计算机系统、控制器、交换机、通信方法以及存储网络管理程序的记录介质的制作方法
【专利摘要】本发明的计算机系统包括：交换机，其经由多个网络中的每一个将测试用数据传送到不同的交换机以获得多个网络中的每一个的传送性能；以及控制器，其将流条目配置到交换机的流表上，流条目将多个网络当中的具有等于或高于预定阈值的传送性能的网络指定为对不同的交换机的传送路由。结果，这在所述计算机系统中通过使用开放流技术来实现负载平衡。
【专利说明】计算机系统、控制器、交换机、通信方法以及存储网络管理程序的记录介质
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机系统和通信方法，更具体地，涉及使用开放流(OpenFl0W)技术的计算机系统和该计算机系统的通信方法。
【背景技术】
[0002]基于多个网络的具有冗余的计算机系统实现高可用性，因为这样的计算机系统能够在故障发生时通过使用替代网络来进行操作。而且，这样的计算机系统能够实现负载平衡并且由此通过从多个网络中选择实际用于通信的网络来提供在正常操作中的高速通信。
[0003]为了在系统中提供高效的通信，有必要尽可能优先地使用具有高性能的网络。例如，能够通过基于通信线路的性能信息选择要使用的路由来提高通信效率。
[0004]例如，在日本专利申请公布N0.2007-189615(见专利文献I)中公开了一种基于性能信息来选择要使用的路由的系统。专利文献I中所公开的系统通过基于网络负载计算路由来配置高效的通信路由。
[0005]专利文献I中所公开的网络监视辅助装置通过监视网络设施来检测故障，并且分析故障的影响范围以计算绕过受影响范围的通信路由。在这种操作中，网络监视辅助装置基于业务的利用状态和包括CPU利用率等的网络负载来计算路由。
[0006]专利文献I中公开的系统基于业务的利用状态来配置要使用的路由，使得通信路由绕过故障的影响范围。因此，该系统能够选择具有低业务利用率的路由，绕过故障。当前不工作的路由可以被选择为要使用的路由，因为没有业务通过该路由发生；然而，如此选择的路由不总是提供高的传送性能。因此，在专利文献I中所公开的系统中没有考虑在整个网络故障发生的情况下的即时恢复。
[0007]在日本专利申请公布N0.2000-348005A (专利文献2)和日本专利申请公布N0.2007-287064A(专利文献3)中公开了计算机系统的其他示例。专利文献2和3公开了包含多个路由的存储系统，该存储系统通过根据负载状态和故障发生状态动态地切换要使用的路径来提供改善的可用性和性能。
[0008]引用列表
[0009]专利文献
[0010]专利文献I JP2OO7-1896I5A[0011 ]专利文献 2 JP2000-348005A
[0012]专利文献3 JP2007-287064A
[0013]非专利文献
[0014]非专利文献1:开放流交换机规范版本1.0.0 (有线协议0x01) 2009年12月31日
【发明内容】
[0015]然而，专利文献2和3中所公开的系统由于要使用的路由被提前配置，所以无法自动地确定在正常状态下要优先使用的路由。而且，因为没有考虑在动态结构修改发生的情况下的操作，所以当路径故障发生时或当动态结构修改发生时，专利文献2和3中所公开的系统无法确定要使用的路由。此外，因为专利文献2和3的计算机系统针对存储系统，所以在诸如FCoE(以太网(注册商标)光纤信道)的同一网络上存在不同的I/O的情况没有被考虑。
[0016]因此，本发明的目的在于提供一种允许通过从多个网络中选择的具有较高性能的网络的通信的网络系统。
[0017]根据本发明的计算机系统包括:控制器；以及交换机，其经由多个网络被连接到不同的交换机并且根据由所述控制器所配置的流条目来执行对接收到的分组的中继。交换机通过经由多个网络中的每一个将测试数据传送到不同的交换机来获得多个网络中的每一个的传送性能。交换机还向控制器通知传送性能，使得传送性能与多个网络中的每一个相关联。控制器将流条目配置到交换机的流表上，流条目将多个网络中的具有等于或高于阈值的传送性能的网络指定为到不同的交换机的传送路由。
[0018]根据本发明的通信方法在包括交换机的计算机系统上执行，该交换机经由多个网络被连接到不同的交换机并且根据由控制器配置的流条目来执行对接收到的分组的中继。根据本发明的通信方法包括:由交换机经由多个网络中的每一个将测试数据传送到不同的交换机以获得多个网络中的每一个的传送性能；向控制器通知传送性能使得传送性能与多个网络中的每一个相关联；以及通过控制器将流条目配置到交换机的流表上，流条目将多个网络中的具有等于或高于阈值的传送性能的网络指定为到不同的交换机的传送路由。
[0019]本发明允许通过从多个网络中选择的的具有较高性能的网络的通信。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]结合附图从示例性实施例的描述将使上面描述的发明的目的、效果以及特征变得更清楚，在附图中:
[0021]图1是图示根据本发明的示例性实施例中的计算机系统的结构的一个示例的图；
[0022]图2是图示根据本发明的网络信息表的结构的图；
[0023]图3是图示根据本发明的网络流表的结构的图；
[0024]图4是图示根据本发明的交换机信息表的结构的图；
[0025]图5是图示根据本发明的负载平衡信息的结构的图；
[0026]图6是图示根据本发明的流表的结构的图；
[0027]图7是图示根据本发明的示例性实施例中的计算机系统的结构的另一示例的图；
[0028]图8是图示在连接被修改时交换机中的初始配置操作的流程图；
[0029]图9是图示在连接被修改时控制器中的配置操作的流程图；
