(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一のクライアント・ノードに通信上結合された第一のスイッチと；
少なくとも第二のクライアント・ノードに通信上結合された第二のスイッチと；
少なくとも第三のクライアント・ノードに通信上結合された第三のスイッチであって、前記第三のスイッチは前記第一のスイッチと前記第二のスイッチを通信上一緒に結合する、第三のスイッチと；
前記第一、第二および第三のスイッチを含む第一の通信経路であって、前記第一の通信経路は前記一つまたは複数の第一のクライアント・ノードのうちの一つを前記一つまたは複数の第三のクライアント・ノードのうちの一つに通信上結合する、第一の通信経路と；
前記第一のスイッチを含む第二の通信経路であって、前記第二の通信経路は前記一つまたは複数の第一のクライアント・ノードのうちの一つを前記一つまたは複数の第三のクライアント・ノードのうちの一つに通信上結合する、第二の通信経路とを有するコンピュータ・クラスタ・ネットワークであって、
前記第一のスイッチ、前記第二のスイッチおよび前記第三のスイッチのそれぞれは複数のスイッチ・ポートを有し、前記第一のスイッチ、前記第二のスイッチおよび前記第三のスイッチについての前記複数のスイッチ・ポートは前記第一のスイッチ、前記第二のスイッチおよび前記第三のスイッチについてのある総数のスイッチ・ポートを含み、前記スイッチ・ポートの総数は：
前記少なくとも第一のクライアント・ノード；
前記少なくとも第二のクライアント・ノード；および
前記少なくとも第三のクライアント・ノードの総数の４倍より少ない、
コンピュータ・クラスタ・ネットワーク。
【請求項２】
前記第一および第二の通信経路が実質的に等しい最大帯域幅をもつ、請求項１記載のコンピュータ・クラスタ・ネットワーク。
【請求項３】
コンピュータ・システムをネットワーク接続する方法であって：
少なくとも三つのスイッチの各スイッチをそれぞれの少なくとも一つのクライアント・ノードに通信上結合する段階と、
前記少なくとも三つのスイッチのうちの少なくとも二つのスイッチを、前記少なくとも三つのスイッチのうちの少なくとも一つの他のスイッチを使って一緒に通信上結合し；前記少なくとも三つのスイッチのそれぞれに複数のスイッチ・ポートを設け、前記少なくとも三つのスイッチの前記複数のスイッチ・ポートはある総数のスイッチ・ポートを含み、該総数は、前記それぞれの少なくとも一つのクライアント・ノードの総数の４倍以下である、段階と、
前記それぞれの少なくとも一つのクライアント・ノードの各クライアント・ノードを、前記それぞれの少なくとも一つのクライアント・ノードの他の各クライアント・ノードと、それぞれの少なくとも二つの通信経路を通じて一緒に通信上結合する段階と、
前記それぞれの少なくとも二つの通信経路の各通信経路に実質的に等しい最大帯域幅容量を与える段階とを含む、
方法。
【請求項４】
第一のセットのスイッチを有するコンピュータ・ネットワーク・クラスタであって、
前記第一のセットのスイッチは、第二のセットのスイッチの他の各スイッチに結合されており、前記第一および第二のセットのスイッチは、複数のクライアント・ノードの各クライアント・ノードを前記複数のクライアント・ノードの他の各クライアント・ノードに複数の通信経路を通じて通信上結合し、前記複数の通信経路の各通信経路は：
前記第一のセットのスイッチの起点スイッチ、前記第二のセットのスイッチの中間スイッチおよび前記第一のセットのスイッチの宛先スイッチを含む第一の通信経路であって、前記第一のセットのスイッチの前記起点スイッチから前記第二のセットのスイッチの前記中間スイッチへ、そして前記第二のセットのスイッチの前記中間スイッチから前記第一のセットのスイッチの前記宛先スイッチへと信号が経路制御されるよう、前記複数のクライアント・ノードのそれぞれの二つを一緒に通信上結合する第一の通信経路と；
前記第二のセットのスイッチの起点スイッチ、前記第一のセットのスイッチの中間スイッチおよび前記第二のセットのスイッチの宛先スイッチを含む第二の通信経路であって、前記第二のセットのスイッチの前記起点スイッチから前記第一のセットのスイッチの前記中間スイッチへ、そして前記第一のセットのスイッチの前記中間スイッチから前記第二のセットのスイッチの前記宛先スイッチへと信号が経路制御されるよう、前記複数のクライアント・ノードの前記それぞれの二つを一緒に通信上結合する第二の通信経路とを含む、
コンピュータ・ネットワーク・クラスタ。
【請求項５】
前記第二の通信経路が前記第一の通信経路とは異なる、請求項４記載のコンピュータ・ネットワーク・クラスタ。
【請求項６】
前記第一のセットのスイッチの前記起点スイッチおよび前記第一のセットのスイッチの前記中間スイッチが一つの物理スイッチ・ユニットである、請求項４記載のコンピュータ・ネットワーク・クラスタ。
【請求項７】
前記複数の通信経路のうちの少なくとも一つが第三の通信経路を含み、前記第三の通信経路は：
前記第一のセットのスイッチの前記起点スイッチおよび
前記第二のセットのスイッチの中間スイッチを含み、
前記第三の通信経路の前記中間スイッチは前記第一の通信経路の前記中間スイッチとは異なる、
請求項４記載のコンピュータ・ネットワーク・クラスタ。
【請求項８】
前記第一および第二の通信経路が互いに独立して動作する、請求項４記載のコンピュータ・ネットワーク・クラスタ。
【請求項９】
前記第一および第二の通信経路が実質的に等しい最大帯域幅をもつ、請求項４記載のコンピュータ・ネットワーク・クラスタ。
【請求項１０】
前記第一および第二の通信経路が実質的に等しい最大帯域幅をもち、
前記実質的に等しい最大帯域幅が、実質的に同様のスイッチから構築される単一レールのコンピュータ・クラスタ・ネットワークによって提供されるより1.2ないし1.5倍大きい、
請求項４記載のコンピュータ・ネットワーク・クラスタ。
【請求項１１】
前記第一および第二の通信経路がそれぞれ、実質的に同様のスイッチから構築される単一レールのコンピュータ・クラスタ・ネットワークによって提供されるより少なくとも1.2倍大きい最大帯域幅をもつ、
請求項４記載のコンピュータ・ネットワーク・クラスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンピュータ・システムに、特に増大した帯域幅をもつコンピュータ・ネットワーク・クラスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
太い木（fat-tree）トポロジーをもって構築されたコンピュータ・クラスタ・ネットワークは非常にしばしば、大規模並列コンピュータ・システムにおけるクライアント・ノードを相互接続するために使用される。この型のトポロジーは、最終的にはクライアント・ノードにつながる幹、枝および葉をもつ構造のため、しばしば「木（tree）」と呼ばれる。さらに、太い木ネットワークは典型的には、一定の帯域幅でのクライアント・ノード間の通信を提供する。というのも、各スイッチ・レベルから次の、より高いレベルへの接続の数が直前の、より低いレベルからの接続の数と同じだからである。最低レベルは、クライアント・ノードにつながるポートをもつ「葉（leaves）」を含む。ハイパフォーマンス・コンピュータは、より高い帯域幅、信頼性を要求する本質的な機能のために、およびより高い可用性を要求する非常に多数のプロセッサを使用する応用のために、ますます使われている。これらの必要性を満たすため、従来のネットワーク・クラスタは典型的には、クライアント・ノードを分岐させる重複した太い木ネットワーク、あるいはデュアル・レール（dual-rail）・ネットワーク構成を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この改良された機能のコストは典型的には単一レール（single-rail）・ネットワークの２倍である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ある実施形態では、コンピュータ・クラスタ・ネットワークは、それぞれの少なくとも一つのクライアント・ノードに通信上結合された少なくとも三つのスイッチを含む。前記少なくとも三つのスイッチの少なくとも一つは、前記複数のスイッチの少なくとも他の二つを一緒に通信上結合する。
【０００５】
方法実施形態では、クライアント・ノードをネットワーク接続する方法が、少なくとも三つのスイッチの各スイッチをそれぞれの少なくとも一つのクライアント・ノードに通信上結合することを含む。本方法はまた、前記少なくとも三つのスイッチの少なくとも二つのスイッチを、前記少なくとも三つのスイッチのうちの少なくとも他の一つを通じて一緒に通信上結合することを含む。
【０００６】
本発明のいくつかの実施形態の技術的利点は、従来の単一レールの太い木ネットワークによって提供されるものよりも増加した帯域幅および冗長性を、従来のデュアル・レール・ネットワークで実現できるよりもずっと低いコストで含みうることである。さらに、さまざまな実施形態は、太い木ネットワークを管理するために開発された従来のソフトウェアを使用できることがありうる。
【０００７】
本発明のさまざまな実施形態が列挙される技術的利点の一部を含んでいてもよいし、全部を含んでいてもよいし、あるいは一つも含んでいなくてもよいことは理解されるであろう。さらに、本発明の他の技術的利点が、本願に含まれる図面、説明および請求項から当業者には容易に明白となりうる。
【０００８】
本発明およびその特徴および利点のより十全な理解のために、ここで、付属の図面との関連で下記の記述を参照する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の教示に基づく、コンピュータ・クラスタ・ネットワークの一部分の例示的な実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１のコンピュータ・クラスタ・ネットワークの一部分の例示的な実施形態であって、過半数の16個のクライアント・ノードが冗長な通信経路によって一緒に通信上結合されているものを示すブロック図である。
