
  • a GPU Graphics Processing Unit
  • a GPU may be used together with the CPU 901 as the processor.
  • the HDD 904 stores a program executed by the CPU 901, data used by the program, and the like.
  • the communication I / F906 receives data from another device via a communication network (for example, NW (Network) 920) and outputs the data to the CPU 901, and the communication I / F 906 transfers the data generated by the CPU 901 to another device via the communication network. Send to the device.
  • NW Network
  • the media I / F907 reads the program or data stored in the recording medium 912 and outputs the program or data to the CPU 901 via the RAM 903.
  • the CPU 901 loads the program related to the target processing from the recording medium 912 onto the RAM 903 via the media I / F 907, and executes the loaded program.
  • the recording medium 912 is an optical recording medium such as a DVD (Digital Versatile Disc) or PD (Phase change rewritable Disk), a magneto-optical recording medium such as an MO (Magneto Optical disk), a magnetic recording medium, a conductor memory tape medium, a semiconductor memory, or the like. Is.
  • the CPU 901 of the computer 900 realizes the function of the communication device (WBSW100) by executing the program loaded on the RAM 903. Further, the data in the RAM 903 is stored in the HDD 904. The CPU 901 reads the program related to the target processing from the recording medium 912 and executes it. In addition, the CPU 901 may read a program related to the target processing from another device via the communication network (NW920).
  • NW920 communication network
  • the communication device (WBSW100) is a communication device 100 that installs and uses NOS10 having config 11 and RIB12, and is provided on the ASIC 150 that realizes a function of performing packet transfer and at the time of packet transfer.
  • a pseudo FIB 140 that includes a referenced FIB 151 and further writes and holds a FIB entry that NOS 10 has instructed to write to the FIB separately from the FIB 151 on the ASIC 150, and a normal route update is the FIB 151 and the pseudo FIB 140 on the ASIC 150.
  • the FIB control unit 120 for writing the FIB entry of the above is provided.
  • the communication device (WBSW100) can minimize the packet loss when replacing the NOS on the communication device (WBSW100) with a NOS different from the existing one. Therefore, the NOS replacement of the communication device (WBSW100) can be realized by minimizing the service interruption.
  • the FIB control unit 120 is characterized in that the FIB entry is written to the FIB 151 on the ASIC 150 and at the same time the same FIB entry is written to the pseudo FIB 140.
  • the information of the pseudo FIB 140 is deleted, and the FIB 151 in the ASIC 150 is retained without being deleted. Therefore, even during the NOS replacement, the FIB 151 information in the ASIC 150 can be transferred.
  • the RIB12 will be the same as before the replacement in a short time even after the NOS replacement. Therefore, by using Graceful Restart or the like, the Neighbor relationship can be repaired with the neighboring router (neighboring router 30).
  • the FIB control unit 120 receives a write instruction in place of the FIB 151 on the ASIC 150. And.
  • the FIB control unit 120 receives a write instruction in place of the FIB 151 in the ASIC 150, packet loss due to deletion / reconstruction of the FIB is performed without modifying the NOS side even when the NOS is replaced. Can be minimized.
  • the communication device control system 1 is characterized by including a communication device (WBSW100) and an external controller 20 having a NOS replacement control unit 25 for controlling NOS replacement of the communication device 100.
  • the NOS replacement control unit 25 can execute NOS RIB update control to the communication device (WBSW100), for example, based on the NOS replacement instruction from the operator. Further, the NOS pooled in the NOS pool 2 can be sent to the communication device (WBSW100). Therefore, the communication device (WBSW100) can execute the replacement of NOS at the optimum timing.
  • each of the processes described in the above embodiments all or part of the processes described as being automatically performed may be performed manually, or all or part of the processes described as being performed manually. Some can be done automatically by a known method.
  • the processing procedure, control procedure, specific name, and information including various data and parameters shown in the above-mentioned document and drawings can be arbitrarily changed unless otherwise specified.
  • each component of each of the illustrated devices is a functional concept, and does not necessarily have to be physically configured as shown in the figure. That is, the specific form of distribution / integration of each device is not limited to the one shown in the figure, and all or part of them may be functionally or physically distributed / physically in arbitrary units according to various loads and usage conditions. Can be integrated and configured.
  • each of the above configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized by hardware by designing a part or all of them by, for example, an integrated circuit. Further, each of the above configurations, functions, and the like may be realized by software for the processor to interpret and execute a program that realizes each function. Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in memory, hard disks, recording devices such as SSDs (Solid State Drives), IC (Integrated Circuit) cards, SD (Secure Digital) cards, optical disks, etc. It can be held on a recording medium.
  • SSDs Solid State Drives
  • IC Integrated Circuit
  • SD Secure Digital
  • processing steps for describing the time-series processing are not necessarily the processing performed in the time-series according to the described order, but are not necessarily processed in the time-series, but are parallel or individual. It also includes processing to be executed in (for example, parallel processing or processing by an object).
  • Communication device control system NOS pool 10,10a, 10b, 10c NOS 20 External controller 21 Control unit 22a, 22b Config conversion unit 25 NOS replacement control unit 30 Peripheral router 31 ASIC 32 FIB 100 WBSW (communication device) 110 H / W management unit 120 FIB control unit 121 NOS function unit 122 FIB write end unit 123 FIB information processing unit 124 Write instruction copy unit 125 FIB difference check unit 126 Pseudo-FIB function unit 127 Pseudo-FIB write unit 128 Pseudo-FIB read Part 129 Function part for FIB on ASIC 130 FIB writing part on ASIC 131 FIB reading part on ASIC 140 Pseudo-FIB 150 ASIC 151 FIB 160 H / W (hardware) 170 ONIE

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Abstract

通信装置(100)は、NOS(10)がFIB書き込み指示したFIBエントリを、ASIC(150)上のFIB(151)とは別に書き込み保持する疑似FIB(140)と、通常時の経路更新はASIC(150)上のFIB(151)と疑似FIB(140)へ書き込み、NOS入れ替えの際には、疑似FIB(140)のFIBエントリのみを削除して更新し、ASIC(150)上のFIB(151)のFIBエントリは削除せず保持して、疑似FIB(140)の更新完了後にASIC(150)上のFIB(151)へ差分のFIBエントリの書き込みを行うFIB制御部(120)と、を備える。

Description

通信装置、通信装置制御システム、通信装置の制御方法およびプログラム
 本発明は、通信装置、通信装置制御システム、通信装置の制御方法およびプログラムに関する。
 近年、H/W(ハードウェア)とS/W(ソフトウェア)を分離した転送装置として、ホワイトボックススイッチ(以下、WBSW:White Box Switch)が普及し始めている。WBSWは、OSなどのソフトウェアを含まず、H/Wだけで提供されるネットワークスイッチであり、ハードウェア化は一般にASIC(Application Specific Integrated Circuit)を利用して実現される。WBSWは、利用側が目的に合ったネットワークOS(以下、NOS:Network Operating System)をインストールして利用する。
 WBSWのOS実装形態の一つとして、パケット転送を行うASIC以外の機能(例えば、ファン(FAN)やランプ(LAMP)など)のドライバを含みこれらを制御する基盤ソフトウェアを動かし、更にその上でネットワーク制御をするアプリケーション(NOS)を動作させる形態が検討されている。
 こういった形態においては、機能を追加するためにNOSを新しいバージョンのNOSに入れ替えたり、NOSに問題が発覚した際に同等動作が可能な別のNOSに入れ替えるという運用が考えられる。
 しかし、このようなNOSの入れ替えを行うと、通常は設定の入れ直しおよびパケット転送を司るRIB(Routing Information Base)/(以下「/」は、および/または、をいう)FIB(Forwarding Information Base)テーブルの再構築が必要となる。ここで、RIB/FIBテーブルの再構築は、既存のNOSの停止~アンインストール→新規NOSのOSイメージ転送→インストール→コンフィグ投入→新規NOSの周辺ルータとのネイバー確立までをいう。RIB/FIBテーブルの再構築を実行すると、パケットロスが長時間にわたって発生する。
 冗長構成(例えば、closトポロジのSpine)においては、ルーティングコストを事前に設定しNOS入れ替えを行う装置へのトラフィックをなくすことで、パケットロスを抑える方式は確立している(非特許文献1参照)。
 同一NOSのバージョンアップについては、Gracefurl Restart等の既存の技術によりサービス中断のないバージョンアップが可能となっている(非特許文献2参照)。
TELECOM INFRA POJECT, "CANDI First Experimental Demonstration"[令和2年6月24日検索] ,インターネット〈https://telecominfraproject.com/wp-content/uploads/CANDI_1st_experimental_demonstration_r_UPDATED-LICENSE.pdf〉 CISCO, "SSO/NSF with GR and/or NSR." [令和2年6月24日検索] ,インターネット〈https://archive.nanog.org/meetings/nanog42/presentations/Weissner_SSO.pdf〉
 WBSWにおいて、安定した通信のためには、NOSの入れ替え前後でコンフィグ(Config)、RIB、およびFIBの一貫性を保持する機構が必要である。以下、Config、RIB、およびFIBの一貫性について説明する。
 (1)Configは、外部のコントローラにて設定済みのパラメータからConfigを復元・設定することで対応する方法がある。
 (2)RIBは、一度削除されるものの、上記(1)のConfig保持機構により、NOS入れ替え後も、Neighbor関係を隣接ルータと修復可能である。例えば、Config保持機構のGraceful Restaルータ等の既存機能を活用する。
 (3)しかしながら、FIBの一貫性については、以下の課題がある。
 すなわち、NOSのインストール/アンインストールに伴い、RIBがリセットされるので、RIB/FIBのアンマッチが発生する。入れ替え後のRIBができるまで、FIBが削除されてしまい、サービス復旧までには、入れ替え後のFIBの再構築を待つ必要がある。
 図11は、NOSの入れ替え時によるFIBの一貫性についての課題を説明する図である。
 図11に示すように、WBSW1000は、ASIC31と、ASIC31上にFIB32を有する。また、図11左に示すWBSW1000には、NOS-A10aがインストールされ、NOS-A10aは、Config-A11a、RIB-A12aを有する。
 図11左に示すWBSW1000のNOSを入れ替え、図11右に示すWBSW1000とする場合を想定する。NOSを入れ替えた場合、図11右に示すWBSW1000は、NOS-B10bのConfig-B11b、RIB-B12bを有する。
 図11に示すように、WBSW1000のNOSを入れ替えた場合であっても、Configは、外部のコントローラにて設定済みのパラメータからConfigを修復可能である。また、RIBも、Config保持機構のGraceful Restaルータ等の既存機能を活用することで復元可能である。
 これに対し、WBSW1000が備えるASIC31上のFIB32は、NOSのインストール/アンインストールに伴い、RIBがリセットされるので、RIB/FIBのアンマッチが発生する。図11の例では、入れ替え後のRIB-B12bができるまでに、FIB32が削除されてしまい、サービス復旧には、入れ替え後のFIB32の再構築を待つ必要がある。
 このように、通信装置のNOSの入れ替えを行うと、パケット転送を司るFIBテーブルの再構築が必要となるため、パケットロスが長時間にわたって発生するといった課題がある。
 このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、通信装置のNOS入れ替えを、サービス断を最小限に抑えて実現することを課題とする。
 前記した課題を解決するため、本発明は、コンフィグとRIBを有するNOSをインストールして利用する通信装置であって、パケット転送を行う機能を実現するASICと、前記ASIC上に備えられパケット転送時に参照されるFIBと、を備えており、さらに、前記NOSがFIB書き込み指示したFIBエントリを、前記ASIC上の前記FIBとは別に書き込み保持する疑似FIBと、通常時の経路更新は前記ASIC上の前記FIBと前記疑似FIBへ書き込み、NOS入れ替えの際には、前記疑似FIBのFIBエントリのみを削除して更新し、前記ASIC上の前記FIBのFIBエントリは削除せず保持して、前記疑似FIBの更新完了後に前記ASIC上の前記FIBへ差分のFIBエントリの書き込みを行うFIB制御部と、を備えることを特徴とする通信装置とした。
 本発明によれば、通信装置のNOS入れ替えを、サービス断を最小限に抑えて実現することができる。
本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システムの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る通信装置のFIB制御部の詳細構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システムの通常時の設定・転送の動作を説明する図である。 本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システムの通常時の設定・転送の動作を示す制御シーケンス図である。 本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システムのNOS入れ替え開始から、NOSイメージダウンロードまでの<NOS入れ替え時-1>の動作を説明する図である。 本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システムのNOSの入れ替えから疑似FIBリセットまでの<NOS入れ替え時-2>の動作を説明する図である。 本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システムの入れ替え後のNOSへのコンフィグ投入の<NOS入れ替え時-3>の動作を説明する図である。 本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システムの入れ替え後のNOSによるRIB更新からFIB差分チェックおよびFIB更新の<NOS入れ替え時-4>の動作を説明する図である。 本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システムのNOS入れ替え時の動作を示す制御シーケンス図である。 本発明の実施形態に係る通信装置の機能を実現するコンピュータの一例を示すハードウェア構成図である。 NOSの入れ替え時によるFIBの一貫性についての課題を説明する図である。
 以下、図面を参照して本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という)におけるネットワークシステム等について説明する。
(実施形態)
[通信装置、通信装置制御システムの構成]
 図1は、本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システム1の構成例を示す図である。
 図1に示すように、通信装置制御システム1は、外部コントローラ20に接続可能なWBSW100(通信装置)を備える。WBSW100には、周辺ルータ30が接続される。
