CN1871822A - 用于接入层交换机的基于端口的负载共享 - Google Patents
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Abstract
一种方法可以包括:接收分组(例如,经由卫星交换机(150)中的端口(151)或上行链路接口(153))并在一个或多个端口(151)和若干上行链路接口(153)之一之间传送分组。这一个或多个端口(151)和上行链路接口(153)彼此关联。关联过程可以与VLAN(虚拟局域网)无关。作为示例,这种方法可以包括:经由第一端口接收第一分组;经由第一上行链路接口将第一分组传送到分发层;经由第二端口接收第二分组;以及经由第二上行链路接口将第二分组传送到分发层,其中第一上行链路接口与第一端口相关联,第二上行链路接口与第二端口相关联。在某些实施例中,端口(151)和上行链路接口(153)通过被分配到相同的虚拟线路卡(300)而被关联。
Description
技术领域
本发明涉及网络,更具体而言,涉及在接入层卫星交换机和分发层交换机之间的冗余链路的负载共享。
背景技术
为了提供更好的网络可靠性,在网络中经常包括冗余的交换机和链路。如果交换机或链路发生故障,则已经处于网络中的冗余交换机或链路可以快速地被启用以取代发生故障的交换机或链路。由于冗余交换机或链路一般可以比故障组件可被取代或修复更快地被启用作为替代物,因此具有冗余链路和/或交换机可以提供更可靠的网络。
当冗余组件被包括在网络中时,经常希望在相应组件的故障之前的正常网络操作期间能够使用冗余组件。例如,如果两条链路被实现在布线柜中的接入层交换机(这里称为卫星交换机)和一组分发层交换机之间,则希望使用这两条链路(而不是使一条链路空闲)来提供更大的带宽。然而,使用这两条链路会导致不希望出现的桥接环路。
当在两个LAN(局域网)之间有多条路径并且这些路径中的每一条都被用来发送相同分组的拷贝时,会出现桥接环路。这可以导致分组被发送到的设备接收到分组的多个拷贝。如果分组正被广播,则使用多条路径可能导致这样的情形,即分组被无休止地转发,从而消耗了可用网络带宽中的显著一部分,并且阻挡了其他分组的传输。桥接环路还可能通过干扰网络设备正确地学习网络配置的能力而导致网络发生问题。一般地,网络设备通过“学习”哪一个LAN包括特定客户端设备而进行操作,该“学习”是通过跟踪网络设备的哪个端口接收到由客户端设备发送的分组而实现的。例如,如果相同分组的拷贝经由多条路径被发送到多个不同的网络设备,则这些网络设备之一可以进而将其拷贝转发回网络设备中的另一个,这另一个网络设备已经直接从客户端设备接收到分组的拷贝。结果,这另一个网络设备接收到分组的两份拷贝,并且不正确地更新其转发信息以指示网络设备应当经由接收到分组的第二份拷贝的端口与客户端设备通信。然而,相反地,网络设备的转发信息应当指示网络设备应当经由直接从客户端设备接收到分组的第一份拷贝的端口与客户端设备通信。这种不正确的转发信息使得网络设备在随后试图与客户端设备通信时使用错误的端口,这可能导致效率低下,甚至引发通信中的故障。
为了避免由于使用冗余链路而导致的桥接环路,可以使用STP(生成树协议)。一般来说,STP标识给定网络节点对之间的多条路径,并阻挡这些路径中除一条以外的所有路径。从而,STP在防止桥接环路的同时,还可防止网络节点之间冗余链路的使用。基于每个VLAN(虚拟局域网)操作的STP的更新版本提供了更好的解决方案(VLAN在逻辑上将单个物理LAN划分为多个逻辑LAN)。利用每VLAN的STP,对于一个或多个VLAN的一个集合,可以阻挡一条冗余链路,而对于VLAN的另一集合,可阻挡另一条冗余链路。从而,如果实现了多个VLAN,则这两条冗余链路都可以被使用,并且可以避免每个VLAN的桥接环路。然而,这种解决方案只可用于有多个VLAN的情况下。如果未实现多个VLAN,则避免桥接环路的这两条冗余链路的有效使用可能很困难。另外,由每VLAN的STP提供的负载平衡的粒度受限于VLAN的数目。如果一个VLAN承载的流量明显比其他VLAN多,则由每VLAN的STP提供的负载平衡也可能严重失衡。如上所述,现有技术无法提供在某些情形中所需的冗余资源的占用。
发明内容
本发明公开了用于在卫星交换机中执行基于端口的负载共享的系统和方法的各种实施例。这些系统和方法可用来实现比其他方式更好的冗余资源的使用。
一种方法可以包括:接收分组(例如,经由卫星交换机中的端口或上行链路接口)并在一个或多个端口和若干上行链路接口之一之间传送分组。这一个或多个端口和上行链路接口彼此关联。该关联过程可以独立于VLAN(虚拟局域网)。作为示例,在一个实施例中,这种方法可以包括:经由第一端口接收第一分组;经由第一上行链路接口将第一分组传送到分发层;经由第二端口接收第二分组;以及经由第二上行链路接口将第二分组传送到分发层,其中第一上行链路接口与第一端口相关联,第二上行链路接口与第二端口相关联。第一端口可以关联到与第二端口相同的VLAN。通过仅在关联的端口和上行链路接口之间传输分组,可以避免不希望出现的桥接环路。若干端口可以与相同的上行链路接口相关联,若干上行链路接口可以与相同的端口相关联。
在某些实施例中,一种系统包括若干端口、若干上行链路接口和被配置为在端口和上行链路接口之间传送分组的本地目标代理。本地目标代理被配置为在端口之一和上行链路接口之一之间传送分组。所述端口之一和上行链路接口之一是彼此关联的(例如,通过被分配到相同的虚拟线路卡)。与不同VLAN相关联的端口可以被分配到相同的虚拟线路卡。
本地目标代理可以使用添加到经由上行链路接口之一接收到的每个分组的转发索引来选择端口中从其输出每个分组的一个或多个端口。如果添加了第一转发索引的第一分组是经由上行链路接口之一接收到的,则本地目标代理选择端口中的一个集合。然而,如果添加了第一转发索引的第二分组是经由多个上行链路接口中的另一不同的上行链路接口接收到的,则本地目标代理被配置为选择端口中的另一不同集合。换句话说,相同的转发索引可以依赖于哪一个上行链路接口接收到该转发信息而被不同地使用。
实现本地目标代理的软件可被存储在计算机可读介质上。这种软件可被配置为检测网络设备对分组的接收,该网络设备包括若干端口和若干上行链路接口。该软件可以在一个或多个端口和上行链路接口中的一个相关上行链路接口之间传送分组。
前述内容是对本发明的概括,因此必要地包含细节的简化、概括和省略;因此,本领域技术人员将意识到,该概括仅是示例性的,不应当以任何方式作为限制。这里公开的操作可以以多种方式实现,并且在不脱离本发明和其更广泛的意义的前提下可以进行这样的变化和修改。仅由权利要求限定的本发明的其他方面会在下面给出的非限制性具体实施方式中变得清楚。
附图说明
通过参考下面的描述和附图可以更完整地理解本发明,在附图中,相似的标号指示相似的特征。
图1是根据一个实施例包括若干分发层交换机和若干接入层卫星交换机的网络的框图。
图2图示了根据一个实施例通过若干链路耦合到分发层的卫星交换机。
图3A是根据一个实施例的卫星交换机的框图,其示出了卫星交换机是如何被划分为若干虚拟线路卡的,其中每个虚拟线路卡充当不同分发层交换机的虚拟线路卡。
图3B示出了根据一个实施例实现在卫星交换机中的每个虚拟线路卡是如何表现得好像它们被物理地包括在分配虚拟线路卡的分发层交换机中一样。
图3C示出了根据一个实施例将卫星交换机端口分配到特定虚拟线路卡的端口专有寄存器的内容示例。
图4是在卫星交换机中执行基于端口的负载共享的方法的一个实施例的流程图。
图5是根据一个实施例将若干卫星交换机端口中的每一个与卫星交换机上行链路接口相关联的方法的流程图。
图6A是根据一个实施例将分组从卫星交换机转发到分发层的方法的流程图。
图6B是根据一个实施例将分组从卫星交换机转发到客户端设备的方法的流程图。
图7是根据一个实施例包括在卫星交换机中的本地目标单元的框图。
图8是根据一个实施例操作卫星交换机的方法的流程图,该卫星交换机利用虚拟线路卡专有的掩码(mask)来实现基于端口的负载共享,以确保包括在不同虚拟线路卡中的端口和上行链路不直接传输分组。
图9A是根据另一个实施例包括在卫星交换机中的本地目标单元的框图。
图9B图示了根据一个实施例由分发层交换机生成的转发索引是如何被卫星交换机修改以确保包括在不同虚拟线路卡中的端口和上行链路不直接传输分组的。
图10是根据另一实施例操作卫星交换机的方法的另一流程图,该卫星交换机实现了基于端口的负载共享,以确保包括在不同虚拟线路卡中的端口和上行链路不直接传输分组。
图11A是根据一个实施例将多条上行链路分配到相同的虚拟线路卡的卫星交换机的框图。
图11B图示了根据一个实施例可用在将多条上行链路分配到相同的虚拟线路卡的卫星交换机中的本地目标掩码。
图12是根据一个实施例的卫星交换机的框图,其示出了如何可以在运行在交换机上的软件中实现本地目标代理。
