(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケットを入力し、該パケットについて複数または単数の処理を行い、パケットを出力するネットワーク中継装置において、入力されたパケットに関する複数種類の統計情報データを収集する統計情報収集方法であって、入力されたパケットに関して収集した複数種類の統計情報データを、統計情報データの種類ごとに記憶装置の異なる記録位置に記録または更新する際に、第１のパケットと第２のパケットが、同一種類の統計情報データの更新処理に係わる場合、同一の記録位置に対する１回の読み出し処理、加算処理、および、書き込み処理で記録または更新を実行し、第１のパケットと第２のパケットが、異なる種類の統計情報データの更新処理に係わる場合、別々の記録位置に対する読み出し処理、加算処理、および、書き込み処理で記録または更新を実行することを特徴とするネットワーク中継装置の統計情報収集方法。
【請求項２】
入力されたパケットを処理し処理結果を出力するパケット処理部と、該パケット処理部の処理結果に関する統計情報データを保持及び更新する統計情報保持部と、前記統計情報保持部において更新されるべき統計情報データのアドレスを決定して前記統計情報保持部に出力する統計情報制御部を具備するネットワーク中継装置において、前記統計情報保持部は、前記統計情報制御部が出力するアドレスを記憶するデータバッファ部と、該データバッファ部の制御をおこなうデータバッファ制御部と、前記統計情報データの更新において加算を行うデータ加算部と、前記統計情報データを保持する記憶装置と、前記データバッファ部に記憶されたアドレスを用いて、第１のパケットと第２のパケットが同一アドレスに対する記録または更新をするのか、異なるアドレスに対する記憶または更新をするのかを判断し、前記判断に従い、同一アドレスに対する記録または更新の場合は、１回の読み出し処理、加算処理、および、書き込み処理で記録または更新を実行し、異なるアドレスに対する記憶または更新の場合は、別々の記録位置に対する読み出し処理、加算処理、および、書き込み処理で記録または更新を実行するように前記記憶装置の統計情報データの読み込み及び書き込み制御を行う記憶装置制御部を有することを特徴とするネットワーク中継装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケットを入力し、該パケットについて複数の処理を行い、処理の結果に従いパケットを出力するネットワーク中継装置において、該処理結果の統計情報データを収集する技術に係り、特に高速かつ連続する入力があり、該入力に対して多岐にわたる処理項目の統計情報データを、高速に収集することが必要な高性能ルータ装置等のネットワーク中継装置に対して好適な、統計情報収集方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に従来技術による統計情報収集方式の構成例を示す。ルーティング処理制御部２１は、パケット処理部３、統計情報処理部４から構成され、パケット処理部３は、内部にパケット処理バッファ３０を有し、統計情報処理部４は、統計情報制御部５、統計情報保持部６を有する。統計情報制御部５は、内部に統計情報制御部バッファ５０を有する。統計情報保持部６は記憶装置制御部６１、データ加算部６２、記憶装置６３で構成される。
パケットヘッダ情報などのデータは、入力信号線３００からパケット処理部３のパケット処理部バッファ３０に一時保存され、入力したパケットの送信元のチェックや宛先の決定、およびフィルタ検索等を行い、その結果（送信元が回線かスイッチか、宛先は回線かスイッチか、フィルタ廃棄か通過かなど）を出力信号線２００に出力すると同時に、信号線５００により統計情報処理部４に伝える。
次に統計情報処理部４での処理について説明する。統計情報処理部４で処理対象となるデータは、信号線５００により統計情報制御部５に入力し、統計情報制御部バッファ５０へ一時記憶される。統計情報制御部５では、前記データを用い、収集する統計情報の判定を行う。判定の結果、該統計情報を保持している記憶装置６３のアドレスを決定し、信号線６１０により統計情報保持部６の記憶装置制御部６１へ伝える。記憶装置制御部６１は、信号線６３０にて記憶装置６３へ該統計情報の読み出しを命令し、記憶装置６３は、信号線６１２により保持していた該統計情報値を伝える。記憶装置制御部６１は、信号線６２１により該統計情報値および更新差分値をデータ加算部６２へ伝え、データ加算部６２は加算処理を行い、信号線６１１にて加算結果（更新した統計情報値）を伝える。記憶装置制御部６１は、信号線６３０にて加算結果を記憶装置６３へ伝え、記憶装置６３は更新した統計情報を保持する。
図１１を用いて従来方式による統計情報収集処理の具体例を説明する。パケット処理結果▲１▼４００は、統計情報制御部５内の統計情報制御部バッファ５０に一時記憶され、統計情報制御部５は、パケット処理結果▲１▼４００からパケットが回線宛であることを識別し、回線宛ペイロード長の統計情報を収集するために、更新データのアドレスＡ１  ４１０−１とパケット処理結果▲１▼４００に含まれるペイロード長▲１▼４１０−２を統計情報制御部６１へ送信する。記憶装置制御部６１は、更新データのアドレスＡ１  ４１０−１を記憶装置６３へ送信し、記憶装置６３は、更新データのアドレスＡ１  ４１０−１からエントリ６３−１に保持している統計情報であるアドレスＡ１リードデータ４３０を記憶装置制御部６１を経由し、データ加算部６２へ送信する。データ加算部６２は、前記アドレスＡ１リードデータ４３０とペイロード長▲１▼４１０−２の加算処理を行う。加算処理後、データ加算部６２は、加算結果であるアドレスＡ１更新後データ４４０を記憶装置制御部６１へ送信する。記憶装置制御部６１は、アドレスＡ１更新後データ４４０と更新後データを格納する更新データのアドレスＡ１  ４１０−１を記憶装置６３へ送信し、記憶装置６３は、更新データのアドレスＡ１  ４１０−１によりアドレスＡ１更新後データ４４０を該エントリ６３−１に保持する。以上の動作をパケットごとに処理している。
図１４に、前記更新処理のうち、記憶装置６３の更新処理（読み出し・加算・書き出し）に関するタイムチャートを示す。第１パケット目の記憶装置更新処理に係わる読み出し処理がＲ１−１、加算処理がＡＤ１−１、書き込みがＷ１−１である。以下第２パケット目更新処理がそれぞれＲ１−２、ＡＤ１−２、Ｗ１−２に、第３パケット目がＲ１−３、ＡＤ１−３、Ｗ１−３に第４パケット目がＲ１−４、ＡＤ１−４、Ｗ１−４に対応する。従来方式では、１パケット毎に記憶装置の更新が行われ、１パケットの統計情報更新処理に３Ｔ時間必要であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術によるネットワーク中継装置の統計情報収集方式は、１パケット毎に記憶装置の統計情報の更新処理（読み出し・加算・書き込み）を行っていたため、ネットワーク中継装置に接続する回線速度の高速化や統計情報の収集項目種別の増加によって、単位時間当たりの処理数が増えた場合に、統計情報処理のスループットが出ないという問題が生じていた。たとえば回線速度が高速化された場合について、図１２、図１３を用いて説明する。
図１２は、従来方式による統計情報処理の各処理シーケンスと処理時間について示した図である。
図１３は、回線速度の高速化によって、パケット受信間隔がΔt1からΔt2へと短くなった場合について示した図である。図１２に示すように、パケット受信間隔Δt1でネットワークインターフェース部が受信する場合、統計情報保持部の処理およびネットワークインターフェース部からのパケットの出力は、Δt1間隔で実行できる。しかし図１３に示すように、より短い間隔Δt2でネットワークインターフェース部が受信する場合、統計情報制御部では、１つ前のパケットの処理を行っているため、パケット処理部から統計情報制御部に対して、次に到着したパケットの処理結果を送信することができず、処理待ち時間αが発生する。このためネットワークインターフェース部からのパケット送出間隔がΔt2＋αと受信間隔Δt2より長くなり、スループットが低下する。以上のことから、単位時間当たりの処理数が増加した場合、統計情報処理部がパケット転送処理のボトルネックとなり、ネットワーク中継装置のパケット転送処理のパフォーマンスが低下するという問題を生じる。
本発明の目的は、ネットワーク中継装置の回線速度の高速化および統計情報の収集項目の増加に対して、ネットワーク中継装置のパフォーマンスを低下させずに統計情報収集処理を行える方式を実現することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、パケットを入力し、パケットについて複数または単数の処理を行い、パケットを出力するネットワーク中継装置において、入力されたパケットに関する統計情報データを収集する統計情報収集方法であって、入力されたパケットに関して収集した統計情報データを記録または更新する際に、複数パケット単位で記録または更新処理することより、複数回にわたる可能性のある同一内容の処理を一括処理で実行する。さらに、一連の記録または更新処理を分散スケジューリングし、処理時間を短縮することで、高速に統計情報データを収集する。
具体的には、統計情報データを更新するアドレス、ペイロード長などの情報を複数パケット分バッファに一時記憶させることにより、従来の１パケット単位で記憶装置への更新処理を行う方式に対して、複数パケット単位で記憶装置への更新処理を行う。これにより統計情報データの更新処理のオーバーヘッドを低減し、パケット処理部の処理待ちを回避させることが可能になり、ネットワーク中継装置の回線高速化に対してパフォーマンスを低下せずに統計情報収集処理が可能となる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す図１〜９、１４、１５を用いて説明する。
図１に本発明を適用したネットワーク中継装置の全体構成図を示す。図１においてルーティング処理部２は、複数のネットワークインターフェース部８−１〜８−ｎとパケットスイッチ部１に接続される。パケットスイッチ部１には、複数のルーティング処理部２が接続されるが、図１では、１つのルーティング処理部２を接続した場合を例として示したものである。ルーティング処理部２は、パケット転送制御部２０を介してネットワークインターフェース部８−１〜８−ｎあるいはパケットスイッチ部１から受け取ったパケットのルーティング処理を行うルーティング処理制御部２１と、該ルーティング処理制御部２１のルーティング処理結果に従いパケットのフォワーディング処理を行うパケット転送制御部２０で構成される。ルーティング処理制御部２１は、ルーティング処理を行うパケット処理部３とルーティング処理に関する統計情報データの収集を行う統計情報処理部４からなる。プロセッサ部７は、統計情報を参照する場合に使用される制御プロセッサである。
はじめにルーティング処理について説明する。ルーティング処理部２では、（１）回線からの入力パケットをパケットスイッチ部１へ送信するケース、（２）パケットスイッチ部１からのパケットを回線へ送信するケースの２通りの処理がある。
ネットワークインターフェース部８−１からパケットスイッチ部１へ送信されるパケットは、ネットワークインターフェース部８−１において、接続する回線からパケットを入力し、信号の物理変換などのレイヤ１処理、フレームの種別に従った終端処理などのレイヤ２処理を行った後、ルーティング処理部２のパケット転送制御部２０へ送信される。パケット転送制御部２０は、受信したパケットをパケットバッファ部２２へ一時記憶するとともに、どこから来たかを示す送信元アドレス情報等を含むパケット制御ヘッダ情報を、入力信号線３００を通してルーティング処理制御部２１へ送信する。
ルーティング処理制御部２１では、パケット転送制御部２０から受信したヘッダ情報に対して、送信元情報のチェック、ヘッダの正常性チェックなどを行い、送信元が回線の場合、宛先情報（Next Hopアドレスなど）を決定するルーティング検索と不当あるいは問題のある発信元からのパケットの中継を阻止するためにあらかじめ登録された発信元のパケットのみを通過あるいは廃棄する入力フィルタ検索を行い、それにより得られたパケット処理結果をパケット転送制御部２０に転送する。パケット転送制御部２０は、パケット処理結果に従い、パケットバッファ部２２に一時記憶したパケットをパケットスイッチ部１に転送あるいは廃棄を行う。パケットスイッチ部１は付加されているスイッチ制御情報に従い、パケットをルーティング処理部２へ転送する。
パケットスイッチ部１からネットワークインターフェース部８−１〜８−ｎへ送信されるパケットは、ルーティング処理制御部２１において、物理アドレス（ＭＡＣアドレス）を決定するＡＲＰ検索と、不当あるいは問題のある宛先へのパケットの中継を阻止するために、あらかじめ登録された発信元のパケットのみを通過あるいは廃棄する出力フィルタ検索が行われる。前記処理結果に基づき宛先を決定し、宛先と付加情報などのパケット処理結果をパケット転送制御部２０および統計情報処理部４に送信する。パケット転送制御部２０は、パケット処理結果から、パケットバッファ部２２に一時記憶したパケットを指定物理アドレスに対応するネットワークインターフェース部８−ｎに送信する。ネットワークインターフェース部８−ｎはレイヤ１、２処理を行い、パケットを回線に出力する。
宛先が廃棄の場合、パケット転送制御部２０はパケットバッファ部２２に一時記憶したパケットを廃棄する。
一般的にパケット処理部３が出力する処理結果情報には、上記以外に多岐にわたる種類の存在する。このためパケット毎に複数の多種多様な項目の統計情報収集処理を行う必要がある。以下統計情報データの処理の説明では、パケット毎の収集項目を１つにフォーカスして説明する。
図２は統計情報処理部４の内部構成を示したものである。図２において統計情報処理部４は、統計情報制御部５と統計情報保持部６で構成される。統計情報制御部５は内部に統計情報制御部バッファ５０を持つ。統計情報保持部６はデータバッファ制御部６４、データ加算部６２、記憶装置制御部６１、データバッファ部６５、記憶装置６３から構成される。
統計情報処理の実施例について図３〜９を用いて説明する。
図３は、統計情報処理部４において、第１番目のパケットの統計情報処理の流れを示したものである。統計情報制御部５は、パケット処理結果▲１▼４００を入力し、収集すべき統計情報の判定を行う。統計情報制御部５は、パケット処理結果▲１▼から回線宛パケットであることを識別し、回線宛ペイロード長の統計情報データの更新処理を実行するため、更新データのアドレスＡ１ ４１０−１とペイロード長▲１▼４１０−２をデータバッファ制御部６４へ送信する。データバッファ制御部６４は、更新データのアドレスＡ１  ４１０−１とペイロード長▲１▼４１０−２を受け取り、データバッファ部６５へ更新データのアドレスＡ１  ４１０−１とペイロード長▲１▼４１０−２を送信する。データバッファ部６５は更新データのアドレスＡ１  ４１０−１とペイロード長▲１▼４１０−２を内部エントリ６５−１へ一時記憶する。
図４を用いて第２番目に到着したパケットの統計情報処理を説明する。前記と同様にパケット処理結果▲２▼４０１を受け取った統計情報制御部５は、スイッチ宛パケットであることを識別し、スイッチ宛ペイロード長の統計情報データの更新処理を実行するため、更新データのアドレスＡ２ ４１１−１とペイロード長▲２▼４１１−２をデータバッファ制御部６４へ送信する。データバッファ制御部６４は、更新データのアドレスＡ２ ４１１−１とペイロード長▲２▼４１１−２を受け取り、データバッファ部に空きがあり、かつ同じ種類の統計情報がデータバッファ部６５に記憶されていないことを確認し、データバッファ部６５へ更新データのアドレスＡ２ ４１１−１とペイロード長▲２▼４１１−２を送信する。データバッファ部６５は更新データのアドレスＡ２ ４１１−１とペイロード長▲２▼４１１−２を内部エントリ６５−２へ一時記憶する。
図５〜図７を用いて第３番目のパケットの統計情報処理を説明する。図５で前記と同様にパケット処理結果▲３▼４０２を受け取った統計情報制御部５は、回線宛パケットであることを識別し、回線宛ペイロード長の統計情報データの更新処理を実行するため、更新データのアドレスＡ１ ４１２−１とペイロード長▲３▼４１２−２をデータバッファ制御部部６４へ送信する。データバッファ制御部６４は、データバッファ部６５に同じ種類の統計情報が内部エントリ６５−１に既に記憶されているため、図６に示す以下の加算処理を行う。次に図７に示すようにデータバッファ制御部６４は、内部エントリ６５−１に保存されているペイロード長▲１▼４１０−２を読み出し、ペイロード長▲３▼４１２−２とともにデータ加算部６２へ転送し、加算を行う。加算結果であるペイロード長▲１▼＋▲３▼４６０は、データバッファ制御部６４に送信し、データバッファ制御部６４は、加算結果をデータバッファ部６５の内部エントリ６５−１に再度保存する。
図８〜図９を用いて第４番目のパケットの統計情報処理を説明する。図８で前記と同様にパケット処理結果▲４▼４０３を受信した統計情報制御部５は、入力フィルタ通過パケットであることを識別し、入力フィルタ通過ペイロード長の統計情報を収集するため、更新データのアドレスＡ３ ４１３−１とペイロード長▲４▼４１３−２をデータバッファ制御部６４へ送信する。データバッファ制御部６４は、データバッファ部６５には空きがないため、データバッファ制御部６４は、更新データのアドレスＡ１  ６５０−１と更新データのアドレスＡ２  ６５１−１と更新データのアドレスＡ３  ４１３−１を記憶装置制御部６１へ送信する。記憶装置制御部は更新データのアドレスＡ１  ６５０−１と更新データのアドレスＡ２  ６５１−１と更新データのアドレスＡ３  ４１３−１を記憶装置６３に送信し、記憶装置６３は更新データのアドレスＡ１  ６５０−１と更新データのアドレスＡ２  ６５１−１と更新データのアドレスＡ３  ４１３−１から、対応するエントリ６３−１、６３−２、６３−３に保持している統計情報データのアドレスＡ１リードデータ６３０とアドレスＡ２リードデータ６３１とアドレスＡ３リードデータ６３２を記憶装置制御部６１へ送信する。アドレスＡ１リードデータ６３０とアドレスＡ２リードデータ６３１とアドレスＡ３リードデータ６３２は、記憶装置制御部６１、データバッファ制御部６４を経由し、データ加算部６２へ送信される。データ加算部６２では、該アドレスＡ１リードデータ６３０とアドレスＡ２リードデータ６３１とアドレスＡ３リードデータ６３２とペイロード長▲１▼＋▲３▼６５０−２とペイロード長▲２▼６５１−２とペイロード長▲４▼４１３−２の加算処理を行う。加算処理後、図９に示すようにデータ加算部６２は、加算結果であるアドレスＡ１更新後データ６２０、アドレスＡ２更新後データ６２１、アドレスＡ３更新後データ６２２をデータバッファ制御部６４へ送信する。データバッファ制御部６４は、アドレスＡ１更新後データ６２０とアドレスＡ２更新後データ６２１とアドレスＡ３更新後データ６２２と更新後データを格納するアドレス４１３−１と６５０−１と６５１−１を記憶装置制御部６１を経由し記憶装置６３へ送信し、記憶装置６３は、更新データのアドレスＡ１  ６５０−１と更新データのアドレスＡ２  ６５１−１と更新データのアドレスＡ３  ４１３−１により、アドレスＡ１更新後データ６２０とアドレスＡ２更新後データ６２１とアドレスＡ３更新後データ６２２を対応するエントリ６３−１、６３−２、６３−３に書き込む。
図１５に前記処理における記憶装置６３の更新処理（読み出し・加算・書き出し）に関するタイムチャートを示す。本実施例では、前記更新処理において、第１パケット目と第３パケット目が同じ種類の統計情報項目の更新処理であったため、第１パケット目と第３パケット目の読み出し処理はＲ２−１、加算処理はＡＤ２−１、書き込みはＷ２−１で各々１回で実行できる。以下第２パケット目更新処理がそれぞれＲ２−２、ＡＤ２−２、Ｗ２−２に、第４パケット目がＲ２−３、ＡＤ−３、Ｗ１−３に対応する。図１４に示す従来技術の場合、パケット毎に更新処理を行うためオーバーヘッドが大きく、例えば、同じ種類の統計情報項目の更新処理が同一時間の更新処理に含まれている場合でも、同じ記憶装置読み出しと書き出し処理をパケット数分実行しなければならないため、４パケットの処理で１２Ｔ時間必要となる。しかし図１５に示す本発明技術を用いた場合、更新処理に対するオーバーