專利名稱：用于提供網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請總體上涉及網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具體而言，涉及在網(wǎng)絡(luò)接口之間提供相互的故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載平衡的方法、設(shè)備和程序存儲設(shè)備。
背景技術(shù)：
在網(wǎng)絡(luò)中彼此鏈接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常用于商業(yè)以及其他組織。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(“網(wǎng)絡(luò)”)為用戶提供很多利益，諸如提高生產(chǎn)率、增加靈活性并且提供便利，同時還提供資源共享和分配。
根據(jù)特定實(shí)現(xiàn)方式的細(xì)節(jié)、諸如所使用的硬件以及所述裝備的物理位置，并且根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)的特殊目的，可以依照不同的方式來構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)?？傮w上講，網(wǎng)絡(luò)包括一個或多個服務(wù)器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，均可通信地耦合至很多客戶端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
隨著網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用的增加，已經(jīng)出現(xiàn)了對提供額外的帶寬以便處理網(wǎng)絡(luò)上電子流量的需求。例如，不充足的帶寬可能導(dǎo)致客戶端和服務(wù)器之間的供應(yīng)線中的數(shù)據(jù)阻塞。這種阻塞會明顯地限制網(wǎng)絡(luò)性能。
通常使用網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)來把服務(wù)器或者任何計(jì)算設(shè)備連接至網(wǎng)絡(luò)。這種NIC例如包括插進(jìn)臺式計(jì)算機(jī)或者服務(wù)器中的以太網(wǎng)卡或者令牌環(huán)網(wǎng)卡。所述NIC實(shí)現(xiàn)對附屬于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)的物理層信令和介質(zhì)訪問控制(Media Access Control，MAC)。多個NIC可有效地把計(jì)算機(jī)附于網(wǎng)絡(luò)上多次。這樣做成比例地向網(wǎng)絡(luò)增加了潛在的帶寬。如果所述NIC之一發(fā)生故障，那么多個NIC還提供彈性和冗余性。在一個NIC發(fā)生故障的情況下，其它NIC中的一個用于處理先前由該故障NIC處理的流量，由此增加了整個系統(tǒng)的可靠性。因此，需要能夠檢測到NIC發(fā)生故障，并且當(dāng)檢測到發(fā)生故障的NIC時，能夠切換至起作用的NIC(將此操作稱為容錯以及故障轉(zhuǎn)移支持)。在主機(jī)操作系統(tǒng)中，NIC通常經(jīng)由被稱為“網(wǎng)絡(luò)接口”的核心對象表示。此處，將直接由互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)使用的網(wǎng)絡(luò)接口稱為“IP接口”。此外，把直接對應(yīng)于所述NIC的接口稱為物理接口。正如此處所述的那樣，把從物理接口導(dǎo)出的接口稱為邏輯或虛擬接口。
負(fù)載平衡是一種用于減少由過載通信網(wǎng)絡(luò)引起的數(shù)據(jù)瓶頸的技術(shù)。在負(fù)載平衡中，服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)之間的流量經(jīng)由多個NIC共享。這種負(fù)載平衡通常要求專用軟件。負(fù)載平衡還提供容錯功能，倘若在數(shù)據(jù)鏈路中發(fā)生中斷，所述功能用于維持服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通信。當(dāng)鏈路發(fā)生故障時，把負(fù)載故障轉(zhuǎn)移至備份或者輔助鏈路，如此使信號的連續(xù)性得以維持。
眾所周知的技術(shù)是把多個物理鏈路組合在一起，由此使它們看上去是所述TCP/IP棧的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)層的單個網(wǎng)絡(luò)接口。然后，在IP層不知曉的情況下，在所述鏈路當(dāng)中實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡和故障轉(zhuǎn)移。這種技術(shù)的例子是Linux中的‘綁定’驅(qū)動程序、Etherchannel或者IEEE802.3ad鏈路合并標(biāo)準(zhǔn)。
然而，這些技術(shù)存在幾個缺陷。例如，由于系統(tǒng)把多個物理鏈路認(rèn)為是單個NIC，所以負(fù)載平衡是在IP層下實(shí)現(xiàn)的。換言之，大量NIC是作為IP協(xié)議的單個接口而存在的。因此，例如路由表之類的網(wǎng)絡(luò)層信息無法用于數(shù)據(jù)流量的負(fù)載平衡。工作于所述網(wǎng)絡(luò)層的一般工具也無法適用。這些缺點(diǎn)也存在于故障轉(zhuǎn)移模式。
