Патент на изобретение №2388044
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ВИРТУАЛЬНАЯ МНОГОАДРЕСНАЯ МАРШРУТИЗАЦИЯ ДЛЯ КЛАСТЕРА, ИМЕЮЩЕГО СИНХРОНИЗАЦИЮ СОСТОЯНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к управлению обработкой данных и более конкретно к управлению многоадресной маршрутизацией в кластере, имеющим синхронизацию состояния. Технический результат – повышение точности синхронизации. Ведущее устройство кластера активно принимает участие в многоадресном обмене информацией по протоколу управления с соседними узлами кластера, тогда как не являющиеся ведущим устройством узлы-члены не принимают участие в операциях протокола вне кластера. Тем не менее, каждый член кластера поддерживает фактически то же состояние протокола из условия, что если бы ведущее устройство стало недоступным, другой член кластера мог бы взять на себя роль ведущего устройства с минимальной задержкой. Новые по отношению к кластеру члены синхронизируются посредством приема от ведущего устройства начальной информации о состоянии протокола. После синхронизации начального состояния протокола члены кластера активно наблюдают за сетью для получения новой информации о состоянии протокола. Кроме того, члены кластера обмениваются между собой информацией о состоянии протокола, которая может быть недоступна вне сети. Фильтрация многоадресных пакетов данных выполняется каждым членом кластера для выравнивания нагрузки многоадресного графика данных через членов кластера. 10 н. и 37 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники, к которой относится изобретение Изобретение в целом относится к управлению обработкой данных и более конкретно, но не исключительно, к способу и системе управления многоадресной маршрутизацией в кластере, имеющем синхронизацию состояния. Уровень техники изобретения Мультивещание является способом эффективной доставки контента по сетям на основе пакетов. Одиночный пакет, возникший в источнике, может использоваться для доставки содержимого пакета множественным получателям в сети. Группа получателей, заинтересованных в приеме некоего мультимедийного контента от источника, может быть расположена по всей сети и даже через несопоставимые сети. Обычно существует определенный наиболее предпочитаемый маршрут для доставки контента каждому из получателей. Если маршруты от источника к каждому из получателей нужно было бы сопоставить, вероятно могли бы получиться перекрытия в маршрутах. Степень перекрытий будет отличаться в зависимости от местоположения различных получателей. Маршрут от источника к различным получателям, представленный, с использованием сетевого графа, обычно называется деревом доставки контента, где вершины графа соответствуют маршрутизаторам, а ребра – сетевому транспорту между маршрутизаторами. В такой группе узлов, включающих в себя получателей и отправителя, отправитель мог бы посылать многочисленные копии каждого из пакетов, одну каждому из заинтересованных получателей. Другой подход протокола многоадресной маршрутизации для достижения того же конечного результата доставки пакетов каждому из получателей получается посредством формирования единственной копии каждого пакета в источнике и тиражирования каждого пакета в разветвлениях дерева. Это дерево соответствует маршруту совместного использования, по которому переадресуются многоадресные данные, привязанные к конкретному адресу группы. Когда существует большое количество отправителей и большое количество заинтересованных получателей на (каждого) отправителя, выгоды создания только одной копии каждого пакета в источнике и тиражирования каждого из пакетов в каждом разветвлении в дереве доставки становятся очевидными по отношению к экономии полосы пропускания, используемой в пересылке контента. Тем не менее, существуют некоторые проблемы, присущие протоколам многоадресной маршрутизации. Например, как описано выше, может быть по меньшей мере один узел в дереве, который принимает большой объем трафика, тем самым создавая возможное узкое место в пропускной способности трафика. Кроме того, может существовать возможность, заключающаяся в том, что многоадресные нагрузки по потоку сообщений могут быть неровно распределены между другими узлами в дереве, в результате возникает недоиспользование других возможных маршрутов. Кроме того, многие предприятия могут использовать многоадресные протоколы и похожие сетевые инфраструктуры организации сетей, чтобы управлять критически важными приложениями, иметь доступ к серверам контента, автоматизировать сборочные и технологические линии и реализовывать комплексные системы управления. Такая уверенность предприятий привела к потребности в гарантиях более сильной защиты и работоспособности ресурсов в сети. К сожалению, ошибка взаимодействия или ошибка маршрутизатора внутри многоадресного дерева может приводить к значительным издержкам для предприятия. Следовательно, имеется потребность в промышленности в усовершенствованных подходах к управлению многоадресной маршрутизацией по сети. Сущность изобретения Данный раздел сущности изобретения предназначается для ознакомления читателя с аспектами изобретения и не является полным описанием изобретения. Конкретные аспекты изобретения показаны в других разделах этого документа ниже, и изобретение изложено в прилагаемой формуле изобретения, которая только ограничивает его объем действия. Настоящее изобретение является ориентированным на управление многоадресной маршрутизацией с использованием сетевого кластера. Использование кластерной сетевой архитектуры направлено на принятие мер по нескольким спорным вопросам с протоколами многоадресной маршрутизации, включающих в себя обеспечение выравнивания нагрузки и обходы отказа многоадресного маршрутизатора. Итак, настоящее изобретение включает в себя ведущее устройство кластера, которое активно участвует в многоадресном обмене информацией по протоколу управления с соседними узлами кластера. Для поддержания иллюзии единого многоадресного маршрутизатора соседнего узла члены кластера, не являющиеся ведущим устройством, не принимают участие в функционировании протокола вне кластера. Тем не менее, каждый член кластера поддерживает фактически то же состояние протокола из условия, что если бы ведущее устройство кластера стало недоступным, другой член кластера мог бы взять на себя роль ведущего устройства кластера с минимальной задержкой. Дополнительно, фильтрация многоадресных пакетов данных выполняется каждым членом кластера для выравнивания нагрузки многоадресного трафика данных через членов кластера. В одном аспекте изобретения, система направлена на управление многоадресной маршрутизацией по сети. Система включает в себя первое и второе сетевые устройства. Первое сетевое устройство сконфигурировано с возможностью функционирования в качестве ведущего