专利名称：经由冗余网络控制的多重网络故障容错的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及一种计算机网络，更具体的说，涉及一种提供故障容错网络的方法和装置，该故障容错网络与能够检测多重网络故障和从中恢复的网络节点具有冗余连接。
共同待审(copending)申请的告知本申请涉及下面的共同待审申请，这些申请在此作参考而引入“故障容错网络”，序号09/188,976；律师备审案件号256.045usl。
背景技术：
计算机网络在使用计算机进行工作的环境中对通信和生产力已变得越来越重要。在许多情况下电子邮件已代替纸件邮件和传真作为发布信息的一种方式，利用互联网上的大量信息对许多相关工作和个人任务来说已成为宝贵资源。通过计算机网络交换数据的能力也能够共享工作环境中如打印机的计算机资源，并能够集中网络计算机的基于网络的管理。
例如，办公室工作人员的个人电脑可运行安装和通过网络自动升级的软件，和运行产生打印到不同办公室人员共享的网络打印机上数据的软件。该网络可用于清理安装在每个人电脑上的软件和硬件，极大简化了库存管理的任务。而且，每台电脑的软件和硬件结构可通过网络进行管理，在网络环境中就更容易支持用户的任务。
网络计算机还典型地与一个或多个网络服务器相连接，网络服务器将数据将资源提供给网络计算机。例如，服务器可存储能被网络计算机执行的大量软件应用，或者可存储能被网络计算机访问和使用的数据的数据库。网络服务器还典型地管理访问能被任何网络计算机使用的如打印机的某些网络设备。而且，服务器可便于网络计算机之间如电子邮件或其它类似服务的数据交换。
局域网与如互联网的大型网络的连接能够提供较强的数据交换能力，如提供互联网电子邮件的访问，或访问万维网。这些数据连接经过互联网的应用可进行商业交易，有助于计算机网络开发和使用的发展。提供数据和如电子商务，声频或视频流，电子邮件等服务功能或提供其它内容的互联网服务器依赖于局域网以及互联网的操作从而在这种数据服务器和客户计算机系统之间提供了一条通道。
但是与其它的电子系统一样，网络也经受过故障。错配置，掉线，有故障的电子元件和许多其它因素能够使计算机网络连接产生故障，导致计算机网络可能起不了作用。这样的故障在如加工控制、医疗这样的关键网络环境或其它重要应用中通过使用备份或冗余网络元件能被降至最低程度。一个实例是使用链接关键网络节点的第二网络连接，它提供了与第一网络连接相同的功能。但是，为了便于网络故障情况下操作的网络连接的管理可能是一项困难的任务，它自身要承受网络系统或用户正确检测和补偿网络故障的能力。而且，主要和冗余网络产生故障时，任一网络的专用将不会提供充分的网络可操作性。需要的是一种能够检测和管理使用冗余通信通道的计算机网络状态的方法和装置。
发明内容
本发明提供一种能够检测和管理包括具有冗余网络连接的网络节点的计算机网络状态，并能够从多重网络故障中恢复的方法和装置。在一个实施例中，在每个节点使用网络状态表管理网络中其它节点之间的有关网络状态的数据。在不同的实施例中，数据的改线是被独立管理的以便独立地选择从一个节点向所连接的节点发送数据和从所连接的节点接收数据的通信路径。在一些实施例中本发明可用于在一对节点不能直接连接的情况下通过一个或多个中间节点来发送数据。
图1表示具有主要和冗余网络连接的多重节点的计算机网络的示意图，与本发明的一个实施例相一致。
图2表示网络状态表的一个实例，与本发明的一个实施例相一致。
图3表示管理具有主要和冗余网络连接的节点的网络状态的一种方法的流程图，其与本发明的一个实施例相一致。
具体实施例方式
在下面本发明样例的详细描述中，要参考形成本发明一部分的附图，它是通过解释本发明可实际使用的具体样例来表示的。这些实施例经过充分详细的描述后能使本领域的技术人员实施本发明，应该明白在没有脱离本发明的精神或保护范围的情况下可使用其它实施例或作出逻辑的，机械的，电学的和其它变化。因此，下面的详细描述不应认为是加以限制用的，本发明的保护范围仅由后面的权利要求来限定。