如上所述的鏈路合并技術(shù)還要求專門的交換機(jī)，所述交換機(jī)能夠把多個交換機(jī)端口視為一個；在直接連接的對等系統(tǒng)的情況下，兩個端點(diǎn)均必須被配置為支持所述標(biāo)準(zhǔn)。此外，所述交換機(jī)的故障令所有鏈路失去連接性。在只支持故障轉(zhuǎn)移但不支持負(fù)載平衡的替代模式中，可以把鏈路與不同的交換機(jī)相連，然而在這種配置中，只有一個鏈路在給定時間內(nèi)可以是有源的。
也可以在IP層提供負(fù)載平衡，其中所述負(fù)載在多個IP接口中被平衡。按照路由表?xiàng)l目來使數(shù)據(jù)負(fù)載平衡，所述路由表?xiàng)l目指向給定路由的特殊IP接口。當(dāng)NIC發(fā)生故障時，必須實(shí)現(xiàn)用于故障轉(zhuǎn)移的替代方法，并且必須花費(fèi)時間來更新路由表。早先描述的鏈路級故障轉(zhuǎn)移是在很短(毫秒)的間隔內(nèi)進(jìn)行的，而路由傳播可能花費(fèi)更長的時間。另外，需要把IP地址與備份接口相關(guān)聯(lián)并且將故障轉(zhuǎn)移MAC地址通知給對等方。因此，需要一種在所述IP層實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡、同時提供快速的故障轉(zhuǎn)移的方法。
那么，可以看出的是，需要用于在處于網(wǎng)絡(luò)IP層的接口之間提供相互的故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載平衡的方法、設(shè)備和程序存儲設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服如上所述的限制，并且為了克服其它的限制，其中這些限制當(dāng)閱讀和理解本說明書時將更加明顯，本發(fā)明公開了一種用于在網(wǎng)絡(luò)中的接口之間提供相互的故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載平衡的方法、設(shè)備和程序存儲設(shè)備。
本發(fā)明的實(shí)施例通過如下方法解決了上述問題，所述方法為當(dāng)所有計(jì)算機(jī)接口工作時，使有源和無源虛擬接口與合作的計(jì)算機(jī)接口結(jié)合以便共享帶寬，并且倘若計(jì)算機(jī)接口之一發(fā)生故障，那么提供故障轉(zhuǎn)移。本發(fā)明還提供了將在IP層確定的負(fù)載平衡策略，而不需要或者不使用專門的硬件或者能夠?qū)崿F(xiàn)對等系統(tǒng)中相同特征的對應(yīng)物。所述IP層可以在多個接口中實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡，同時避免網(wǎng)卡發(fā)生故障。
一種依照本發(fā)明原理的系統(tǒng)包括至少第一和第二計(jì)算機(jī)接口，具有用于容納多個MAC地址的一組公用的一個或多個標(biāo)識符；第一有源和無源虛擬接口，可通信地耦合至所述第一計(jì)算機(jī)接口，以及第二有源和無源虛擬接口，可通信地耦合至所述第二計(jì)算機(jī)接口，其中所述第一有源虛擬接口與第二無源虛擬接口虛擬結(jié)合，并且所述第二有源虛擬接口與所述第一無源虛擬接口虛擬結(jié)合；以及至少一個接入控制器，耦合至所述虛擬接口，用于控制經(jīng)由可通信地耦合的虛擬接口流向至少第一和第二計(jì)算機(jī)接口的數(shù)據(jù)流，當(dāng)所述第一和第二計(jì)算機(jī)接口可利用時，經(jīng)由所述第一和第二有源虛擬接口來引導(dǎo)數(shù)據(jù)流，否則，當(dāng)所述第一或者第二計(jì)算機(jī)接口無法利用時，把數(shù)據(jù)流引導(dǎo)至可利用的第一或者第二接口的有源虛擬接口和無源虛擬接口。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，提供了一種程序存儲設(shè)備，所述程序存儲設(shè)備可由計(jì)算機(jī)讀取，并且可包含可由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的一條或多條程序指令，以便執(zhí)行用于支持處于第一和第二計(jì)算機(jī)接口的數(shù)據(jù)流的操作，由此提供相互的故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載共享。所述操作包括為第一和第二計(jì)算機(jī)接口的每一個提供有源虛擬接口和無源虛擬接口；把所述第一計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口與所述第二接口的無源虛擬接口可通信地耦合；把所述第二計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口與所述第一計(jì)算機(jī)接口的無源虛擬接口可通信地耦合；并且當(dāng)所述第一和第二計(jì)算機(jī)接口可利用時，經(jīng)由所述第一計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口和第二計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口的每個來引導(dǎo)數(shù)據(jù)流，否則當(dāng)所述第一或者第二計(jì)算機(jī)接口之一無法利用時，把數(shù)據(jù)流引導(dǎo)至可利用的第一或者第二接口的有源虛擬接口和無源虛擬接口。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，提供了一種用于支持處于第一和第二計(jì)算機(jī)接口的數(shù)據(jù)流以便提供相互的故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載共享的方法。