[0030]图10是图示根据本发明的网络信息表的一个示例的图；
[0031]图11是图示根据本发明的交换机信息表的一个示例的图(在配置之前)；
[0032]图12是图示根据本发明的交换机信息表的配置(更新)操作的流程图；
[0033]图13是图示根据本发明的交换机信息表的另一示例的图(在配置之后)；
[0034]图14是图示根据本发明的网络信息表的配置(更新)操作的流程图；
[0035]图15是图示根据本发明的网络信息表的一个示例的图；
[0036]图16是图示根据本发明的网络流表和流表的配置(更新)操作的流程图；
[0037]图17是图示根据本发明的负载平衡信息的一个示例的图；
[0038]图18是图示根据本发明的源交换机视图或交换机间路由视图的一个示例的图；
[0039]图19是图示根据本发明的网络信息表的再一个示例的图；
[0040]图20是图示根据本发明的网络流表的一个示例的图；
[0041]图21是图示根据本发明的流表的一个示例的图；以及
[0042]图22是图示根据本发明的示例性实施例中的计算机系统的结构的再一个示例的图。
【具体实施方式】
[0043](概述)
[0044]根据本发明的控制器获得由交换机测量的网络的传送性能(例如传送速率)并且基于所获得的传送性能和负载平衡策略来自动地选择要用于通信的网络。指定要用于通信的网络的流条目根据开放流协议被配置到交换机上。这允许从多个通信网络当中自动地选择具有优良传送性能的网络。而且，控制器周期性地获得网络的传送性能并且将最优路由(最优流)配置到交换机上。这允许在其结构被动态修改的网络中自动切换到经由最优路由的通信。
[0045]在下文中，参考附图给出本发明的示例性实施例的描述。附图中相同的或类似的附图标记表示相同的、类似的或等效的组件。
[0046](计算机系统结构)
[0047]参考图1，将在下面对根据本发明的计算机系统的结构进行描述。图1是图示根据本发明的示例性实施例中的计算机系统的结构的图。根据本发明的计算机系统通过使用开放流来执行通信路由的建立和分组数据的传送控制。参考图1，根据本发明的计算机系统包括:开放流控制器100 (在下文中，称为控制器100)、多个开放流交换机200-1和200-2(在下文中，称为交换机200-1和200-2)、网络300-1、300-2以及多个客户端终端400-1和400-2(在下文中，称为计算机400-1和400-2)。将通过定义给出描述，其中如果不加以区分则交换机200-1和200-2被统称为交换机200，如果不加以区分则网络300-1和300-2被统称为网络300，并且如果不加以区分则计算机400-1和400-2被统称为计算机400。应该注意，尽管在图1中图示了两个交换机200、两个网络300以及两个计算机400，但是交换机200、网络300以及计算机400的数目可以被任意地选择，而不限于两个。
[0048]作为包括未示出的CPU、网络接口(I/F)以及存储器(或记录介质)的计算机装置的每个计算机400通过执行存储器(或记录介质)中的程序来执行与另一计算机400的通?目。
[0049]在根据本发明的计算机系统中，计算机400之间的通信经由交换机200来执行，交换机200经由多个网络300连接。根据开放流(其还被称为可编程流)协议来控制经由多个网络300连接的交换机200之间的通信。控制器100和交换机200经由网络连接以供控制。
[0050]具体地，控制器100通过使用开放流技术来控制与系统中的分组传送相关的通信路由分组传送。开放流技术是下述技术:控制器(在该示例性实施例中为控制器100)以多层为单位配置路由信息并且根据路由策略(流条目:流和动作)流到交换机200上，从而实现路由控制和节点控制(详情参考非专利文献I)。这允许使路由控制功能与路由器和交换机分离，通过控制器的集中式控制来实现优化路由和业务管理。开放流技术所应用于的交换机200将通信作为端对端流进行处置，而不像在常规路由器和交换机中那样以分组和帧为单位进行处置。
[0051]根据本发明的控制器100是包括未示出的CPU、网络接口(I/F)以及存储器(或记录介质)的计算机装置。网络信息表120、网络流表130、更新循环周期140以及网络管理程序被存储在控制器100的未示出的存储器(或记录介质)中。在控制器100中，网络管理部110的功能通过由未示出的CPU执行网络管理程序来实现。
[0052]网络管理部110基于从交换机200获得的网络300的连接状态和负载状态来确定要用作通信路由的网络300。然后，网络管理部110通过配置或者更新在交换机200中保持的流表240中的流条目(规则241和动作242)来控制交换机200的操作(例如，分组数据的中继和丢弃)。
[0053]具体地，网络管理部110基于从交换机200接收到的第一分组的接收通知和负载信息来配置、删除或者更新据其来确定要控制的条目的规则、指定操作的动作和通信路由。这里，第一分组是不与在交换机200的流表240中配置的任何规则241匹配的分组数据。
[0054]在规则241中指定了例如包括在TCP/IP分组数据的报头信息中的、在OSI (开放系统互连)参考模型中所定义的层I至层4的地址和标识符的组合。例如，在图9中示出的层I中定义的物理端口、层2中定义的MAC地址、层3中定义的IP地址以及层4中定义的端口号和VLAN标签(VLANid)的组合被配置为规则241。应该注意，可以对VLAN标签给予优先级(VLAN优先级)。
[0055]这里，在规则241中配置的诸如端口号、地址等的标识符可以被定义为预定范围。期望目的地地址和源地址等在规则241中进行区分。例如，MAC目的地地址的范围、指定连接目的地应用的目的地端口号的范围、指定连接源应用的源端口号的范围可以被配置为规则241。此外，指定数据传送协议的标识符可以被配置为规则241。