本发明提供一种用于检测和管理网络连接状态以便于操作网络故障情况下的冗余网络的方法和装置。本发明能够补偿包括在主网和冗余网络中的故障的多重网络故障。在一些实施例中，本发明或者选择主要网络连接，或者选择冗余网络连接以用于每对网络节点之间数据的通信，这样该网络可连续充分地运行只要至少一个连接可运行发送数据和一个连接可运行接收每对网络节点之间的数据。
不同形式的本发明通过使用如以太网等现有的网络技术进行实施。在这样的一个实施例中，每个节点之间的两个连接是经过以太网连接——一个主要网络连接和一个冗余网络连接而形成的。在一些实施例中，可使用非定制的网络适配器，本发明经过在计算节点上执行的软件控制网络适配器的操作和管理通信。对于本发明的目的来说哪种连接是主要连接，哪种连接是冗余连接并不重要，因为连接在物理上和功能上是相同的。在此讨论的样例中，主要和冗余网络连接是可以互换的，它们被指定名字主要目的是将网络相互区别开。
图1表示具有101，102，103和104四个节点的实例网络。一个主要网络105和一个冗余网络106将每个节点和网络中的其它节点链接起来，正如将节点与每个网络相连接的方向线所示。为了理解本发明是如何运行来补偿多重网络故障，从位于103中的节点3到主要网络105的连接是断开的，这样节点3就不能将数据传输给网络105，如图中107所示。而且，将104中的节点4与冗余总线106相链接的连接是断开的，这样节点4就不能从冗余总线中接收数据，如图中108所示，也不能将数据传输给冗余总线，如图中109所示。
在一种典型的冗余网络系统中，如107中所示的主要网络和节点之间的单一连接的故障将会使网络上所有节点切换到经过冗余总线106进行通信。在如图1所示的网络结构中，节点4和冗余总线之间的连接也是不能工作的，使用冗余总线进行网络操作是不可能的。这样的多重故障在或者专门使用主要总线或者专门使用冗余总线时就不能使网络进行工作。
本发明提供一种解决该问题的方案，能够在如图1所示的多重故障过程中通过使用网络状态数据和数据的智能发送在所有网络节点之间进行通信。在本发明的一些实施例中，网络状态数据存储在如图2所示的网络状态表中。
图2表示图1网络中节点3的网络状态表的实例，它包含表示节点3从其它节点接收数据的能力和其它节点接收节点3数据能力的数据。具体地说，“接收到的数据OK”栏表示节点3在主要和冗余网络上从每个节点1，2和4中接收数据的能力。该表用“X”表示节点3不能通过冗余网络连接从节点4接收数据，表示节点3能够经过主要和冗余网络连接从其它所有节点接收数据就用“OK”表示。表示节点3不能从节点4接收数据能力的“X”是冗余网络106和节点4(104)之间的断开数据传输连接109的结果。
“其它节点报告数据”栏表示通过有关其它不同节点从节点3接收数据能力的其它节点被报告给节点3的数据。因为节点3与主要网络105的连接在107被断开，这样节点3就不能通过连接发送数据，节点1，2和4就不能在主要网络上从节点3接收数据，所以“X”表示节点3对这些每个节点的故障。而且，节点4和冗余网络之间的数据连接在108断开，这样节点4就不能从冗余网络中接收数据，所以在“节点3冗余”列的节点“4”栏中“X”还表示节点4不能从节点3接收数据。
节点能否从另一个节点接收数据是在使用特殊目的诊断的数据信号，使用网络协议信号或使用在节点之间发送其它任何合适类型数据的不同实施例中进行确定的。每个节点提供给其它节点以增加“其它节点报告数据”的数据必须是包括在节点之间进行通信的数据，和是一个实施例中包括将被报告的节点数据的特殊目的诊断数据信号的数据。
