(57)【要約】【課題】  高信頼で、かつ経済的なサービスノード装置を提供する。【解決手段】  予備状態にあるサービスモジュール１３の内少なくとも１つは、試験パケットによる試験機能に再構成され、試験パケットがパケットスイッチ１４を介して運用中の複数のサービスモジュール１３に送出される。制御部１５は、該サービスモジュール１３からの応答状況に応じて、サービスモジュール１３やスイッチ１４の故障を判断し、サービスモジュール１３の故障と判断した場合は、該サービスモジュール１３と同一のサービス機能に再構成して運用とし、他に予備状態にあるサービスモジュールがある場合は、その内の少なくとも１つが試験機能に再構成され、試験を実施する。【選択図】  図１
2006080743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入出力インタフェースカードと、
内部に複数の種類のハードウェア回路記述を有し、その中から一つを選択して機能を再構成することにより、機能を変更可能なリコンフィギュラブルデバイスを用いて構成された、ｋ個の現用に対して（ｎ−ｋ）個の予備を持つ冗長構成のサービスモジュールと、
前記インタフェースカードと前記サービスモジュール間および前記サービスモジュール同士間を任意に接続するパケットスイッチと、
制御部と、
を有し、
前記入出力インタフェースカードは、パケットを入力し、インタフェースカードから前記パケットスイッチを経て、決定された転送先のサービスモジュールへ前記パケットを転送し、前記パケットスイッチを介して転送された、前記サービスモジュールによるサービスが実施されたパケットを出力し、
予備状態にある前記サービスモジュールの内少なくとも１つは、試験パケットによる試験機能を有する、試験モードのサービスモジュールに再構成され、該試験モードのサービスモジュールは試験パケットを前記パケットスイッチを介して運用中の複数のサービスモジュールに送出して、該サービスモジュールからの応答状況に応じて、前記の運用中のサービスモジュールまたは前記パケットスイッチの故障を判断し、前記サービスモジュールの故障と判断した場合は、自サービスモジュールの機能を自律的に、故障したサービスモジュールと同一のサービス機能に再構成して運用とし、
前記制御部は、前記サービスモジュールを任意の機能に再構成し、前記試験モードのサービスモジュールが、故障サービスモジュールの代替として、同一のサービス機能に再構成されて運用となったとき、他に予備状態にあるサービスモジュールがある場合は、その内の少なくとも１つを試験モードのサービスモジュールに再構成して試験を実施するように前記サービスモジュールを制御する、
サービスノード装置。
【請求項２】
複数の入出力インタフェースカードと、
内部に複数の種類のハードウェア回路記述を有し、その中から一つを選択して機能を再構成することにより、機能を変更可能なリコンフィギュラブルデバイスを用いて構成された、ｋ個の現用に対して（ｎ−ｋ）個の予備を持つ冗長構成のサービスモジュールと、
前記インタフェースカードと前記サービスモジュールおよび前記サービスモジュール同士間を任意に接続するパケットスイッチと、
制御部と、
を有し、
前記入出力インタフェースカードは、パケットを入力して、インタフェースカードから前記パケットスイッチを経て、決定された転送先のサージスモジュールへ前記パケットを転送し、前記パケットスイッチを介して転送された、前記サービスモジュールによるサービスが実施されたパケットを入力し、
前記制御部は、前記サービスモジュールを任意の機能に再構成し、予備状態にある前記サービスモジュールの内少なくとも１つを、試験パケットによる試験機能を有する、試験モードのサービスモジュールに再構成し、該サービスモジュールより試験パケットを前記パケットスイッチを介して運用中の複数のサービスモジュールに送出し、該サービスモジュールからの応答状況に応じて、前記サービスモジュールまたは前記パケットスイッチの故障を判断し、前記サービスモジュールの故障と判断した場合は、該試験モードのサービスモジュールの機能を、故障したサービスモジュールと同一のサービス機能に再構成して運用とし、他に予備状態にあるサービスモジュールがある場合は、その内の少なくとも１つを試験モードのサービスモジュールに再構成して試験を実施するように前記サービスモジュールを制御する