 <外部コントローラ20>
 外部コントローラ20は、WBSW100のConfigを設定する制御部21と、WBSW100のNOS入れ替えを制御するNOS入替制御部25と、を備える。
 制御部21は、コンフィグ変換部(NOS-A)22aと、コンフィグ変換部(NOS-B)22bと、設定済みパラメータDB23と、装置設定部24と、を備える。
 装置設定部24は、設定済みパラメータDB23に格納されている設定済みのパラメータから、コンフィグ変換部22a,22bを用いてWBSW100のConfigを復元・設定する。
 NOS入替制御部25は、例えばネットワーク上にプールされたNOSプール2からNOSを取得し、WBSW100に対してWBSW100上のNOSを入れ替える依頼を発行する。WBSW100が外部コントローラ20からのNOSを入れ替える依頼を許諾する場合、WBSW100においてNOSの入れ替え処理が実行される。
 図1では、NOSプール2には、NOS-A10a,NOS-B10b,NOS-C10cがプールされている。また、図1に示すWBSW100上のNOSは、NOS-A10aであるとする。図1に示すように、NOS-A10aは、Config-A11a、RIB-A12a、ドライバ13を有する。なお、NOS-B10b,NOS-C10cについてもNOS-A10aと同様の構成である。
 <周辺ルータ30>
 周辺ルータ30は、ASIC31と、ASIC31上のFIB32と、RIB33とを備え、ASIC31は、WBSW100のASIC150のポートに接続される。
 <WBSW100>
 WBSW100は、コンフィグ11aとRIB12aを有するNOS10aをインストールして利用する。
 WBSW100は、パケット転送を行う機能を実現するASIC150と、ASIC150上に備えられパケット転送時に参照されるFIB151と、H/W(CPU,Storage,Memory,FAN,LED,,,)160と、H/W160を管理するハードウェア管理部110と、ONIE(Open Network Install Environment)170と、を備える。H/W管理部110は、FIB制御部120と、疑似FIB140と、を備える。
 H/W管理部110は、例えばONL(Open Network Linux)(Linuxは登録商標)により構築され、H/W160を管理する。H/W管理部110は、VM(Virtual Machine)やContainer等でNOSをインストールできるアーキテクチャが前提である。
 ここで、通常のWBSWは、WBSW上のNOSがASICに直接書き込む(例えば、FIBの書き込み)のに対して、本実施形態では、FIBの書き込みに際し、NOS10からFIB151への書き込み情報をH/W管理部110が受けて終端する。そして、H/W管理部110は、通常時の経路更新では、ASIC150上のFIB151と、自身の持つ疑似FIB140へ書き込む(後記)。
 FIB制御部120は、通常時の経路更新はASIC150上のFIB151と疑似FIB140へ書き込み、NOS入れ替えの際には、疑似FIB140のFIBエントリのみを削除して更新し、ASIC150上のFIB151のFIBエントリは削除せず保持して、疑似FIB140の更新完了後にASIC150上のFIB151へ差分のFIBエントリの書き込みを行う。
 FIB制御部120は、ASIC150上のFIB151にFIBエントリを書き込むと同時に、疑似FIB140にも同じFIBエントリを書き込む。
 また、NOSのRIBの更新を契機に、NOS10が、FIB書き込み指示をASIC150に送る際、FIB制御部120は、ASIC150上のFIB151に成りすまして書き込み指示を受ける。
 疑似FIB140は、NOS10がFIB書き込み指示したFIBエントリを、ASIC150上のFIB151とは別に書き込み保持する。
 H/W160は、WBSW100のASIC150以外の機能を実現するハードウェアであり、例えばCPU,Storage,Memory,FAN,LEDなどである。
 ONIE170は、WBSW向けのインストール環境兼ブートローダーであり、WBSWに付属している。すなわち、WBSW100は、NOSはインストールされておらず、ONIE170のみが付属されている。ONIE170は、NOS10のインストールを指示する。
 <FIB制御部120>
 図2は、FIB制御部120の詳細構成を示すブロック図である。
 図2に示すように、FIB制御部120は、NOS向け機能部121と、FIB情報処理部123と、疑似FIB向け機能部126と、ASIC上FIB向け機能部129と、を備える。
 NOS向け機能部121は、FIB書き込み終端部122を備える。
 FIB書き込み終端部122は、NOSからのFIB書き込み指示/リセット指示を終端し、NOS側には正常な応答を返す。FIB書き込み終端部122は、FIB書き込み指示を書き込み指示コピー部124へ渡す。
 FIB情報処理部123は、書き込み指示コピー部124と、FIB差分チェック部125と、を備える。
 書き込み指示コピー部124は、FIB書き込み終端部122からのFIB書き込み指示をコピーして、疑似FIB書き込み部127とASIC上FIB書き込み部130に渡す。
 FIB差分チェック部125は、疑似FIB読み取り部128と、ASIC上FIB読み取り部131からの情報を差分チェックし、差分情報をASIC上FIB書き込み部130に渡す。
 疑似FIB向け機能部126は、疑似FIB書き込み部127と、疑似FIB読み取り部128と、を備える。
 疑似FIB書き込み部127は、書き込み指示コピー部124からの指示に従い、疑似FIB140へ書き込む。
 疑似FIB読み取り部128は、疑似FIBの情報を読み取り、FIB差分チェック部へ渡す。
 ASIC上FIB向け機能部129は、ASIC上FIB書き込み部130と、ASIC上FIB読み取り部131と、を備える。