从图2网络状态表中的数据来看，能够确定不同网络连接的状态和选择每对网络节点之间通信的合适连接。在图1和2的实例中，节点1和2能够充分运行，可使用任何连接进行通信，节点3和4各具有一个与主要网络或冗余网络进行充分运行的连接。因此，仅有节点3和4不能既通过主要网络又通过冗余网络专门进行通信。节点3不能将数据发送给主要网络，节点4不能从冗余网络发送或接收数据，但是节点3能够经过主要网络从节点4接收数据。在本发明的一些实施例中，节点3不能将数据发送给节点4，因为既通过主要网络又通过冗余网络发送数据的可运行的直接路径是不存在的。
在本发明的其它实施例中，节点3通过在表“其它节点报告数据”列中任一网络用“OK”表示的另一个节点如节点1或节点2可将数据传输给节点4。在这样的实施例中，可知道“OK”节点或中间节点能够从节点3接收数据，能够经过它们完全功能的主要网络连接将该数据转发给节点4。这就允许在多重网络故障阻止两个节点之间直接通信的两个节点之间进行通信。在另外的实施例中，数据发送到的中间节点通过查询中间节点进行选择以选择一个表示它能够经过每个中间节点的网络状态表中数据的评估将数据转发给节点4的节点。在本发明不同的实施例中，中间节点可包括如上述实施例的网络计算机，可包括网络之间的直接连接，可包括路由器或电桥，可包括特殊目的的中间节点的硬件设备，或可以提供两个网络之间适当传达信号能力的任何其它方式来实现。
图3表示实施本发明一个实施例的一种方法的流程图。在301中，每个节点确定将其与其它每个节点链接的主要网络连接的状态。而且，将每个节点与其它每个节点链接的冗余网络连接的状态在302被确定。每对节点之间的主要和冗余连接的状态通过搜索现有数据如有效数据或协议包，或使用特殊目的诊断的信息在不同实施例中进行确定。在303使用网络连接状态数据以形成每个节点网络状态表的“接收数据OK”部分，这些节点在304中相互交换数据以完成网络状态表的“其它节点报告数据”部分。网络状态表有规律地进行更新，在305中进行监测以确定网络连接是否已产生故障和是否需要对数据进行改线。
在306中，节点通过检查网络状态表确定能否形成用于传输和接收具有故障连接一对节点之间的数据的直接连接。如果能够形成连接，如通过经主要网络连接传输数据和经过冗余网络连接接收数据，该数据在307中通过直接连接进行改线，对其它故障的检测在305中恢复。如果不能形成直接连接，数据在308中通过一个或多个中间节点进行改线以便于通信，正如根据图1和2中说明的多重网络故障实例描述的那样。而且，一旦经过一个或多个中间节点的数据通道已被选择，对其它网络故障的监测在305中恢复。
本发明提供一种能够使具有主要和冗余网络连接的网络通过该网络管理数据发送路径以便能够补偿多重网络故障的方法和装置。在一些实施例中，本发明包括将不能在两个节点之间直接传输的数据改线到能够在节点之间进行通信的中间节点。本发明在一些实施例中还包括用于管理与网络状态有关的数据的网络状态表的构成和使用，。本发明在不同的实施例中包括一种管理网络状态的方法，在计算机上执行用于管理网络状态的软件，和可操作来管理网络状态的硬件网络接口。
虽然在此已说明和描述了具体的实施例，但是应该明白本领域的普通技术人员可以用被认为能够实现相同目的的任何结构来代替图示的具体实施例。本申请的意图是覆盖本发明的任何改编和变化。因此认为本发明仅受到权利要求和其等效的全部保护范围的限制。
权利要求
1.一种管理具有冗余网络连接的计算机网络的状态的方法，它包括确定每对网络节点之间的主要网络连接的状态；确定每对网络节点之间的冗余网络连接的状态；或者选择主要网络连接或者选择冗余网络连接来发送和接收每对网络节点之间的数据，以便能够根据每对网络节点确定过的网络状态独立地选择被选择用于通信的网络路径。