サービスノード装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイヤウォールやＶＰＮゲートウェイなどサービス機能を有するスイッチやルータなどのサービスノード装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、従来のサービスノード装置のブロック図である。サービスノード装置３は、ｍ個の入出力信号線３１1〜３１mと、ｍ個のインタフェースカード３２1〜３２m（特に指定しない場合、インタフェースガード３２）と、任意のサービス機能を持ち、ｋ個の現用に対して（ｎ−ｋ）の予備を持つ冗長構成であるｋ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎ多重（非特許文献１）を採るｎ個のサービスモジュール３３1〜３３n（特に指定しない場合、サービスモジュール３３）と、パケットスイッチ３４と、制御部３５と、試験モジュール３６を有している。試験モジュール３６は、試験パケットによるサービスモジュールの試験機能を持つ。
【０００３】
次に、図３の従来のサービスノード装置の動作について説明する。入出力信号線３１1〜３１mからインタフェースカード３２1〜３２mにパケットが入力されると、インタフェースカード３２1〜３２mにおいて、パケットフォワーディングテーブル等を用いて、パケットを出力するインタフェースカードを決定する。同時に、パケット分類処理により、必要なサービス処理の有無と種類を判断するとともに、制御部３５から受信した、サービスモジュール３３1〜３３nのサービス機能の種類に応じたスイッチ収容位置および処理負荷状況をもとに、パケットの転送先のサービスモジュール３３を決定し、スイッチ３４を介してパケットを転送する。パケットを受信したサービスモジュール３３は、サービス処理を実施した後、最終的に出力すべきインタフェースカード３２へスイッチ３４を介してパケットを転送する。このような動作により入力されたパケットは、所要のサービス処理がされるとともに所要の出力ポートから出力される。
【０００４】
試験モジュール３６は、図４に示すように、試験パケットを組み立てて送信し、また応答パケットを受信する試験パケット送受信部３６ａと、応答パケットを分析して故障を判定する故障判定部３６ｂと、試験結果を制御部３５に通知する制御インタフェース部３６ｃで構成され、パケットスイッチ３４との間は信号線４１で、制御部３５との間は制御線４２で接続されている。
【０００５】
次に、図３と図４を用いて試験モジュール３６による試験動作について説明する。試験モジュール３６の試験パケット送受信部３６ａは、予め定められた試験シーケンスに基づき試験パケットを生成し、パケットスイッチ３４を介して運用中のサービスモジュール３３に送出する。試験パケットを受信したサービスモジュール３３は、内部の処理情報を収集し応答パケットを生成するなど予め定められた応答処理を行い応答パケットを試験モジュール３６に送出する。試験モジュール３６の故障判定部３６ｂは、受信した応答パケットの情報を見てサービスモジュール３３の正常性を判断する。応答パケットが予め定められた時間内に到達しない場合は、再度試験パケットを送出するなどを行い、サービスモジュール３３の正常性を判断する。サービスモジュール３３を故障と判断した場合は、その旨を制御部３５に通知し、制御部３５は、予備のサービスモジュール３３を用いて、正常系を再構成する。
【０００６】
従来、このような、装置内部に冗長構成部分を持ち、内部に用意した故障検出機能による故障検出時に該冗長構成を用いて正常系の再構成を行う例として、
動的な冗長構成に適応した故障診断とその故障診断の結果に適応した再構成とを行う系構成制御装置に関するもの（例えば、非特許文献２  Ｐ８９  図４．６  参照）、
また、故障検出装置により情報処理回路の故障を検出し、再構成可能回路に故障した情報処理回路の機能の一部を実行させるフェールセーフ回路を構成するもの（例えば、特許文献１参照）、
さらには、機能分散型のマルチＣＰＵ構成のシステムにおいて、あるＣＰＵの障害を他のＣＰＵが検出し、故障ＣＰＵの分担機能に関するプログラム情報をロードして故障ＣＰＵの機能も併せて提供させるもの（例えば、特許文献２参照）がある。
【非特許文献１】当麻善弘  フォールトトレラントシステム論  電子情報通信学会、１９９０、Ｐ１６４
【非特許文献２】Ｐａｒａｇ  ｋ．Ｌａｌａ  フォールト・トレランス入門  オーム社、Ｐ８９
【特許文献１】特開２０００−０８１９９１号公報
【特許文献２】特開２０００−１４８７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図３に示した従来のサービスノード装置では、サービスモジュールやスイッチの正常性試験のため試験モジュールが別途必要になるとともに試験モジュールの接続のため、スイッチの端子を１つ減らすという欠点があった。また、試験モジュールが冗長化されていないため、試験モジュール自体の故障が考えられ、装置の高信頼化に問題があった。
【０００８】
また、装置内部に冗長構成を持ち、内部の故障検出機能による故障検出時には、該冗長構成により正常系の再構成を行うもの（非特許文献２および特許文献１）は、いずれも専用の故障を検出するための回路を別途用意しているため、装置の小型化、経済化の点で不利である。
【０００９】