本发明容许具有各种修改和替换形式,本发明的特定实施例被提供在附图和具体实施方式中作为示例。应当理解,附图和具体实施方式并不是要将本发明限制在公开的特定形式。相反地,本发明要覆盖落在所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替换。
具体实施方式
图1示出了网络100的框图,网络100包括若干分发层交换机110A-110n(统称为分发层交换机110)和若干卫星交换机150A-150n(统称为卫星交换机150)。网络100被配置为包括核心层(未示出)、分发层(包括分发层交换机110)和接入层(包括卫星交换机150)的多层校园网。
分发层交换机是驻留在网络中的分发层上的交换机。换句话说,它是与接入层交换机相对的交换机。分发层交换机110执行OSI(开放式系统互连)第2层和/或第3层交换。
卫星交换机是驻留在网络的接入层上的交换机。在许多实施例中,卫星交换机不支持本地交换。例如,在某些实施例中,卫星交换机150位于分发层交换机110上以执行第2层转发功能,第2层转发功能用来确定如何交换分组(在图7-10中提供了这种实施例的示例)。
注意,在本公开文件中,由相同标号(例如,分发层交换机110A-110n)标识的附图特征共同由该标号自身(例如,分发层交换机110)指代。此外,尽管本发明是在图1-12所示的具体示例的上下文中描述的,但是本发明并不限于用在这些上下文中。
分发层交换机110通过网络100彼此耦合。分发层交换机110可以彼此直接耦合(例如,一个分发层交换机直接耦合到另一个分发层交换机并与之通信),或者通过核心层交换机(未示出)耦合(例如,一对分发层交换机经由核心层交换机彼此耦合并进行通信)。
卫星交换机150中每一个都通过链路102耦合到至少两个分发层交换机110。许多分发层交换机被包括在内以提供冗余。例如,分发层交换机110A和110B彼此是冗余的。如果分发层交换机110A发生故障,则卫星交换机150A和150B仍然能够经由分发层交换机110B与分发层通信。在一个实施例中,链路102是以太网链路。
交换机110和150接收和转发的数据被逻辑分组为一个或多个分组。在本公开文件中,术语“分组”用来指在传输介质上作为数据单元发送的信息的逻辑分组。分组可以包括头部和/或尾部信息,这些信息中包含有包含在数据单元中的用户数据。出于公开目的,“分组”可以包括信元、数据报、帧、消息、片段、或信息的任意其他逻辑组。
在图示示例中,每个卫星交换机(例如,卫星交换机150A)耦合到两个分发层交换机(例如,分发层交换机110A和110B),每个分发层交换机(例如,分发层交换机110A)耦合到两个卫星交换机(例如,卫星交换机150A和150B)。在其他实施例中,每个卫星交换机可以耦合到不同数目(除2以外)的分发层交换机,反之亦然。此外,每个分发层交换机耦合的卫星交换机的数目可以不同于每个卫星交换机耦合的分发层交换机的数目。例如,每个卫星交换机可以耦合到三个分发层交换机,而每个分发层交换机耦合到四个卫星交换机。另外,每个卫星交换机和/或分发层交换机的链路102的数目在相同实施例中可以不同(例如,一个卫星交换机可以具有三条到分发层的上行链路,而另一个卫星交换机有五条上行链路)。网络100还可以包括不同数目的卫星交换机150和分发层交换机110(例如,分发层交换机的数目n可以不同于卫星交换机的数目n)。
用多条链路102将每个卫星交换机150耦合到分发层提供了在链路102或分发层交换机110发生故障时的冗余。例如,如果将卫星交换机150B耦合到分发层交换机110B的链路发生故障,或者如果分发层交换机110B发生故障,则卫星交换机150B仍然能够经由到分发层交换机110A的链路与分发层通信。
每个卫星交换机150使用基于端口的负载共享方案来利用将该卫星交换机耦合到分发层的冗余链路。基于端口的负载共享方案的实现方式涉及每个卫星交换机基于哪一个卫星交换机端口(耦合到一个或多个网络客户端设备,如工作站)接收分组来选择用以发送分组的若干链路102之一。例如,如果卫星交换机150A接收来自工作站的分组,则卫星交换机150A基于哪一个端口接收分组来确定是经由到分发层交换机110A的链路将分组发送到分发层还是经由到分发层交换机110B的链路将分组发送到分发层。该确定与哪一个VLAN(虚拟局域网)包括发送分组到卫星交换机150A的工作站无关。
由于基于端口的负载共享并不依赖于VLAN,因此将给定卫星交换机耦合到分发层的所有冗余链路都可以使用,即使该卫星交换机的所有端口都耦合到相同VLAN中的网络客户端设备也是如此。换句话说,经由不同卫星交换机端口(其中每一个耦合到相同VLAN中的网络客户端设备)接收的分组可以经由不同链路102被发送到分发层。
在某些实施例中,卫星交换机150通过使用虚拟线路卡来实现基于端口的负载共享。使用虚拟线路卡防止了桥接环路,这种桥接环路可能由于在卫星交换机和分发层之间使用冗余链路而出现。虚拟线路卡在下面结合图3A-3B更详细地进行了描述。
卫星交换机150可以是不实现OSI第2层转发功能的相对较简单的交换机。相反,卫星交换机150可以依赖于分发层交换机110来执行OSI第2层和/或第3层转发功能,并向卫星交换机150提供指示这些转发功能的结果的转发信息。然后,卫星交换机150基于从分发层接收的该转发信息来交换分组。在这样的实施例中,卫星交换机150将所有从网络客户端设备接收的分组转发到分发层。分发层确定这些分组如何被通过网络转发(例如,通过判断是将这些分组转发到其他分发层交换机110,到核心层交换机(未示出),还是经由特定的卫星交换机150转发到一个或多个网络客户端设备的集合)。每个分发层交换机110可以执行转发功能以选择该分发层交换机110中从其输出分组的端口。这些转发功能也可以选择耦合到该分发层交换机110的卫星交换机150中的从其输出分组的端口。
在分发层交换机110为卫星交换机150执行OSI第2层和/或第3层转发的实施例中,卫星交换机150有效地充当分发层交换机110的附加端口。例如,如果卫星交换机150A包括8个端口,其中每个端口耦合到一个或多个网络客户端设备(其被配置为经由上行链路转发分组到分发层交换机110A),则卫星交换机150A中的8个端口有效地充当分发层交换机110A的端口。如果卫星交换机不执行第2层转发,则卫星交换机150可以比分发层交换机成本低,因此相比于由更复杂的分发层交换机110提供的增加的特征,使用卫星交换机150可以提供减少的每端口成本。另外,由于更多的高级功能被级联在分发层交换机110中,因此分发层交换机110为网络100的第2层功能提供了更集中的管理点。例如,分发层交换机110可以位于由校园网链接的同一校园区域中。相反地,卫星交换机150可能分布在校园中的各个布线柜中。如果网络的第2层功能被级联在分发层交换机中,则对该功能的补丁和更新可以更容易地和/或快速地应用于分发层交换机,这是与它们应用于分发层交换机110和接入层卫星交换机150两者的情形相比得出的结论。例如,技术人员可以简单地更新可能位于同一座楼中的每个分发层交换机,而不需要到达校园中的每一个布线柜去更新每个接入层卫星交换机。
图2图示了通过两条链路(链路102A和链路102B)耦合到分发层的卫星交换机150。链路102A将卫星交换机150耦合到分发层交换机110A,而链路102B将卫星交换机150耦合到分发层交换机110B。在该示例中,分发层交换机110A和110B通过冗余链路122耦合。
分发层交换机110每一个都包括若干端口112。在该示例中,分发层交换机110A包括接口到冗余链路122的端口112A1和112A2以及接口到链路102A的端口112A3。端口112A1-112A3统称为端口112A。类似地,分发层交换机110B包括接口到冗余链路122的端口112B1和112B2以及接口到链路102B的端口112B3。端口112B1-112B3统称为端口112B。
在图示实施例中,卫星交换机150包括两个上行链路接口153A和153B(统称为上行链路接口153)、本地目标代理155和6个端口151A-151F(统称为端口151)。本地目标代理155是用于在端口151和上行链路接口153之间传送分组的装置的示例。端口151和上行链路接口153分别是用于发送和接收分组的装置的示例。每个端口151耦合到网络客户端设备190A-190F中的相应那个。这里所用的卫星交换机中的端口是被配置用来向网络客户端设备190A-190F发送分组并从其接收分组的接口。
在某些实施例中,网络客户端设备190中每一个都包括一个或多个各种类型的计算设备。例如,网络客户端设备190每一个可以包括一个或多个交换机、路由器、个人计算机、工作站、因特网服务器、网络用具、手持式计算设备(如手机或PDA(个人数据助理))或任何其他类型的计算设备。网络客户端设备190A-190F每一个都具有唯一MAC(媒体访问控制)标识符MAC A-MAC F。