所述方法包括為第一和第二計(jì)算機(jī)接口的每一個提供有源虛擬接口和無源虛擬接口；把所述第一計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口與所述第二接口的無源虛擬接口可通信地耦合；把所述第二計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口與所述第一計(jì)算機(jī)接口的無源虛擬接口可通信地耦合；并且當(dāng)所述第一和第二計(jì)算機(jī)接口可利用時，經(jīng)由所述第一計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口和第二計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口的每個來引導(dǎo)數(shù)據(jù)流，否則當(dāng)所述第一或者第二計(jì)算機(jī)接口之一無法利用時，把數(shù)據(jù)流引導(dǎo)至可利用的第一或者第二接口的有源虛擬接口和無源虛擬接口。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，提供了一種用于為相互的故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載共享提供網(wǎng)絡(luò)連接的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括用于為第一和第二計(jì)算機(jī)接口的每一個提供有源虛擬接口和無源虛擬接口的裝置；用于把所述第一計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口與所述第二接口的無源虛擬接口可通信地耦合的裝置；用于把所述第二計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口與所述第一計(jì)算機(jī)接口的無源虛擬接口可通信地耦合的裝置；以及用于當(dāng)所述第一和第二計(jì)算機(jī)接口可利用時、經(jīng)由所述第一計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口和第二計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口的每個來引導(dǎo)數(shù)據(jù)流，否則把數(shù)據(jù)流引導(dǎo)至可利用的第一或者第二接口的有源虛擬接口和無源虛擬接口的設(shè)備。
依照所附權(quán)利要求書中的細(xì)節(jié)指出了作為本發(fā)明特性的這些以及各種其它的優(yōu)勢和特征，并且形成本申請的一部分。然而，為了更好地理解本發(fā)明、通過使用而獲得的優(yōu)勢以及目的，應(yīng)該參考作為本文一部分的附圖并且參考伴隨的描述，其中舉例說明并且描述了依照本發(fā)明的設(shè)備的特定例子。


現(xiàn)在參照附圖，其中相似的附圖標(biāo)記始終表示對應(yīng)部分圖1舉例說明了描述現(xiàn)有技術(shù)水平的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分級結(jié)構(gòu)；圖2a是依照本發(fā)明實(shí)施例的具有兩個接口A和B以便提供故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載平衡的網(wǎng)絡(luò)的圖示；圖2b示出了故障轉(zhuǎn)移模式中的圖2a的網(wǎng)絡(luò)；圖3說明了依照本發(fā)明實(shí)施例使用虛擬IP地址管理網(wǎng)絡(luò)接口訪問控制；圖4說明了依照本發(fā)明實(shí)施例的用于為相互的故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載共享提供網(wǎng)絡(luò)連接的方法；并且圖5說明了依照本發(fā)明實(shí)施例的用于執(zhí)行支持處于第一和第二計(jì)算機(jī)接口的數(shù)據(jù)流以便提供相互的故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載共享的操作的系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
在對實(shí)施例的隨后描述中，對形成本發(fā)明一部分的附圖作出參考，并且其中通過圖示示出了可以實(shí)施本發(fā)明的特定實(shí)施例。應(yīng)該理解的是，由于在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以做出結(jié)構(gòu)上的改變，故而還可以利用其它實(shí)施例。
本發(fā)明提供了一種用于在網(wǎng)絡(luò)中的接口之間提供相互的故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載平衡的方法、設(shè)備和程序存儲設(shè)備。當(dāng)所有計(jì)算機(jī)接口正在工作時，本發(fā)明使有源和無源虛擬接口與合作的計(jì)算機(jī)接口結(jié)合以便共享帶寬，并且倘若計(jì)算機(jī)接口之一發(fā)生故障，那么提供故障轉(zhuǎn)移。
可以使用單個物理接口來創(chuàng)建虛擬接口?？梢园褍蓚€或更多虛擬接口結(jié)合以便形成單個接口，所述接口用于在所結(jié)合的虛擬接口中分布其分組或者使其分組負(fù)載平衡。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語‘結(jié)合(join)’或者‘組合(combination)’用于把兩個虛擬接口邏輯上組合在一起，由此可以用作單個IP接口。此處，把這種通過組合一個或多個虛擬接口而形成的結(jié)合的虛擬接口稱為組件(compoment)接口。通過適當(dāng)?shù)目刂疲M件接口可以經(jīng)由其所源于其的物理接口來發(fā)送和接收其分組。