[0056]在动作242中指定例如处置TCP/IP分组数据的方法。例如，信息指示是否要被接收到的分组数据提供中继，并且如果是，则目的地交换机200和网络300被配置为动作242。此外，可以在动作242中配置指令执行分组数据的复制或丢弃的信息。
[0057]图2是图示根据本发明的网络信息表120的结构的图。参考图2，在网络信息表120中，源交换机标识符121、目的地交换机标识符122、网络标识符123以及传送速率124是相关的并且被存储在每个条目中。根据本发明，对每个交换机200给予唯一的交换机标识符，并且对每个网络300给予唯一的网络标识符。源交换机标识符121是作为用于测量相关联的传送速率124的分组的源的交换机200的标识符，并且目的地交换机标识符122是作为分组的目的地的交换机200的标识符。网络标识符123是布置在由相关联的源交换机标识符121所标识的交换机200与由相关联的目的地交换机标识符122所标识的交换机200之间的网络300的标识符。传送速率124指示在交换机200之间经由相关联的网络标识符123所标识的网络300的传送速率。例如，以预定间隔执行的在交换机200之间的通信的平均吞吐量速度被记录在网络信息表120中作为传送速率124。
[0058]图3是图示根据本发明的网络流表130的结构的图。指示每个交换机200通过其执行通信的网络的信息被存储在网络流表130中。具体地，在网络流表130中，在包括源交换机标识符131的条目中，目的地交换机标识符132和网络标识符列表133是相关的并且作为关键字(key)进行存储。源交换机标识符131是作为分组的源的交换机200的标识符，并且目的地交换机标识符132是作为分组的目的地的交换机200的标识符。布置在由相关联的源交换机标识符131所标识的交换机200与由目的地交换机标识符132所标识的交换机200之间的网络300的网络标识符被存储在网络标识符列表133中。期望数目的网络标识符能够被存储在网络标识符列表133中。
[0059]更新循环周期140包括网络管理部110以其从交换机200获得传送性能的循环周期。更新循环周期140根据交换机200可以是不同的；替代地，可以对所有交换机200定义公共循环周期。
[0060]交换机200控制经由网络300的通信。具体地，交换机200确定经由计算机400和网络300发送的数据的目的地。在该操作中，交换机200根据开放流协议，基于由控制器100配置(更新)的流表240来确定要对接收到的分组执行的处理方法(或动作)。
[0061]根据本发明的交换机200中的每一个都包括未示出的CPU、网络接口(I/F)以及存储器(或记录介质)。交换机管理程序、交换机信息表220、负载平衡信息230以及流表240被存储在每个交换机200的未示出的存储器(或记录介质)中。交换机管理部210的功能在每个交换机200中通过由未示出的CPU执行交换机管理程序来实现。
[0062]交换机管理部210基于其自身的流表240来选择用作数据的目的地的网络300，并且执行经由所选择的网络300的通信。根据本发明的系统被配置为使得通信能够通过使用诸如链路聚合的常规技术而经由多个网络300来执行。而且，交换机管理部210周期性地发送测试数据，以用于获得与之连接的(或对其自身可用的)网络300的传送性能。此外，交换机管理部210响应于从控制器100接收到的流表配置(更新)命令和传送性能获得命令，来执行流表240的配置(更新)、传送性能的获得以及对控制器的传送性能的通知。
[0063]图4是图示根据本发明的交换机信息表220的结构的图。参考图4，在交换机信息表220中，目的地交换机标识符221、网络标识符222以及传送性能(传送容量223和传送时间224)是相关的并且被存储在条目中。目的地交换机标识符221是作为分组传送目的地的交换机200的标识符。网络标识符222是用于分组传送的网络300的标识符。传送容量223指示在分组传送中在预定时间内传送的数据的大小的总和。传送时间224指示分组传送所需要的时间段的和。例如，在传送时间224内传送的数据的大小与传送时间224相关联并且作为传送容量223被记录在交换机信息表220中。
[0064]图5是图示根据本发明的负载平衡信息230的结构的图。参考图5，负载平衡信息230包括测试循环周期231、最大网络数目232以及传送阈值233。测试循环周期231是指示交换机200以其执行用于获得传送性能(例如，传送容量223和传送时间224)的通信的循环周期的信息。最大网络数目232是指示交换机200能够被连接到(或交换机200能够使用)的网络的容许最大数目的信息。传送阈值233是指示在从可用网络中选择的具有最高性能的网络300中可用的路径的比率的信息。优选的是，负载平衡信息230被提前配置；替代地，负载平衡信息230可以由交换机200自身或者由控制器100来配置或更新。
[0065]图6是图示根据本发明的流表240的结构的图。在流表240中，规则241和动作242被配置为流条目。动作242包括数据传送目的地交换机的标识符(目的地交换机标识符243)和用于传送的网络300的标识符的列表(网络标识符列表244)。期望数目的网络标识符能够被登记在网络标识符列表244中。
[0066]当接收到的分组的报头信息与在流表240中记录的规则241匹配(或与之一致)时，交换机管理部210经由动作242所指定的网络300来将分组数据传送到在动作242中指定的不同的交换机200。
[0067]参考图1，网络300-1和300-2中的每一个都是独立的网络，并且在交换机200之间使用(或连接)的网络的数目不限于两个。如图7中所图示的，例如，四个网络300-1至300-4可以被布置在交换机200-1与200-2之间。