每个上行链路接口153耦合到链路102中的相应一条。上行链路接口153A经由链路102A耦合到分发层交换机110A并与之通信,上行链路接口153B经由链路102B耦合到分发层交换机110B并与之通信。这里所用的卫星交换机中的上行链路接口是被配置用来向分发层交换机发送分组和关联的转发信息并从其接收分组和关联的转发信息的接口。注意,上行链路接口153和端口151的配置可以是基本类似的。在某些实施例中,相同的卫星交换机接口可被选择性地配置(和重配置)为端口或上行链路接口。
注意,图2中所示的网络配置被提供为示例。在其他实施例中,多于一个设备190可以耦合到端口151之一。类似地,其他实施例可以实现更少的或附加的端口151和/或上行链路接口153。
为了在链路102A和102B上实现基于端口的负载共享,卫星交换机150将每个端口151与上行链路接口153之一相关联。例如,卫星交换机150可以将端口151A、151B和151D与上行链路接口153A相关联,并将端口151C、151E和151F与上行链路接口153B相关联。在一个实施例中,对于每个端口151,与上行链路接口153之一的关联可以通过将与该端口相关联的寄存器设为某一值来创建,该值标识了与该端口相关联的上行链路接口153。
只要经由端口151之一从设备190之一接收到分组,卫星交换机150就会基于哪一个上行链路接口与接收该分组的端口相关联来选择从其输出该分组的上行链路接口。从而,如果经由端口151A接收到分组并且端口151A与上行链路接口153A相关联,则卫星交换机150会经由上行链路接口153A输出分组到分发层。
在某些实施例中,上行链路接口153和端口151之间的关联可以在卫星交换机150的操作期间的各个时刻更新。例如,如果链路102B发生故障并且端口151C、151E和151F与上行链路接口153B相关联,则卫星交换机150可以将这些端口重新关联到上行链路接口153A,153A耦合到未发生故障的链路102A。
当卫星交换机150经由上行链路接口153A或上行链路接口153B输出分组到分发层时,卫星交换机150也可以添加标识哪一个端口151接收该分组的信息。该信息可以由分发层交换机110用来学习网络100的配置并随后进行卫星交换机150的转发判决,如下更详细所述。
每个分发层交换机110包括其各自的转发代理114和各自的本地目标代理116。转发代理114A被配置用来进行分发层交换机110A的转发判决,转发代理114B被配置用来进行分发层交换机110B的转发判决。在一个实施例中,转发代理114基于MAC标识符来执行OSI第2层转发。转发代理114B通过观察哪一个端口112B接收由具有特定MAC地址的网络客户端设备发送的分组,来跟踪分发层交换机110B的哪一个端口112B被用来与该网络客户端设备通信。例如,转发代理114B可以向每个端口112B分配一个或多个唯一的转发索引或其他转发信息。该分配由本地目标代理116B跟踪。如果经由端口112B3从具有特定MAC地址的网络客户端设备接收到分组,则转发代理114B将分配到端口112B3的转发索引与MAC地址相关联(例如,转发索引被存储在由MAC地址索引的转发表条目中)。如果接收到指定该MAC地址作为其目的地的后续分组,则转发代理114B输出关联的转发索引到本地目标代理116B。由于转发索引被分配到端口112B3,因此本地目标代理116B从端口112B3输出后续分组。
在该示例中,卫星交换机150包括本地目标代理155,本地目标代理155的操作可以类似于本地目标代理116。然而,与分发层交换机110A和110B中的本地目标代理116不同的是,本地目标代理155不包括任何第2层转发功能。相反地,卫星交换机150依赖于分发层交换机110A和110B来进行转发判决。每个分发层交换机110将卫星交换机150配置为正确地对该分发层交换机中的转发代理114进行的转发判决作出响应。例如,分发层交换机110A和110B中的转发代理114A和114B每一个都可以向卫星交换机150中的每个端口151分配转发索引。卫星交换机150中的本地目标代理155维护这些分配。每个分发层交换机110将适当的转发索引添加到发送到卫星交换机150的每个分组。当卫星交换机150接收到分组和关联的转发索引时,本地目标代理155使得分组从与该转发索引相关联的(一个或多个)端口151输出。
注意,本地目标代理155和本地目标代理116每一个从以下意义上来说是“本地的”:其每一个基于转发索引是如何分配到对于该交换机来说是本地(即,物理地包括在内)的端口,来转发分组到交换机的输出端口。从而,本地目标代理116A维护分发层交换机110A内的端口112A1-112A3(统称为端口112A)的转发索引分配。类似地,本地目标代理116B维护分发层交换机110B内的端口112B1-112B3(统称为端口112B)的转发索引分配。卫星交换机150中的本地目标代理155维护上行链路接口153和端口151的转发索引分配。本地目标代理155不同于包括在分发层交换机110中的本地目标代理116,这是因为本地目标代理155存储由多个不同的转发代理114生成的转发索引分配,这多个不同的转发代理114每一个都包括在与本地目标代理155不同的物理交换机中。相反地,每个本地目标代理116维护由单个转发代理114生成的转发索引分配,这单个转发代理114包括在与本地目标代理116相同的交换机中。
作为分发层交换机110中的转发代理114如何可以执行卫星交换机的转发判决的示例,假设分发层交换机110A中的转发代理114A将转发索引1分配到卫星交换机150的端口151B(该分配由卫星交换机150中的本地目标代理155来维护)和分发层交换机110A的端口112A3(该分配由分发层交换机110A中的本地目标代理116A来维护)。由于转发索引1标识卫星交换机端口151B和端口112A3,因此转发代理114A会将该转发索引关联到与卫星交换机150的端口151B通信的设备的MAC地址。例如,卫星交换机150可以将标识端口151B的信息添加到经由端口151B从设备190B接收的分组。然后,转发代理114A可以响应于经由端口112A3从卫星交换机150接收到分组和标识端口151B的信息,而将转发索引1与设备190B的MAC B相关联。如果分发层交换机110A接收到地址为MAC B的后续分组,则由于索引1与MAC B相关联,因此转发单元114A使得索引1添加到分组。响应于索引1被添加到分组并且索引1被分配到端口112A3,分发层交换机110A中的本地目标代理116A经由端口112A3输出分组和添加的转发索引。卫星交换机150的上行链路接口153A经由链路102A接收分组和添加的转发索引1。响应于转发索引1被分配到端口151B,本地目标代理155经由端口151B输出分组到设备190B。卫星交换机150可以在输出分组到设备190之前移去添加的转发索引。
由于每个分发层交换机110A和110B将转发索引分配到卫星交换机150中的每个端口151,因此存在每个分发层交换机会将相同的转发索引分配到卫星交换机150中的不同端口或端口集的可能性。例如,分发层交换机110A可以将转发索引1分配到端口151A,而分发层交换机110B将转发索引1分配到端口151C。在某些实施例中,分发层交换机110被配置为在彼此之间协商转发索引分配以避免使分配发生冲突。在其他实施例中,卫星交换机150被配置为以允许冲突分配的方式来处理转发索引。在这样的实施例中,卫星交换机150不同地依赖于哪一个上行链路接口153接收到添加转发索引的分组来使用相同的转发索引。例如,假设上述转发索引1的冲突分配,如果添加了转发索引1的分组是经由上行链路接口153A接收到的,,本地目标代理155则使用由分发层交换机110A生成的分配,并使得分组经由端口151A输出。如果相反经由上行链路接口153B接收到添加了转发索引1的分组,则本地目标代理155使用由分发层交换机110B生成的分配,并使得分组经由端口151C输出。下面结合图7-10描述了用于处理卫星交换机150中的冲突转发索引分配的各种技术。
在某些实施例中,卫星交换机端口和卫星交换机上行链路接口之间的关联是通过将每个端口和上行链路接口分配到虚拟线路卡来创建的。图3A是卫星交换机150的框图,其示出了卫星交换机150是如何被划分为若干虚拟线路卡300A和300B(统称为虚拟线路卡300)的,其中每个虚拟线路卡充当不同分发层交换机110的虚拟线路卡。在该实施例中,卫星交换机150通过将每个端口和每个上行链路接口分配到特定的虚拟线路卡,来将每个端口151与上行链路接口153之一相关联。例如,卫星交换机150通过将端口151A分配到相同的虚拟线路卡300A作为上行链路接口153A,来将端口151A与上行链路接口153A相关联。如上所述,这种端口和上行链路接口之间的关联允许卫星交换机实现基于端口的负载共享。
在图3A的示例中,每个端口151A-151F与各自的寄存器310A-310F相关联。每个端口151通过设置与该端口相关联的寄存器310中的值而被分配到虚拟线路卡300A或300B。例如,端口151C可通过将寄存器310C设置为指示虚拟线路卡300A的值而被分配到虚拟线路卡300A。下面结合图3C描述可存储在寄存器310中的值的示例。寄存器310A-310F是用于将端口与上行链路接口相关联的装置的示例。
每个虚拟线路卡300与特定的分发层交换机110相关联。可以由卫星交换机150实现的虚拟线路卡300的数目取决于包括在该卫星交换机中的上行链路接口的数目。当每个上行链路接口153耦合到不同的分发层交换机时,实现了最大数目的虚拟线路卡300。当所有上行链路接口耦合到同一分发层交换机时(或者当未耦合到同一分发层交换机的上行链路接口未被使用时),实现了最小数目的虚拟线路卡300。从而,将上行链路接口分配到虚拟线路卡取决于每个上行链路接口耦合到哪一个分发层交换机并与之通信。例如,如果上行链路接口153A耦合到与上行链路接口153B不同的分发层交换机110,则上行链路接口153A被分配到与上行链路接口153B不同的虚拟线路卡。如果相反上行链路接口153A耦合到与上行链路接口153B相同的分发层交换机并与之通信,则这两个上行链路接口被分配到相同的虚拟线路卡。
卫星交换机150可以动态地重分配端口151到不同的虚拟线路卡。例如,端口151A可以通过将寄存器310A设置为指示虚拟线路卡300B的值而被重分配到虚拟线路卡300B。重分配可以由于多种原因而发生。在某些实施例中,卫星交换机150可以响应于链路或分发层交换机的故障而重分配端口151到另一个虚拟线路卡。例如,如果耦合到上行链路接口153A的分发层交换机110A发生故障,则端口151A-151C可被重分配到虚拟线路卡300B。在某些实施例中,重分配也可以响应于流量状况而发生。例如,如果在某一延长时间段内,虚拟线路卡300A经历的流量比虚拟线路卡300B多,则当前分配到虚拟线路卡300A的一个或多个端口可被重分配到虚拟线路卡300B。
如图3B所示,卫星交换机150的每个虚拟线路卡可被逻辑地视为相应分发层交换机的线路卡。尽管这两种虚拟线路卡共享相同的本地目标代理(如图2所示)并且实现在相同的物理接入层卫星交换机中,但是虚拟线路卡表现为就好像它们被物理地包括在不同的分发层交换机中一样。
每个分发层交换机110被配置为控制包括在卫星交换机150内的相应虚拟线路卡中的卫星交换机端口和上行链路接口。例如,分发层交换机110A控制虚拟线路卡300A中的端口151A-151C和上行链路接口153A。分发层交换机110通过将转发索引分配到该虚拟线路卡中的每个端口和上行链路接口和对经由该虚拟线路卡中的卫星交换机端口接收的分组进行转发判决以及其他方式,来控制卫星交换机端口和上行链路接口。注意,分发层交换机可以控制若干卫星交换机中每一个的虚拟线路卡。
虚拟线路卡的使用允许通过向本地目标代理155(如图2所示)提供用于区分由不同分发层交换机生成的转发分配的机制,来处理冲突转发索引分配。例如,本地目标代理155可以为每个虚拟线路卡维护单独的转发索引分配。只要从分发层接收到分组,本地目标代理155就可以基于哪一个虚拟线路卡包括接收到分组的上行链路接口,来判断使用哪组转发索引分配。在替换实施例中,不同虚拟线路卡的转发索引分配被集中维护,并且使用虚拟线路卡专有的掩码来处理冲突转发索引分配(结合图7-8描述了该实施例)。在另一个实施例中,卫星交换机150可以基于哪一个虚拟线路卡包括从分发层接收到转发索引的上行链路接口,来将转发索引映射到虚拟线路卡专有的转发索引空间(结合图9A-10描述了该实施例)。
使用虚拟线路卡也可以防止错误分组传递和/或桥接环路,如果经由多于一个的卫星交换机的上行链路接口从分发层接收到相同分组的拷贝,则可能发生桥接环路。例如,假设端口151B从设备190B接收到具有这样的目的地MAC地址的分组,该目的地MAC地址使得分发层交换机转发代理114A还未与端口相关联(例如,具有该MAC地址的设备可能还未发送任何分组),并且卫星交换机150中的所有端口151与相同VLAN相关联(从而所有端口151被该VLAN的泛滥索引标识)。因为端口151B与上行链路153A相关联(因为其包括在相同的虚拟线路卡中),所以卫星交换机150经由上行链路接口153A输出分组。当分发层交换机110A(如图2所示)接收到分组时,转发代理114A输出包括设备190B的VLAN的泛滥索引。该泛滥索引可使得分发层交换机110A中的本地目标逻辑116A从端口112A3以及端口112A1和112A2之一输出分组。当分发层交换机110B接收到分组时,其转发代理114B也可以将VLAN的泛滥索引添加到分组,这又使得本地目标逻辑116B经由端口112B3将分组和泛滥索引输出到卫星交换机150。从而,卫星交换机150可以接收到分组的两个拷贝-一个拷贝是经由上行链路接口153A接收的,另一个拷贝是经由上行链路接口153B接收的。如果卫星交换机不依赖于哪一个虚拟线路卡接收分组来不同地处理分组,并且所有卫星交换机端口被分配到相同的VLAN,则本地目标代理155将通过从所有端口151(而不是从设备190B接收分组的原始端口)输出分组的每个拷贝来响应于添加到分组的每个拷贝的泛滥索引。如果分组序列正被发送,则这可能导致分组被无序地输出到设备190(例如,如果一个上行链路接口在其他上行链路接口接收到序列中的在先分组的拷贝之前接收到序列中特定分组的拷贝,则这种情形可能出现)。另外,分组可以被重新发送到分发层(例如,经由上行链路接口153A接收的拷贝可以经由上行链路接口153B输出,而经由上行链路接口153B接收的拷贝可以经由上行链路接口153A输出),这引起了不希望出现的桥接环路。
为了避免这些可能的问题,将分组从上行链路接口153之一转发到端口151之一取决于接收分组的上行链路接口是否被包括在与端口相同的虚拟线路卡中。如果上行链路被包括在与端口相同的虚拟线路卡中,则分组可以被转发到端口。否则,分组不能被转发到端口。从而,利用上述示例,当经由上行链路接口153A接收到分组的拷贝和关联泛滥索引时,本地目标代理155仅从端口151A和151C输出分组,端口151A和151C被包括在与上行链路接口153A相同的虚拟线路卡中(原本从设备190B接收分组的端口151B和从分发层接收分组的上行链路接口153A通过通常的转发技术被排除在目的地集中)。类似地,当经由上行链路接口153B接收到分组的拷贝和关联泛滥索引时,本地目标代理155仅从包括在与上行链路接口153B相同的虚拟线路卡中的端口151D-151F输出分组(同样,从分发层接收分组的上行链路接口153B通过通常的转发技术被排除在目的地集中)。从而,通过使用虚拟线路卡避免了桥接环路的出现,并且每个网络客户端设备190仅被发送分组的一个拷贝。
图3C示出了用来分配端口151到特定虚拟线路卡的端口专有的寄存器310的内容示例。在该示例中,寄存器310包括指示被分配到端口151的转发索引的值312,其中端口151与寄存器310相关联。该转发索引可由分发层交换机110中的转发代理114来分配(由于在给定时刻每个端口只能被包括在一个虚拟线路卡中,因此在任何给定时刻只有一个分发层交换机可以将转发索引分配到该端口)。寄存器310还包括标识端口151相关联的上行链路的值314。该值314将端口151分配到与所标识的上行链路接口相同的虚拟线路卡,还将该上行链路接口分配到与端口相同的虚拟线路卡。
图4是在卫星交换机中执行基于端口的负载共享的方法的一个实施例的流程图。在401,卫星交换机的每个端口与卫星交换机的上行链路接口之一相关联。在某些实施例中,这包括将与每个端口相关联的寄存器设为标识该端口要与其相关联的上行链路接口的值。将卫星交换机端口与卫星交换机上行链路接口相关联的操作是独立于VLAN的;耦合到一个VLAN中的设备的端口可以关联到与耦合到不同VLAN中的设备的另一个端口相同的上行链路接口。
在一个实施例中,端口和上行链路接口之间的关联是通过将端口分配到与端口关联到的上行链路接口相同的虚拟线路卡来创建的。在一个实施例中,如果卫星交换机中不是全部端口都被使用(例如,被耦合用来发送分组到设备并从设备接收分组),则对于未使用的端口不创建与上行链路接口的关联。类似地,某些实施例不将任何端口与未使用的上行链路接口相关联。
如403所指示,在关联的端口和上行链路接口之间允许进行分组通信。例如,如果经由端口从网络客户端设备接收到分组,则该分组可通过与接收端口相关联的上行链路接口被转发到分发层。如果经由上行链路接口接收到分组和其关联的转发信息(例如转发索引),并且转发信息指示分组应当从特定端口输出,则分组将会从指示的端口输出,只要该端口与上行链路接口相关联即可。
如405所指示,非关联的端口和上行链路接口之间的分组通信被阻挡。例如,如果经由特定端口接收到分组,则该分组不会经由与接收分组的端口不相关联的任何上行链路接口输出。类似地,如果经由上行链路接口接收到分组和关联的转发信息,则该分组不会经由与该上行链路接口不相关联的任何端口或上行链路接口输出,即使转发信息标识了非关联的端口和/或上行链路接口也是如此。