2.如权利要求1所述的方法，它还包括构建一网络状态表，该表表示确定每对网络节点之间的主要和冗余网络连接状态的结果。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于网络状态表包括根据在一节点从其它网络节点接收到的数据表示网络状态的数据。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于在一节点从其它网络节点接收到的数据包括一诊断消息。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于在一节点从其它网络节点接收到的数据包括表示其余节点从其它不同网络节点接收数据能力的数据。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于网络状态表包括根据一个节点将数据发送到其它节点能力表示网络状态的数据。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于网络状态表还包括根据一个节点将数据发送到其它节点的能力来表示网络状态的数据。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于选择主要或冗余网络连接用于每对网络节点之间的通信，它包括如果主要网络连接的状态被确定是可操作的，就选择主要网络连接；如果主要网络连接的状态被确定是不可操作的，就选择冗余网络连接。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于选择主要或冗余网络连接用于每对网络节点之间的通信，它包括如果主要网络连接的状态被确定可用于传输数据，就选择主要网络连接来传输数据；如果主要网络连接的状态被确定可用于接收数据，就选择主要网络连接来接收数据。如果主要网络连接的状态被确定是不能用于传输数据，就选择冗余网络连接来传输数据；如果主要网络连接的状态被确定是不能用于接收数据，就选择冗余网络连接来接收数据。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于选择发送和接收每对网络节点之间数据的连接包括选择从第一节点到一个或多个相连接的中间节点发送和接收数据的连接，和选择从中间节点到第二节点发送和接收数据的连接。
11.一种计算机网络接口，该接口可用于确定网络接口和其它网络节点的网络接口之间的主要网络连接的状态；确定网络接口和其它网络节点的网络接口之间的冗余网络连接的状态；和或者选择主要网络连接或者选择冗余网络连接，用于与其它每个网络节点的通信，以便能够根据其它每个网络节点所确定的网络状态独立地选择被选择的网络连接。
12.如权利要求11所述的计算机网络接口，该接口还包括一表示确定计算机网络接口和其它网络节点的网络接口之间的主要和冗余网络连接状态结果的网络状态表。
13.如权利要求12所述的计算机网络接口，其特征在于该网络状态表包括根据在一个节点从其它网络节点所接收到的数据表示网络状态的数据。
14.如权利要求13所述的计算机网络接口，其特征在于在一个节点从其它网络节点所接收到的数据包括一诊断消息。
15.如权利要求14所述的计算机网络接口，其特征在于在一个节点从其它网络节点所接收到的数据还包括表示其它节点从其它不同网络节点接收数据能力的数据。
16.如权利要求12所述的计算机网络接口，其特征在于该网络状态表包括根据一个节点将数据发送到其它节点的能力来表示网络状态的数据。
17.如权利要求13所述的计算机网络接口，其特征在于该网络状态表还包括根据一个节点将数据发送到其它节点的能力来表示网络状态的数据。
18.如权利要求11所述的计算机网络接口，其特征在于选择主要网络连接或冗余网络连接用于与其它每个网络节点的通信，它包括如果主要网络连接的状态被确定是可操作的，就选择主要网络连接；如果主要网络连接的状态被确定是不可操作的，就选择冗余网络连接。