устройства кластера в кластере. Второе сетевое устройство сконфигурировано с возможностью функционирования в качестве члена кластера. Первое сетевое устройство дополнительно сконфигурировано с возможностью отправки начальной информации о состоянии протокола члену кластера, если член кластера присоединяется к кластеру, и с возможностью отправки многоадресного пакета протокола управления по меньшей мере одному сетевому устройству вне кластера. Первое сетевое устройство может принимать многоадресные пакеты данных. Если первое сетевое устройство ассоциативно связано с многоадресным пакетом данных, оно перенаправляет многоадресный пакет данных адресату (информации). Второе сетевое устройство сконфигурировано с возможностью приема начальной информации о состоянии протокола и с возможностью наблюдения за сетью для дополнительной информации о состоянии протокола. Если принята дополнительная информация о состоянии протокола, второе сетевое устройство использует дополнительную информацию о состоянии протокола для обновления его состояния. Второе сетевое устройство также может принимать многоадресный пакет данных, и если второе сетевое устройство ассоциативно связано с многоадресным пакетом данных, оно перенаправляет многоадресный пакет данных адресату. В другом аспекте изобретения, устройство направлено на управление многоадресной маршрутизацией по сети. Устройство включает в себя, в числе других компонентов, администратор многоадресного кластера, который сконфигурирован с возможностью выполнения некоторых действий. Действия включают в себя конфигурирование устройства для функционирования в качестве члена в кластере; наблюдение за сетью для информации о состоянии протокола и использование информации о состоянии протокола для обновления состояния устройства, если принята информация о состоянии протокола. Дополнительно администратор многоадресного кластера сконфигурирован с возможностью приема многоадресного сообщения протокола управления, и, если устройство является ведущим устройством кластера, администратор многоадресного кластера отвечает на многоадресное сообщение протокола управления. Если устройство является отличным от ведущего устройства кластера, администратор многоадресного кластера удаляет многоадресное сообщение протокола управления вместо ответа на него. Когда устройство принимает многоадресный пакет данных, и, если устройство ассоциативно связано с многоадресным пакетом данных, администратор многоадресного кластера перенаправляет многоадресный пакет данных адресату информации. Еще в другом аспекте изобретения способ направлен на управление многоадресной маршрутизацией по сети. Согласно способу отправляют начальную информацию о состоянии протокола члену кластера, если член кластера присоединяется к кластеру. Способ включает в себя этап, на котором отправляют от ведущего устройства кластера многоадресный пакет протокола управления по меньшей мере одному сетевому устройству вне кластера. Способ дополнительно включает в себя этап, на котором принимают другой многоадресный пакет протокола управления от внешнего сетевого устройства, и, если многоадресный пакет протокола управления принят членом кластера, удаляют многоадресный пакет протокола управления. Способ также включает в себя этап, на котором наблюдают за сетью для дополнительной информации о состоянии протокола, и, если принята дополнительная информация о состоянии протокола, используют дополнительную информацию о состоянии протокола для обновления состояния члена кластера. Дополнительно способ включает в себя этап, на котором принимают многоадресный пакет данных, и, если член кластера ассоциативно связан с многоадресным пакетом данных, перенаправляют многоадресный пакет данных адресату. В одном варианте осуществления способа, если другое состояние многоадресного протокола, которое известно одному ведущему устройству кластера или члену кластера, недоступно другому члену кластера посредством наблюдения состояния многоадресного протокола, способ дополнительно содержит этап, на котором отправляют другое состояние многоадресного протокола другому члену кластера, из условия, если один из: ведущее устройство кластера или член кластера выйдет из строя, другому члену кластера разрешается принять на себя рабочую нагрузку и роль одного из вышедших из строя ведущего устройства кластера или члена кластера. Другие признаки и преимущества изобретения станут очевидными из последующего подробного описания изобретения, объясненного в сочетании с сопровождающими чертежами. Краткое описание чертежей Неограничивающие и неисчерпывающие варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на следующие чертежи. На чертежах одинаковые номера ссылок указывают на одинаковые части по всем различным фигурам, если не указано иначе. Для лучшего понимания изобретения будет сделана ссылка на последующее подробное описание изобретения, которое нужно объяснить в связи с сопровождающими чертежами, на которых: фиг.1 показывает функциональную блок-схему, иллюстрирующую один вариант осуществления окружения многоадресного кластера для применения изобретения на практике; фиг.2 показывает один вариант осуществления сетевого устройства, которое может быть использовано в системе, реализующей изобретение; фиг.3 иллюстрирует логическую блок-схему, показывающую в общих чертах один вариант осуществления процесса управления синхронизацией состояния между членами в многоадресном кластере фиг.1; и фиг.4 иллюстрирует логическую блок-схему, показывающую в общих чертах один вариант осуществления процесса управления многоадресным трафиком данных через многоадресный кластер фиг.1, в соответствии с изобретением. Подробное описание изобретения Изобретение будет описано ниже более основательно со ссылкой на сопровождающие чертежи, которые образуют его часть и которые показывают, с целью пояснения, конкретные типичные варианты осуществления, посредством которых изобретение может быть применено на практике. Это изобретение, тем не менее, может быть реализовано во многих различных формах и не должно быть истолковано как ограниченное вариантами осуществления, изложенными в данном документе; скорее эти варианты осуществления предоставлены для того, чтобы это изобретение было исчерпывающим и завершенным и полностью передало бы область применения изобретения специалистам в данной области техники. Помимо прочего, изобретение может быть реализовано как способы либо устройства. Таким образом, изобретение может принимать вид полностью аппаратного варианта осуществления, полностью программного варианта осуществления или варианта осуществления, сочетающего программные и аппаратные аспекты. Поэтому последующее подробное описание не должно приниматься в ограничивающем смысле. Кластеризация сети является способом обеспечения высокой готовности и увеличенной производительности компьютерного сервера или сетевого устройства. Группа серверов или устройств, сконфигурированных как кластер, поддерживает иллюзию единого сервера или устройства для внешних сетевых объектов. Кластер идентифицирован в каждой сети посредством IP-адреса (Интернет-протокол) кластера. Члены кластера могут обмениваться друг с другом сообщениями протокола кластера, чтобы динамически менять принадлежность к кластеру (т.е. добавлять или удалять членов), обнаруживать неисправность члена, распределять работу среди членов или обнаруживать неисправность члена. Один член кластера может быть статически или динамически назначен в качестве ведущего устройства кластера и может координировать события между членами кластера (включая себя). Когда новый сервер или сетевое устройство присоединяется к кластеру, он может взять на себя некоторое количество нагрузки других членов, тем самым увеличивая мощность или производительность кластера. Если один член кластера испытывает частичную или полную неисправность необходимого функционирования, он может покинуть кластер и другой член кластера может взять на себя его рабочую нагрузку. Члены кластера могут периодически обмениваться информацией о состоянии, чтобы давать возможность любому члену кластера принимать рабочую нагрузку любого другого члена. Таким образом, кластеризация сети может обеспечить высокую готовность и наращиваемую производительность сетевой службы или устройства. Соответственно, настоящее изобретение было сделано касательно этих и других соображений. Кратко сформулировав, изобретение направлено на систему, устройство и способ обеспечения высокой готовности и увеличенной производительности многоадресного маршрутизатора с использованием кластерной конфигурации сети. В такой кластерной конфигурации ведущее устройство кластера активно принимает участие в многоадресном обмене информацией по протоколу управления с соседними узлами многоадресного маршрутизатора кластера, тем самым поддерживая иллюзию единого устройства многоадресной маршрутизации. Ведущее устройство кластера использует адрес Интернет-протокола (IP) как источник для создания многоадресных пакетов протокола управления от кластера. Узлы кластера, не являющиеся ведущим устройством, или узлы-члены кластера, обычно не принимают участие в функционировании многоадресных протоколов управления вне кластера. Тем не менее, каждый из членов кластера поддерживает фактически то же состояние протокола из условия, если ведущее устройство кластера стало бы недоступным, другой член кластера мог бы взять на себя роль ведущего устройства кластера с минимальной задержкой. Вновь присоединившиеся к кластеру члены синхронизируются посредством приема начальной информации о состоянии протокола от ведущего устройства кластера. После синхронизации начального состояния протокола, члены кластера активно наблюдают за трафиком многоадресного протокола управления в сети для получения новой информации о состоянии протокола. Кроме того, члены кластера обмениваются между собой информацией о состоянии протокола, которая может быть недоступна вне сети. Кроме того, фильтрация многоадресных пакетов данных выполняется каждым членом кластера для выравнивания нагрузки многоадресного трафика данных через членов кластера. Пояснительное операционное окружение Фиг.1 иллюстрирует один вариант осуществления окружения, в котором изобретение может функционировать. Не все компоненты могут потребоваться для применения изобретения на практике, и могут быть сделаны изменения в расположении в определенном порядке и типе компонентов без отклонения от сущности или области применения изобретения. Как показано на фиг.1, кластерная система 100 включает в себя локальную вычислительную сеть 106/глобальные сети 107 (LAN/WAN), устройство 114 назначения, устройство-источник 112, многоадресный маршрутизатор 110 и многоадресный кластер 101. Многоадресный кластер 101 содержит члены 102-104 кластера и ведущее устройство 105 кластера. Многоадресный кластер 101 осуществляет связь с LAN/WAN 106 и 107. Устройство 114 назначения осуществляет связь с LAN/WAN 107, и устройство-источник 112 осуществляет связь с LAN/WAN 106. Члены 102-104 кластера и ведущее устройство 105 кластера могут осуществлять связь с LAN/WAN 106 и 107 через множество сетей. Например, хотя не проиллюстрировано, может существовать множество сетевых соединений между членами 102-104 кластера, ведущим устройством 105 кластера и LAN/WAN 107. Множество сетевых соединений может дополнительно существовать между членами 102-104 кластера, ведущим устройством кластера и LAN/WAN 106. Однако для ясности на фиг.1 проиллюстрирована только сеть 108. Сеть 108 может включать в себя фактически любые локальные вычислительные сети (LAN), включая, но не ограничиваясь перечисленным, сеть Эзернет (Ethernet), 802.3 и подобные. В одном варианте осуществления сеть 108 является протокольной сетью. Протокольная сеть включает в себя практически любую сеть, включая ее внутренние соединения и т.п., которая используется для обмена сообщением протокола. Многоадресный кластер 101 обычно сконфигурирован с возможностью включения в себя слабосвязанных сетевых устройств, которые могут взаимодействовать для обеспечения другого устройства доступом к услуге, ресурсу и т.п. В одном варианте осуществления многоадресный кластер 101 сконфигурирован с возможностью оптимизации пропускной способности сообщений посредством адаптивного выравнивания нагрузки членов 102-104 кластера. Многоадресный кластер 101 может использовать фактически любой механизм выравнивания нагрузки, включая период полного обхода, циклический алгоритм, минимальное количество соединений, процент успешно обработанных пакетов, качество обслуживания, кластерную топологию, глобальную доступность, «прыжки», «мусор», статические коэффициенты и динамические коэффициенты. В одном варианте осуществления, многоадресный пакет данных может устанавливать соответствие с рабочим заданием члена кластера, используя схему на основе хеширования и т.п., в основном схожую с используемой для одноадресного трафика. Многоадресный кластер 101 может дополнительно конфигурироваться с возможностью обеспечения многообразия служб управления сетью, включая, но не ограничивая перечисленное, службы доменных имен, службы безопасности и т.п. Члены 102-104 кластера могут быть любым сетевым устройством, допускающим отправку и прием пакета по сети в кластерной архитектуре. Один вариант осуществления члена кластера, например члена 102-104 кластера, описан более подробно в связке с фиг.3. В одном варианте осуществления члены 102-104 кластера сконфигурированы с возможностью функционирования в качестве узла обработки стека протоколов для принятого пакета сообщений. Набор таких устройств может содержать устройства, которые в основном соединяют, используя проводное средство связи, например персональные компьютеры, многопроцессорные системы, основанную на микропроцессорах или программируемую бытовую электронную аппаратуру, сетевые ПК и т.