[0068](操作)
[0069]接下来，将参考图7中所图示的计算机系统来描述根据本发明的计算机系统的操作。在下文中，描述了其中交换机200-1和200-2的交换机标识符是“交换机X”和“交换机y”并且网络300-1至300-4的网络标识符是“网络I”至“网络4”的一个示例。
[0070]首先，参考图8离开描述交换机200中的初始配置操作进行描述。图8是图示在连接被修改时根据本发明的交换机200中的初始配置操作的流程图。在这里，假定在交换机信息表220和交换机200中的流表240中没有任何初始配置，并且根据操作策略的值被配置在负载平衡信息230中。
[0071]新添加到系统的交换机200的交换机管理部210向控制器100的网络管理部110通知其自身的交换机标识符和交换机200所连接到的网络的网络标识符(步骤S101)。在该操作中所通知的每个网络标识符例如是标识连接到网络300的端口的端口号和经由网络300连接的不同交换机200的端口的端口号的组合的信息。
[0072]交换机200响应于所通知的交换机标识符和网络标识符来获得从控制器100发送的网络信息(步骤S102)。该网络信息是从网络信息表120中的基于通知的交换机标识符和网络标识符更新的信息中选择的除传送速率124以外的信息。在这里，交换机200可以获得网络信息表120中的仅获得新登记的网络信息；交换机200可以获得在网络信息表120中登记的全部网络信息200。
[0073]交换机200基于所获得的网络信息来更新交换机信息表220 (步骤S103)。具体地，交换机200将包括从所获得的网络信息中选择的与其自身的交换机标识符匹配的源交换机标识符121的条目登记到交换机信息表220中。在该操作中，交换机200将包括未登记的目的地交换机标识符和网络标识符的条目新登记到交换机信息表220中。在这里，在从控制器100发送的网络信息中包括的目的地交换机标识符122和网络标识符222作为目的地交换机标识符221和网络标识符222被新登记到交换机信息表220中。新登记到交换机信息表220中的条目的传送容量223和传送时间224被设置为“O”。
[0074]接下来，参考图9对控制器100中的初始配置操作进行描述。图9是图示在连接被修改时根据本发明的控制器100中的初始配置操作的流程图。在这里，假定在网络信息表120和控制器100中的网络流表130中没有任何初始配置，并且根据操作策略的值被配置为更新循环周期140。
[0075]控制器100的网络管理部110将从新连接到系统的交换机200通知的交换机标识符和网络标识符新登记到网络信息表120中(步骤S201和S202)。具体地，网络管理部110将从交换机200通知的未登记的交换机标识符新登记到网络信息表120中，使确定为在网络信息表120中已经登记的交换机标识符的源交换机标识符121与确定为未登记的交换机标识符的目的地交换机标识符122相关联。在该操作中，网络管理部110参考从交换机200通知的已经登记的网络标识符和未登记的网络标识符来标识连接在与源交换机标识符121相关联的交换机200和与目的地交换机标识符122相关联的交换机200之间的网络。然后，网络管理部110将如此标识为网络标识符123的网络的标识符新登记到网络信息表120中，使网络标识符123与源交换机标识符121和目的地交换机标识符122相关联。应该注意，在网络信息表的新登记的条目中描述的传送速率124被设置为“O”。
[0076]网络管理部110新登记条目，在该条目中，新添加到系统的交换机200的标识符被定义为源交换机标识符121，已经登记的交换机标识符被定义为目的地交换机标识符122，并且连接在相关交换机之间的网络的标识符被定义为网络标识符123，并且传送速率124被设置为“O” (步骤S203)。换句话说，网络管理部110将通过互换在步骤A202已经新登记的条目的源交换机标识符121和目的地交换机标识符122所获得的条目新登记到网络信息表120中。
[0077]然后，网络管理部110将在步骤S202和S203已经新登记的网络信息表120中的网络信息发送到交换机200 (步骤204)。网络管理部110将从新登记到网络信息表120中的条目中选择的与交换机200和网络300的连接相关的网络信息(在这里，源交换机标识符121、目的地交换机标识符122以及网络标识符123)发送到与源交换机标识符121相关联的交换机200。应该注意，网络管理部110可以将已经登记在网络信息表120中的全部条目中的网络信息发送到相关联的交换机200或者所有交换机200。
[0078]例如，关于在交换机200-1被新添加到图7中所图示的系统的情况来描述网络信息表120和交换机信息表220的登记更新。在这里假定交换机200-2已经被连接到系统并且其交换机标识符“交换机y”已经被登记在网络信息表120中。
[0079]交换机200-1向控制器100通知其自身的交换机标识符“交换机x”和连接到交换机200-1自身的网络300的网络标识符“网络I”至“网络4”。控制器100登记四个条目，其中已经登记的交换机标识符“交换机y”被定义为源交换机标识符121，所通知的交换机标识符“交换机X”被定义为目的地交换机标识符122，网络标识符“网络I ”至“网络4”被定义为网络标识符123，并且传送速率被设置为“O”。此外，控制器100登记四个条目，其中所通知的交换机标识符“交换机X”被定义为源交换机标识符121，已经登记的交换机标识符“交换机y”被定义为目的地交换机标识符122，网络标识符“网络I”至“网络4”被分别定义为网络标识符123，并且传送速率被设置为“O”。结果是如图10中所图示的那样实现网络信息表120的登记更新。