さらには、冗長構成を構成するマルチＣＰＵに、通常機能と故障検出機能を併合する方法は、マルチＣＰＵに単一の通常機能以上に処理能力を要求することになるため、装置の通常に提供する機能の高性能化、故障検出能力の高性能化の点で不利である。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、上記の問題点を解決し、高信頼で、かつ経済的なサービスノード装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のサービスノード装置は、複数の入出力インタフェースカードと、該インタフェース間を接続可能なパケットスイッチと、サービス機能を有するｎ個のサービスモジュールと、パケットスイッチを制御する制御部から構成される。サービスモジュールは、ｋ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎ重化構成を採るとともに、内部に複数の種類のハードウェア回路記述を有し、この中から一つを選択して回路を再構成することにより機能を変更可能なリコンフィギュラブルデバイスを用いて構成されたサービスモジュール（以下、リコンフィギュアラブルサービスモジュール）である。
【００１２】
通常状態では、（ｎ−ｋ）個の予備状態にあるサービスモジュールの内少なくとも１つが、試験パケットによる試験機能に構成され、試験パケットをパケットスイッチを介して運用中の複数のサービスモジュールに送出し、該サービスモジュールからの応答状況に応じて、サービスモジュールやスイッチの故障を判断し、サービスモジュールの故障と判断した場合は、該故障したサービスモジュールと同一のサービス機能に、試験機能に構成されたサービスモジュールを再構成して運用とし、他に予備状態のサービスモジュールがある場合は、その内の少なくとも１つが試験機能に再構成され、試験を実施することにより、故障監視が継続される。また、予備状態にあるサービスモジュールの内、複数のモジュールが試験機能に構成され試験することにより、試験結果の多数決による試験の高信頼化も可能である。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明では、サービスモジュールを、機能の切り替えが瞬時に可能なリコンフィギュアラブルデバイス（参考文献：佐藤、「１０ｎｓで演算器間の構成を書き換えるダイナミック・リコンフィギュアラブル技術を開発」日経エレクトロニクス  ２００３年１月６日号、ｎｏ．８３８、ｐｐ．１１１−１２２）により構成してサービス中断時間を少なくできる利点を生かし、ｋ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎ多重構成と組み合わせ、同一サービスモジュールを通常のサービス機能と試験機能を切り替えて使うことを特徴としたものであり、専用の試験モジュールを必要とせず、予備状態にあるサービスモジュールが試験を実施し、試験専用のスイッチ端子も使わないため、経済的に試験を実施できる。また、サービス機能と試験機能を同時併合していないため、サービスモジュールに対する処理能力上の制限を緩和できる。また、予備状態にあるサービスモジュールが複数あれば、試験機能を冗長構成にできるため、サービスモジュールの多重故障時や試験モードのサービスモジュール自体の故障時でも予備のサービスモジュールへの再構成により試験を継続できる他、複数の試験モードのサービスモジュールによる多数決による故障判定の高精度化など、経済的に試験の高信頼化が図れるというメリットがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態によるサービスノード装置のブロック図である。サービスノード１装置は、ｍ個の入出力信号線１１1〜１１mと、ｍ個のインタフェースカード１２1〜１２m（特に指定しない場合、インタフェースガード１２）と、ｋ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎ多重化構成のｎ個の再構成可能サービスモジュール１３1〜１３s（特に指定しない場合、サービスモジュール１３）と、パケットスイッチ１４と、制御部１５で構成されている。サービスモジュール１３1〜１３nは、それぞれが複数のサービス機能を有する一つのサービスモジュールとして管理される。図２は、サービスモジュール１３のブロック図である。サービスモジュール１３はリコンフィギャラブルデバイス２２で構成され、パケットスイッチ１４と入出力信号線２１で接続され、入出力制御線２３で制御部１５と接続されている。リコンフィギャラブルデバイス２２は、回路記述に対応したコンフィギュレーションデータを複数持ち、セレクタにより１つを選択することにより処理回路（図中のリコンフィギャラブル回路）を瞬時に変更可能なマルチコンテキスト型を用いている。ここでは、サービス機能および試験機能に対応した複数（ｊ個）のコンフィギュレーションデータを持っている。試験機能に対応したコンフィギュレーションデータは、図４で説明した従来の試験モジュール３６と同等の試験機能と、さらには、故障検出結果に応じて、故障サービスモジュールと同一のサービス機能に自律的に再構成する機能、制御線２３を介して制御部１５からの制御により任意の機能に再構成する機能を有している。
