Система управления связью, коммутационный узел и способ управления связью

Система управления связью, коммутационный узел и способ управления связью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системе управления связью и, в частности, к системе управления связью, которая управляет коммутационным узлом.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Традиционное сетевое оборудование является "черным ящиком", и гибкое управление, такое как распределение нагрузки и обработка отклонения, не может выполняться извне. Следовательно, когда масштаб сети становится большим, имеется проблема в том, что усовершенствование и распознавание поведения системы становится затруднительным, и проектирование и изменение конфигурации требует больших затрат.

В качестве технологии для решения такой проблемы рассматривается технология разделения функции передачи пакетов и функции управления маршрутизацией в сетевом оборудовании. Например, сетевое оборудование осуществляет управление функцией передачи пакетов, а блок управления за пределами сетевого оборудования выполняет руководство функцией управления маршрутизацией. Таким образом, управление становится простым, и может создаваться гибкая сеть.

Пояснение сети с CD-разделением

В качестве одной из сетей, в которых разделяются функции, предлагается сеть с CD-разделением (C: плоскость управления/D: плоскость данных), в которой узловой блок на стороне плоскости управления управляет узловым блоком на стороне плоскости данных.

В качестве примера сети с CD-разделением, известна OpenFlow-сеть с использованием технологии на основе открытых потоков (OpenFlow-технологии), в которой контроллер управляет коммутаторами таким образом, что они выполняют управление маршрутизацией в сети. Подробности OpenFlow-технологии описываются в непатентном документе 1. Следует отметить, что OpenFlow-сеть является только примером.

Пояснение OpenFlow-сети

В OpenFlow-сети работа OpenFlow-коммутаторов (OFS) управляется посредством управления таблицами потоков, связанными с управлением маршрутизацией OpenFlow-коммутаторами (OFS), которые являются эквивалентными узловым блокам, посредством OpenFlow-контроллера (OFC), который является эквивалентным блоку управления.

В дальнейшем в этом документе, для упрощения описания, OpenFlow-контроллер (OFC) упоминается как "контроллер", а OpenFlow-коммутатор (OFS) упоминается как "коммутатор".

Контроллер и коммутатор соединяются посредством канала управления (канала связи для управления), называемого "защищенным каналом", который является каналом, защищенным посредством выделенной линии и SSL (уровня защищенных сокетов). Контроллер и коммутатор передают и принимают OpenFlow-сообщения (OpenFlow-сообщения) в качестве управляющих сообщений, которые соответствуют OpenFlow-протоколу, через канал управления.

Коммутаторы в OpenFlow-сети размещаются в OpenFlow-сети и являются граничными коммутаторами и базовыми коммутаторами, которые управляются контроллером. Последовательность обработки пакета от приема пакета во входном граничном коммутаторе (коммутаторе входящего трафика) в OpenFlow-сети до передачи из выходного коммутатора (коммутатора исходящего трафика) называется потоком. В OpenFlow-сети связь распознается в качестве сквозного (E2E) потока, и управление маршрутизацией, восстановление сбоя, распределение нагрузки и оптимизация выполняются в блоке потоков.

Пакет может считываться в качестве кадра. Различие между пакетом и кадром заключается только в различии в блоке данных, обрабатываемом в протоколе (PDU: протокольный блок данных). Пакет представляет собой PDU для TCP/IP (протокола управления передачей/Интернет-протокол), и с другой стороны, кадр представляет собой PDU для Ethernet (зарегистрированный товарный знак).

Таблица потоков является набором записей потоков, каждая из которых задает условие (правило), чтобы указывать пакет, который должен быть обработан в качестве потока, статистические данные, которые показывают число раз, когда пакет соответствует правилу, и контент (действие) обработки, который должен быть выполнен для пакета.

Правило по записи потока задается на основе различных комбинаций части или всех данных уровней иерархии протоколов, которые содержатся в поле заголовка пакета и могут идентифицироваться. В качестве примера данных каждого уровня иерархии протоколов, приводятся адрес назначения, исходный адрес, порт назначения, исходный порт и т.д. Следует отметить, что предполагается, что вышеуказанный адрес содержит MAC-адрес (адрес на уровне управления доступом к среде) и IP-адрес (адрес Интернет-протокола). Кроме того, в дополнение к вышеуказанным данным, данные порта ввода (входного порта) являются применимыми для правила по записи потока. Кроме того, обычное выражение части (или всего) значения поля заголовка пакетов, которые должны быть обработаны в качестве потока, выражение с использованием подстановочного символа "*" этого и т.д. может задаваться для правила по записи потока.

Действие по записи потока показывает такую операцию, как операция "вывода в конкретном порту", операция "отбрасывания" и операция "перезаписи заголовка". Например, если идентификационные данные порта вывода (к примеру, номер порта вывода и т.д.) показаны в действии по записи потока, коммутатор выводит пакет в порт, соответствующий им. Если идентификационные данные порта вывода не показаны, коммутатор отбрасывает пакет. Альтернативно, если данные заголовка показаны в действии по записи потока, коммутатор перезаписывает заголовок пакета на основе данных заголовка.

Коммутатор выполняет действие по записи потока для группы пакетов (последовательности пакетов), соответствующих правилу записи потока. В частности, при приеме пакета, коммутатор выполняет поиск в записи потока, которая имеет правило, соответствующее данным заголовка принимаемого пакета из таблицы потоков. Когда запись потока, которая имеет правило, соответствующее данным заголовка принимаемого пакета, выявляется в качестве результата поиска, коммутатор выполняет операцию обновления статистических данных записи потока, и операцию, указываемую в качестве действия по записи потока, для принимаемого пакета. С другой стороны, когда запись потока, которая имеет правило, соответствующее данным заголовка принимаемого пакета, не выявляется в качестве результата поиска, коммутатор определяет то, что принимаемый пакет является первым пакетом. Коммутатор передает принимаемый пакет (или копию) в контроллер в OpenFlow-сети через канал управления. Кроме того, коммутатор запрашивает вычисление маршрута для пакета на основе исходного адреса, адреса назначения и т.д. принимаемого пакета. Коммутатор принимает сообщение задания записей потоков в качестве ответа и обновляет таблицу потоков.

Следует отметить, что запись по умолчанию, которая имеет правило, соответствующее данным заголовка всех пакетов с низким приоритетом, регистрируется в таблице потоков. Когда запись потока, совпадающая с принимаемым пакетом, не выявляется, принимаемый пакет совпадает с этой записью по умолчанию. Действием по записи по умолчанию является "передача данных запроса принимаемого пакета в контроллер".

Пояснение стандарта PCI express

Кроме того, в последние годы интерфейс "стандарта PCI express (PCIe)" широко используется вместо PCI-шины (шины взаимодействия периферийных компонентов). PCI-шина имеет тип параллельной передачи, и стандарт PCI express (PCIe) имеет последовательный тип передачи. Хотя нет физической совместимости между PCI-шиной и стандартом PCI express (PCIe), протокол связи и т.д. является общим для них. В маршруте (линии) передачи для минимальной конфигурации, которая используется в стандарте PCI express (PCIe), возможна дуплексная передача при 2,5 Гбит/с (Гигабит в секунду) при однонаправленной связи и 5,0 Гбит/с при двунаправленной связи.

Пояснение традиционной сетевой системы

Фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5 показывают конфигурацию традиционной сетевой системы. В частности, конфигурация системы является конфигурацией, в которой выполняется аппаратная обработка коммутации, и предоставляются расширенные сетевые услуги посредством сервера управления.

Конфигурация традиционной сетевой системы

Фиг. 1 показывает базовую конфигурацию традиционной сетевой системы. Традиционная сетевая система содержит коммутационный узел 1, терминалы 2 (2-i, i=1-T: T является числом терминалов) и сервер 3 управления.

Коммутационный узел 1 является эквивалентным коммутатору в OpenFlow-сети. Сервер 3 управления является эквивалентным контроллеру в OpenFlow-сети. Терминал 2 (2-i, i=1-T) и сервер 3 управления соединяются с коммутационным узлом 1.

Коммутационный узел 1 содержит CPU 10 (центральный процессор), запоминающее устройство 20, таблицу 30 передачи и механизм 40 перенаправления сетевого коммутатора.

CPU 10 соединяется с запоминающим устройством 20. Кроме того, CPU 10 и таблица 30 передачи соединяются с механизмом 40 перенаправления сетевого коммутатора.

В традиционной сетевой системе механизм 40 перенаправления сетевого коммутатора, который выполняет аппаратную обработку пакетов, предусмотрен в коммутационном узле 1. Механизм 40 перенаправления принимает пакеты, которые выводятся из терминала 2 (2-i, i=1-T), управляет назначением потока посредством использования таблицы 30 передачи, выполняет табличный поиск в случае приема пакетов и выполняет обработку коммутации пакетов между терминалами. Поскольку таблица 30 передачи позволяет выполнять высокоскоростную обработку, чтобы противостоять обработке коммутации между терминалами, но емкость запоминающего устройства 20 ограничена, таблица 30 передачи, которая управляет большим числом потоков, не может быть сконфигурирована.

Внутренняя конфигурация механизма перенаправления сетевого коммутатора

Фиг. 2 показывает внутреннюю конфигурацию механизма 40 перенаправления сетевого коммутатора.

Механизм 40 перенаправления сетевого коммутатора содержит конечную точку 41 PCI express (PCIe EP), интерфейсы 42 LAN (локальной вычислительной сети) (1G MAC), секцию 43 обработки передачи коммутатора, регистр 44 результатов табличного поиска, очередь 45 предназначенных для CPU пакетов, очередь 46 передаваемых из CPU пакетов, буфер 47 пакетов для совместного использования в коммутационной матрице и контроллер 48 DMA (прямого доступа к памяти).

Конечная точка 41 PCI express (PCIe EP) соединяется с CPU 10, очередью 45 предназначенных для CPU пакетов и очередью 46 передаваемых из CPU пакетов.

LAN-интерфейсы 42 (1G MAC) соединяются с терминалами 2 (2-i, i=1-T) и сервером 3 управления.

Секция 43 обработки передачи коммутатора соединяется с таблицей 30 передачи, LAN-интерфейсами 42 (1G MAC), регистром 44 результатов табличного поиска, очередью 46 передаваемых из CPU пакетов и буфером 47 пакетов для совместного использования в коммутационной матрице.

Секция 43 обработки передачи коммутатора содержит секцию 431 табличного поиска, секцию 432 анализа пакетов и секцию 433 коммутации.

Секция 431 табличного поиска выполняет поиск в таблице 30 передачи на основе ключа поиска.

Секция 432 анализа пакетов извлекает секцию заголовка пакета, формирует ключ поиска посредством использования дополнительных данных в секции заголовка и сообщает ключ поиска в секцию 431 табличного поиска.

Секция 433 коммутации передает пакет согласно действию с записью таблицы 30 передачи, совпадающей с ключом поиска.

Регистр 44 результатов табличного поиска соединяется с очередью 45 предназначенных для CPU пакетов.

Секция 431 табличного поиска в секции 43 обработки передачи коммутатора передает запрос на поиск (ключ поиска) в таблицу 30 передачи, чтобы выполнять табличный поиск. Запоминающее устройство 20 используется в качестве ячейки запоминающего устройства таблицы 30 передачи согласно характеристикам обработки секции 43 обработки передачи коммутатора. Поскольку запрашивается высокоскоростная обработка, емкость запоминающего устройства 20 снижается обратно пропорционально характеристикам обработки, и число таблиц передачи, которые могут управляться, ограничено.

Конфигурация таблицы передачи

Фиг. 3 показывает конфигурацию таблицы 30 передачи.

Таблица 30 передачи является эквивалентной таблице потоков в OpenFlow-сети. Таблица 30 передачи может управлять 64000 записей.

Следует отметить, что "MAC DA" показывает MAC-адрес назначения, "MAC SA" показывает исходный MAC-адрес, "IP DA" показывает IP-адрес назначения, и "IP SA" показывает исходный IP-адрес.

Конфигурация CPU

Фиг. 4 показывает схему конфигурации программного обеспечения, которое выполняется в CPU 10.

CPU 10 содержит корневой комплекс 11 шины PCI express (PCIe RC), драйвер 12 механизма перенаправления, секцию 13 задания расширенных сетевых услуг, секцию 14 запроса услуг, секцию 15 буферизации пакетов, секцию 16 приема пакетов и секцию 17 шифрования.

Драйвер 12 механизма перенаправления, секция 13 задания расширенных сетевых услуг, секция 14 запроса услуг, секция 15 буферизации пакетов, секция 16 приема пакетов и секция 17 шифрования реализуются посредством CPU 10, выполняющего программное обеспечение.

CPU 10 в традиционной сетевой системе соединяется с сервером 3 управления и используется только для того, чтобы предоставлять расширенные сетевые услуги.

Конфигурация сервера управления

Фиг. 5 показывает схему конфигурации сервера 3 управления.

Сервер 3 управления содержит секцию 31 приема и передачи пакетов, секцию 32 шифрования и секцию 33 обработки расширенных сетевых услуг.

Сервер 3 управления выполняет обработку расширенных сетевых услуг, к примеру, определение назначения для пакета с запросом, обработку изменения пакета или управление коммутационным узлом в ответ на запрос на обработку из коммутационного узла 1. Кроме того, сервер 3 управления выполняет передачу и прием пакетов посредством выполнения обработки шифрования для защищенной связи с коммутационным узлом 1.

Как упомянуто выше, поскольку аппаратный коммутационный узел выполняет обработку пакетов посредством использования запоминающего устройства 20, которое сохраняет одну высокоскоростную таблицу передачи, емкость запоминающего устройства 20 таблицы передачи ограничена, так что затруднительно конфигурировать таблицу передачи большого размера.

Кроме того, поскольку аппаратный механизм перенаправления содержит LSI (большую интегральную схему) для монопольного использования, имеется недостаток в том, что степень универсальности является низкой, затраты становятся высокими, и отсутствует степень свободы для изменения способа обработки.

Следует отметить, что в качестве технологий, связанных с настоящим изобретением, в патентном документе 1 (2007-195166A JP) раскрывается технология, в которой способ формирования и управления таблицей маршрутизации адреса PCI-шины базируется на встроенном DID, компьютерной программе и устройстве.

В этой связанной технологии вычислительная система распределения, которая включает в себя множество корневых узлов, PCI-адаптер и один или более PCI-коммутаторов, один из которых включает в себя конфигурационный диспетчер PCI (PCM), маршрутизирует пакет PCI-транзакции между хостом и адаптером через коммутатор.

В это время, когда таблица формируется в одном указанном коммутаторе, и конкретный хост соединяется с указанным коммутатором, идентификатор назначения, который имеет набор битов посредством управления PCM, подается в таблицу. Идентификатор назначения добавляется в качестве адреса к PCI-пакету, отправленному из конкретного хоста в один из адаптеров через указанный коммутатор. PCI-пакет, отправляемый через указанный коммутатор из одного из адаптеров посредством использования идентификатора назначения, определяется как предназначенный для конкретного хоста.

СПИСОК БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ССЫЛОК

Патентный документ 1. JP 2007-195166A.

Непатентный документ 1. "OpenFlow Switch Specification, Version 1.0.0", 31 декабря 2009 года, Интернет (URL-адрес: http://www.openflowswitch.org/documents/openflow-spec-v1.0.0.pdf).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В традиционной конфигурации коммутационного узла существует ограничение на размер таблицы передачи, соединенной с аппаратным механизмом перенаправления, и трудно конфигурировать коммутационный узел, который имеет большое число таблиц передачи. С другой стороны, когда конфигурируется программный коммутационный узел, возникает проблема низкой способности к обработке передачи в коммутационном узле, поскольку предусмотрен один CPU.

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять систему управления связью, в которой конфигурируется таблица потоков большого размера в программном коммутационном узле, выполняется высокоскоростная обработка коммутации пакетов, и внешний сервер управления соединяется с возможностью реализовывать обработку по протоколу предоставления услуг с широкими функциональными возможностями посредством использования совместимого с режимом нескольких маршрутов коммутатора и сетевого интерфейса (NW-интерфейса), которые предписываются посредством стандарта PCI express (PCIe).

Система управления связью согласно настоящему изобретению включает в себя коммутационный узел и сервер управления, сконфигурированный с возможностью задавать запись потока, задающую правило и действие для того, чтобы единообразно управлять пакетом, в таблице потоков коммутационного узла. Коммутационный узел включает в себя: функциональную секцию, которая сконфигурирована с возможностью соединять множество процессоров, имеющих запоминающие устройства большой емкости, и множество расширенных сетевых интерфейсов посредством совместимого с режимом нескольких маршрутов коммутатора PCI express, чтобы конфигурировать порт коммутатора, состоящий из множества расширенных сетевых интерфейсов; функциональную секцию, которая сконфигурирована с возможностью осуществлять обработку передачи для распределения нагрузки из множества расширенных сетевых интерфейсов во множество процессоров и выполнять высокоскоростную обработку пакетов через многопроцессорную обработку посредством использования множества процессоров; и функциональную секцию, которая конфигурирует таблицу потоков большого размера в программном коммутационном узле посредством использования пространства запоминающего устройства большой емкости множества процессоров.

Коммутационный узел согласно настоящему изобретению включает в себя множество расширенных сетевых интерфейсов, сконфигурированных с возможностью принимать пакеты; множество процессоров, имеющих запоминающие устройства большой емкости; и совместимый с режимом нескольких маршрутов коммутатор PCI express, сконфигурированный с возможностью соединять множество процессоров и множество расширенных сетевых интерфейсов. Каждый из множества расширенных сетевых интерфейсов включает в себя: LAN-интерфейс, сконфигурированный с возможностью осуществлять ввод и вывод пакетов; секцию передачи пакетов, сконфигурированную с возможностью осуществлять, по меньшей мере, одну обработку передачи из обработки передачи пакетов во множество процессоров, обработки передачи пакета между множеством процессоров и обработки передачи на сервер управления; множество PF-ресурсов, сконфигурированных с возможностью осуществлять передачу и прием пакетов на высокой скорости с множеством процессоров и DMA-передачи; и конечную точку PCI express, сконфигурированную с возможностью соединяться с коммутатором PCI express.

Способ управления связью согласно настоящему изобретению выполняется в коммутационном узле, который выполняет обработку принимаемого пакета на основе записи потока, которая задает правило и действие для того, чтобы единообразно управлять пакетами как потоком, и которая задается в его собственной таблице потоков из сервера управления. Способ управления связью включает в себя: соединение множества процессоров, имеющих запоминающие устройства большой емкости, и множества расширенных сетевых интерфейсов посредством совместимого с режимом нескольких маршрутов коммутатора PCI express, чтобы конфигурировать порт коммутатора, состоящий из множества расширенных сетевых интерфейсов; выполнение обработки передачи для распределения нагрузки во множество процессоров из множества расширенных сетевых интерфейсов и выполнение высокоскоростной обработки пакетов через многопроцессорную обработку посредством использования множества процессоров; и конфигурирование таблицы потоков большого размера в коммутационном узле, который является программным, посредством использования пространств запоминающего устройства большой емкости множества процессоров.

Программа согласно настоящему изобретению выполняется посредством коммутационного узла, в котором множество расширенных сетевых интерфейсов, которые принимают пакеты, и множество процессоров, имеющих запоминающие устройства большой емкости, соединяются через совместимый с режимом нескольких маршрутов коммутатор PCI express, и который выполняет обработку принимаемого пакета на основе записи потока, которая задает правило и действие для того, чтобы единообразно управлять пакетами как потоком, и которая задается в его собственной таблице потоков из сервера управления. Программа включает в себя: извлечение секции заголовка одного из пакетов, когда любой из множества расширенных сетевых интерфейсов принимает пакеты из терминала; выполнение хэш-обработки в блоке потоков посредством использования, по меньшей мере, одного из MAC-адреса, VLAN-адреса и IP-адреса, для данных извлеченной секции заголовка; определение одного из процессоров в качестве назначения распределения через хэш-обработку; передачу пакетов в очередь пакетов PF-ресурса, соответствующего процессору назначений распределения; и выполнение DMA-передачи пакетов в процессор назначений распределения на основе управления процессора назначений распределения.

Программа согласно настоящему изобретению является программой для того, чтобы инструктировать коммутационному узлу выполнять обработку вышеуказанного способа управления связью. Следует отметить, что программа согласно настоящему изобретению может быть сохранена в блоке хранения и на носителе хранения данных.

Таким образом, может быть реализован программный коммутационный узел, в котором можно выполнять высокоскоростную обработку коммутации в соответствии с таблицей передачи большого размера.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 является схемой, показывающей пример базовой конфигурации традиционной сетевой системы;

Фиг. 2 является схемой, показывающей внутреннюю конфигурацию механизма перенаправления сетевого коммутатора традиционной сетевой системы;

Фиг. 3 является схемой, показывающей пример конфигурации таблицы передачи в традиционной сетевой системе;

Фиг. 4 является схемой, показывающей пример конфигурации CPU в традиционной сетевой системе;

Фиг. 5 является схемой, показывающей пример конфигурации сервера управления в традиционной сетевой системе;

Фиг. 6 является схемой, показывающей пример базовой конфигурации системы управления связью согласно настоящему изобретению;

Фиг. 7 является схемой, показывающей пример конфигурации расширенного сетевого интерфейса (расширенного NW-интерфейса) на стороне терминала;

Фиг. 8 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру обработки передачи пакетов с CPU;

Фиг. 9 является схемой, показывающей пример конфигурации расширенного сетевого интерфейса (расширенного NW-интерфейса) на стороне сервера управления;

Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру при процессе анализа назначений;

Фиг. 11 является схемой, показывающей пример конфигурации CPU в системе управления связью согласно настоящему изобретению;

Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру обработки синхронизации таблиц передачи для нескольких CPU;

Фиг. 13 является схемой, показывающей пример конфигурации таблицы передачи в системе управления связью согласно настоящему изобретению;