[0080]控制器100从已经更新的网络信息表120中提取网络信息，并且将所提取的网络信息发送到交换机200-1和200-2。例如，控制器100将从网络信息表120中选择的与定义为“交换机X”的源交换机标识符121相关联的条目中的网络信息发送到与该交换机标识符相关联的交换机200-1。此外，控制器100将与定义为“交换机y”的源交换机标识符121相关联的条目中的网络信息发送到与该交换机标识符相关联的交换机200-2。
[0081]参考图11，交换机200-1基于从控制器100获得的网络信息来将四个条目新登记到交换机信息表220中，在这四个条目中，目的地交换机标识符221被定义为“交换机I”、网络标识符222被分别定义为“网络I”至“网络4”，并且传送容量223和传送时间224被设置为“O”。类似地，交换机200-2将其中目的地交换机标识符221被定义为“交换机X”的条目新登记到其自身的交换机信息表220中。
[0082]尽管在上面描述的示例中描述了新登记到网络信息表120中的网络信息被发送相关联的交换机200的情况，但是实施方式不限于这样的操作；已经登记在网络信息表120中的全部网络信息可以被发送到已经被登记的所有交换机200。在该情况下，新登记到每个交换机200中的交换机信息表220中的仅仅是从具有与其自身的交换机标识符相同的源交换机标识符的网络信息中选择的、具有没有登记在其自身的交换机信息表220中的目的地交换机标识符的网络信息。
[0083]在下文中，描述了在从控制器100到交换机200的通信已经变得不可能的情况下的操作。优选的是，控制器100的网络管理部110周期性地或以期望的定时将用于连接确认的信号发送到系统中的交换机200中的全部或期望的交换机。在该情况下，网络管理部110能够基于从交换机200接收到的对信号的响应信号来检查每个交换机200是否连接到系统。替代地，当交换机200在预定时间持续时间期间无法通知传送性能时，网络管理部110可以确定与交换机200的通信不可靠(或者交换机200已经脱离系统)。
[0084]当与交换机200的通信已变得不可能时(或者当确定交换机200已经脱离系统时)，网络管理部I1搜索网络信息表120的所有条目，并且删除其中源交换机标识符121或目的地交换机标识符122与交换机200的交换机标识符相同的条目。
[0085]在根据本发明的计算机系统中，在交换机200之间经由网络300的传送性能由交换机200来测量并且被通知给控制器100。控制器100通过参考网络300的传送性能来确定要用作通信路由的网络300，并且根据开放流协议来配置(或者更新)交换机200的流表240。
[0086]首先，参考图12描述交换机200中的传送性能的测量操作。图12是图示根据本发明的在交换机信息表220中的传送容量223和传送时间224的配置(更新)操作的流程图。
[0087]当接收到对不同的交换机200的通信请求时，交换机管理部210通过使用在流表240所指定的网络300来开始通信，并且记录通信开始时间(步骤S301)。例如，当从计算机400传送的分组数据与流表240的规则241匹配时，根据与该匹配规则相关联的动作242经由网络300来执行分组传送。同时，交换机管理部210将分组传送开始时间记录到未示出的存储器(或记录介质)中。
[0088]当在交换机200中成功地完成通信时，交换机管理部210从通信结束时间与通信开始时间之间的差来计算传送时间224(步骤S302-是以及步骤S303)。另一方面，当通信未成功完成时，不执行传送时间224的计算(步骤S302-否)。
[0089]交换机管理部210更新在网络信息表120中与用于通信的网络300和通信目的地交换机200相关联的条目的传送容量223和传送时间224 (步骤S304)。具体地，交换机管理部210从网络信息表120中提取与由与分组匹配的动作242指定的目的地交换机标识符243和网络标识符列表244相关联的条目，并且更新所提取的条目中的传送容量223和传送时间224。从通信开始直到通信结束为止传送的分组数据的量被记录为传送容量223，并且在步骤S303计算的传送时间被记录为传送时间224。
[0090]在图7中所图示的系统中，例如，当经由网络300-1至300-4执行从交换机200_1到交换机200-2的通信时，像图13中所图示的那样更新交换机信息表220。传送容量223和传送时间224可以被重写并且更新为最新的传送容量和传送速率；替代地，在预定时间段内的累积传送容量和传送速率可以被记录为传送容量223和传送时间224。替代地，传送容量和传送速率在预定次数的通信中的平均值或由预定算法所计算的统计值可以被记录为传送容量223和传送时间224。
[0091]通过图12中所图示的操作来更新传送性能(在这里，传送容量和传送时间)需要一些类型的通信。换句话说，与没有用于通信的网络300相关联的信息没有被更新。因此，优选的是，交换机管理部210通过周期性地或以期望的定时执行用于测试的通信来更新连接到其自身交换机200的所有网络300的传送性能。例如，交换机管理部210周期性地或以期望的定时经由连接到其自身交换机200的网络300来将预定数据量的测试数据传送到不同的交换机200，并且在与图12中所图示的操作相同的操作中更新与网络300和交换机200相关联的传送容量223和传送时间224。当周期性地执行用于测试的通信时，交换机管理部210响应于在负载平衡信息230中设置的测试循环周期231的度过来发送测试分组数据。即使在另一设备没有发出诸如分组传送的通信请求，这也允许交换机200获得网络300的传送性能。