【００１６】
次に、図１および図２を用いて本実施形態のサービスノード装置１の動作を説明する。入出力信号線１１1〜１１nからインタフェースカード１２1〜１２mにパケットが入力されると、インタフェースカード１２1〜１２mにおいて、パケットフォワーディングテーブル等を用いて、パケットを出力するインタフェースカードを決定する。同時に、パケット分類処理により必要なサービス処理の有無と種類を判断するとともに、制御部１５から受信したリコンフィギャラブルサービスモジュール１３1〜１３sのサービス機能種類に応じたスイッチ収容位置およびリコンフィギャラブルサービスモジュール１３1〜１３3の処理負荷状況をもとに、転送先のリコンフィギャラブルサービスモジュール１３を決定し、パケットスイッチ１４を介してパケットを転送する。パケットを受信したリコンフィギャラブルサービスモジュール１３は、サービス処理を実施した後、最終的に出力すべきインタフェースカード１２へパケットスイッチを介してパケットを転送する。このような動作により入力されたパケットは、所要のサービス処理がされるとともに所要の出力ポートから出力される。
【００１７】
次に、予備状態にあるサービスモジュール１３が実施する試験動作について説明する。ｋ−ｏｕｔ−ｏｆ−ｎ多重化構成のサービスモジュールは、通常状態では、（ｎ−ｋ）個が予備状態にある。このうちの少なくとも１つのサービスモジュールは、制御部１５からの制御により試験機能にリコンフィギュア（以下、試験モードのサービスモジュールと記す）される。該試験機能は、先に述べた従来の試験モジュール３６と機能的に同一であり、試験パケットによる試験を実施する。すなわち、予め定められた試験シーケンスに基づき試験パケットを生成し、パケットスイッチ１４を介して運用中のサービスモジュール１３に送出する。試験パケットを受信したサービスモジュール１３は、内部の処理情報を収集し応答パケットを生成するなど予め定められた応答処理を行い、応答パケットを試験モードのサービスモジュール１３に送出する。試験モードのサービスモジュール１３は、受信した応答パケットの情報を見てサービスモジュール１３の正常性を判断する。応答パケットが予め定められた時間内に到達しない場合は、再度試験パケットを送出するなどを行い、サービスモジュール１３の正常性を判断する。サービスモジュール１３を故障と判断した場合は、自サービスモジュールを自律的に故障サービスモジュールと同一のサービス機能に再構成すると共に、制御部１５にその旨を通知する。制御部１５は、変更があった運用中のサービス機能に対応したサービスモジュールのスイッチ収容情報を各インタフェースカード１２1〜１２mに通知する。通知を受けたインタフェースカード１２1〜１２mは、各自のパケットスイッチ１４のフォワーディングテーブルを書き換える。以上の動作で、サービスモジュールが故障時に正常系が再構成されることになる。さらに、制御部１５は、予備のサービスモジュールがあれば、試験機能への再構成を指示し、試験動作を継続させる。
【００１８】
なお、本実施形態の変形例として、制御部１５がサービスモジュール１３の全ての機能切換を制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態によるサービスノード装置のブロック図である。
【図２】図１のサービスノードのリコンフィギャラブルサービスモジュールのブロック図である。
【図３】従来のサービスノードのブロック図である。
【図４】従来の試験モジュールのブロック図である。
【符号の説明】
【００２０】
１、３    サービスノード装置
１１1〜１１m、２１、３１1〜３１m、４１    入出力信号線
２３、４２    入出力制御線
１２1〜１２m、３２1〜３２m    インタフェースカード
３３1〜３３n    サービスモジュール
１３1〜１３s    リコンフィギャラブルサービスモジュール
１４、３４    パケットスイッチ
１５、３５    制御部
２２    リコンフィギャラブルデバイス
３６    試験モジュール
３６ａ    試験パケット送受信部
３６ｂ    故障判定部
３６ｃ    制御インタフェース部
【図１】
2006080743.tif 000003
【図２】
2006080743.tif 000004
【図３】
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【図４】
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