19.如权利要求11所述的计算机网络接口，其特征在于选择主要网络连接或冗余网络连接用于与其它每个网络节点的通信，它包括如果主要网络连接的状态被确定可用于传输数据，就选择主要网络连接来传输数据；如果主要网络连接的状态被确定可用于接收数据，就选择主要网络连接来接收数据。如果主要网络连接的状态被确定是不能用于传输数据，就选择冗余网络连接来传输数据；如果主要网络连接的状态被确定是不能用于接收数据，就选择冗余网络连接来接收数据。
20.如权利要求11所述的计算机网络接口，其特征在于选择发送和接收每对网络节点之间数据的连接包括选择从第一节点到一个或多个相连接的中间节点发送和接收数据的连接，和选择从中间节点到第二节点发送和接收数据的连接。
21.一种在其中具有指令的可机读媒体，在计算机上执行时该指令可运行以使计算机能够确定网络接口和其它网络节点的网络接口之间的主要网络连接的状态；确定网络接口和其它网络节点的网络接口之间的冗余网络连接的状态；和或者选择主要网络连接或者选择冗余网络连接来与其它每个网络节点相通信，以便能够根据其它每个网络节点所确定的网络状态独立地选择所选择的网络连接。
22.如权利要求21所述的可机读的媒体，该指令还能运行以使计算机产生和保持表示确定计算机网络接口和其它网络节点的网络接口之间的主要和冗余网络连接状态结果的网络状态表。
23.如权利要求22所述的可机读媒体，其特征在于所产生的网络状态表包括根据在一个节点从其它网络节点所接收到的数据表示网络状态的数据。
24.如权利要求23所述的可机读媒体，其特征在于在一个节点从其它网络节点所接收到的数据包括一诊断消息。
25.如权利要求24所述的可机读媒体，其特征在于在一个节点从其它网络节点所接收到的数据还包括表示其它节点从其它不同网络节点接收数据的能力的数据。
26.如权利要求22所述的可机读媒体，其特征在于所产生的网络状态表包括根据一个节点将数据发送到其它节点的能力来表示网络状态的数据。
27.如权利要求23所述的可机读媒体，其特征在于该网络状态表还包括根据一个节点将数据发送到其它节点的能力来表示网络状态的数据。
28.如权利要求21所述的可机读媒体，其特征在于选择主要网络连接或冗余网络连接用于与其它每个网络节点的通信，它包括如果主要网络连接的状态被确定是可操作的，就选择主要网络连接；如果主要网络连接的状态被确定是不可操作的，就选择冗余网络连接。
29.如权利要求21所述的可机读媒体，其特征在于选择主要网络连接或冗余网络连接用于与其它每个网络节点的通信，它包括如果主要网络连接的状态被确定是能用于传输数据，就选择主要网络连接来传输数据；如果主要网络连接的状态被确定是能用于接收数据，就选择主要网络连接来接收数据。如果主要网络连接的状态被确定是不能用于传输数据，就选择冗余网络连接来传输数据；如果主要网络连接的状态被确定是不能用于接收数据，就选择冗余网络连接来接收数据。
30.如权利要求21所述的计算机网络接口，其特征在于选择发送和接收每对网络节点之间数据的连接包括选择从第一节点到一个或多个相连接的中间节点发送和接收数据的连接，和选择从中间节点到第二节点发送和接收数据的连接。
全文摘要
本发明提供一种用于检测和管理包括具有冗余网络连接的网络节点的计算机网络状态，和从多重网络故障中恢复的方法和装置。在一个实施例中，在每个节点使用网络状态表管理有关网络中节点和其它节点之间的网络状态的数据。在不同的实施例中，数据的改线是被独立管理的以便独立地选择从一个节点向所连接的节点发送数据和从所连接的节点接收数据的通信路径。在一些实施例中本发明可操作用于在一对节点不能直接连接的情况下通过一个或多个中间节点来发送数据。
文档编号H04L12/40GK1404671SQ01805518
公开日2003年3月19日 申请日期2001年2月22日 优先权日2000年2月25日
发明者J·黄, J·W·古斯丁, R·J·弗雷马克, T·J·科兹利克, S·宋 申请人:霍尼韦尔国际公司