[0092]接下来，参考图14和15描述根据本发明的网络信息表120的配置(更新)操作进行描述。图14是图示根据本发明的网络信息表120的配置(更新)操作的流程图。
[0093]网络管理部110响应于更新循环周期140的度过来将交换机信息的获得指令发出到交换机200 (步骤S401-是以及S402)。当接收到交换机信息的获得指令时，交换机管理部210将其自身的交换机标识符和交换机信息表220作为交换机信息发送到网络管理部110。
[0094]当在预定时间内没有接收到对交换机信息的获得指令的响应时，网络管理部110确定没有响应的对交换机200的通信已经变得不可能，并且从网络信息表120中删除与交换机200相关联的条目(步骤S403-否以及S404)。当从交换机200接收到作为对交换机信息的获得指令的响应的交换机信息时，网络管理部110根据所接收到的交换机信息来更新网络信息表120 (步骤S403-是以及S405)。
[0095]具体地，网络管理部110从网络信息表120标识包括与所接收到的交换机标识符相同的源交换机标识符121和与所接收到的交换机信息表220的目的地交换机标识符221中的任何一个相同的目的地交换机标识符122的条目。网络管理部110根据在所接收到的交换机信息表220中指示的相应网络的传送容量223和传送时间224来计算相应网络的传送速率(传送容量/传送时间)，并且将所计算的传送速率记录在所标识的条目中。
[0096]当从图7中所示的交换机200-1接收到如图13中所图示的交换机信息表220时，例如，网络管理部I1更新具有与交换机200-1的交换机标识符“交换机X”相同的源交换机标识符121和与目的地交换机标识符221 “交换机y”相同的目的地交换机标识符122的条目，以如图15中所图示的配置网络信息表120。在该操作中，与网络300-1至300-4(其具有网络标识符“网络I”至“网络4”)相关联的传送速率124被设置为“ 1000MB/秒”、“800MB/秒”、“300MB/秒”以及“200MB/秒”，这是通过将图13中所图示的传送容量223除以传送时间224所获得的值。当传送容量223是“O”时，即，当没有通信被执行时，传送速率124被设置为“O”。
[0097]例如，通过对于网络信息表120的所有条目执行步骤S403、S404以及S405的处理，如图7中所图示的那样更新所有条目的传送速率124。
[0098]接下来，参考图16至21来描述网络流表130和流表240的更新操作。图16是图示根据本发明的网络流表130和流表240的配置(更新)操作的流程图。
[0099]网络管理部110响应于更新循环周期14的度过来向交换机200发出负载平衡信息230的获得指令(步骤S501-是以及S502)。当接收到负载平衡信息230的获得指令时，交换机管理部210将其自身的交换机标识符和负载平衡信息230发送到网络管理部110。应该注意，在步骤S502处的负载平衡信息230的获得指令的定时和在步骤S402处的交换机信息的获得指令的定时，即，步骤S502和S402的更新循环周期140，可以是相同的或不同的。
[0100]当在预定时间内没有接收到对负载平衡信息230的获得指令的响应时，网络管理部110确定与没有进行响应的交换机200的通信已经变得不可能，并且从网络信息表120中删除与该交换机200相关联的条目(步骤S503-否以及S504)。当作为对负载平衡信息230的获得指令的响应而从交换机200接收到交换机标识符和负载平衡信息230时，网络管理部110基于所接收到的负载平衡信息230来确定要用于交换机间通信的网络，并且配置(或者更新)网络流表130和该交换机200的流表240 (步骤S503-是以及S505至S508)。
[0101]首先，网络管理部110从网络信息表120中的具有与已经发送负载平衡信息230的交换机200的交换机标识符相同的源交换机标识符121的条目(网络信息)中提取对于每个目的地交换机标识符122来说最大的传送速率124作为最大传送速率(步骤S505)。
[0102]在下面描述步骤S505的特定示例。网络管理部110从网络信息表120中提取与同所接收到的交换机标识符相同的源交换机标识符121相关联的条目作为源交换机视图。网络管理部110生成列出了在源交换机视图中所描述的所有目的地交换机标识符122的目的地交换机列表。
[0103]网络管理部110从源交换机视图中提取包括预定目的地交换机标识符122的条目，并且将所提取的条目定义为交换机间路由视图。从与源交换机标识符121相关联的交换机200路由到与预定目的地交换机标识符122相关联的交换机200的网络300的网络标识符123和传送速率124被登记在交换机间路由视图中。网络管理部110在所提取的交换机间路由视图的所有条目中搜索最大传送速率124，并且将最大传送速率124确定为在相关交换机之间的网络300的最大传送速率。网络管理部110针对登记在目的地交换机列表中的每个目的地交换机来执行交换机间网络的最大传送速率的这样的确定。结果，对于每个目的地交换机来标识提供从发送负载平衡信息230的交换机200到不同的交换机200的最高传送速率的网络300。
[0104]然后，网络管理部110从负载平衡信息230和在步骤S505计算的最大传送速率来计算容许传送速率。例如，网络管理部110计算通过使负载平衡信息230的传送阈值233乘以最大传送速率所获得的值作为容许传送速率。在一个特定示例中，当传送阈值233是60%并且最大传送速率是1000MB/秒时，容许传送速率是600MB/秒。针对登记在目的地交换机列表中的每个目的地交换机来执行交换机间网络的容许传送速率的这样的计算。结果，对于每个目的地交换机来标识从发送负载平衡信息230的交换机200到不同的交换机200的容许传送速率。