Фиг. 14 является схемой, показывающей систему управления связью согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 15 является схемой, показывающей систему управления связью согласно второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Краткий обзор настоящего изобретения

В коммутаторе PCI express с поддержкой нескольких маршрутов (PCIe: стандарт PCI Express), который предписывается в PCI-SIG (специальной группе по направлению развития стандарта PCI), множество CPU для того, чтобы выполнять высокоскоростную обработку пакетов, и множество расширенных сетевых интерфейсов (NW-интерфейсов: сетевых интерфейсов) соединяются между собой, чтобы вводить и выводить пакеты с тем, чтобы конфигурировать коммутационный узел, который выполняет программную обработку пакетов.

Чтобы выполнять высокоскоростную обработку пакетов, подаваемых из терминала, расширенный сетевой интерфейс (расширенный NW-интерфейс) имеет функцию передавать пакеты во множество CPU, которые соединяются с коммутатором PCI express (PCIe) с поддержкой нескольких маршрутов, и анализирует заголовок каждого из пакетов, чтобы определять один из CPU, который обрабатывает пакеты и распределяет пакеты во множество CPU.

Что касается передачи данных между множеством CPU и множеством расширенных сетевых интерфейсов (расширенных NW-интерфейсов), расширенные сетевые интерфейсы (расширенные NW-интерфейсы) содержат множество DMA-контроллеров, чтобы выполнять DMA-передачи во множество CPU на высокой скорости. Таким образом, расширенный сетевой интерфейс (расширенный NW-интерфейс) выполняет передачу данных во множество CPU посредством использования DMA-контроллеров без дополнительной нагрузки на каждый CPU.

Каждый CPU соединяется с запоминающим устройством большой емкости и конфигурирует таблицу передачи, имеющую большое число записей в запоминающем устройстве, чтобы определять назначения пакетов.

При приеме пакетов, подаваемых из расширенного сетевого интерфейса (расширенного NW-интерфейса), CPU анализирует кадр каждого пакета через программную обработку в CPU, выполняет поиск в таблице передачи в запоминающем устройстве и определяет обработку для пакета (порт вывода пакета, обработку перезаписи заголовка пакета и т.д.).

CPU выполняет определенную программную обработку после того, как определяется обработка для пакета, и передает пакеты в расширенный сетевой интерфейс (расширенный NW-интерфейс).

Когда обработка для пакета не определяется в качестве результата поиска в таблице передачи, CPU выдает запрос на обработку пакета на сервер управления, который соединяется с тыльной частью расширенного сетевого интерфейса (расширенного NW-интерфейса).

CPU принимает контент обработки пакета из сервера управления и регистрирует его в таблице передачи в качестве записи.

Кроме того, CPU регистрирует запись в таблице передачи, которая управляется посредством другого CPU. Таким образом, когда выполняется обработка синхронизации, возникновение проблемы предотвращается, даже если пакеты распределяются в некоторые CPU из расширенного сетевого интерфейса (расширенного NW-интерфейса).

Примерные варианты осуществления

Ниже описываются примерные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

Настоящее изобретение относится к сети с CD-разделением. Здесь, в качестве примера описывается OpenFlow-сеть в качестве одной из сетей с CD-разделением. Тем не менее, фактически настоящее изобретение не ограничено OpenFlow-сетью.

Конфигурация системы управления связью

Фиг. 6 показывает базовую конфигурацию системы управления связью согласно настоящему изобретению. Система управления связью согласно настоящему изобретению содержит терминалы 2 (2-i, i=1-T: T является числом терминалов), сервер 3 управления и коммутационный узел 4.

Сервер 3 управления является эквивалентным контроллеру в OpenFlow-сети. Коммутационный узел 4 является эквивалентным коммутатору в OpenFlow-сети. Терминалы 2 (2-i, i=1-T) и сервер 3 управления соединяются с коммутационным узлом 4.

Сервер 3 управления выполняет управление передачей пакетов, подаваемых из сети по оптимальному маршруту, и взаимодействием с сервером 3 управления для коммутационного узла 4, с тем чтобы совершенствовать предоставление сетевых услуг. Следует отметить, что сервер 3 управления является идентичным серверу управления в традиционной сетевой системе. Иными словами, сервер 3 управления является таким, как показано на фиг. 5.

Коммутационный узел 4 содержит коммутатор 50 PCI express (PCIe) с поддержкой нескольких маршрутов, расширенные сетевые интерфейсы 60 (расширенные NW-интерфейсы) (60-x, x=1-M: M является необязательным), CPU 70 (70-y, y=1-N: N является необязательным) и запоминающие устройства 80 (80-y, y=1-N).