 ASIC上FIB書き込み部130は、書き込み指示コピー部またはFIB差分チェック部からの指示に従い、ASIC150上のFIB151へFIBエントリを書き込む。
 ASIC上FIB読み取り部131は、ASIC151上のFIB151の情報を読み取り、FIB差分チェック部125へ渡す。
 以下、上述のように構成された通信装置100および通信装置制御システム1の通信装置制御方法について説明する。
[通常時の設定・転送]
 まず、通常時の設定・転送について説明する。
 <通常時の設定・転送の動作>
 図3は、通常時の設定・転送の動作を説明する図である。
 1.VPN追加などの設定指示
 図3の矢印aに示すように、オペレータからの設定指示を、外部コントローラ20上のコンフィグ変換部22aが受け取る。
 2.設定パラメータ保存
 図3の矢印bに示すように、オペレータからの設定指示を受け取ったコンフィグ変換部22aは、コンフィグに設定すべきパラメータを抽出して設定済みパラメータDB23へ格納する。
 3.設定指示
 図3の矢印cに示すように、コンフィグ変換部22aは、装置設定部24へ設定指示を送る。
 4.コンフィグ投入
 図3の矢印dに示すように、装置設定部24がNOS10上のConfig11(ここでは、NOS10a上のConfig11a)にコンフィグ投入する。
 5.経路交換
 図3の矢印eに示すように、NOS-A10aは、周辺ルータ30と経路交換してRIB-A12aを更新する。
 6.FIB書き込み指示
 図3の矢印fに示すように、RIB-A12aの更新を契機に、NOS-A10aはドライバ13を介してFIB書き込み指示をASIC150に送る。この時、H/W管理部110上のFIB制御部120が、FIB151に代わって(に成りすまして)書き込み指示を受ける。
 7.FIBエントリコピー
 図3の矢印gに示すように、FIB制御部120は、書き込み指示のあったFIBエントリをコピーする。
 8.FIB書き込み
 図3の矢印hに示すように、FIB制御部120は、ASIC150上のFIB151にFIBエントリを書き込むと同時に、図3の矢印iに示すように、H/W管理部110内の疑似FIB140にも同じFIBエントリを書き込む。
 上記通常時の設定・転送の動作について、補足して説明する。
 通常時において、疑似FIB140へFIBエントリを書き込むのは、通常時のFIBのバックアップのためである。
 ここで、疑似FIB生成の方法としては、本実施形態のように通常時からRIB更新を契機に逐一疑似FIB140にコピーして書き込み方法以外にも、例えばNOSの入れ替え時にFIBから情報を吸い上げて一括で疑似FIB140に書き込む処理等でもよい。
 <通常時の設定・転送の制御シーケンス>
 図4は、図3の通常時の設定・転送の動作を示す制御シーケンス図である。
 外部コントローラ20上のコンフィグ変換部22aは、オペレータからの設定指示を受け取る(ステップS1参照)。
 コンフィグ変換部22aは、コンフィグに設定すべきパラメータを抽出して設定済みパラメータDB23へ格納する(ステップS2参照)。
 コンフィグ変換部22aは、WBSW100の装置設定部24(図3参照)へ設定指示を送り(ステップS3参照)、装置設定部24がNOS10a上のConfig11aにコンフィグ投入する(ステップS4参照)。
 NOS-A10aは、周辺ルータ30と経路交換するとともに(ステップS5参照)、RIB-A12aを更新する(ステップS6参照)。
 NOS-A10aは、RIB-A12aの更新を契機に、ドライバ13を介してFIB書き込み指示をASIC150に送る。この時、H/W管理部110上のFIB制御部120が、FIB151に代わって書き込み指示を受ける(ステップS7参照)。すなわち、NOS-A10aは、FIB書き込み指示をASIC150に送ると、FIB制御部120が、FIB151に代わって書き込み指示を受けとる。
 FIB制御部120は、書き込み指示のあったFIBエントリをコピーする(ステップS8参照)。
 FIB制御部120は、ASIC150上のFIB151にFIBエントリを書き込む(ステップS9参照)。
 FIB制御部120は、H/W管理部110内の疑似FIB140にも同じFIBエントリを書き込む(ステップS10参照)。
[NOS入れ替え時の動作]
 次に、NOS入れ替え時の動作について説明する。
 <NOS入れ替え時-1>
 図5は、NOS入れ替え開始から、NOSイメージダウンロードまでの<NOS入れ替え時-1>の動作を説明する図である。
 0.NOS入替指示
 図5の矢印jに示すように、オペレータがNOS入替指示を、外部コントローラ20のNOS入替制御部25に送る。
 1.Graceful Restart指示
 図5の矢印kに示すように、NOS入替制御部25は、WBSW100のNOS-A10aにGraceful Restartを指示する。
 2.Graceful Restart開始通知
 図5の矢印lに示すように、NOS-A10aは、周辺ルータ30にGraceful Restart開始通知を送る。
 3.OS取得
 図5の矢印mに示すように、NOS入替制御部25は、NOSプール2より、所望のNOS(ここでは、NOS-B10b)を取得してWBSW100上へ転送する。
 <NOS入れ替え時-2>
 図6は、NOSの入れ替えから疑似FIBリセットまでの<NOS入れ替え時-2>の動作を説明する図である。
 4.NOS入れ替え指示
 図6の矢印nに示すように、外部コントローラ20のNOS入替制御部25は、NOS入れ替え指示を、WBSW100のH/W管理部110へ送る。
 5.アンインストール
 図6の矢印oに示すように、H/W管理部110は、NOS-A10aをアンインストールする。
 6.インストール
 図6の矢印pに示すように、H/W管理部110は、NOS-B10bをインストールする。
 7.FIBリセット
 図6の矢印qに示すように、NOS-B10bはFIBリセット要求を送る。
 8.FIBリセット