п., которые сконфигурированы с возможностью функционирования в качестве кластерного устройства. Набор таких устройств также может включать в себя устройства, которые в основном соединяют, используя беспроводное средство связи, например мобильное устройство, включая, но не ограничиваясь перечисленным, сотовые телефоны, смартфоны, пейджеры, портативные радиостанции, радиочастотные (RF) устройства, инфракрасные (IR) устройства, ноутбуки, пульты управления, встроенные устройства, объединяющие одно или несколько упомянутых устройств и т.п., которые сконфигурированы с возможностью функционирования в качестве кластерного устройства. В качестве альтернативы члены 102-104 кластера могут быть любым устройством, допускающим использование проводного или беспроводного средства связи, например персональным цифровым помощником (КПК), карманным ПК, переносным компьютером и любым другим устройством, которое оборудовано, чтобы обмениваться информацией через проводное и/или беспроводное средство связи, функционирующее как кластерное устройство. Кроме того, каждый из членов кластера в членах 102-104 кластера может содержать приложение и т.п., которое сконфигурировано с возможностью обмена пакетом между собой и ведущим устройством 105 кластера. Приложение может, например, принимать данные синхронизации состояния протокола от ведущего устройства 105 кластера, когда член кластера присоединяется к кластеру. Члены 102-104 кластера могут затем использовать приложения, чтобы наблюдать за сетью 108 для получения дополнительной информации о состоянии протокола. Такая информация о состоянии протокола может дать возможность членам 102-104 кластера обновлять их соответствующие таблицы маршрутизации, включающие их многоадресные и одноадресные таблицы маршрутизации, и соответствующую информацию. Как таковая, информация о состоянии протокола может включать в себя информацию о непосредственных соседних узлах члена, отправителях, получателях, информацию о расстоянии, информацию многоадресного дерева и так далее. Приложение дополнительно может дать возможность члену кластера предоставлять свою собственную информацию о состоянии протокола другому члену кластера из условия что другой член кластера мог бы принять на себя его роль, если член кластера выйдет из строя. Многоадресный кластер 101 и члены 102-104 кластера, тем не менее, не ограничены вышеупомянутым механизмом для поддержания синхронизации состояния. Например, члены 102-104 кластера могут использовать механизм полной синхронизации, в котором ведущее устройство 105 кластера фактически непрерывно синхронизирует информацию о состоянии протокола посредством отправки ее членам 102-104 кластера. В этом механизме члены 102-104 кластера фактически исключительно доверяют ведущему устройству 105 кластера в получении информации о состоянии протокола. Синхронизация также может быть завершена, используя механизм «только наблюдение», в котором ведущее устройство 105 кластера не синхронизирует любую информацию о состоянии протокола с членами 102-104 кластера. Предпочтительнее, члены 102-104 кластера исключительно зависят от трафика от сети 108, за которым они наблюдают, чтобы получать информацию о состоянии протокола. Соответственно, члены 102-104 кластера фактически могут использовать любой механизм синхронизации без отклонения от сущности или области применения изобретения. Каждый член кластера в членах 102-104 кластера может применять фильтрующее приложение для многоадресных пакетов протокола управления и данных, которые он принимает, чтобы определять, как их обрабатывать. Например, на основе механизма выравнивания нагрузки одному члену кластера может быть поручено перенаправлять принятые многоадресные пакеты данных к их адресату, тогда как другие члены кластера могут просто удалить многоадресный пакет данных. Члены 102-104 кластера также могут содержать приложение, резидентно (постоянно) находящееся в них, которое может объединить группу, ассоциативно связанную с конкретным потоком трафика пакетов. Например, в одном варианте осуществления, член 102 кластера может содержать приложение, которое запрашивает доступ к конкретному потоку трафика. В этом случае член 102 кластера может быть сконфигурирован, чтобы принимать многоадресные пакеты данных, которые ассоциативно связаны с потоком трафика для приложения, и вместо того чтобы удалять многоадресные пакеты данных, будет передавать многоадресные пакеты данных дальше к их резидентному приложению. Член 102 кластера может выполнять такие действия независимо от того, перенаправляет ли он также или нет многоадресные пакеты данных к адресату вне многоадресного кластера 110, например, устройству-источнику 112, устройству 114 назначения и т.п. Ведущее устройство 105 кластера включает в себя фактически любое сетевое устройство, которое сконфигурировано с возможностью функционирования в качестве сетевого устройства управления кластером, чтобы делать возможным управление изменениями конфигурации кластера. Набор таких устройств может включать в себя, но не ограничивается перечисленным, персональные компьютеры, многопроцессорные системы, основанную на микропроцессорах или программируемую бытовую электронную аппаратуру, сетевые ПК, мобильные устройства, включая, но не ограничиваясь перечисленным, сотовые телефоны, смартфоны, пейджеры, портативные радиостанции, радиочастотные (РЧ) устройства, инфракрасные (ИК) устройства, пульты управления, встроенные устройства, объединяющие одно или более упомянутых устройств, персональный цифровой помощник (КПК), карманный ПК, переносной компьютер и любое другое устройство, которое оборудовано, чтобы обмениваться информацией через проводное и/или беспроводное средство связи, чтобы управлять изменениями конфигурации в многоадресном кластере 101. В одном варианте осуществления, фактически любой из членов 102-104 кластера может быть сконфигурирован с возможностью приема на себя роли ведущего устройства 105 кластера, если ведущее устройство 105 кластера станет недоступным. Таким образом, конфигурации членов 102-104 кластера и ведущего устройства кластера в основном одинаковы по существу. В одном варианте осуществления, несмотря на то, что каждый член, включая ведущее устройство кластера, принимает все многоадресные пакеты протокола управления и пакеты данных, есть ведущее устройство 105 кластера, которое активно принимает участие в операциях многоадресного протокола управления. В одном варианте осуществления, ведущее устройство 105 кластера использует IP-адрес кластера как источник возникших многоадресных пакетов. Члены 102-104 кластера в основном