图5示出了卫星交换机端口如何可以与卫星交换机上行链路接口(如图4的功能401所示)相关联以实现基于端口的负载共享。在501,卫星交换机中的每个端口被分配到虚拟线路卡。在503,每个上行链路接口被分配到虚拟线路卡。功能501和503共同操作来创建端口和上行链路接口之间的关联;如果端口被分配到与上行链路接口相同的虚拟线路卡,则该端口与该上行链路接口相关联以用于基于端口的负载共享。如果端口被分配到与上行链路接口不同的虚拟线路卡,则该端口不与该上行链路接口相关联以用于基于端口的负载共享。端口可以通过设置与端口相关联的寄存器值来标识特定上行链路接口而被分配到虚拟线路卡。上行链路接口基于哪些端口具有标识该上行链路接口的寄存器并且哪些其他上行链路接口(如果存在的话)耦合到与该上行链路接口相同的分发层交换机并与之通信而被分配到虚拟线路卡。例如,上行链路接口被分配到与其关联寄存器标识上行链路接口的任何端口相同的虚拟线路卡,并且被分配到与耦合到相同分发层交换机并与之通信的任何其他上行链路接口相同的虚拟线路卡。
图6A是根据一个实施例将分组从卫星交换机转发到分发层交换机的方法的流程图。在该示例中,卫星交换机经由若干端口之一接收分组,如603所指示。取决于哪一端口接收分组,选择从其输出分组到分发层的上行链路接口。选择在与接收分组的端口相同的虚拟线路卡中的上行链路接口,如605所指示。对于未包括在与接收分组的端口相同(或者与其关联)的虚拟线路卡中的任何上行链路接口,阻挡从其输出分组。
图6B是根据一个实施例将分组从卫星交换机转发到客户端设备的方法的流程图。这里,分组和添加的转发信息(例如,上述的转发索引)是经由上行链路接口从分发层接收的,如613所指示。然后,分组从包括在与接收分组的上行链路接口相同的虚拟线路卡中的一个或多个端口(这一个或多个端口由端口标识信息标识,端口标识信息在卫星交换机内维护,由添加的转发信息选择)输出,如615所指示。对于未包括在与接收分组的上行链路接口相同(或者与其关联)的虚拟线路卡中的任何端口,阻挡从其输出分组,即使这种端口被包括在由添加到分组的转发信息选择的端口标识信息中也是如此。
图7是包括在卫星交换机150中的本地目标代理155的框图。在该示例中,本地目标代理155包括本地目标表756和本地目标掩码757。本地目标表756存储一个或多个端口的群组与由分发层交换机110A和110B(如图2所示)的转发代理114A和114B生成的转发索引之间的关联。注意,在其他实施例中,本地目标表756可以存储端口和由多于两个不同的分发层交换机110生成的转发索引之间的关联。
在该示例中,关联被存储为由各种转发索引,即索引1-索引12(其他实施例可以使用明显更多的转发索引)索引的位图。每个位图包括用于每个端口151A-151F和上行链路接口153A-153B的位。当在特定位图中设置一位时,其指示相应的端口或上行链路接口与索引本地目标表756中的位图的转发索引相关联。例如,在与索引1相关联的位图中,设置对应于端口151A的位,从而指示索引1与端口151A相关联。当经由上行链路接口接收到具有包括索引1的转发信息的分组时,本地目标代理155查找哪些端口对应于本地目标表756中的索引1。由于本地目标表指示端口151A与本地目标表756中的索引1相关联,因此本地目标代理使得分组从端口151A输出(假设上行链路接口在与端口151A相同(或者与其关联)的虚拟线路卡中)。
每个分发层交换机可被配置为仅生成针对包括在与该分发层交换机相关联的虚拟线路卡中的端口的转发索引。例如,分发层交换机110A(如图2所示)被配置为仅生成针对包括在虚拟线路卡300A中的端口151A、151B和151C的转发索引,分发层交换机110B(如图2所示)被配置为仅生成针对包括在虚拟线路卡300B中的端口151D、151E和151F的转发索引。本地目标代理155可以通过阻止分发层交换机设置本地目标表756中标识了未包括在由该分发层交换机控制的虚拟线路卡中的端口的位来加强该规则。
不同的分发层交换机可以将相同的转发索引与不同的端口或端口组相关联。例如,如图7所示,分发层交换机110A可以将索引2分配到端口151B,分发层交换机110B可以将索引2分配到包括端口151D和151F的组播组。在一个实施例中,本地目标代理155对与相同转发索引相关联的分发层交换机专有的位图执行逻辑或,从而索引2具有其中针对端口151B、151D和151F的位已被设置的位图。在至少某些实施例中,分发层交换机110可以使用相同的转发索引作为泛滥索引。例如,分发层交换机110A和分发层交换机110B都可以使用索引8作为包括耦合到端口151A、151B、151C和151E的网络客户端设备的VLAN的泛滥索引。类似地,这两个分发层交换机可以使用索引9作为针对包括耦合到端口151D和151F的网络客户端设备的VLAN的泛滥索引。每个VLAN专有的泛滥索引的位图会包括耦合到该VLAN中的网络客户端设备190的每个端口,无论哪一个虚拟线路卡包括该端口。
在图7中,在本地目标表756中示出了12个转发索引和其关联的位图。注意,其他实施例可以支持与这里所示的不同数目的转发索引,图中所示的位图仅提供作为示例。在该示例中,索引1与选择虚拟线路卡300A中的端口151A的位图相关联。虚拟线路卡300B中没有端口被索引1选择。索引2选择虚拟线路卡300A中的端口151B以及虚拟线路卡300B中的端口151D和151F。索引3选择虚拟线路卡300A中的端口151C和虚拟线路卡300B中的端口151D(例如,这是因为分发层交换机110A将索引3分配到端口151C,分发层交换机110B将索引3分配到端口151D)。索引4选择包括虚拟线路卡300A中的端口151B和151C的组播组。索引4还选择虚拟线路卡300B中的端口151E。索引5选择虚拟线路卡300B中的端口151F。索引6在该示例中未被使用。索引7选择包括虚拟线路卡300A中的端口151A和151C的组播组。在该示例中,索引8是VLAN的泛滥索引。端口151A、151B、151C和151E被包括在该VLAN中。索引9是包括端口151D和151F的另一个VLAN的泛滥索引。索引10选择虚拟线路卡300B中的上行链路接口153B。索引11选择虚拟线路卡300A中的上行链路接口153A。
本地目标代理155包括存储由卫星交换机150实现的每个虚拟线路卡(VLC)300的本地目标掩码的存储介质757。虚拟线路卡300A的本地目标掩码选择端口151A-151C和上行链路接口153A。虚拟线路卡300B的本地目标掩码选择端口151D-151F和上行链路接口153B。
在相同的转发索引被不同的分发层交换机不同地使用的情形中,本地目标代理155使用本地目标掩码757来修改与该转发索引相关联的位图,以隔离由特定分发层交换机生成的位图。例如,如果经由上行链路接口153A从分发层交换机110A接收到具有转发索引2的分组,则本地目标代理155可以从本地目标表756中检索出与索引2相关联的位图,并从本地目标掩码757中选择与包括上行链路接口153A的虚拟线路卡300A相关联的掩码。然后,本地目标代理155对与虚拟线路卡300A相关联的掩码和与索引2相关联的位图逐位地执行逻辑AND(与)操作。所得到的位图具有与端口151B相关联的单个设置位(与端口151D和151F相关联的位通过应用与虚拟线路卡300A相关联的掩码而被清零)。基于该得到的位图,本地目标代理155使得接收的分组从端口151B输出。如果相反地经由上行链路接口153B接收到分组,则本地目标代理155会选择与包括上行链路接口153B的虚拟线路卡300B相关联的掩码,并将其应用到索引2选择的位图。在该情形中,与端口151D和151F相关联的位会被设置在所得到的位图中,而与端口151B相关联的位会被清零。作为响应,本地目标代理155会使得分组从端口151D和151F输出。本地目标代理155可以类似地处理其他转发索引。
在替换实施例中,本地目标代理155可以为由该卫星交换机实现的每个虚拟线路卡维护单独的本地目标表756。本地目标代理155基于哪一个上行链路接口接收分组和添加的转发索引来选择要访问哪一个本地目标表。本地目标代理155使用添加的转发索引来选择与下述虚拟线路卡相关联的本地目标表中的位图,该虚拟线路卡包括接收到添加了转发索引的分组的上行链路接口。在这样的实施例中,可以不需要本地目标掩码757。
图8是操作卫星交换机的方法的流程图,该卫星交换机利用虚拟线路卡专有的掩码来实现基于端口的负载共享,以确保包括在不同虚拟线路卡中的端口和上行链路不直接传输分组。在801,卫星交换机接收分组和添加的转发信息(例如,转发索引)。如上所述,在至少某些实施例中,卫星交换机缺乏任何OSI第2层转发逻辑;结果,卫星交换机依赖于分发层交换机来执行第2层转发操作并将转发信息添加到每个分组以不直接地指示由转发操作选择的端口。
在803,卫星交换机使用添加到分组的转发信息来选择在卫星交换机内被维护的若干位图(或者其他可用来标识应当从其输出分组的端口的端口标识信息的集合)之一。添加的转发信息标识了要选择的位图(例如,添加的转发索引可以选择查找表中的位图)。在一个实施例中,每个位图包括用于卫星交换机中每个端口和每个上行链路接口的位。如果由转发信息选择的位图中的特定位被设置,则其指示由该位代表的端口或上行链路是分组的目的地端口或上行链路(假设该端口或上行链路被包括在与接收分组的上行链路相同的虚拟线路卡中)。