【図３】図１のコンピュータ・クラスタ・ネットワークの一部分の例示的な実施形態であって、完全に冗長な通信経路が12個のクライアント・ノードのそれぞれを通信上結合しているものを示すブロック図である。
【図４Ａ】図１のコンピュータ・クラスタ・ネットワークの一部分の例示的な実施形態であって、完全に冗長な通信経路が132個のクライアント・ノードのそれぞれを通信上結合しているものを示すブロック図である。
【図４Ｂ】図４Ａのコンピュータ・クラスタ・ネットワークのコンピュータ・クラスタ・ネットワークの一部分を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の教示によれば、改良されたネットワーク・ファブリックをもつネットワーク・クラスタおよびそのための方法が提供される。特定のネットワーク・ファブリック構成を利用することにより、特定の諸実施形態は、増加した帯域幅および冗長性を低下したコストで実現できる。本発明の実施形態およびその利点は、図面の図１ないし４を参照することによって最もよく理解される。さまざまな図面の同様な部分および対応する部分には同様の参照符号が使われている。本稿を通じて明記される個別的な例は例示的な目的のみを意図したものであり、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。さらに、図１ないし図４の図は必ずしも縮尺通りに描かれていない。
【００１１】
図１は、コンピュータ・クラスタ・ネットワーク１００の一部分の例示的な実施形態を示すブロック図である。コンピュータ・クラスタ・ネットワーク１００は一般に、ネットワーク・ファブリック１０４によって相互接続された複数のクライアント・ノードを含む。のちに示されるように、本発明のいくつかの実施形態におけるネットワーク・ファブリック１０４は、クライアント・ノード１０２のそれぞれの間の冗長な通信経路を提供してもしなくてもよい。
【００１２】
クライアント・ノード（client  nodes）１０２は、一般に、ネットワーク・ファブリック１０４を通じて互いに通信するよう動作可能な任意の好適な単数または複数の装置を指し、スイッチ、処理要素、メモリ要素または入出力要素のうちの一つまたは複数を含む。例示的な実施形態では、クライアント・ノード１０２はコンピュータ・プロセッサを含む。ネットワーク・ファブリック（network  fabric）１０４は一般に、オーディオ、ビデオ、信号、データ、メッセージまたはそれらの任意の組み合わせを伝送できる任意の相互接続システムを指す。この特定の実施形態では、ネットワーク・ファブリック１０４は銅ケーブルで相互接続された複数のスイッチを有する。
【００１３】
従来式のネットワーク・ファブリックは一般に、専用のエッジ・スイッチおよび専用のコア・スイッチを含む。エッジ・スイッチはコア・スイッチをクライアント・ノードに結合し、コア・スイッチは他のコア・スイッチおよび／またはエッジ・スイッチどうしを一緒に結合する。たとえば、クライアント・ノードからのメッセージはそれぞれのエッジ・スイッチを通じて、次いでコア・スイッチを通じて、そして宛先クライアント・ノードに接続された宛先エッジ・スイッチへと経路制御されうる。コア・スイッチは定義により、クライアント・ノードには直接結合されない。本開示および付属の請求項の目的のためには、「直接結合」の用語は、いかなるスイッチまたはクライアント・ノードの介在もなしに通信上ネットワーク接続されることを意味する。一方、「結合」の用語は、何らかのスイッチまたはクライアント・ノードの介在ありまたはなしで通信上ネットワーク接続されることを意味する。通常、より高い帯域幅および冗長性を要求するシステムは、しばしば、クライアント・ノードを分岐させる重複した太い木ネットワーク（duplicate  fat-tree  networks  stemming  off  the  client  nodes）あるいはデュアル・レール・ネットワーク構成を含む。しかしながら、この改善された機能のコストはしばしば、単一レール・ネットワークの２倍である。これは、少なくとも部分的には、２倍の数のスイッチの利用のためである。したがって、本発明の実施形態のいくつかの教示は、従来式の単一レールの太い木ネットワークによって提供されるものに対して帯域幅および冗長性を、従来式のデュアル・レール・ネットワークで実現できるよりずっと低いコストで増大させる諸方法を認識する。のちに示されるように、さまざまな実施形態において、向上された帯域幅、冗長性およびコスト効率は、従来式のアーキテクチャよりもスイッチの総数を減らし、従来式の経路制御方式に比べてスイッチ機能を増やすことによって実施されうる。そのような改善されたネットワーク・クラスタの例示的な実施形態を図２ないし図４に示す。