не принимают участия в операции многоадресных протоколов управления. То есть, ведущее устройство 105 кластера сконфигурировано с возможностью ответа за многоадресный кластер 101 для того, чтобы поддерживать иллюзию единого соседнего многоадресного сетевого устройства. LAN/WAN 106 и 107 дана возможность применять любые формы машинночитаемого носителя информации для обмена информацией от одного электронного устройства к другому. Также LAN/WAN 106 и 107 могут содержать беспроводной интерфейс и/или проводной интерфейс, например Интернет, дополнительно к локальным сетям (LAN), глобальным сетям (WAN), прямым соединениям, например через порт универсальной последовательной шины (USB), другим формам машинночитаемых носителей или любому их сочетанию. Во взаимосвязанном наборе локальных сетей, включающих основанные на отличающихся архитектурах и протоколах, маршрутизатор действует как соединение между локальными сетями, дающее возможность сообщениям быть отправленными от одной сети другой. Также линии связи внутри локальных сетей обычно содержат провод витой пары либо коаксиальный кабель, тогда как линии связи между сетями могут использовать аналоговые телефонные линии, полностью или частично выделенные цифровые линии, включая T1, T2, T3, и T4, цифровые сети с интегрированными службами (ISDN), цифровые абонентские линии (DSL), беспроводные линии, включая спутниковые линии, соединения на основе многообразия стандартов, включая IEEE 802.11a, 802.11g, 802.11b либо любые другие линии связи. LAN/WAN 106 и 107 могут дополнительно применять множество технологий беспроводного доступа, включая, но не ограничиваясь, второе поколение (2G) [беспроводной связи], третье поколение (3G) радиосвязи для сотовых систем, беспроводную сеть, сеть беспроводных маршрутизаторов (WR) и т.п. Технологии доступа, например, 2G, 3G и будущие сети доступа могут предоставить возможность широкой зоны обслуживания для мобильных устройств с различными степенями мобильности. Например, LAN/WAN 106 и 107 могут сделать возможным радиосвязь по радиосети доступа, например, глобальной системе мобильной связи (GSM), общей службе пакетной радиопередачи (GPRS), стандарту GSM с увеличенной скоростью передачи данных (EDGE), широкополосному множественному доступу с кодовым разделением каналов (WCDMA), 802.16 и т.п. Кроме того, удаленные компьютеры и другие относящиеся электронные устройства могли бы быть удаленно присоединены либо к LAN, либо к WAN посредством модема и временного телефонного канала. По существу, LAN/WAN 106 и 107 включают в себя любой способ связи, посредством которого информация может перемещаться между одним сетевым устройством и другим сетевым устройством. Дополнительно LAN/WAN 106 и 107 могут включать в себя средство связи, которое обычно реализует машинночитаемые команды, структуры данных, программные модули или другие данные в модулированном сигнале данных, например несущую, сигнал данных или другой механизм перемещения, и включает в себя любой носитель доставки информации. Термины «модулированный сигнал данных» и «сигнал несущей» включают в себя сигнал, который обладает одной или несколькими характеристиками, заданными или измененными таким способом, чтобы кодировать информацию, команды, данные и т.п. в сигнале. В качестве примера средство связи включает в себя проводную среду, например, но не ограничиваясь перечисленным, витую пару, коаксиальный кабель, волоконную оптику, волноводы и другую проводную среду и беспроводную среду, например, но не ограничиваясь перечисленным, звуковую, радиочастотную, инфракрасную и другую беспроводную среду. Среда, применяемая для передачи информации в линиях связи, как описано выше, иллюстрирует один тип машинночитаемого носителя информации, а именно среду связи. Обычно машинночитаемый носитель информации включает в себя любой носитель информации, к которому может обращаться вычислительное устройство. Машинночитаемый носитель информации может включать в себя компьютерный носитель информации, среду связи или их сочетание. В типичном варианте LAN/WAN 106 может включать в себя сервер контента, сервер приложений и т.п., к которым многоадресный кластер 101 разрешает доступ другому сетевому устройству, постоянно находящемуся внутри LAN/WAN 107. Аналогичным образом LAN/WAN 107 также может включать в себя сервер контента, сервер приложений и т.п., которые могут использовать многоадресный кластер 101, чтобы разрешить доступ к сетевому устройству, постоянно находящемуся внутри LAN/WAN 106. Как проиллюстрировано на фиг. 1, устройство-источник 112 и устройства 114 назначения являются примерами двух сетевых устройств, которые могут использовать многоадресный кластер 101, чтобы сделать возможным взаимодействие. В одном варианте осуществления устройство-источник 112 может быть сконфигурировано с возможностью доставки многоадресного сообщения, которое предназначено также устройству 114 назначения. Несмотря на то, что обозначено как устройство назначения, устройство 114 назначения может также доставлять многоадресное сообщение, которое включает в себя устройство-источник 112 в качестве адресата для сообщения. В пояснительных целях многоадресный маршрутизатор 110 также показан на фиг. 1 в качестве возможного маршрутизатора, служащего средством связи с многоадресным кластером 101. Таким образом, многоадресный маршрутизатор 110 может быть сконфигурирован с возможностью приема многоадресных сообщений и перенаправления их соседнему сетевому устройству. Многоадресный маршрутизатор 110 также может быть представлен мостом, коммутатором, шлюзом и т.п., сконфигурированным с возможностью приема и перенаправления многоадресных сообщений. Фиг.2 иллюстрирует функциональную блок-схему одного варианта осуществления сетевого устройства 200, которое может функционировать в качестве члена кластера и/или ведущее устройство кластера. Сетевое устройство 200 может включать в себя больше компонентов, чем те, что показаны. Показанные компоненты, тем не менее, достаточны, чтобы раскрыть пояснительный вариант осуществления для применения изобретения на практике. Сетевое устройство 200 включает в себя процессор 212, видеоадаптер 214 и массовое запоминающее устройство (запоминающее устройство большой емкости), все связаны друг с другом через шину 222. Массовое запоминающее устройство включает в себя оперативное запоминающее устройство (RAM) 216, постоянное запоминающее устройство (ROM) 232 и одно или несколько постоянных запоминающих устройств большой емкости, например, жесткого диска 228, накопителя на ленте, оптического привода и/или дисковода для гибких дисков. Массовое запоминающее устройство хранит операционную систему 220 для управления функционированием сетевого устройства 200. Может использоваться любая операционная система общего назначения. Базовая система 218 ввода/вывода (BIOS) также предусмотрена для управления низкоуровневым функционированием сетевого устройства 200. Как проиллюстрировано на фиг.2, сетевое устройство 200 может также обмениваться информацией с Интернетом либо какой-нибудь другой сетью передачи данных, например LAN/WAN 106-107 на фиг. 1, посредством блока 210 сетевого интерфейса, который сконструирован для применения с различными протоколами связи, включая, но не ограничиваясь, протокол управления передачей/протокол IP (TCP/IP), протокол дейтаграмм пользователя/протокол IP (UDP/IP) и т.