圖1舉例說明了描述現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分級結(jié)構(gòu)100。可以通過把設(shè)備設(shè)定為根據(jù)兩個物理接口形成的組合來提供故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載平衡機(jī)制。圖1的分級結(jié)構(gòu)示出了IP接口C 100，該接口是由兩個NIC a 140和b 130形成的。在操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)堆棧中，把這兩個NIC表示為物理接口A 110。沿IP接口C 100發(fā)送的所有數(shù)據(jù)可以在兩個接口B 120和A 110中得到負(fù)載平衡。介質(zhì)獨(dú)立接口(mediaindependent interface，MII)信號故障用于檢測一個NIC不工作。此檢測和故障轉(zhuǎn)移是瞬時的(在幾毫秒內(nèi)測量)。
應(yīng)該理解的是，組合可以包括多個組件接口，而不局限于如圖1所示的兩個組件接口B 120和A 110。此外，諸如組件接口B 120和A110之類的組件接口的組合可以被如此配置，以便只有組件接口之一、例如組件接口A 110一直是有源(active)的，而另一個組件接口、例如組件接口B 120充當(dāng)無源(passive)備份。當(dāng)在第一組件接口A 110上檢測到故障時，例如組件接口B 120的備份接口可能成為有源的。依照此配置，接口b 130和a 140中的每一個均與獨(dú)立的交換機(jī)相連。然而，這種配置浪費(fèi)了無源備份的資源，這是因?yàn)槠浔３挚臻e。
本發(fā)明提出了一種用于在接口當(dāng)中提供相互的備份由此防止任一資源空閑的方法。如上所述，通過在所述設(shè)備處使用MII檢測可以提供快速的故障轉(zhuǎn)移(例如，在幾毫秒中)。正如將可看出的那樣，本發(fā)明的實(shí)施例繼續(xù)基于MII監(jiān)控來平衡這種快速的故障轉(zhuǎn)移，這是因?yàn)楫?dāng)檢測到接口故障時，立即使起作用的物理接口上的無源組件接口成為有源的。
依照諸如中繼、信道綁定或者IEEE的802.3ad標(biāo)準(zhǔn)之類的鏈路合并實(shí)現(xiàn)方式，多個鏈路看上去是單個IP接口，同時在所述鏈路中提供數(shù)據(jù)的負(fù)載平衡和故障轉(zhuǎn)移。在鏈路合并配置中，多個網(wǎng)絡(luò)鏈路看上去是具有單個邏輯網(wǎng)絡(luò)接口的單個鏈路(所述單個邏輯網(wǎng)絡(luò)接口看上去是IP接口)，并且具有一個虛擬介質(zhì)訪問控制(MAC)地址。屬于合并鏈路的接口之一的MAC地址提供邏輯鏈路的虛擬地址。在典型的鏈路合并配置中，基于諸如對源和目的地MAC地址等等進(jìn)行循環(huán)路由、邏輯異或操作之類的基本算法，可以在所述物理鏈路中平衡所述數(shù)據(jù)。由于把不同交換機(jī)端口上的多個鏈路視作同一邏輯鏈路的一部分，所以需要專門的交換機(jī)，所述交換機(jī)能夠把一組端口視作單個端口并且在這些端口中進(jìn)行流量的負(fù)載平衡。
圖2a是依照本發(fā)明實(shí)施例的具有兩個接口A 215和B 230以便提供故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載平衡的網(wǎng)絡(luò)200的圖示。接口A 215和B 230均被劃分為兩個部分，例如，A 215被劃分為Ax 205和Ay 210，而B 230被劃分為Bx 220和By 225。接口A 215和B 230對應(yīng)于圖1中的組件接口A 110和B 120。IP接口E1 201和F1 202得以形成。E1 201是通過結(jié)合虛擬接口Ax 205和Bx 220而形成的。F1 202是通過結(jié)合虛擬接口Ay 210和By 225而形成的。每一組合E1 201和F1202支持有源組件和無源組件接口。由此，對于接口E1 201來說，Ax 205是有源組件而Bx 220是無源組件。對于接口F1 202來說，By 225是有源組件而Ay 210是無源組件。
如果物理接口A 215或者B 230之一變?yōu)椴豢衫玫?，那么所述組件接口可以把數(shù)據(jù)流經(jīng)由與可操作的物理接口相關(guān)聯(lián)的組件接口重引導(dǎo)至可操作的物理接口。因此，兩個接口A 215和B 230可以保持有源，充當(dāng)彼此的備份和/或在兩個接口中共享數(shù)據(jù)分組。當(dāng)兩個接口都是有源的情況下，負(fù)載平衡可以在正常操作條件下操作。在組合接口E1 201上發(fā)送的數(shù)據(jù)將流過物理接口A 215上的Ax 205。
同樣，在正常條件下，在組合接口F 1202上發(fā)送的數(shù)據(jù)將流過物理接口B 230上的By 225。每一接口均連接至公共OS1層2的目的地，諸如交換機(jī)240。把組合接口E1 201和F1 202用作IP接口。借助于網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)，諸如相等路徑路由、基于策略的路由或其它負(fù)載平衡技術(shù)，可以在接口E1 201和F1 202中平衡所述網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，同時充分利用由接口A 215和B 230兩者提供的物理帶寬。如上所述，數(shù)據(jù)實(shí)際上流過所述組合的有源組件，然后最后通過物理接口?？缭剿鼋涌诘目偼掏铝恳虼说靡宰畲蠡?，同時對接口故障提供相互的備份，同時提供負(fù)載平衡的網(wǎng)絡(luò)級控制。