【００１４】
図２は、大半の16個のクライアント・ノードが冗長な通信経路によって通信上結合されているコンピュータ・クラスタ・ネットワークの一部の例示的な実施形態を示すブロック図である。さまざまな実施形態において、コンピューティング・クラスタ・ネットワーク２００は図１のコンピューティング・クラスタ・ネットワーク１００の少なくとも一部分をなしていてもよい。コンピュータ・クラスタ・ネットワーク２００は、複数のスイッチ２１２、２１４、２１６、２１８、２２２、２２４、２２６および２２８を結合する複数の接続具〔コネクタ〕２７０を概括的に含み、クライアント・ノード１０２を相互接続する通信経路を概括的に提供する。この例示的な実施形態では、各クライアント・ノード２３２、２３４、２３６、２３８、２４０、２５２、２４４、２４６、２４８、２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６０および２６２は、スイッチの組少なくとも二つ２１０および２２０に結合する。各スイッチ・セット２１０および２２０は仮想ネットワークの一部をなす。のちに示されるように、二つの仮想ネットワークは、大規模並列コンピュータ・システムのクライアント・ノード２０２を通信上結合する冗長な通信経路を提供する。
【００１５】
接続具２７０は、オーディオ、ビデオ、信号、データ、メッセージまたはそれらの任意の組み合わせを伝送することのできる任意の相互接続媒体を一般に指す。接続具２７０は、コンピュータ・クラスタ・ネットワーク１００のスイッチ２１２、２１４、２１６、２１８、２２２、２２４、２２６および２２８とクライアント・ノード２３２、２３４、２３６、２３８、２４０、２５２、２４４、２４６、２４８、２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６０および２６２を一緒に結合する。この例示的な実施形態では、接続具２７０は銅ケーブルである。しかしながら、いかなる好適な接続具２７０が使用されてもよく、たとえば、光ファイバー・ケーブルまたは回路基板上の金属トレースも含まれる。
【００１６】
この例示的な実施形態では、各スイッチ２１２、２１４、２１６、２１８、２２２、２２４、２２６および２２８は、複数のポート（たとえば、スイッチ２１２のポート２７２、２７４、２７６、２７８、２８０、２８２、２８４および２８６）と、任意のポートにはいってくるデータが任意の他のポートから出ていくことを許容する集積回路とを含む。各スイッチ２１２、２１４、２１６、２１８、２２２、２２４、２２６および２２８の少なくとも一つのポートが、そのスイッチ２１２、２１４、２１６、２１８、２２２、２２４、２２６および２２８をそれぞれのクライアント・ノードに結合する（たとえば、ポート２７２はスイッチ２１２をクライアント・ノード２３２に結合する）。各スイッチの少なくとも一つの他のポートはそのスイッチを別のスイッチに結合する（たとえば、ポート２８０はスイッチ２１２をスイッチ２２３に結合する）。この例におけるスイッチ２１２、２１４、２１６、２１８、２２２、２２４、２２６および２２８はそれぞれ８つのポートをもつ（たとえば、スイッチ２１２のポート２７２、２７４、２７６、２７８、２８０、２８２、２８４および２８６）が、本開示の範囲から外れることなく任意の適切な数のポートを使用してもよい。たとえば、ネットワーク・ファブリック１０４は、図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、２４個のポートをもつスイッチを含んでいてもよいし、あるいは異なる数の個別ポートをもつスイッチを含んでいてもよい。
【００１７】
クライアント・ノード２０２は、図１のクライアント・ノード１０２に構造および機能において実質的に類似している。この特定の実施形態では、各クライアント・ノード２０２は、同じスイッチ２１２、２１４、２１６、２１８、２２２、２２４、２２６および２２８に結合された他のクライアント・ノードにメッセージを通信することができる。たとえば、クライアント・ノード２３２からのメッセージは、該メッセージを他のスイッチ２１４、２１６、２１８、２２２、２２４、２２６および２２８を通じて経路制御することなく、スイッチ２１２を通じてクライアント・ノード２３４、２３６および２３８の任意のものに経路制御できる。しかしながら、クライアント・ノード２０２どうしを一緒に結合する通信経路の少なくとも一部は、スイッチ２１２、２１４、２１６、２１８、２２２、２２４、２２６および２２８のうちの複数を通る。
【００１８】