 図6の矢印rに示すように、FIBリセット要求をH/W管理部110内のFIB制御部が受け取って疑似FIB140をリセットする。
 <NOS入れ替え時-3>
 図7は、入れ替え後のNOSへのコンフィグ投入の<NOS入れ替え時-3>の動作を説明する図である。
 9.OS入れ替え指示
 図7の矢印sに示すように、外部コントローラ20のNOS入替制御部25は、コンフィグ変換部22b(NOS-B)にOS入れ替え指示を出す。
 10.設定済みパラメータ読み込み
 図7の矢印tに示すように、コンフィグ変換部22b(NOS-B)は、設定済みパラメータDB23から、設定済みパラメータを読み込み、NOS-B10bのコンフィグに変換する。
 11.設定指示
 図7の矢印uに示すように、コンフィグ変換部22b(NOS-B)は、装置設定部24へ設定指示を出す。
 12.コンフィグ投入
 図7の矢印vに示すように、装置設定部24は、WBSW100上のNOS-B10bへコンフィグ投入する。
 <NOS入れ替え時-4>
 図8は、入れ替え後のNOSによるRIB更新からFIB差分チェックおよびFIB更新の<NOS入れ替え時-4>の動作を説明する図である。
 13.経路交換
 図8の矢印wに示すように、NOS-B10bは、周辺ルータ30と経路交換を開始し、RIB33を更新する。
 14.FIB書き込み指示
 図8の矢印xに示すように、NOS-B10bは、RIB更新の都度、ドライバ13bを介してFIB制御部120へFIB書き込み指示を送る。
 15.FIB書き込み
 図8の矢印yに示すように、FIB制御部120は、疑似FIB140へFIBエントリを書き込む(ASIC150上のFIB151へは書き込まない)。
 16.差分チェック
 図8の矢印zに示すように、十分時間が経過した後、FIB制御部120は、疑似FIB140とASIC150上のFIB151との差分をチェックする。
 17.FIB書き込み
 図8の矢印aaに示すように、FIB制御部120は、チェックした差分のみをASIC150上のFIB151へ書き込む。
 <NOS入れ替え時の制御シーケンス>
 図9は、NOS入れ替え時の動作を示す制御シーケンス図である。
 WBSW100のASIC150と周辺ルータ30は、通常のフォワーディングを実行している(ステップS11参照)。
 外部コントローラ20のNOS入替制御部25は、オペレータからのNOS入替指示を受け取る(ステップS12参照)。ここでは、NOSプール2にプールされたNOS-B10bに入れ替える。
 NOS入替制御部25は、WBSW100の装置設定部24にGraceful Restart要求を送る(ステップS13参照)。
 装置設定部24は、周辺ルータ30にGraceful Restart開始通知を送る(ステップS14参照)。
 WBSW100のASIC150と周辺ルータ30は、直前のFIB情報に基づくフォワーディングを実行する(ステップS15参照)。
 外部コントローラ20のNOS入替制御部25は、WBSW100のH/W管理部110にNOS入れ替え指示を送る(ステップS16参照)とともに、H/W管理部110にNOSイメージを転送する(ステップS17参照)。
 H/W管理部110は、装置設定部24を介してNOS-A10aをアンインストールし(ステップS18参照)、NOS-B10bをインストールする(ステップS19参照)。
 NOS-B10bは、FIB制御部120にFIBリセット要求を送る(ステップS20参照)。
 FIB制御部120は、疑似FIB140のFIBリセットを行う(ステップS21参照)。
 ここまでが、NOSの入れ替えから疑似FIBリセットまでの<NOS入れ替え時-2>の制御シーケンスである。
 NOS入替制御部25は、コンフィグ変換部22b(NOS-B)に設定読み込み指示を出す(ステップS22参照)。
 コンフィグ変換部22bは、設定済みパラメータDB23にアクセスし(ステップS23参照)、設定済みパラメータDB23から、設定済みパラメータを読み込む(ステップS24参照)。
 コンフィグ変換部22bは、NOS-B10bのコンフィグに変換する(ステップS25参照)。
 コンフィグ変換部22bは、装置設定部24へ設定指示を出す(ステップS26参照)。
 装置設定部24は、WBSW100上のNOS-B10bへコンフィグ投入する(ステップS27参照)。このコンフィグ投入は、既存と同等のコンフィグ投入である。
 ここまでが、入れ替え後のNOSへのコンフィグ投入の<NOS入れ替え時-3>を示す制御シーケンスである。
 ここからが、入れ替え後のNOSによるRIB更新からFIB差分チェックおよびFIB更新の<NOS入れ替え時-4>を示す制御シーケンスである。
 NOS-B10bは、周辺ルータ30と経路交換を開始する(ステップS28参照)。
 NOS-B10bは、RIB33を更新し(ステップS29参照)、FIB制御部120へFIB書き込み指示を送る(ステップS30参照)。
 FIB制御部120は、疑似FIB140へFIBエントリを書き込む(ステップS31参照)。
 図9では、RIB33の更新と、FIB制御部120へFIB書き込み指示と、疑似FIB140へFIBエントリを書き込みとが3回実行された例である。3回目のFIBエントリの書き込みにより、FIBが完成した(ステップS32参照)。
 このように、NOS-B10bは、RIB更新の都度、ドライバ13bを介してFIB制御部120へFIB書き込み指示を送り、疑似FIB140へのFIBエントリ書き込みを行ってFIBを完成させる。
 FIB制御部120は、疑似FIB140の差分をチェックするためのデータを取得する(ステップS33参照)。
 FIB制御部120は、疑似FIB140とASIC150上のFIB151との差分をチェックする(ステップS34参照)。
 FIB制御部120は、チェックした差分のみをASIC150上のFIB151へ書き込む(ステップS35参照)。
 装置設定部24は、周辺ルータ30にGraceful Restart終了を宣言する(ステップS36参照)。