п. Блок 210 сетевого интерфейса иногда известен как приемопередатчик или приемопередающее устройство. Сетевое устройство 200 также может содержать приложение-обработчик простого протокола пересылки почты (SMTP) для пересылки электронной почты, приложение-обработчик протокола передачи гипертекста (HTTP) для приема и обработки HTTP-запросов и приложение-обработчик протокола защищенной передачи гипертекста (HTPPS) для обработки защищенных соединений. Приложение-обработчик протокола HTPPS может начать процесс передачи информации с внешним приложением в защищенном режиме. Сетевое устройство 200, тем не менее, не ограничено этими приложениями-обработчиками, и приложения-обработчики многих других проколов могут быть использованы сетевым устройством 200 без отклонения от области действия изобретения. Сетевое устройство 200 также может содержать интерфейс 224 ввода/вывода для обмена информацией с внешними устройствами, например, мышью, клавиатурой, сканером или другими устройствами ввода, не показанными на фиг.2. Также сетевое устройство 200 может дополнительно содержать дополнительные возможности хранения, например привод 226 CD-ROM/DVD-ROM и жесткий диск 228. Жесткий диск 228 используется сетевым устройством 200, чтобы хранить, помимо прочего, прикладные программы, базы данных и т.п. Массовое запоминающее устройство, как описано выше, иллюстрирует тип машинночитаемого носителя информации, а именно компьютерный носитель информации. Компьютерный носитель информации может включать в себя энергозависимый и энергонезависимый, сменный и стационарный носитель информации, реализованный по любому способу или технологии хранения информации, например машинночитаемые команды, структуры данных, программные модули или другие данные. Примеры компьютерных носителей информации включают в себя память по технологии RAM, ROM, EEPROM, флэш-память или другой технологии памяти, CD-ROM, универсальные цифровые диски (DVD) или другое оптическое запоминающее устройство, магнитные кассеты, магнитную ленту, накопитель на магнитных дисках или другие запоминающие магнитные устройства, либо любой другой носитель информации, который можно использовать для хранения нужной информации и к которому можно обращаться с помощью вычислительного устройства. В одном варианте осуществления, массовое запоминающее устройство хранит программный код и данные для реализации операционной системы 220. Массовое запоминающее устройство также хранит дополнительный программный код и данные для выполнения функций сетевого устройство 200. Одно или несколько приложений 250 и т.п. могут быть загружены в массовое запоминающее устройство и выполняться в операционной системе 220. Как показано на фиг.2, администратор 242 многоадресного кластера (MCM) является примером приложения, которое может выполняться в операционной системе 220. MCM 242 может быть сконфигурировано, чтобы дать возможность вычислительному устройству присоединиться к кластеру в качестве члена кластера и принимать информацию о состоянии протокола, информацию о конфигурации и т.п. от ведущего устройства 105 кластера. MCM 242 также может дать возможность члену кластера функционировать в качестве члена в кластере посредством фильтрации пакетов данных, управления пакетами протокола и синхронизации информации о состоянии протокола с другими членами многоадресного кластера 101 (и ведущим устройством 105 кластера). Более того, MCM 42 дополнительно может предоставить члену кластера возможность взять на себя роль ведущего устройства кластера, если ведущее устройство 105 кластера выйдет из строя, и/или взять на себя ответственность за управления трафиком данных, если другой член кластера выйдет из строя, и т.п. MCM 242 может использовать процессы 300 и 400 фиг.3 и 4 соответственно, чтобы выполнять многие из этих действий. Пояснительное функционирование Функционирование определенных аспектов изобретения будет описано относительно фиг.3-4. Фиг.3 иллюстрирует логическую блок-схему, в общих чертах показывающую один вариант осуществления процесса управления синхронизацией состояния между членами в кластере с многоадресной маршрутизацией, например, как показано на фиг.1. Процесс 300 может быть, например, реализован в члене и/или ведущем устройстве многоадресного кластера 101 фиг.1 и/или похожем сетевом устройстве в кластере, подготовленном для многоадресной маршрутизации. Процесс 300 начинается после этапа начала с этапа 302 ветвления, где принимается решение, является ли сетевое устройство членом кластера. Если сетевое устройство является членом кластера, процесс отходит к этапу 306; в противном случае обработка продолжается до этапа 304 ветвления. На этапе 304 ветвления принимается решение, присоединяется ли непосредственно сетевое устройство к кластеру в качестве нового члена кластера. Если сетевое устройство является вновь присоединяемым членом кластера, процесс переходит к этапу 314; в противном случае обработка продолжается до этапа 306. На этапе 314 вновь присоединяемый член кластера отправляет ведущему устройству кластера сообщение-запрос на присоединение. Обработка затем переходит к этапу 316, на котором вновь присоединяемый член кластера принимает от ведущего устройства кластера информацию о состоянии протокола, чтобы первоначально синхронизировать нового члена кластера, для того чтобы интервал между состоянием протокола нового члена и оставшихся членов кластера был минимальным. Обработка продолжается до этапа 318, где вновь присоединенный член кластера использует полученную информацию о состоянии протокола, чтобы обновить его состояние протокола, включая таблицы маршрутизации, фильтры и т.