圖2b舉例說明了當(dāng)物理接口之一B 230發(fā)生故障時圖2a的網(wǎng)絡(luò)200。當(dāng)接口A 215或者接口B 230不可利用時，啟動故障轉(zhuǎn)移，并且可利用的接口將為A 215和B 230接口兩者處理所述負(fù)載。如圖2a中所示那樣，有源接口A 215的有源組件Ax 205用于通過E1 201正常地接收數(shù)據(jù)分組。然而，有源接口A 215的無源組件Ay 210經(jīng)由組合接口F1202接收最初意欲用于不可利用的接口B 230的數(shù)據(jù)分組，其中所述組合接口F1 202把數(shù)據(jù)分組重引導(dǎo)至Ay 210而不是By 225。此故障轉(zhuǎn)移未被IP層檢測到，由此IP層繼續(xù)象以前一樣工作。由此，可以在不破壞IP負(fù)載平衡的情況下來進(jìn)行快速的故障轉(zhuǎn)移。由于當(dāng)物理接口A 215或者B 230發(fā)生故障時，所述IP接口E1 201和F1 202仍然未受影響，故而沒有路由更新要求。所述IP層因此可用于利用相等路徑、基于策略的路由或者利用各種網(wǎng)絡(luò)級工具而在兩個接口中進(jìn)行負(fù)載平衡。
與通過發(fā)生故障的NIC接收到分組的路由器/對等方的通信必須得以繼續(xù)。此處將描述例如當(dāng)NIC發(fā)生故障時用于維持通信的三種方法。使用了用于同時支持多個MAC地址的網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)。把同一組MAC地址分配給最后形成組合的所有物理接口，所述組合例如是接口A 215和B 230。把每一MAC地址與用于IP接口E1 201或者F1 202處的各個IP地址相關(guān)聯(lián)。基于源IP地址來選擇輸出分組的MAC地址。作為默認(rèn)，只有一個組件在給定物理接口、即組件Ax 205上是有源的，而Ay 210在接口A 215上是無源的。通過所述組件接口，從所述IP接口正常地傳輸數(shù)據(jù)。因此，每一物理接口、例如接口A 215和B 230分配對應(yīng)于有源組件的MAC地址作為其主MAC，并且通過適當(dāng)?shù)臋C(jī)制將其通告交換機(jī)240。當(dāng)啟動時，把物理接口配置為把目的地MAC地址不等于物理接口的主MAC地址的所有分組過濾掉。IP節(jié)點(diǎn)之間的正常通信確保所述交換機(jī)表依照與其端口相關(guān)聯(lián)的MAC地址進(jìn)行更新。
當(dāng)故障轉(zhuǎn)移時，把MAC地址傳遞至與接口A 215和B 230相連的交換機(jī)240的方法，是傳輸把源設(shè)置為故障NIC的主MAC并且把目的地MAC設(shè)置為有源NIC接口的主MAC的以太網(wǎng)幀。所傳輸?shù)膸挠行ж?fù)載符合以太網(wǎng)協(xié)議要求，但是數(shù)據(jù)全部是零。在此實(shí)施例中，所述交換機(jī)240將更新其表以便表明MAC在接收端口上的位置。幀的“Ethertype”值應(yīng)該被設(shè)定為系統(tǒng)上不支持的值，或者被設(shè)定為由互聯(lián)網(wǎng)分配編號機(jī)構(gòu)(Internet Assigned Number Authority，IANA)請求的特殊值，從而如果所述分組被送回到NIC，則由驅(qū)動程序?qū)⑵溥^濾掉。在本發(fā)明的此實(shí)施例中，當(dāng)故障轉(zhuǎn)移時，與IP地址相關(guān)聯(lián)的MAC地址移到起作用的NIC，而不必通知故障轉(zhuǎn)移的所有IP客戶端/對等方。起作用的NIC被適當(dāng)?shù)嘏渲脼橥瑯咏邮展收限D(zhuǎn)移MAC地址上的分組。
局域網(wǎng)(LAN)中的分組被傳輸給接口的MAC地址。IP實(shí)現(xiàn)地址解析技術(shù)以便確定對應(yīng)于對等方IP地址的MAC地址。通過地址解析協(xié)議或者鄰域發(fā)現(xiàn)，對任何特殊IP地址的地址解析響應(yīng)始終返回與和其綁定的IP接口的有源組件相關(guān)聯(lián)的物理接口的主MAC，例如，IP接口E1 201返回A 215的主MAC地址。當(dāng)接口發(fā)生故障時，起作用的物理接口A 215或者B 230的無源組件通過軟件控制變?yōu)橛性吹?。另外，如上所述的以太網(wǎng)幀在具有發(fā)生故障的物理接口的主MAC的物理接口上被傳輸。
當(dāng)每一NIC的多個MAC得不到支持時，當(dāng)NIC發(fā)生故障的時候，可以使用另一種方法來維持通信。在此方法中，可以傳輸無償?shù)腁RP，以便通告所述IP地址現(xiàn)在與起作用的NIC的MAC地址相關(guān)聯(lián)。
更進(jìn)一步講，當(dāng)所述NIC不支持多個MAC入口時，當(dāng)NIC發(fā)生故障的時候，可以使用第三種方法來維持通信。在同一網(wǎng)絡(luò)的接收IP節(jié)點(diǎn)中，可以把獨(dú)立的多播MAC值作為它們的MAC地址分配給物理NIC，這是因?yàn)樗邮盏囊蕴W(wǎng)幀中的源MAC地址是否是多播地址的檢驗(yàn)。當(dāng)故障轉(zhuǎn)移時，故障NIC的多播MAC地址可以被添加到有源接口上的多播列表中。由此，在該多播地址上接收到的所有分組將由所述NIC接收到。