在805,取决于哪一个虚拟线路卡包括接收分组的上行链路接口,选择若干掩码之一以应用到在803选择的位图或其他标识信息。例如,每个虚拟线路卡可以具有关联的掩码,这些掩码当被应用到位图上时,仅会选择那些包括在该虚拟线路卡中的端口和上行链路接口。通过对标识在位图中但是未包括在与接收分组的上行链路接口相同的虚拟线路卡中的端口和上行链路接口进行掩码操作,可以移去由相同转发信息标识但是针对另一个虚拟线路卡生成的端口标识信息。这允许不同的分发层交换机使用相同转发信息来标识不同的端口标识信息集合,这样可以简化分发层交换机的开销。例如,分发层交换机可以分配转发信息以独立地标识端口标识信息集,而不需要彼此协同地进行分配。
在807,在805选择的掩码被应用到在803选择的位图以产生掩码后的位图。掩码后的位图标识了分组的目的地端口。这些目的地端口是那些既标识在由转发信息选择的位图中又包括在与上行链路接口相同的虚拟线路卡中的端口。然后在809,分组从由掩码后的位图标识的端口输出。
其他实施例可以处理冲突转发信息分配,而不需要使用掩码。图9A是根据另一个实施例包括在卫星交换机中的本地目标代理155的框图。在该实施例中,本地目标代理155中的索引修改单元958被配置为在利用与分组一起从分发层交换机接收到的转发索引来选择本地目标表中的位图之前修改该转发索引。对给定转发索引的修改的应用取决于哪一个分发层交换机生成该转发索引。在转发索引修改之后,在多个分发层交换机之间不再共享输入到本地目标表756中的转发索引。例如,分发层交换机110A可以将索引1分配到一个端口,而分发层交换机110B可以将索引1分配到不同端口。索引修改单元958可被配置为在索引1被添加到从分发层交换机110A接收的分组的情况下将索引1重映射到索引11,而在索引1被添加到从分发层交换机110B接收的分组的情况下不重映射索引1。索引11可以通过分发层交换机110A选择与索引1相关联的端口标识信息(例如,本地目标表756中的位图),并且索引1可以通过分发层交换机110B选择与索引1相关联的端口标识信息。
图9B提供了由两个分发层交换机(交换机110A和110B)生成的转发索引如何可以被卫星交换机150中的索引修改单元958修改的示例。这里,转发索引在4K的模块中被重映射。每个分发层交换机使用了5个4K大小的转发索引区域:开始于0x8000的区域对应于单播泛滥,开始于0x9000的区域对应于没有路由器情况下的组播泛滥,开始于0xA000的区域对应于单播泛滥保护,开始于0xC000的区域对应于组播泛滥,开始于0xE000的区域对应于组播泛滥,开始于0xB000、0xD000和0xF000的区域未被使用。在该示例中,对应于没有路由器情况下的广播泛滥和组播泛滥的区域总是具有相同的端口选择,从而,对于每个分发层交换机,这两个区域(分别开始于0x8000和0x9000)被映射到卫星交换机内的相同区域。
对于由分发层交换机110A生成的索引,索引修改单元958将开始于0x8000和0x9000的区域(其每一个具有相同的端口选择,如上所述)映射到开始于0x8000的区域。对于分发层交换机110B,这些相同的区域被映射到开始于0xC000的区域。索引修改单元958将由分发层交换机110A生成的开始于0xA000的区域中的索引映射到开始于0x9000的区域。在相同区域中由分发层交换机110B生成的索引被重映射到开始于0xD000的区域。索引修改单元958将由分发层交换机110A生成的开始于0xC000的区域中的索引映射到开始于0xA000的区域。在相同区域中由分发层交换机110B生成的索引被重映射到开始于0xE000的区域。索引修改单元958将由分发层交换机110A生成的开始于0xE000的区域中的索引映射到开始于0xB000的区域。在相同区域中由分发层交换机110B生成的索引被重映射到开始于0xF000的区域。然后,重映射的索引被本地目标代理155用来索引到本地目标表中。由于每个重映射的索引对于给定虚拟线路卡来说是唯一的,因此不需要如同图7中所示的本地目标掩码。
在诸如参考图9A和9B所述的实施例中,转发索引分配的协同可通过限制可以同时耦合到给定卫星交换机的分发层交换机的数目来简化。例如,在一个实施例中,在给定时刻允许不超过两个分发层交换机耦合到相同的卫星交换机。这允许卫星交换机中的本地目标代理155被配置为更高效地处理重映射或修改由不同分发层交换机生成的转发索引。例如,索引修改单元958不需要能够为可变数目的分发层交换机生成并应用映射。从而,索引修改单元958不需要包括被配置用来处理两个、三个、四个或更多个分发层交换机的复杂逻辑和/或软件,相反地,索引修改单元958可被配置以被配置用来处理至多两个分发层交换机的更简单和/或更高效的逻辑和/或软件。
图10是操作卫星交换机的方法的另一个流程图,该卫星交换机通过将每个分发层交换机的转发索引分配映射到特定范围的转发索引来处理冲突转发索引分配并且实现了基于端口的负载共享。在1001,经由卫星交换机中的上行链路接口接收到分组和添加的转发信息(例如,转发索引)。转发信息依赖于哪一个虚拟线路卡包括接收分组的上行链路接口而被修改,如1003所指示。例如,如果转发信息是转发索引,则转发索引可以依赖于虚拟线路卡而被不同地重映射。在图9的示例中,区域0x8000中的转发索引或者可被重映射到区域0x8000中的相应转发索引(在转发索引是被由分发层交换机110A控制的虚拟线路卡中的上行链路接口接收的情况下),或者可被重映射到区域0xC000中的索引(在转发索引是被由分发层交换机110B控制的虚拟线路卡中的上行链路接口接收的情况下)。
在1005,使用修改后的转发信息(例如,重映射的转发索引)来选择若干位图之一或其他端口标识信息集合。每个位图或其他端口标识信息集合标识了一个或多个端口的集合。添加了转发信息的分组从在由修改后的转发信息选择的位图或其他端口标识信息中标识的一个或多个端口输出,如1007所指示。
结合图7和9A-9B所述的实施例允许分发层交换机将转发索引分配到卫星交换机端口,而不需要与其他分发层交换机协同进行转发索引分配。其他实施例涉及耦合到特定卫星交换机150的分发层交换机110A和110B,这两个分发层交换机在彼此之间协同进行针对该卫星交换机的转发索引分配。该协同可以直接发生在耦合到相同的卫星交换机的分发层交换机之间,或者通过与集中的转发索引管理器进行协同而间接地进行(例如,实现在正在对其协同转发索引分配的卫星交换机的本地目标代理中)。在一个这样的实施例中,当分发层交换机耦合到卫星交换机时,分发层交换机确定用于由其他分发层交换机控制的卫星交换机端口的本地目标索引范围。例如,分发层交换机可以向卫星交换机中的本地目标代理查询关于当前分配到其他分发层交换机的转发索引的范围的信息。然后,分发层交换机通过从本地目标代理请求本地目标索引块来分配其自身的本地目标索引的范围。如果该块与另一个分发层交换机所用的任何本地目标索引的范围相重叠,则分发层交换机从本地目标代理请求另一个本地目标索引的范围(然而,重叠的块不被释放)。该过程重复,直到分发层交换机找到非重叠的本地目标索引块或者本地目标管理器不再具有任何的自由本地目标索引为止。在分配了本地目标索引范围后(或者在发现不存在非重叠范围后),重叠的块被释放回本地目标代理。
图11A是根据一个实施例将多条上行链路分配到相同的虚拟线路卡的卫星交换机的框图。在该实施例中,将上行链路接口153和端口151分配到虚拟线路卡300的操作与图3A中所示的相同,除了附加的上行链路接口153C被分配到虚拟线路卡300B以外。包括在虚拟线路卡300B中的两个上行链路接口153B和153C构成了到相同分发层交换机(例如,图2中所示的分发层交换机110B)的上行链路组。多个上行链路接口可以耦合到相同的分发层交换机,以在该分发层交换机和卫星交换机150之间提供额外的带宽和/或可靠性。
出于基于端口的负载共享的目的,上行链路接口153B和153C通过被分配到相同的虚拟线路卡300B而与端口151D-151F相关联。分配到相同虚拟线路卡的操作可以包括:将与端口151D-151F中每一个相关联的寄存器设为标识上行链路接口153B和153C中任何一个或两者的值,将与上行链路接口153B和153C中每一个相关联的寄存器设为指示这两个上行链路接口耦合到相同分发层交换机的值,和/或将相同的本地目标掩码与每个上行链路接口153B和153C相关联。如图11B所示,与上行链路接口153B和153C相关联的本地目标掩码选择被分配到虚拟线路卡300B的所有端口和上行链路接口:端口151D、端口151E、端口151F、上行链路接口153B和上行链路接口153C。
虚拟线路卡300B中的流量可被配置为使得经由特定端口151D-151F接收的分组经由单个上行链路接口153B或153C被转发到分发层。例如,与端口151D相关联的寄存器(例如,图3A中所示的寄存器310D)可被设为标识上行链路接口153B的值,而分别与端口151E-151F相关联的寄存器可被设为标识上行链路接口153C的值。从而,只要经由端口151D接收到分组,分组就会经由上行链路接口153B被转发到分发层,并且只要经由端口151E或151F接收到分组,分组就会经由上行链路接口153C被转发到分发层。或者,从其转发经由任何一个端口151D-151E接收的分组的上行链路接口可从上行链路接口153B和153C中动态选择(例如,选择可以是随机的,或者基于过去转发历史进行)。耦合到上行链路接口153B和153C两者的分发层交换机被配置为以这样的方式发送分组到卫星交换机150,该方式使得每个分组仅被发送到上行链路接口153B-153C之一。
图12是卫星交换机150的框图,其图示了本地目标代理155如何可以实现在运行在交换机上的软件中(在替换实施例中,本地目标代理155的全部或一部分可以实现在硬件中)。如图所示,交换机150包括一个或多个处理器1201(例如,微处理器、PLD(可编程逻辑器件)、或ASIC(专用集成电路)),处理器1201被配置为执行存储在存储器1220中的程序指令。存储器1220可以包括各种类型的RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、闪存、MEMS(微机电系统)存储器等。处理器1201和存储器1220由总线或其他互连耦合以发送并接收数据和控制信号。
存储器1220存储可由处理器1201执行用来实现本地目标代理155的程序指令。存储器1220还可用来存储由本地目标代理155使用和维护的本地目标表756。在某些实施例中,存储器1220还存储本地目标掩码757(如图7所示)和/或可执行来实现索引修改单元958(如图9A所示)的程序指令。
存储器1220还可以存储各种虚拟线路卡配置信息1222。配置信息1222可以包括每个寄存器310(如图3C所示)中的值的拷贝,该值用来将卫星交换机端口分配到虚拟线路卡,或者用来将卫星交换机端口与一个或多个上行链路接口相关联以用于基于端口的负载共享。
在本地目标代理被实现在硬件和软件的组合中的某些实施例中,配置信息1222例如还可以包括虚拟线路卡专有的本地目标表。每个虚拟线路卡专有的本地目标表可以包括由特定分发层交换机生成的转发索引与卫星交换机端口和上行链路接口之间的关联。本地目标代理155可以组合虚拟线路卡专有的本地目标表(例如,通过对每位执行逻辑或)以生成本地目标表,该本地目标表包括由控制卫星交换机中的虚拟线路卡的所有分发层交换机生成的所有关联。该综合的本地目标表可被存储以供执行分组转发的本地目标代理硬件使用。通过维护虚拟线路卡专有的本地目标表,本地目标代理155可以在例如分发层交换机之一发生故障的情况下更新综合的本地目标表,这使得包括在由发生故障的分发层交换机控制的虚拟线路卡中的端口和上行链路接口被转移到一个或多个其他虚拟线路卡。
实现本地目标代理155的程序指令和数据可存储在诸如存储器1220之类的各种计算机可读介质上。在某些实施例中,本地目标代理155软件被存储在计算机可读介质上,如CD(压缩盘)、DVD(数字化视频光盘)、硬盘、光盘、磁带设备、软盘等。为了由处理器1201执行,实现本地目标代理155的指令和数据是从其他计算机可读介质上加载到存储器1220中的。指令和/或数据也可以经由网络(如因特网)或在载波上被转移到交换机150。在某些实施例中,计算机可读介质是诸如网络和/或无线链路之类的载体介质,在该介质上传送诸如电、电磁或数字信号之类的信号,在信号中编码了实现本地目标代理155的数据和指令。
尽管已经结合特定实施例描述了本发明,但是本领域技术人员可提出各种改变和修改。这种改变和修改应当落入所附权利要求的范围内。
工业应用
本发明的实施例可用在网络领域中。
Claims (56)
1.一种方法,包括:
接收分组;以及
在多个端口之一和多个上行链路接口之一之间传送所述分组,其中
所述端口之一和所述上行链路接口之一是关联的。
2.如权利要求1所述的方法,其中
多个端口与所述上行链路接口之一相关联,
所述方法还包括:
在所述多个端口和所述上行链路接口之一之间传送分组。
3.如权利要求2所述的方法,其中:
多个上行链路接口与所述端口中的第一端口相关联。
4.如权利要求3所述的方法,还包括:
经由所述端口中的第一端口接收第一分组;以及
在所述端口中的第一端口和所述多个上行链路接口中的单个接口之间传送所述第一分组。
5.如权利要求2所述的方法,还包括:
将所述端口之一与所述上行链路接口之一相关联,其中
所述关联与哪一个VLAN与所述端口之一相关联无关。
6.如权利要求2所述的方法,还包括:
将所述端口之一与所述上行链路接口之一相关联,其中
所述关联包括:
将所述端口之一分配到多个虚拟线路卡之一,以及
将所述上行链路接口之一分配到所述虚拟线路卡之一。
7.如权利要求6所述的方法,还包括:
耦合到包括所述端口和所述上行链路接口的交换机的第一多个交换机之一,其控制所述虚拟线路卡中的一个相应的虚拟线路卡,
其中所述控制包括:
所述第一多个交换机之一将转发索引分配到所述端口之一,其中
所述端口之一被分配到所述虚拟线路卡中的那个相应的虚拟线路卡,
所述第一多个交换机之一将所述转发索引添加到所述分组,以及
所述第一多个交换机之一将所述分组和添加的转发索引转发到包括所述端口和所述上行链路接口的交换机。
8.如权利要求7所述的方法,其中
包括在所述第一多个交换机中的每个交换机是分发层交换机,并且
包括所述端口和所述上行链路接口的交换机是接入层卫星交换机。
9.如权利要求7所述的方法,其中
所述添加的转发索引标识所述端口中应当向其传送所述分组的一个或多个端口。
10.如权利要求2所述的方法,还包括:
经由所述上行链路接口之一接收所述分组和添加到分组的转发信息;
修改所述转发信息;以及
使用修改后的转发信息来选择将向其传送所述分组的端口,其中
所述修改后的转发信息仅仅指示与所述上行链路接口之一相关联的一个或多个端口。
11.如权利要求10所述的方法,其中
所述修改转发信息的操作与哪一个上行链路接口接收所述分组和转发信息无关。
12.如权利要求10所述的方法,其中
所述修改转发信息的操作包括将转发索引重映射为重映射后的转发索引,并且
所述使用修改后的转发信息的操作包括使用所述重映射后的转发索引来查找本地目标表中的位图,其中
所述位图标识一个或多个端口。
13.如权利要求2所述的方法,还包括:
经由所述上行链路接口之一接收所述分组和添加到所述分组的转发信息;
使用所述转发信息来查找查找表中的位图,其中所述位图标识所述端口的子集;
选择多个掩码之一,其中所述多个掩码中的一个所选择的掩码标识所述端口中与接收到所述分组的所述上行链路接口之一相关联的每个端口;
将所选择的那个掩码应用到所述位图以生成掩码后的位图;以及
将所述分组传送到由所述掩码后的位图标识的一个或多个端口。
14.如权利要求13所述的方法,其中
所述选择多个掩码中的一个掩码的操作依赖于所述上行链路接口中的哪一个接收到所述分组。
15.如权利要求2所述的方法,还包括:
多个交换机中的每一个将转发索引分配到至少一个端口,以及
所述交换机中的每一个与所述交换机中的每个其他交换机协同进行针对所述端口的转发索引分配。
16.如权利要求2所述的方法,还包括:
将所述端口中的一个端口和所述端口中的另一端口与所述上行链路接口中的同一个上行链路接口相关联,其中
所述端口中的所述一个端口与一个VLAN相关联,而所述端口中的所述另一端口与另一不同的VLAN相关联。
17.如权利要求2所述的方法,还包括:
将所述端口中的一个特定端口与所述上行链路接口中的第一上行链路接口相关联,以及
重新将所述端口中的所述特定端口与所述上行链路接口中的第二上行链路接口相关联,其中在所述重新关联后所述端口中的所述特定端口不再与所述上行链路接口中的所述第一上行链路接口相关联。
18.如权利要求1所述的方法,还包括:
经由所述端口中的第一端口接收第一分组;
经由所述上行链路接口中的第一上行链路接口将所述第一分组传送到分发层;
经由所述端口中的第二端口接收第二分组;
经由所述上行链路接口中的第二上行链路接口将所述第二分组传送到所述分发层,其中
所述第一上行链路接口与所述端口中的所述第一端口相关联,并且
所述第二上行链路接口与所述端口中的所述第二端口相关联。
19.如权利要求18所述的方法,其中
所述端口中的所述第一端口关联到与所述端口中的第二端口相同的VLAN。
20.如权利要求18所述的方法,其中
所述端口中的第三端口关联到与所述端口中的第一端口不同的VLAN,并且所述端口中的第三端口与所述第一上行链路接口相关联。
21.如权利要求18所述的方法,还包括:
经由所述第一上行链路接口从所述分发层接收第三分组和添加的转发信息,其中
所述添加到所述第三分组的转发信息标识标识所述端口中的一个或多个;以及