 周辺ルータ30は、Graceful Restart終了宣言を受けて通常状態に復帰し、WBSW100のASIC150と周辺ルータ30は、通常のフォワーディングを実行する(ステップS37参照)。
[ハードウェア構成]
 本実施形態に係る通信装置(WBSW100)は、例えば図10に示すような構成の物理装置であるコンピュータ900によって実現される。
 図10は、本発明の実施形態に係る通信装置の機能を実現するコンピュータの一例を示すハードウェア構成図である。コンピュータ900は、CPU(Central Processing Unit)901、ROM(Read Only Memory)902、RAM903、HDD(Hard Disk Drive)904、入出力I/F(Interface)905、通信I/F906およびメディアI/F907を有する。
 CPU901は、ROM902またはHDD904に記憶されたプログラムに基づき作動し、図1に示す通信装置(WBSW100)の制御部による制御を行う。ROM902は、コンピュータ900の起動時にCPU901により実行されるブートプログラムや、コンピュータ900のハードウェアに係るプログラム等を記憶する。
 CPU901は、入出力I/F905を介して、マウスやキーボード等の入力装置910、および、ディスプレイ等の出力装置911を制御する。CPU901は、入出力I/F905を介して、入力装置910からデータを取得するともに、生成したデータを出力装置911へ出力する。なお、プロセッサとしてCPU901とともに、GPU(Graphics Processing Unit)等を用いてもよい。
 HDD904は、CPU901により実行されるプログラムおよび当該プログラムによって使用されるデータ等を記憶する。通信I/F906は、通信網(例えば、NW(Network)920)を介して他の装置からデータを受信してCPU901へ出力し、また、CPU901が生成したデータを、通信網を介して他の装置へ送信する。
 メディアI/F907は、記録媒体912に格納されたプログラムまたはデータを読み取り、RAM903を介してCPU901へ出力する。CPU901は、目的の処理に係るプログラムを、メディアI/F907を介して記録媒体912からRAM903上にロードし、ロードしたプログラムを実行する。記録媒体912は、DVD(Digital Versatile Disc)、PD(Phase change rewritable Disk)等の光学記録媒体、MO(Magneto Optical disk)等の光磁気記録媒体、磁気記録媒体、導体メモリテープ媒体又は半導体メモリ等である。
 例えば、コンピュータ900が本実施形態に係る通信装置として機能する場合、コンピュータ900のCPU901は、RAM903上にロードされたプログラムを実行することにより通信装置(WBSW100)の機能を実現する。また、HDD904には、RAM903内のデータが記憶される。CPU901は、目的の処理に係るプログラムを記録媒体912から読み取って実行する。この他、CPU901は、他の装置から通信網(NW920)を介して目的の処理に係るプログラムを読み込んでもよい。
[効果]
 以下、本発明に係る通信装置等の効果について説明する。
 本発明に係る通信装置(WBSW100)は、コンフィグ11とRIB12を有するNOS10をインストールして利用する通信装置100であって、パケット転送を行う機能を実現するASIC150と、ASIC150上に備えられパケット転送時に参照されるFIB151と、を備えており、さらに、NOS10がFIB書き込み指示したFIBエントリを、ASIC150上のFIB151とは別に書き込み保持する疑似FIB140と、通常時の経路更新はASIC150上のFIB151と疑似FIB140へ書き込み、NOS入れ替えの際には、疑似FIB140のFIBエントリのみを削除して更新し、ASIC150上のFIB151のFIBエントリは削除せず保持して、疑似FIB140の更新完了後にASIC150上のFIB151へ差分のFIBエントリの書き込みを行うFIB制御部120と、を備えることを特徴とする。
 このようにすることで、本発明に係る通信装置(WBSW100)は、通信装置(WBSW100)上のNOSを既存のものとは別のNOSに入れ替える際のパケットロスを最小化することができる。このため、通信装置(WBSW100)のNOS入れ替えを、サービス断を最小限に抑えて実現することができる。
 また、通信装置(WBSW100)において、FIB制御部120は、ASIC150上のFIB151にFIBエントリを書き込むと同時に、疑似FIB140にも同じFIBエントリを書き込むことを特徴とする。
 このようにすることで、NOS入れ替えの際に、疑似FIB140の情報を削除することでASIC150内のFIB151は削除せず保持する。このため、NOS入れ替えの最中もASIC150内のFIB151情報で転送可能となる。
 また、RIB12は、NOS入れ替え後も、短時間で入れ替え前と同じになる。このため、Graceful Restart等を用いることで、Neighbor関係を隣接ルータ(周辺ルータ30)との間で修復可能である。
 また、通信装置(WBSW100)において、NOSのRIBの更新を契機に、NOS10が、FIB書き込み指示をASIC150に送る際、FIB制御部120は、ASIC150上のFIB151に代わって書き込み指示を受けることを特徴とする。
 このようにすることで、FIB制御部120が、ASIC150内のFIB151に代わって書き込み指示を受けるので、NOSの入れ替え時にもNOS側に手を加えることなく、FIBの削除/再構築にともなうパケットロスを最小限に抑えることができる。
 本発明に係る通信装置制御システム1は、通信装置(WBSW100)と、通信装置100のNOS入れ替えを制御するNOS入替制御部25を有する外部コントローラ20と、備えることを特徴とする。
 このようにすることで、NOS入替制御部25は、例えばオペレータからのNOS入替指示をもとに、通信装置(WBSW100)に対し、NOSのRIBの更新制御を実行することができる。また、NOSプール2にプールされているNOSを、通信装置(WBSW100)に送ることができる。よって、通信装置(WBSW100)は、NOSの入れ替えを最適なタイミングで実行することができる。
[その他]
 上記実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上述文書中や図面中に示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
 また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。
 また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行するためのソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、IC(Integrated Circuit)カード、SD(Secure Digital)カード、光ディスク等の記録媒体に保持することができる。また、本明細書において、時系列的な処理を記述する処理ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理(例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理)をも含むものである。
 1 通信装置制御システム
 2 NOSプール
 10,10a,10b,10c NOS
 20 外部コントローラ
 21 制御部
 22a,22b コンフィグ変換部
 25 NOS入替制御部
 30 周辺ルータ
 31 ASIC
 32 FIB
 100 WBSW(通信装置)
 110 H/W管理部
 120 FIB制御部
 121 NOS向け機能部
 122 FIB書き込み終端部
 123 FIB情報処理部
 124 書き込み指示コピー部
 125 FIB差分チェック部
 126 疑似FIB向け機能部
 127 疑似FIB書き込み部
 128 疑似FIB読み取り部
 129 ASIC上FIB向け機能部
 130 ASIC上FIB書き込み部
 131 ASIC上FIB読み取り部
 140 疑似FIB
 150 ASIC
 151 FIB
 160 H/W(ハードウェア)
 170 ONIE

Claims (6)

  1.  コンフィグとRIB(Routing Information Base)を有するNOS(Network Operating System)をインストールして利用する通信装置であって、
     パケット転送を行う機能を実現するASIC(Application Specific Integrated Circuit)と、前記ASIC上に備えられパケット転送時に参照されるFIB(Forwarding Information Base)と、を備えており、
     さらに、前記NOSがFIB書き込み指示したFIBエントリを、前記ASIC上の前記FIBとは別に書き込み保持する疑似FIBと、
     通常時の経路更新は前記ASIC上の前記FIBと前記疑似FIBへ書き込み、NOS入れ替えの際には、前記疑似FIBのFIBエントリのみを削除して更新し、前記ASIC上の前記FIBのFIBエントリは削除せず保持して、前記疑似FIBの更新完了後に前記ASIC上の前記FIBへ差分のFIBエントリの書き込みを行うFIB制御部と、を備える
     ことを特徴とする通信装置。
  2.  前記FIB制御部は、前記ASIC上の前記FIBにFIBエントリを書き込むと同時に、前記疑似FIBにも同じFIBエントリを書き込む
     ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  3.  前記NOSのRIBの更新を契機に、前記NOSが、FIB書き込み指示を前記ASICに送る際、前記FIB制御部は、前記ASIC上の前記FIBに代わって書き込み指示を受ける
     ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  4.  請求項1乃至3のいずれか一項に記載の通信装置と、
     前記通信装置のNOS入れ替えを制御するNOS入替制御部を有する外部コントローラと、備える
     ことを特徴とする通信装置制御システム。
  5.  コンフィグとRIB(Routing Information Base)を有するNOS(Network Operating System)をインストールして利用する通信装置の制御方法であって、
     前記通信装置は、
     パケット転送を行う機能を実現するASIC(Application Specific Integrated Circuit)と、前記ASIC上に備えられパケット転送時に参照されるFIB(Forwarding Information Base)と、を備えており、
     前記NOSがFIB書き込み指示したFIBエントリを、前記ASIC上の前記FIBとは別に設けられた疑似FIBに書き込み保持する工程と、
     通常時の経路更新は前記ASIC上の前記FIBと前記疑似FIBへ書き込み、前記NOS入れ替えの際には、前記疑似FIBのFIBエントリのみを削除して更新し、前記ASIC上の前記FIBのFIBエントリは削除せず保持して、前記疑似FIBの更新完了後に前記ASIC上の前記FIBへ差分のFIBエントリの書き込みを行う工程と、を有する
     ことを特徴とする通信装置の制御方法。
  6.  コンピュータを、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の通信装置として機能させるためのプログラム。
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