п. Обработка продолжается до этапа 306. На этапе 306 сетевое устройство приступает к наблюдению за сетью, чтобы получать и поддерживать состояние протокола. Затем обработка переходит к этапу 308, где сетевое устройство может использовать принятую информацию о состоянии протокола, чтобы синхронизировать и/или обновить его собственную информацию о состоянии протокола. В одном варианте осуществления полученный многоадресный пакет протокола управления может содержать сообщение от соседнего сетевого устройства вне кластера. В другом варианте осуществления многоадресный пакет протокола управления может содержать запрос на ответ от кластера. Обработка переходит к этапу 310 принятия решения, на котором принимается решение, принято ли многоадресное сообщение протокола управления. Такое сообщение может, к примеру, предоставлять информацию протокола от сетевого устройства не в кластере. Если многоадресное сообщение протокола управления принято, обработка отходит на этап 320 принятия решения; в противном случае обработка переходит к этапу 312 принятия решения. На этапе 320 принятия решения принимается решение, является ли сетевое устройство ведущим устройством кластера или членом кластера. Если сетевое устройство является членом кластера, процесс переходит к этапу 322; в противном случае обработка продолжается до этапа 312 принятия решения. На этапе 322 ведущее устройство кластера может ответить на многоадресное сообщение протокола управления. Затем обработка переходит этапу 312 принятия решения. На этапе 312 принятия решения сетевое устройство принимает решение, поменялось ли его состояние протокола из условия, чтобы оно могло совместно использовать эти изменения с другими членами кластера. Если его состояние протокола поменялось, обработка переходит к этапу 324; в противном случае обработка возвращается к вызывающему процессу для выполнения других действий. На этапе 324 сетевое устройство отправляет его изменения состояния протокола другим членам в кластере для того, чтобы другой член кластера мог принять на себя его роль, если будет сбой. Затем обработка возвращается к вызывающему процессу для выполнения других действий. Фиг.4 иллюстрирует логическую блок-схему, показывающую в общих чертах один вариант осуществления процесса управления многоадресным трафиком данных через сетевое устройство в многоадресном кластере фиг.1, в соответствии с изобретением. Процесс 400 фиг.4 может функционировать, например, в члене кластера, например в членах кластера 102-104 и/или ведущем устройстве 105 кластера из фиг.1. Процесс 400 начинается после этапа начала с этапа 402, на котором многоадресный пакет данных принимается сетевым устройством. Далее обработка переходит к этапу 404, на котором сетевое устройство может использовать многоадресный пакет данных частично для обновления его информационного фильтра. Далее обработка продолжается до этапа 408 принятия решения, на котором принимается решение, должен ли многоадресный пакет данных быть принят резидентным приложением. Это может возникнуть, например, в тех случаях, когда резидентное приложение присоединилось к группе, ассоциативно связанной с принятым многоадресным пакетом данных. Если резидентному приложению необходимо принять многоадресный пакет данных, обработка продолжается до этапа 414, на котором многоадресный пакет данных направляется резидентному приложению. При любом исходе обработка далее переходит к этапу 410 принятия решения. На этапе 410 принятия решения принимается решение, необходимо ли перенаправить принятый многоадресный пакет данных. В одном варианте осуществления, принимающему сетевому устройству может быть не поручено перенаправлять данные. Это может основываться на множестве решений, включая решение по выравниванию нагрузки. При любом исходе, если сетевому устройству необходимо перенаправлять многоадресный пакет данных, процесс 400 продолжается до этапа 416, на котором сетевое устройство направляет многоадресный пакет данных к его адресату. Затем обработка возвращается для выполнения других действий. В качестве альтернативы, если на этапе 410 принятия решения сетевому устройству нет необходимости перенаправлять принятый многоадресный пакет данных, обработка продолжается до этапа 412, на котором сетевое устройство удаляет принятый многоадресный пакет данных. Затем обработка возвращается к вызывающей обработке для выполнения других действий. Будет подразумеваться, что каждый этап иллюстраций блок-схем, обсужденных выше, и сочетания этапов в иллюстрациях блок-схем выше могут быть реализованы командами компьютерной программы. Эти команды программы могут быть предоставлены процессору, чтобы создать механизм из условия, чтобы команды, которые исполняют на процессоре, создавали средства для реализации действий, заданных в блоках блок-схем или этапах. Команды компьютерной программы могут выполняться процессором, чтобы вызывать последовательности операционных этапов, которые необходимо выполнить процессором для создания машиннореализуемого процесса из условия, что команды, которые исполняют на процессоре, обеспечивают этапы для реализации действий, заданных в блоках блок-схем или этапах. Соответственно, этапы из иллюстрации блок-схем поддерживают сочетания средств для выполнения заданных действий, комбинации этапов для выполнения заданных действий и средства программных команд для выполнения заданных действий. Также нужно понимать, что каждый этап иллюстрации блок-схемы и сочетания этапов в иллюстрации блок-схемы могут быть реализованы аппаратными системами специального назначения, которые выполняют заданные действия либо этапы, или сочетаниями аппаратных средств специального назначения и компьютерных команд. Упомянутые ранее описание, примеры и данные предоставляют полное описание изготовления и использования состава изобретения. Поскольку многие варианты осуществления изобретения могут быть сделаны без отклонения от сущности и объема изобретения, изобретение находится в формуле изобретения, прилагаемой ниже.
Формула изобретения
1. Система управления многоадресной маршрутизацией по сети, содержащая 2. Система по п.1, в которой одно устройство из первого сетевого устройства и второго сетевого устройства дополнительно сконфигурировано с возможностью 3. Система по п.2, в которой другое сетевое устройство в кластере берет на себя рабочую нагрузку и роль отказавшего сетевого устройства, используя, по меньшей мере, частично отправленное второе состояние многоадресного протокола, если, по меньшей мере, одно устройство из первого сетевого устройства и второго сетевого устройства выходит из строя. 4. Система по п.1, в которой второе сетевое устройство дополнительно сконфигурировано с возможностью определения, является ли второе сетевое устройство выровненным по нагрузке для управления многоадресным пакетом данных, если второе сетевое устройство ассоциативно связано с многоадресным пакетом данных. 5. Система по п.1, в которой каждое из первого сетевого устройства и второго сетевого устройства использует механизм выравнивания нагрузки, выбранный из, по меньшей мере, одного из следующих механизмов выравнивания нагрузки: периода полного обхода, циклического алгоритма, минимального количества соединений, процента успешно обработанных пакетов, качества обслуживания, кластерной топологии, глобальной доступности, «прыжков», «мусора», статических коэффициентов и динамических коэффициентов. 6. Устройство управления многоадресной маршрутизацией по сети, содержащее 7. Устройство по п.6, в котором процессор дополнительно сконфигурирован с возможностью перенаправления многоадресного пакета данных резидентному приложению, если устройство содержит резидентное приложение, ассоциативно связанное с многоадресным пакетом данных. 8. Устройство по п.6, в котором процессор дополнительно сконфигурирован с возможностью отправки собственной информации о состоянии протокола сетевому устройству в кластере, если используется дополнительная информация о состоянии протокола. 9. Устройство по п.6, в котором процессор дополнительно сконфигурирован с возможностью определения, является ли сетевое устройство выровненным по нагрузке, для управления многоадресным пакетом данных. 10. Устройство по п.6, в котором процессор дополнительно сконфигурирован с возможностью приема начальной информации о состоянии протокола от ведущего устройства кластера во время присоединения кластера. 11. Устройство по п.6, в котором процессор дополнительно сконфигурирован с возможностью удаления многоадресного пакета данных, если устройство ассоциативно не связано с многоадресным пакетом данных. 12. Способ управления многоадресной маршрутизацией по сети, содержащий этапы, на которых отправляют начальную информацию о состоянии протокола члену кластера, если член кластера присоединяется к кластеру; 13. Способ по п.12, в котором член кластера сконфигурирован с возможностью определения, является ли член кластера выровненным по нагрузке, для управления многоадресным пакетом данных, если член кластера ассоциативно связан с многоадресным пакетом данных. 14. Способ по п.13, в котором член кластера сконфигурирован с возможностью использования механизма выравнивания нагрузки, выбранного из, по меньшей мере, одного из следующих механизмов выравнивания нагрузки: периода полного обхода, циклического алгоритма, минимального количества соединений, процента успешно обработанных пакетов, качества обслуживания, кластерной топологии, глобальной доступности, «прыжков», «мусора», статических коэффициентов и динамических коэффициентов. 15. Способ по п.12, дополнительно содержащий этап, на котором 16. Способ по п.15, в котором другой член кластера выполнен с возможностью брать на себя рабочую нагрузку и роль отказавшего одного из ведущего устройства кластера и члена кластера, если отказывает одно из ведущего устройства кластера и члена кластера. 17. Способ по п.12, дополнительно содержащий этап, на котором 18. Способ по п.12, в котором использование дополнительной информации о состоянии протокола для обновления состояния члена кластера дополнительно содержит этап, на котором обновляют, по меньшей мере, одно из таблицы маршрутизации и фильтрующего приложения. 19. Устройство управления многоадресной маршрутизацией по сети, содержащее 20. Способ управления многоадресной маршрутизацией по сети, содержащий этапы, на которых 21. Способ по п.20, дополнительно содержащий этап, на котором перенаправляют многоадресный пакет данных резидентному приложению, если сетевое устройство содержит резидентное приложение, ассоциативно связанное с многоадресным пакетом данных. 22. Способ по п.20, дополнительно содержащий этап, на котором 23. Способ по п.20, дополнительно содержащий этап, на котором 24. Способ по п.20, дополнительно содержащий этап, на котором 25. Способ по п.20, дополнительно содержащий этап, на котором 26. Машиночитаемый носитель информации, содержащий компьютерную программу, причем программа выполнена с возможностью управления процессором для осуществления процесса, содержащего 27. Носитель информации по п.26, причем процесс дополнительно содержит 28. Носитель информации по п.26, причем процесс дополнительно содержит 29. Носитель информации по п.26, причем процесс дополнительно содержит 30. Носитель информации по п.26, причем процесс дополнительно содержит 31. Носитель информации по п.26, причем процесс дополнительно содержит 32. Устройство управления многоадресной маршрутизацией по сети, содержащее 33. Устройство по п.32, в котором процессор дополнительно сконфигурирован с возможностью инициирования отправки второго состояния многоадресного протокола другому сетевому устройству в кластере, если второе состояние многоадресного протокола известно одному из ведущего устройства кластера и устройства и недоступно третьему сетевому устройству в кластере, посредством наблюдения за состоянием многоадресного протокола. 34. Устройство по п.33, в котором сетевое устройство, отличное от устройства в кластере, берет на себя рабочую нагрузку и роль устройства, используя, по меньшей мере, частично отправленное второе состояние многоадресного протокола, если устройство выходит из строя. 35. Устройство по п.32, в котором процессор дополнительно сконфигурирован с возможностью определения, является ли устройство выровненным по нагрузке для управления многоадресным пакетом данных, если устройство ассоциативно связано с многоадресным пакетом данных. 36. Устройство по п.32, в котором процессор сконфигурирован с возможностью использования механизма выравнивания нагрузки, выбранного из, по меньшей мере, одного из следующих механизмов выравнивания нагрузки: периода полного обхода, циклического алгоритма, минимального количества соединений, процента успешно обработанных пакетов, качества обслуживания, кластерной топологии, глобальной доступности, «прыжков», «мусора», статических коэффициентов и динамических коэффициентов. 37. Способ управления многоадресной маршрутизацией по сети, содержащий этапы, на которых 38. Способ по п.37, дополнительно содержащий этап, на котором 39. Способ по п.38, в котором сетевое устройство в кластере, отличное от члена кластера, берет на себя рабочую нагрузку и роль члена кластера, используя, по меньшей мере, частично отправленное второе состояние многоадресного протокола, если член кластера выходит из строя. 40. Способ по п.37, дополнительно содержащий этап, на котором 41. Способ по п.37, дополнительно содержащий этап, на котором 42. Устройство управления многоадресной маршрутизацией по сети, содержащее 43. Машиночитаемый носитель информации, содержащий компьютерную программу, причем программа выполнена с возможностью управления процессором для осуществления процесса, содержащего 44. Носитель информации по п.43, причем процесс дополнительно содержит 45. Носитель информации по п.44, причем сетевое устройство в кластере, отличное от члена кластера, берет на себя рабочую нагрузку и роль члена кластера, используя, по меньшей мере, частично отправленное второе состояние многоадресного протокола, если член кластера выходит из строя. 46. Носитель информации по п.43, причем процесс дополнительно содержит 47. Носитель информации по п.43, причем процесс дополнительно содержит
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
595