圖3說明了依照本發(fā)明實(shí)施例300使用虛擬IP地址360來管理網(wǎng)絡(luò)接口訪問控制。虛擬IP地址是不與物理IP接口相關(guān)聯(lián)的地址，而是可以被邏輯映射至物理IP地址的邏輯地址。由于這種地址不受物理接口諸如被記錄下的接口狀態(tài)的影響，所以它將始終存在。這種IP地址可以被配置為處于看起來只可以通過虛擬組合接口B1 301和B2302到達(dá)的網(wǎng)絡(luò)上。依照此設(shè)定，去往/來自所述系統(tǒng)的所有通信可以使用虛擬IP地址；但是所述數(shù)據(jù)自身可以在與B1 301和B2 302相關(guān)聯(lián)的IP路由上進(jìn)行負(fù)載平衡。此類控制在網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行，即層3，并且在不要求專門硬件的情況下來提供故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載平衡，由此提供比鏈路合并方案更好的控制。IP地址360經(jīng)由兩個IP地址IPa 350和IPb 355來提供IP路由(例如相等路徑)，其中所述IPa 350和IPb 355經(jīng)由虛擬接口B1 301和B2 302以及虛擬接口Ax 305、Ay 310、Bx 320和By 325耦合至接口A 315和B 330，以便在兩個物理接口A 315和B 330之間提供負(fù)載平衡。接口A 315和B 330可通信地耦合至網(wǎng)絡(luò)設(shè)備340，其可以包括交換機(jī)或者其它IP節(jié)點(diǎn)。當(dāng)接口變?yōu)闊o源時，使用MII監(jiān)控來檢測故障，并且組合IP接口中的無源組件成為有源的。所述故障檢測產(chǎn)生無償?shù)腁RP或者以太網(wǎng)幀，以便通知交換機(jī)來自同一IP地址的分組流經(jīng)不同端口。然而，包括網(wǎng)絡(luò)中其它路由器處的路由表?xiàng)l目的路由表?xiàng)l目不要求任何修改，這是因?yàn)闆]有IP接口受到影響。例如，如果接口A 315發(fā)生故障，那么無源的虛擬接口Bx 320變?yōu)橛性吹?，并且使用無償?shù)腁RP或者以太網(wǎng)幀來通知交換機(jī)340來自同一IP地址、即IPa 350的分組現(xiàn)在在與接口B 330相連的端口被接收。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可以擴(kuò)展為多個用于提供負(fù)載平衡和為彼此故障轉(zhuǎn)移提供相互的備份的NIC。例如，每一NIC可以對N個組件接口起作用。每一IP接口是使用來自只具有有源組件之一的每一NIC的一個虛擬組件接口形成的。其它組件接口是無源的。當(dāng)NIC發(fā)生故障時，具有來自該NIC的有源組件的IP接口將故障轉(zhuǎn)移至與仍有源的NIC相關(guān)聯(lián)的其它組件接口之一。本發(fā)明的實(shí)施例還可以擴(kuò)展為包括備份組件接口池，只有當(dāng)IP接口的有源組件接口發(fā)生故障時，其才與組合接口結(jié)合。
圖4說明了依照本發(fā)明實(shí)施例的用于為相互的故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載共享提供網(wǎng)絡(luò)連接的方法400。依照所述方法，在410，為第一和第二計(jì)算機(jī)接口的每一個提供有源虛擬接口和無源虛擬接口。在420，把所述第一計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口和所述第二接口的無源虛擬接口可通信地耦合。在430，把所述第二計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口和所述第一計(jì)算機(jī)接口的無源虛擬接口可通信地耦合。在440，就所述第一和第二計(jì)算機(jī)接口是否可利用做出確定。在445，當(dāng)確定可利用時，那么在450，經(jīng)由第一計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口和第二計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口的每個來引導(dǎo)數(shù)據(jù)流。否則，在455，當(dāng)所述第一和第二計(jì)算機(jī)接口之一不可利用時，那么在460，把數(shù)據(jù)流引導(dǎo)至可利用的第一或者第二接口的有源虛擬接口和無源虛擬接口。
圖5說明了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)500，其中根據(jù)圖1-3舉例說明的過程可以在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或者載體上具體實(shí)現(xiàn)，所述介質(zhì)或載體例如是圖5中所示的一個或多個固定的和/或可移除的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備568，或者是其它數(shù)據(jù)存儲或者數(shù)據(jù)通信設(shè)備。表示在可移除的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備568上具體實(shí)現(xiàn)的過程的計(jì)算機(jī)程序590可以被載入存儲器592或者控制器系統(tǒng)500中，例如處理器510中，以便配置圖5的控制器系統(tǒng)500來執(zhí)行。計(jì)算機(jī)程序590包括指令，當(dāng)由圖5的控制器500讀取并且執(zhí)行所述指令時，令控制器系統(tǒng)500執(zhí)行實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的步驟或者元件所必須的步驟。