スイッチ２１２、２１４、２１６、２１８、２２２、２２４、２２６および２２８の間の通信経路の経路制御〔ルーティング〕を実施するため、この例示的実施形態は、静的な経路制御表を使う。つまり、同じスイッチ２１２、２１４、２１６、２１８、２２２、２２４、２２６または２２８に直接結合されていない二つのクライアント・ノード２０２の間で通信されるメッセージが、少なくとも一つの所定の通信経路を含む。この例示的実施形態では、それぞれの所定の通信経路は、スイッチ・セット２１０または２２０の一方の、それぞれの起点および宛先スイッチ２１２、２１４、２１６、２１８、２２２、２２４、２２６または２２８と、他方のスイッチ・セット２１０または２２０の中間スイッチ２１２、２１４、２１６、２１８、２２２、２２４、２２６または２２８を含む。本開示および付属の請求項の目的のためには、「起点スイッチ（origin  switch）」とは、特定のメッセージを通信するクライアント・ノードに直接結合されたスイッチを指し、「宛先スイッチ（destination  switch）」とは、特定のメッセージを受領するクライアント・ノードに直接結合されたスイッチを指し、「中間スイッチ（middle  switch）」とは、起点スイッチと宛先スイッチを通信上結合するスイッチを指す。例解すると、クライアント・ノード２４０からクライアント・ノード２３２に通信されるメッセージは、起点スイッチ２１４を通り、次いで中間スイッチ２２４を通り、次いでクライアント・ノード２３２に直接結合されている宛先スイッチ２１２を通るよう経路制御されうる。簡単のため、例示的実施形態の接続具２７０および静的経路制御表は、図２では、スイッチ・セット２１０の各起点スイッチがスイッチ・セット２２０のそれぞれの中間スイッチに直接対向して位置され、逆もそうである一方、特定の宛先スイッチはメッセージ宛先に依存して変わるよう、構成されている。この例示的実施形態は静的な経路制御表を使用するが、さまざまな他の実施形態が代替的に他の経路制御方式を使用してもよい。たとえば、他の実施形態は動的な経路制御表を使用してもよい。
【００１９】
この特定の実施形態では、クライアント・ノード２０２の少なくとも過半数が冗長な通信経路によって相互接続される。冗長な通信経路を提供することは、図２に示されるように、二つの仮想ネットワークを併合〔マージ〕することによって実施されうる。この二つの仮想ネットワークは共通接続具２７０を共有しているが、独立して機能しうる。例解すると、上記した通信経路に加えて、クライアント・ノード２４０からクライアント・ノード２３２に通信されるメッセージは、起点スイッチ２２４を通り、次いで中間スイッチ２１４を通り、次いでクライアント・ノード２４０に直接結合する宛先スイッチ２２０を通って経路制御されてもよい。このように、この例示的実施形態では、各スイッチは、個別の通信経路に依存して、起点スイッチ、中間スイッチまたは宛先スイッチとして機能しうる。ネットワーク・ファブリック１０４の冗長性は、コンピューティング・システム２００の通信経路に利用可能な帯域幅を増加させうる。さらに、さまざまな実施形態は、太い木ネットワークを管理するために開発された従来式のソフトウェアを使用することができてもよい。
【００２０】
各スイッチ２１２、２１４、２１６、２１８、２２２、２２４、２２６または２２８が通信経路に依存して起点スイッチ、中間スイッチまたは宛先スイッチとして機能しうるため、この例示的実施形態は、従来式のデュアル・レール式太い木ネットワークに比べて、少なくとも部分的には、従来式の専用のコア・スイッチをなくすことによって、スイッチの総数を減らす。さまざまな実施形態において、スイッチ２１２、２１４、２１６、２１８、２２２、２２４、２２６または２２８の数の削減は、コンピュータ・クラスタ・ネットワーク２００の信頼性およびコスト効率を高めうる。さまざまな他の実施形態は、本開示の教示をコア・スイッチとの関連で有利に利用しうる。たとえば、コア・スイッチは、それぞれが図２に示されるのと同様の併合された仮想ネットワークを有する複数のサブ・アレイどうしを一緒に結合してもよい。
【００２１】
図２の例示的な構成は、たとえ仮想ネットワークの一つに障害が発生しても、クライアント・ノード２０２の少なくとも過半数の間での継続した通信経路を可能にする。しかしながら、スイッチ２１２、２１４、２１６、２１８、２２２、２２４、２２６または２２８の一つに障害が発生すると、クライアント・ノード２０２の個々の一つへの接続性がこの例示的な構成における両方のポートにおいてだめになる。たとえば、スイッチ２１２が完全にだめになると、この例示的実施形態では、クライアント・ノード２３２はスイッチ２２２を通じて通信しなければならない。しかしながら、スイッチ２２２は、この特定の実施形態では、スイッチ２１２を中間スイッチとして使って、スイッチ２２４、２２６および２２８に経路制御する。こうして、クライアント・ノード２３２は、スイッチ２１２に障害が発生するときには、一時的に孤立させられる。短い遅延ののち、経路制御管理ソフトウェアはネットワーク・ファブリック１０４を構成し直して、スイッチ２２２からのメッセージを別の中間スイッチ（たとえば２１４、２１６または２１８）に経路制御し直すようにするが、走っているプログラムは遅延の間に打ち切られることもありうる。この問題に対する例示的な解決策が図３に示される。