仅仅经由所述端口中的一个或多个端口中与所述第一上行链路接口相关联的那些端口输出所述第三分组。
22.一种系统,包括:
多个端口(151),
多个上行链路接口(153),和
本地目标代理(155),其中
所述本地目标代理(155)被配置为在所述端口(151)之一和所述上行链路接口(153)之一之间传送分组,其中
所述端口(151)之一和所述上行链路接口(153)之一是关联的。
23.如权利要求22所述的系统,其中
多个端口与所述上行链路接口之一相关联,并且
所述本地目标代理被配置为在所述多个端口和所述上行链路接口之一之间传送分组。
24.如权利要求23所述的系统,其中:
多个上行链路接口与所述端口中的第一端口相关联。
25.如权利要求24所述的系统,其中
所述本地目标代理被配置为响应于经由所述端口中的第一端口接收到所述第一分组,在所述端口中的第一端口和所述多个上行链路接口中的单个接口之间传送第一分组。
26.如权利要求23所述的系统,其中:
所述端口之一接收所述分组,并且
所述本地目标代理响应于所述上行链路接口之一被包括在多个虚拟线路卡中的与所述端口中接收到所述分组的那个端口相同的那个虚拟线路卡中,而将所述分组传送到所述上行链路接口之一。
27.如权利要求26所述的系统,其中
所述虚拟线路卡之一与多个分发层交换机中的一个相应的分发层交换机相关联,
被分配到所述虚拟线路卡之一的一个或多个上行链路接口被耦合到所述分发层交换机中的所述那个相应的分发层交换机并与之通信。
28.如权利要求26所述的系统,其中
经由所述上行链路接口之一接收到所述分组和添加的转发信息,并且
所述本地目标代理被配置为
使用添加到所述分组的转发信息来选择标识所述端口中的一个或多个端口的位图;
选择多个掩码之一,其中所述多个掩码中的每一个选择所述端口中被包括在所述虚拟线路卡中的一个相应的虚拟线路卡中的一个或多个端口;
将所述掩码中所选择的那个掩码应用到所述位图以产生掩码后的位图;以及
从所述端口中由所述掩码后的位图标识的一个或多个端口输出所述分组。
29.如权利要求28所述的系统,其中
所述本地目标代理被配置为依赖于所述上行链路接口中哪一个接收到所述分组来选择所述掩码之一。
30.如权利要求23所述的系统,其中:
所述本地目标代理被配置为:
修改添加到所述分组的转发信息;
使用所述修改后的转发信息来选择标识所述端口中从其输出所述
分组的一个或多个端口的位图。
31.如权利要求30所述的系统,其中
所述本地目标代理被配置为依赖于所述上行链路接口中哪一个接收到所述转发信息和所述分组来修改所述转发信息。
32.如权利要求23所述的系统,其中
所述端口中的第一端口和所述端口中的第二端口关联到所述上行链路接口中的同一个上行链路接口,并且
所述第一端口关联到与所述第二端口不同的VLAN。
33.如权利要求23所述的系统,其中
所述本地目标代理被配置为使用添加到经由所述上行链路接口之一接收到的每个分组的转发索引来选择所述端口中从其输出每个分组的一个或多个端口;
所述本地目标代理被配置为在添加了第一转发索引的第一分组是经由所述上行链路接口中的第一上行链路接口接收到的情况下,选择一个或多个端口中的第一集合;并且
所述本地目标代理被配置为在添加了所述第一转发索引的第二分组是经由所述上行链路接口中的第二上行链路接口接收到的情况下,选择一个或多个端口中的另一不同集合。
34.一种包括可执行程序指令的计算机可读介质,所述程序指令可执行用于:
检测网络设备(155)对分组的接收,其中
所述网络设备(155)包括多个端口(151)和多个上行链路接口(153);以及
在所述端口(151)之一和所述上行链路接口(153)之一之间传送所述分组,其中
所述端口(151)之一和所述多个上行链路接口(153)之一是关联的。
35.如权利要求34所述的计算机可读介质,其中
多个端口与所述上行链路接口之一相关联。
36.如权利要求34所述的计算机可读介质,其中:
多个上行链路接口与所述端口中的第一端口相关联。
37.如权利要求36所述的计算机可读介质,其中所述程序指令还可执行用于:
如果所述端口之一和所述上行链路接口之一被分配到多个虚拟线路卡中的同一个,则检测到所述端口之一和所述虚拟线路卡之一是彼此关联的。
38.如权利要求36所述的计算机可读介质,其中所述程序指令还可执行用于:
使用添加到所述分组的转发信息来选择所述端口中从其输出所述分组的一个或多个端口。
39.如权利要求38所述的计算机可读介质,其中所述程序指令还可执行用于:
依赖于所述上行链路接口中哪一个接收到所述分组而修改添加到所述分组的转发信息;以及
使用所述修改后的转发信息来选择从所述端口中的哪一个端口输出所述分组,其中
所述修改后的转发信息仅仅指示所述端口中与所述上行链路接口中接收到所述分组和转发信息的那个上行链路接口相关联的一个或多个端口。
40.如权利要求34所述的计算机可读介质,其中
所述端口中的第一端口和所述端口中的第二端口与所述上行链路接口中的第一上行链路接口相关联,并且
所述端口中的第一端口与第一VLAN相关联,所述端口中的第二端口与第二VLAN相关联。
41.如权利要求34所述的计算机可读介质,其中所述程序指令还可执行用于:
将所述端口中的第一端口与所述上行链路接口中的第一上行链路接口相关联,以及
重新将所述端口中的第一端口与所述上行链路接口中的第二上行链路接口相关联,其中在重新关联后所述端口中的第一端口不再与所述上行链路接口中的第一上行链路接口相关联。
42.一种系统,包括:
处理器(1201);和
存储可由所述处理器(1201)执行的程序指令的存储器(1220),其中所述程序指令可执行用于:
检测网络设备对分组的接收,其中
所述网络设备包括多个端口和多个上行链路接口;以及
在所述端口之一和所述上行链路接口之一之间传送所述分组,其中
所述端口之一和所述多个上行链路接口之一是关联的。
43.如权利要求42所述的系统,其中
多个端口与所述上行链路接口之一相关联。
44.如权利要求43所述的系统,其中所述程序指令还可执行用于:
如果所述端口之一和所述上行链路接口之一被分配到多个虚拟线路卡中的同一个,则检测到所述端口之一和所述虚拟线路卡之一是彼此关联的。
45.如权利要求43所述的系统,其中所述程序指令还可执行用于:
使用添加到所述分组的转发信息来选择所述端口中从其输出所述分组的一个或多个端口。
46.如权利要求45所述的系统,其中所述程序指令还可执行用于:
依赖于所述上行链路接口中哪一个接收到所述分组而修改添加到所述分组的转发信息;以及
使用所述修改后的转发信息来选择从所述端口中的哪一个端口输出所述分组,其中
所述修改后的转发信息仅仅指示所述端口中与所述上行链路接口中接收到所述分组和转发信息的那个上行链路接口相关联的一个或多个端口。
47.如权利要求43所述的系统,其中
所述端口中的第一端口和所述端口中的第二端口与所述上行链路接口中的同一个相关联,并且
所述端口中的第一端口与第一VLAN相关联,所述端口中的第二端口与第二VLAN相关联。
48.一种系统,包括:
用于接收分组的装置;
用于在多个端口之一和多个上行链路接口之一之间传送所述分组的装置,其中
所述端口之一和所述上行链路接口之一是关联的。
49.如权利要求48所述的系统,其中
多个端口与所述上行链路接口之一相关联,以及
用于在所述多个端口和所述上行链路接口之一之间传送分组的装置。
50.如权利要求49所述的系统,其中:
多个上行链路接口与所述端口中的第一个相关联。
51.如权利要求49所述的系统,还包括:
用于以独立于哪一个VLAN与所述端口中的每一个相关联的方式将所述端口之一与所述上行链路接口之一相关联的装置。
52.如权利要求49所述的系统,还包括:
用于将所述端口之一与所述上行链路接口之一相关联的装置,其中
所述用于关联的装置将所述端口之一分配到多个虚拟线路卡中的一个虚拟线路卡,并将所述上行链路接口之一分配到所述虚拟线路卡中的所述一个虚拟线路卡。
53.如权利要求49所述的系统,其中
所述用于传送的装置响应于经由所述上行链路接口之一接收到所述分组和添加的转发索引,而使用所述添加的转发索引来选择所述端口中从其输出所述分组的一个或多个端口。
54.如权利要求53所述的系统,其中
所述用于传送的装置在使用所述添加的转发索引来选择所述端口中从其输出所述分组的一个或多个端口之前,修改所述添加的转发信息,其中
所述修改后的转发信息仅仅指示所述端口中与所述上行链路接口中接收到所述分组和添加的转发信息的那个上行链路接口相关联的一个或多个端口。
55.如权利要求53所述的系统,其中
所述用于传送的装置依赖于所述上行链路接口中哪一个接收到所述分组和添加的转发信息而修改所述添加的转发信息。
56.如权利要求53所述的系统,还包括:
用于将所述端口中的第一端口和所述端口中的第二端口与所述上行链路接口中的同一个相关联的装置,其中
所述端口中的第一端口与第一VLAN相关联,所述端口中的第二端口与第二VLAN相关联。
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