已經(jīng)為了舉例說明和描述的目的呈現(xiàn)了本發(fā)明的示例性實(shí)施例的先前描述。這不意味著窮舉或者把本發(fā)明限制為所公開的具體形式。根據(jù)上述教導(dǎo)能夠進(jìn)行許多修改和變化。本發(fā)明的范圍不由這種詳細(xì)說明來限制，而是由所附權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于為相互的故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載共享提供網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備，包括至少第一和第二計(jì)算機(jī)接口，具有用于容納多個MAC地址的一組公共的一個或多個標(biāo)識符；第一有源和無源虛擬接口，可通信地耦合至所述第一計(jì)算機(jī)接口，以及第二有源和無源虛擬接口，可通信地耦合至所述第二計(jì)算機(jī)接口，其中所述第一有源虛擬接口與所述第二無源虛擬接口虛擬地結(jié)合，并且所述第二有源虛擬接口與所述第一無源虛擬接口虛擬地結(jié)合；以及至少一個接入控制器，耦合至所述虛擬接口，用于控制經(jīng)由所述可通信地耦合的虛擬接口流向所述至少第一和第二計(jì)算機(jī)接口的數(shù)據(jù)流，當(dāng)所述第一和第二計(jì)算機(jī)接口可利用時，通過所述第一和第二有源虛擬接口來引導(dǎo)數(shù)據(jù)流，否則，當(dāng)所述第一或者第二計(jì)算機(jī)接口之一不可利用時，將數(shù)據(jù)流引導(dǎo)至可利用的第一或者第二接口的有源虛擬接口和無源虛擬接口。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括交換機(jī)，耦合至所述至少第一和第二計(jì)算機(jī)接口，所述交換機(jī)被配置為處理針對相同源和目的地的以太網(wǎng)幀。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一和第二計(jì)算機(jī)接口包括至少兩個網(wǎng)絡(luò)接口卡。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中每一網(wǎng)絡(luò)接口卡同時支持多個MAC地址。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中計(jì)算機(jī)接口被配置為傳輸一個幀以便提供故障轉(zhuǎn)移。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述幀傳送設(shè)定為發(fā)生故障的NIC的主MAC的源和設(shè)定為有源NIC接口的主MAC的目的地MAC。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一有源虛擬接口和所述第二無源虛擬接口形成第一組件接口，并且所述第二有源虛擬接口和所述第一無源虛擬接口形成第二組件接口。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述接入控制器通過發(fā)送無償?shù)牡刂方馕鰠f(xié)議(ARP)來確定至少第一和第二計(jì)算機(jī)接口的可利用性。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述虛擬接口的至少一部分是從虛擬接口池中選擇的。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述接入控制器向至少第一和第二接口中的每一個分配虛擬互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址，并且使用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議路由來路由所述數(shù)據(jù)流。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中將獨(dú)立的多播MAC值作為相應(yīng)的MAC地址分配給所述第一和第二計(jì)算機(jī)物理接口，并且，當(dāng)故障轉(zhuǎn)移時，把發(fā)生故障的計(jì)算機(jī)接口的多播MAC地址添加到其余計(jì)算機(jī)接口上的多播列表中，以便確保具有發(fā)生故障的計(jì)算機(jī)接口的多播MAC地址的所有接收的分組由所述其余計(jì)算機(jī)接口接收。
12.一種用于為相互的故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載共享提供網(wǎng)絡(luò)連接的方法，包括為第一和第二計(jì)算機(jī)接口中的每一個提供有源虛擬接口和無源虛擬接口；將所述第一計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口與所述第二接口的無源虛擬接口可通信地耦合；將所述第二計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口與所述第一計(jì)算機(jī)接口的無源虛擬接口可通信地耦合；并且當(dāng)所述第一和第二計(jì)算機(jī)接口可利用時，通過所述第一計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口和第二計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口中的每一個來引導(dǎo)數(shù)據(jù)流，否則當(dāng)所述第一或者第二計(jì)算機(jī)接口之一不可利用時，把數(shù)據(jù)流引導(dǎo)至可利用的第一或者第二接口的有源虛擬接口和無源虛擬接口。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括發(fā)送無償?shù)腁RP以便確定所述第一和第二接口之一的可利用性。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中引導(dǎo)數(shù)據(jù)流的步驟包括使用所述第一和第二計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口和無源虛擬接口來引導(dǎo)數(shù)據(jù)流。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述虛擬接口的至少一部分是從虛擬接口池中選擇的。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中為第一和第二計(jì)算機(jī)接口中的每一個提供有源虛擬接口和無源虛擬接口的步驟還包括向所述第一和第二計(jì)算機(jī)接口提供至少兩個網(wǎng)絡(luò)接口卡。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中向所述第一和第二計(jì)算機(jī)接口提供至少兩個網(wǎng)絡(luò)接口卡的步驟還包括同時提供對多個MAC地址的支持。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括配置計(jì)算機(jī)接口以便傳輸一個幀來提供故障轉(zhuǎn)移。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中配置計(jì)算機(jī)接口以便傳輸一個幀來提供故障轉(zhuǎn)移的步驟還包括使用所述幀來傳遞設(shè)定為發(fā)生故障的NIC的主MAC的源以及設(shè)定為有源NIC接口的主MAC的目的地MAC。
20.如權(quán)利要求12所述的方法，其中引導(dǎo)數(shù)據(jù)流的步驟包括把虛擬互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址分配給至少第一和第二接口中的每一個；并且使用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議路由來路由所述數(shù)據(jù)流。
21.如權(quán)利要求12所述的方法，其中為第一和第二計(jì)算機(jī)接口中的每一個提供有源虛擬接口和無源虛擬接口的步驟還包括使用所述第一有源虛擬接口和第二無源虛擬接口來形成第一組件接口，并且使用所述第二有源虛擬接口和第一無源虛擬接口來形成第二組件接口。
22.如權(quán)利要求12所述的方法，其中引導(dǎo)數(shù)據(jù)流的步驟還包括通過發(fā)送無償?shù)牡刂方馕鰠f(xié)議(ARP)來確定至少第一和第二計(jì)算機(jī)接口的可利用性。
23.如權(quán)利要求12所述的方法，其中引導(dǎo)數(shù)據(jù)流的步驟還包括把獨(dú)立的多播MAC值作為相應(yīng)的MAC地址分配給所述第一和第二計(jì)算機(jī)物理接口，并且在故障轉(zhuǎn)移時，把發(fā)生故障的計(jì)算機(jī)接口的多播MAC地址添加到其余計(jì)算機(jī)接口上的多播列表中，以便確保具有發(fā)生故障的計(jì)算機(jī)接口的多播MAC地址的所有接收的分組由其余計(jì)算機(jī)接口接收。
24.一種用于為相互的故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載共享提供網(wǎng)絡(luò)連接的系統(tǒng)，包括用于為第一和第二計(jì)算機(jī)接口中的每一個提供有源虛擬接口和無源虛擬接口的裝置；用于把所述第一計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口與所述第二接口的無源虛擬接口可通信地耦合的裝置；用于把所述第二計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口與所述第一計(jì)算機(jī)接口的無源虛擬接口可通信地耦合的裝置；以及用于當(dāng)所述第一和第二計(jì)算機(jī)接口可利用時，通過所述第一計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口和第二計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口中的每一個來引導(dǎo)數(shù)據(jù)流，否則把數(shù)據(jù)流引導(dǎo)至可利用的第一或者第二接口的有源虛擬接口和無源虛擬接口的裝置。
25.一種包括用于執(zhí)行如前面的方法權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法的指令的程序存儲設(shè)備。
全文摘要
本申請公開了一種用于在網(wǎng)絡(luò)中的接口之間提供相互的故障轉(zhuǎn)移和負(fù)載平衡的方法、設(shè)備和程序存儲設(shè)備。為第一和第二計(jì)算機(jī)接口中的每一個提供有源虛擬接口和無源虛擬接口。把所述第一計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口可通信地耦合至所述第二接口的無源虛擬接口。把所述第二計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口可通信地耦合至所述第一計(jì)算機(jī)接口的無源虛擬接口。當(dāng)所述第一和第二計(jì)算機(jī)接口可利用時，通過所述第一計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口和第二計(jì)算機(jī)接口的有源虛擬接口中的每一個來引導(dǎo)數(shù)據(jù)流，否則把數(shù)據(jù)流引導(dǎo)至可利用的第一或者第二接口的有源虛擬接口和無源虛擬接口。
文檔編號H04L12/28GK1815979SQ200610002408
公開日2006年8月9日 申請日期2006年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
發(fā)明者威維克·卡施雅普 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司