【００２２】
図３は、完全に冗長な（fully  redundant）通信経路が12個のクライアント・ノードのそれぞれを通信上結合している、コンピュータ・クラスタ・ネットワーク３００の一部分の例示的な実施形態を示すブロック図である。すなわち、この特定の実施形態では、コンピュータ・システム３００のネットワーク・ファブリックは一般に、クライアント・ノード３３４、３３６、３３８、３４０、３４４、３４６、３４８、３５０、３５４、３５６、３５８、３６０のそれぞれを、少なくとも二つの異なる通信経路と結合する。さまざまな実施形態において、コンピュータ・クラスタ・ネットワーク３００は、図１のコンピュータ・クラスタ・ネットワーク１００の少なくとも一部分をなしていてもよい。コンピュータ・システム３００は一般に、複数のスイッチ３１２、３１４、３１６、３１８、３２２、３２４、３２６および３２８ならびに複数のクライアント・ノード３０２を結合する複数の接続具〔コネクタ〕３７０を概括的に含む。スイッチ３１２、３１４、３１６、３１８、３２２、３２４、３２６および３２８、接続具３７０およびクライアント・ノード３０２はそれぞれ、図２のスイッチ２１２、２１４、２１６、２１８、２２２、２２４、２２６または２２８、接続具２７０およびクライアント・ノード２０２に構造および機能において実質的に類似している。
【００２３】
図３に示されるネットワーク・ファブリック１０４構成は、たとえスイッチ３１２、３１４、３１６、３１８、３２２、３２４、３２６および３２８の一つに障害が発生したとしても、各クライアント・ノード３３４、３３６、３３８、３４０、３４４、３４６、３４８、３５０、３５４、３５６、３５８、３６０が他のクライアント・ノード３３４、３３６、３３８、３４０、３４４、３４６、３４８、３５０、３５４、３５６、３５８、３６０と互いに通信を維持することを可能にする。図２の例示的な実施形態とは異なり、この特定の実施形態の通信経路はどれも、スイッチとそれぞれの中間スイッチの間の直接結合に頼っていない。この特定の構成の一つの利点は、各クライアント・ノード３３４、３３６、３３８、３４０、３４４、３４６、３４８、３５０、３５４、３５６、３５８、３６０がそれぞれの他のクライアント・ノード３３４、３３６、３３８、３４０、３４４、３４６、３４８、３５０、３５４、３５６、３５８、３６０への冗長な通信経路を有するということである。こうして、スイッチ３１２に障害が発生したとしても、クライアント・ノード３３４、３３６および３３８は、コンピュータ・システム３００の他の任意のクライアント・ノード３４０、３４４、３４６、３４８、３５０、３５４、３５６、３５８、３６０と通信を続けうる。
【００２４】
図２および図３の例示的実施形態は、簡単のため、８つの８ポート・スイッチおよび限られた数のクライアント・ノードを使っているが、本開示の原理は著しくより複雑なコンピュータ・システムにも適用されうる。より複雑なコンピュータ・システムの例示的な実施形態が図４Ａおよび図４Ｂに示されている。
【００２５】
図４Ａは、132個のクライアント・ノードのそれぞれを通信上結合する完全に冗長な通信経路をもつ、コンピュータ・クラスタ・ネットワーク４００の一部分の例示的な実施形態を示すブロック図である。さまざまな実施形態において、コンピュータ・クラスタ・ネットワーク４００は、図１のコンピュータ・クラスタ・ネットワーク１００の少なくとも一部分をなしていてもよい。図３のコンピュータ・システム３００の場合と同様、コンピュータ・クラスタ・ネットワーク４００の冗長性のため、ネットワーク・スイッチまたは接続具が修理または交換中に継続した機能性が許容される。この特定の実施形態では、コンピュータ・クラスタ・ネットワーク４００のネットワーク・ファブリックは、その一部を図４Ｂに示しているが、一般に、複数のスイッチ４１０およびクライアント・ノード４０２を結合する複数の接続具４７０を含む。接続具４７０およびクライアント・ノード４０２はそれぞれ、図２の接続具２７０およびクライアント・ノード２０２に構造および機能において実質的に類似している。図４Ｂに示されるように、スイッチ４１０はそれぞれ、たいていの現行技術の集積回路スイッチで典型的なように２４個のポートを含む。
【００２６】
少なくとも２４個のポートをもつスイッチを使うさまざまな実施形態は、完全に冗長なネットワークをより有望なソリューションにしうる。例解すると、図３の例示的な実施形態は、図２の例示的な実施形態に対し、クライアント・ノード数または接続性（connectivity）の25%削減をもつ。しかしながら、相対的な接続性の削減は、図４Ａおよび４Ｂに示される２４ポートのスイッチを使う構成については、8%でしかない。
【００２７】
コンピュータ・クラスタ・ネットワーク４００のネットワーク構成は、従来式の構成の単一レールまたはデュアル・レール・ネットワークに対していくつかの利点を提供する。例解すると、144個のクライアント・ノードを従来式の単一レール・ネットワークで構成することは、典型的には、18個の２４ポート・スイッチおよび288本のケーブルが要求され、スイッチのいくつかはコア・スイッチとして機能する。これは、数学的にはS×P＝3Nと表せる。ここで、Sはスイッチ数、Pはスイッチ当たりのポート数、Nはクライアント・ノード数である。同様に、従来式の単一レール・ネットワークによって典型的に利用される接続具の数は数学的には(S×P)−Nとして表せる。従来式のデュアル・レール・ネットワークについては、数学的表現は典型的にはS×P＝6Nとなり、一方、接続具の数は典型的には(S×P)−2Nである。従来式のデュアル・レール・ネットワークは典型的には比較する単一レール・ネットワークに対して２倍の帯域幅をもつが、デュアル・レール・ネットワークは、上の式に示されるように、典型的には２倍の数の相対的スイッチを有し、よってコストが倍になる。したがって、本発明のいくつかの実施形態の教示は、従来式の単一レール・ネットワークに対して1.2Xないし1.5Xの帯域幅の上昇を認識し、一方で、一般に、スイッチおよび接続具の数を、従来式のデュアル・レール太い木ネットワークに対して30%以上減らす。このように、さまざまな実施形態において、帯域幅の比例した増大は、比較する単一レール・ネットワークに対するコストの比例した増大よりも大きくなりうる。たとえば、コンピュータ・クラスタ・ネットワーク４００は132個のクライアント・ノード４０２を、24個の２４ポート・スイッチ４１０および396個の接続具４７０のみを使って冗長にネットワーク接続する。この特定の実施形態のネットワーク構成は、数学的には、(S×P)＝4(N−S)として表せる。ここで、接続具の数は[S×(P−2)]−Nとして表される。
【００２８】
本発明の方法および装置の特定の実施形態が付属の図面において示され、以上の詳細な説明において記載されているが、本発明が開示されている実施形態に限定されるものでなく、付属の請求項に記載され、付属の請求項によって定義される本発明の精神から外れることなく、数多くの再構成、修正および代替ができることは理解されるであろう。
いくつかの態様を記載しておく。
〔態様１〕
通信上、冗長に結合された複数のクライアント・ノードと；
第一および第二のスイッチのセットとを有する、コンピュータ・ネットワーク・クラスタであって、
各スイッチ・セットはそれぞれ少なくとも４個のスイッチを有し、各スイッチは少なくとも８個のスイッチ・ポートを有し、前記少なくとも８個のスイッチ・ポートのうち少なくとも４個は前記複数のクライアント・ノードのうちの個々のものに直接結合され、前記少なくとも８個のスイッチ・ポートのうちの少なくとも他の４個は前記少なくとも８個のスイッチのうちの別のスイッチに直接結合され、；
前記第一のスイッチ・セットの各スイッチが、前記第二のスイッチ・セットの少なくとも一つの個別スイッチを前記第二のスイッチ・セットの別のスイッチと互いに通信上結合し、
前記第二のスイッチ・セットの各スイッチが、前記第一のスイッチ・セットの少なくとも一つの個別スイッチを前記第一のスイッチ・セットの別のスイッチと互いに通信上結合する、
コンピュータ・ネットワーク・クラスタ。
〔態様２〕
それぞれの少なくとも一つのクライアント・ノードに通信上結合された少なくとも三つのスイッチを有するコンピュータ・クラスタ・ネットワークであって、
前記少なくとも三つのスイッチの少なくとも一つは、前記複数のスイッチの少なくとも他の二つを一緒に通信上結合する、コンピュータ・クラスタ・ネットワーク。
〔態様３〕
前記少なくとも三つのスイッチのそれぞれが複数のスイッチ・ポートを有し、
前記複数のスイッチ・ポートの総数が、前記少なくとも一つのクライアント・ノードの総数の４倍以下である、
態様２記載のコンピュータ・クラスタ・ネットワーク。
〔態様４〕
前記少なくとも一つのクライアント・ノードの各クライアント・ノードが前記少なくとも一つのクライアント・ノードの他のクライアント・ノードと互いに、少なくとも二つの通信経路を通じて通信しうる、
態様３記載のコンピュータ・クラスタ・ネットワーク。
〔態様５〕
前記複数のスイッチ・ポートの総数が、前記少なくとも一つのクライアント・ノードの総数から前記少なくとも三つのスイッチの総数を引いて４をかけたもの以上である、
態様４記載のコンピュータ・クラスタ・ネットワーク。
〔態様６〕
前記少なくとも三つのスイッチが少なくとも第一のスイッチのセットおよび第二のスイッチのセットを有し、
前記第一のスイッチ・セットの各スイッチが、前記第二のスイッチ・セットの少なくとも一つの個別スイッチを前記第二のスイッチ・セットの別のスイッチと互いに通信上結合し、
前記第二のスイッチ・セットの各スイッチが、前記第一のスイッチ・セットの少なくとも一つの個別スイッチを前記第一のスイッチ・セットの別のスイッチと互いに通信上結合する、
態様３記載のコンピュータ・クラスタ・ネットワーク。
〔態様７〕
前記第二のスイッチ・セットの前記少なくとも一つの個別スイッチと、前記第一のスイッチ・セットの少なくとも一つの個別スイッチを前記第一のスイッチ・セットの別のスイッチと互いに通信上結合する前記第二のスイッチ・セットのスイッチとが同じスイッチである、態様６記載のコンピュータ・クラスタ・ネットワーク。
〔態様８〕
それぞれが前記複数のスイッチ・ポートの個別の少なくとも一つに結合された複数の接続具をさらに有する態様３記載のコンピュータ・クラスタ・ネットワークであって、
前記複数の接続具の総数が、前記複数のスイッチ・ポートの総数から前記少なくとも一つのクライアント・ノードの総数を引いたものよりも少ない、
コンピュータ・クラスタ・ネットワーク。
〔態様９〕
それぞれが前記少なくとも三つのスイッチのそれぞれの前記複数のスイッチ・ポートの個別の少なくとも一つに通信上結合された複数の接続具をさらに有する態様３記載のコンピュータ・クラスタ・ネットワークであって、
前記複数の接続具の総数が、ある接続具に通信上結合された前記複数のスイッチ・ポートの総数から前記複数のクライアント・ノードの総数を引いたもの以上である、
コンピュータ・クラスタ・ネットワーク。
〔態様１０〕
前記複数の通信経路のそれぞれの最大帯域幅が一定である、態様４記載のコンピュータ・クラスタ・ネットワーク。
〔態様１１〕
前記最大帯域幅が、同様のスイッチ、クライアント・ノードおよびコネクタから構築される単一レール・コンピュータ・クラスタ・ネットワークによって提供されるよりも1.2ないし1.5倍大きい、態様１０記載のコンピュータ・クラスタ・ネットワーク。
〔態様１２〕
コンピュータ・システムをネットワーク接続する方法であって：
少なくとも三つのスイッチの各スイッチをそれぞれの少なくとも一つのクライアント・ノードに通信上結合する段階と、
前記少なくとも三つのスイッチのうちの少なくとも二つのスイッチを、前記少なくとも三つのスイッチのうちの少なくとも他の一つを通じて一緒に通信上結合する段階とを有する、
方法。
〔態様１３〕
前記少なくとも三つのスイッチのそれぞれに複数のスイッチ・ポートを設ける段階をさらに有し、
前記複数のスイッチ・ポートの総数が、前記それぞれの少なくとも一つのクライアント・ノードの総数の４倍以下である、
態様１２記載の方法。
〔態様１４〕
前記それぞれの少なくとも一つのクライアント・ノードの各クライアント・ノードを、前記それぞれの少なくとも一つのクライアント・ノードの他のクライアント・ノードと互いに、少なくとも二つの通信経路を通じて通信上結合する段階をさらに有する、
態様１３記載の方法。
〔態様１５〕
前記少なくとも三つのスイッチのそれぞれに複数のスイッチ・ポートを設ける段階が、前記それぞれの少なくとも一つのクライアント・ノードの総数から前記少なくとも三つのスイッチの総数を引いて４をかけたもの以上である総数のスイッチ・ポートを設けることを含む、
態様１４記載の方法。
〔態様１６〕
態様１４記載の方法であって、さらに：
前記少なくとも三つのスイッチを少なくとも第一のスイッチのセットおよび第二のスイッチのセットにグループ分けし、
前記第一のスイッチ・セットの少なくとも一つのスイッチを通じて、前記第二のスイッチ・セットの少なくとも一つのスイッチを前記第二のスイッチ・セットの別のスイッチと互いに通信上結合し、
前記第二のスイッチ・セットの少なくとも一つのスイッチを通じて、前記第一のスイッチ・セットの少なくとも一つのスイッチを前記第一のスイッチ・セットの別のスイッチと互いに通信上結合することを含む、
態様１４記載の方法。
〔態様１７〕
態様１３記載の方法であって、前記少なくとも三つのスイッチのそれぞれの前記複数のスイッチ・ポートのそれぞれに接続具を通信上結合する段階をさらに有し、
前記接続具の総数が、前記複数のスイッチ・ポートの総数から前記それぞれの少なくとも一つのクライアント・ノードの総数を引いたものよりも少ない、
方法。
〔態様１８〕
態様１４記載の方法であって、前記少なくとも三つのスイッチのそれぞれの前記複数のスイッチのうち２つを除いたすべてに接続具を通信上結合する段階をさらに有し、
前記接続具の総数が、ある接続具に通信上結合された前記複数のスイッチ・ポートの総数から前記複数のクライアント・ノードの総数を引いたもの以上である、
方法。
〔態様１９〕
前記少なくとも二つの通信経路のそれぞれに同じ最大帯域幅容量を設けることをさらに含む、態様１４記載の方法。
〔態様２０〕
前記少なくとも一つのスイッチ・ポートのうちの第一のスイッチ・ポート上でメッセージを受領する段階と
前記複数のスイッチ・ポートのうちの第二のスイッチ・ポート上で前記メッセージを通信する段階とをさらに有する、
態様１３記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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