[0105]接下来，网络管理部110基于负载平衡信息230和在步骤S506计算的容许传送速率来选择要用于通信的网络，并且将所选择的网络登记到网络流表130(或者更新网络流表130)中(在步骤S507)。在该操作中，网络管理部110将在步骤S506计算的容许传送速率与交换机间路由视图中的每个条目的传送速率124相比较，并且选择其中传送速率124等于或高于容许传送速率的条目。这时，从所选择的条目中排除传送速率124是零的条目。当其中传送速率124等于或高于容许传送速率的条目的数目大于负载另一方面，平衡信息230的最大网络数目232时，执行进一步的选择。例如，以较高传送速率124的顺序来从基于容许传送速率选择的条目中选择数目与最大网络数目232相同的条目。针对登记在目的地交换机列表中的每个目的地交换机来执行用于交换机间通信的网络的这样的选择(交换机间路由视图的选择)。结果，对于每个目的地交换机标识用于从发送负载平衡信息230的交换机200到不同的交换机200的通信的网络300。
[0106]网络管理部110将在通过上述处理选择的条目中所指定的网络300配置为要在所选择的条目中所指定的源交换机与目的地交换机之间使用的网络。具体地，所选择的条目的源交换机标识符和目的地交换机标识符被登记为网络流表130的源交换机标识符131和目的地交换机标识符132，并且所选择的条目的网络标识符被登记在与这些源交换机标识符131和目的地交换机标识符132相关联的网络标识符列表133中。针对登记在目的地交换机列表中的每个目的地交换机来执行这样的到网络流表130中的登记。结果，对于每个目的地交换机，将用于从发送负载平衡信息230的交换机200到不同的交换机200的通信的网络300登记到网络流表130中。
[0107]能够通过针对网络信息表120的所有条目执行步骤S503、S504、S505、S506以及S507的处理，来将要在能够与控制器100进行通信的所有交换机200的每个组合之间使用的网络300登记到网络流表130中。
[0108]网络管理部110基于更新的网络流表130来更新每个交换机200的流表240 (步骤S508)。网络管理部110将要更新的流表发送到交换机管理部210。在该操作中，与源交换机标识符131相关联的目的地交换机标识符132和网络标识符列表133被发送到由与源交换机标识符131相同的交换机标识符所标识的交换机200。交换机管理部210将向其发送的目的地交换机标识符132和网络标识符列表133作为目的地交换机标识符243和网络标识符列表244配置或者更新到其自身的流表240上。
[0109]当需要对不同的交换机200的通信时，交换机管理部210参考流表240，并且通过使用在目的地交换机标识符243与不同的交换机200的交换机标识符匹配的条目的网络标识符列表244中所描述的网络来执行通信。当网络标识符列表244包括多个通信路由时，通过使用诸如链路聚合的常规技术来执行通信。因为特定通信方法与本发明的范围不相关，所以没有描述特定通信的方法。
[0110]接下来，使用特定示例来描述步骤S505至S508处的网络确定操作。在这里，描述了在图7中所图示的系统中用于基于从交换机200-1发送的负载平衡信息230来确定要配置到交换机200-1上的流的操作。
[0111]当从交换机200-1接收到图17中所图示的负载平衡信息230和交换机标识符“交换机X”时，网络管理部110从网络信息表120中提取其中源交换机标识符121是“交换机X”的条目作为与“交换机X”相关联的源交换机视图。图18中图示了所提取的源交换机视图的一个示例。
[0112]网络管理部110生成存储了在源交换机视图中所列出的全部目的地交换机标识符的目的地交换机列表。参考图14，因为在源交换机视图中仅“交换机y”被描述为目的地交换机标识符122，所以仅一个目的地交换机标识符“交换机y ”被登记在目的地交换机列表中。
[0113]网络管理部110从所生成的源交换机视图中提取其中目的地交换机标识符122是交换机标识符“交换机y”的条目。在这里，所有条目都满足该要求，并且图14中所图示的源交换机视图全体被确定为交换机路由视图，其中交换机200-1( “交换机X”)被定义为源并且交换机200-2 ( “交换机y”)被定义为目的地。
[0114]然后，网络管理部110提取最大传送速率并且计算容许传送速率。在这里，用于目的地交换机200-2的最大传送速率从图18中所图示的交换机间路由视图中提取为1000MB/秒。附加地，因为传送阈值233在图17中所图示的负载平衡信息230中被描述为60%，所以容许传送速率被确定为600MB/秒。
[0115]网络管理部110执行对要使用的网络的选择。在这里，从图18中所图示的交换机路由视图中排除其中传送速率124小于容许传送速率“600MB/秒”的条目。结果，从要使用的网络的候选中排除包括“网络3”和“网络4”的条目。
[0116]接下来，网络管理部110检查交换机间路由视图的剩余条目的数目。条目的数目是2并且最大网络数目232像从图13中所图示的负载平衡信息230所理解的那样是“2”。这暗示了条目的数目被充分地减小并且选择处理完成。图19中所图示的是在通过该处理的选择之后的交换机路由视图。
[0117]网络管理部110生成可用网络列表，该可用网络列表在像图19中所图示的那样包括减小的交换机路由视图中所描述的全部网络标识符123 “网络I”和“网络2”。
[0118]网络管理部110基于该可用网络列表来更新网络流表130。图20图示了更新的网络流表130。因为与交换机200-1相关联的目的地交换机列表仅包括一个元素“交换机y”，所以不针对其他目的地交换机执行上述处理，并且图20中所图示的网络流表130作为更新流表被发送到交换机200-1。交换机200-1的交换机管理部210用所发送的更新流来表代替其自身的流表240。结果，像图21中所图示的那样重写交换机200-1的流表240 (流表240的动作242)。此后，交换机200-1在执行对交换机200-2的分组传送时，仅使用具有高于600MB/秒的容许速率的传送速率的网络300-1和300-2。
[0119]在根据本发明的计算机系统中，由交换机200所收集到的网络负载状态通过控制器100来聚合，并且控制器100基于聚合的结果来执行交换机200的流控制(要使用的网络的确定)。因此，本发明允许在包含通信网络的系统(例如存储系统)中根据负载平衡策略来自动地确定要用于通信的网络。
[0120]而且，即使多个交换机200共享网络的频带时，根据本发明的控制器100也能够对负载状态做出决定，根据本发明的控制器100基于由交换机200测量到的通信传送速率来保持跟踪负载状态。
[0121]此外，根据本发明的控制器100以预定时间间隔更新网络流表。这允许即使在网络中发生故障或通信速率降低时也自动地切换到适当的路由(在优良通信条件下的路由)。在根据本发明的计算机系统中，即使结构被动态地修改时，例如，当交换机200被添力口、移动或者去除时，控制器100也能够保持跟踪结构状态。控制器100周期性地获得在结构修改之后的相应通信路由中的传送性能，允许具有优化路由的流控制。因此。即使在网络中发生故障时，交换机间通信也能够通过使用优化的通信路由来实现。
[0122]此外，针对网络中的所有通信获得诸如传送速率的统计信息，并且因此能够甚至在各种I/O存在于诸如FCoE的同一网络上的情况下也使用优化的通信路由。
[0123]尽管详细地如此对本发明的示例性实施例进行了描述，但是特定结构不限于上面描述的示例性实施例；本发明包含不背离本发明的范围的修改。尽管两个交换机200被包括在图1和7中所图示的系统示例中，但是实施方式不限于这样的结构并且可扩展到交换机的数目可以是等于或大于三的任何数目的情况。图22中所图示的是包括四个交换机200-1至200-4的示例性系统。在图22中所图示的示例中，两个网络300-1和300-2被连接在四个交换机200-1至200-4的相应组合之间。附加地，计算机400-1至400-4被分别连接到交换机200-1至200-4。在这样的系统中，与上面描述的示例性实施例中的操作类似的操作使用最优网络实现计算机间通信。
[0124]应该注意的是，本申请基于日本专利申请N0.2012-003551，并且日本专利申请N0.2012-003551中的公开内容通过引用并入在本文中。
【权利要求】
1.一种计算机系统，包括: 控制器；以及 交换机，所述交换机经由多个网络被连接到不同的交换机，并且根据由所述控制器配置的流条目来执行对接收到的分组的中继， 其中，所述交换机经由所述多个网络中的每一个将测试数据传送到所述不同的交换机以获得所述多个网络中的每一个的传送性能，并且向所述控制器通知所述传送性能，使得所述传送性能与所述多个网络中的每一个相关联，并且 其中，所述控制器将流条目配置到所述交换机的流表上，所述流条目将所述多个网络中的具有等于或高于阈值的传送性能的网络指定为到所述不同的交换机的传送路由。
2.根据权利要求1所述的计算机系统，其中，所述交换机响应于由所述控制器周期性地发出的所述传送性能的获得指令来执行所述传送性能的获得和通知。
3.根据权利要求1或2所述的计算机系统，其中，所述控制器周期性地执行基于所述传送性能的到所述交换机上的流条目的配置。
4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的计算机系统，其中，所述控制器基于从所述交换机通知的传送性能来计算容许传送速率，并且将具有等于或高于所述容许传送速率的传送性能的网络作为要由所述交换机使用的网络配置到所述交换机的流表上。
5.根据权利要求4所述的计算机系统，其中，所述控制器从具有等于或高于所述容许传送速率的传送性能的网络中的在传送性能方面排名较高的网络中选择要由所述交换机使用的网络，使得所选择的网络的数目等于或小于能够用于所述交换机的网络的容许最大数目。
6.一种根据权利要求1至5中的任何一项所述的计算机系统中使用的控制器。
7.一种根据权利要求1至5中的任何一项所述的计算机系统中使用的交换机。
8.一种在计算机系统中执行的通信方法，所述计算机系统包括控制器和交换机，所述交换机经由多个网络被连接到不同的交换机并且根据由所述控制器配置的流条目来执行对接收到的分组的中继，所述方法包括: 由所述交换机经由所述多个网络中的每一个来将测试数据传送到所述不同的交换机，以获得所述多个网络中的每一个的传送性能；以及 向所述控制器通知所述传送性能，使得所述传送性能与所述多个网络中的每一个相关联；以及 由所述控制器将流条目配置到所述交换机的流表上，所述流条目将所述多个网络中的具有等于或高于阈值的传送性能的网络指定为到所述不同的交换机的传送路由。
9.一种存储网络管理程序的记录介质，所述网络管理程序使计算机执行以下步骤: 从交换机获得连接到所述交换机的多个网络中的每一个的传送性能，所述交换机将接收到的分组传送到如在流表中所指定的网络；以及 将流条目配置到所述交换机的所述流表上，所述流条目将具有等于或高于阈值的传送性能的网络指定为传送路由。
【文档编号】H04L12/70GK104054304SQ201380005336
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年1月8日 优先权日:2012年1月11日
【发明者】蒲仓正宪 申请人:日本电气株式会社