Коммутатор 50 PCI express (PCIe) с поддержкой нескольких маршрутов соединяется с расширенными сетевыми интерфейсами 60 (расширенными NW-интерфейсами) (60-x, x=1-M) и CPU 70 (70-y, y=1-N).

Коммутатор 50 PCI express (PCIe) с поддержкой нескольких маршрутов является коммутатором PCI express (PCIe) для поддержки нескольких маршрутов, который перенаправляет данные между множеством расширенных сетевых интерфейсов 60 (расширенных NW-интерфейсов) (60-x, x=1-M) и множеством CPU 70 (70-y, y=1-N).

Расширенные сетевые интерфейсы 60 (расширенные NW-интерфейсы) (60-x, x=1-M) соединяются с терминалами 2 (2-i, i=1-T) и сервером 3 управления.

В этом случае, расширенный сетевой интерфейс 60-1 (расширенный NW-интерфейс) соединяется с терминалом 2-1. Расширенный сетевой интерфейс 60-2 (расширенный NW-интерфейс) соединяется с терминалом 2-2. Расширенный сетевой интерфейс 60-3 (расширенный NW-интерфейс) соединяется с терминалом 2-3. Расширенный сетевой интерфейс 60-4 (расширенный NW-интерфейс) соединяется с сервером 3 управления.

Расширенные сетевые интерфейсы 60-1-60-3 (расширенные NW-интерфейсы) принимают пакеты, подаваемые из терминалов 2-1-2-3.

Например, когда пакет подается в LAN-интерфейс (1G MAC) из терминала 2-1, расширенный сетевой интерфейс 60-1 (расширенный NW-интерфейс) определяет то, в какой из множества CPU 70 (70-y, y=1-N) распределяются пакеты, и выполняет передачу пакетов в CPU 70 (70-y, y=1-N) через коммутатор 50 PCI express (PCIe) с поддержкой нескольких маршрутов.

CPU 70 (70-y, y=1-N) соединяются с запоминающими устройствами 80 (80-y, y=1-N). Кроме того, CPU 70 (70-y, y=1-N) и таблицы 81 передачи (81-y, y=1-N) соединяются с механизмом 40 перенаправления сетевого коммутатора.

CPU 70 (70-y, y=1-N) и запоминающие устройства 80 (80-y, y=1-N) имеют соответствие "один-к-одному". Иными словами, CPU 70 (70-y, y=1-N) и запоминающее устройство 80 (80-y, y=1-N) присутствует в идентичном числе. Тем не менее, фактически множество CPU 70 (70-y, y=1-N) может совместно использовать идентичное запоминающее устройство 80 (80-y, y=1-N).

CPU 70 (70-y, y=1-N) выполняет обработку передачи пакетов.

Запоминающее устройство 80 (80-y, y=1-N) является запоминающим устройством большой емкости и сохраняет таблицу 81 передачи (81-z, z=1-N).

Таким образом, в коммутационном узле 4, коммутатор 50 PCI express (PCIe) с поддержкой нескольких маршрутов конфигурирует порты коммутатора множества расширенных сетевых интерфейсов 60 (расширенных NW-интерфейсов) (60-x, x=1-M) посредством соединения множества CPU 70 (70-y, y=1-N), которые имеют запоминающие устройства 80 большой емкости (80-y, y=1-N), и множества расширенных сетевых интерфейсов 60 (расширенных NW-интерфейсов) (60-x, x=1-M).

Кроме того, посредством разрешения обработки передачи для распределения нагрузки во множество возможных CPU 70 (70-y, y=1-N) из множества расширенных сетевых интерфейсов 60 (расширенных NW-интерфейсов) (60-x, x=1-M), реализуется высокоскоростная обработка пакетов через многопроцессорную обработку с использованием множества CPU 70 (70-y, y=1-N), и реализуется таблица потоков большого размера с использованием запоминающих устройств большой емкости CPU.

Таким образом, коммутационный узел 4 является программным коммутационным узлом, но может реализовывать высокоскоростной коммутационный узел, имеющий таблицу потоков большого размера.

Пояснение примером аппаратных средств

Ниже описывается пример конкретных аппаратных средств для того, чтобы реализовывать систему управления связью согласно настоящему изобретению.

В качестве примеров терминала 2 (2-i, i=1-T) и сервера 3 управления, предполагаются компьютеры, к примеру, PC (персональный компьютер), прибор, тонкий клиентский терминал/сервер, рабочая станция, мэйнфрейм и суперкомпьютер. Кроме того, в качестве другого примера терминала 2 (2-i, i=1-T), приводятся IP-телефон, мобильный телефон, смартфон, смартбук, автомобильная навигационная система, переносная игровая машина, игровая машина для домашнего применения, переносной музыкальный проигрыватель, портативный терминал, сумка для гаджетов (электронных устройств), интерактивный телевизор, цифровой тюнер, цифровое записывающее устройство, информационный бытовой прибор, устройство для OA (автоматизации работы офиса), терминал для покупок в электронном магазине и многофункциональный копировальный аппарат, система цифровых информационных табло (электронная вывеска) и т.д. Следует отметить, что терминал 2 (2-i, i=1-T) и сервер 3 управления могут представлять собой ретрансляционное оборудование и периферийное устройство.

В качестве примера коммутационного узла 4, приводятся сетевой коммутатор, маршрутизатор, прокси-сервер, шлюз, брандмауэр, модуль балансировки нагрузки (устройство распределения нагрузки), система управления полосой пропускания (формирователь пакетов), оборудование для управления и контроля состояния безопасности (SCADA: диспетчерское управление и сбор данных), шлюзовой контроллер, базовая станция, точка доступа (AP), спутник связи (CS), компьютер, имеющий множество портов связи, и т.д.

Терминал 2 (2-i, i=1-T), сервер 3 управления и коммутационный узел 4 могут представлять собой плату расширения, установленную на компьютере, и виртуальную машину (VM), созданную на физической машине. Кроме того, терминал 2 (2-i, i=1-T), сервер 3 управления и коммутационный узел 4 могут быть установлены на движущихся объектах, таких как автомобиль, корабль и самолет.

В качестве примера расширенного сетевого интерфейса 60 (расширенного NW-интерфейса) (60-x, x=1-M), приводятся полупроводниковая интегральная схема, такая как печатная плата (материнская плата и плата ввода-вывода), соответствующая LAN и т.д., сетевой адаптер, такой как NIC (сетевая интерфейсная плата), аналогичные платы расширения и т.д. В этом случае предполагается, что расширенный сетевой интерфейс 60 (расширенный NW-интерфейс) (60-x, x=1-M) нагружается с помощью сетевого процессора, чтобы выполнять обработку на высокой скорости в аппаратных средствах.

CPU 70 (70-Y, Y=1-N) является только примером процессора (процессора). CPU 70 (70-Y, Y=1-N) может быть сетевым процессором (NP), микропроцессором (микропроцессором), микроконтроллером, полупроводниковой интегральной схемой (LSI: большой интегральной схемой), имеющей функцию для монопольного использования, и т.д.

В качестве примера запоминающего устройства 80 (80-y, y=1-N), приводятся полупроводниковое запоминающее устройство, такое как RAM (оперативное запоминающее устройство), ROM (постоянное запоминающее устройство), EEPROM (электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство) и флэш-память, внешнее устройство хранения данных, такое как HDD (жесткий диск) и SSD (полупроводниковый накопитель), съемный диск, такой как DVD (универсальный цифровой диск), носители хранения данных, такие как карта памяти в формате SD (карта памяти в формате Secure Digital), и т.д.

Тем не менее, фактически настоящее изобретение не ограничено этими примерами.

Конфигурация расширенного сетевого интерфейса (сторона терминала)

Фиг. 7 показывает конфигурацию расширенных сетевых интерфейсов 60-1-60-3 (расширенных NW-интерфейсов), которые соединяются с терминалами 2-1-2-3.

Каждый из расширенных сетевых интерфейсов 60-1-60-3 (расширенных NW-интерфейсов) содержит конечную точку 61 PCI express (PCIe EP) с поддержкой нескольких маршрутов, LAN-интерфейс 62 (1G MAC), секцию 63 распределения в CPU и PF-ресурсы 64 (64-y, y=1-N).

Конечная точка 61 PCI express (PCIe EP) с поддержкой нескольких маршрутов соединяется с коммутатором 50 PCI express (PCIe) с поддержкой нескольких маршрутов.

LAN-интерфейс 62 (1G MAC) вводит и выводит пакеты в и из любого из терминалов 2-1-2-3. LAN-интерфейс (1G MAC) является LAN-интерфейсом, который соответствует передаче данных 1 Гбит/с. Следует отметить, что "1G" является только примером.

Секция 63 распределения в CPU выполняет обраб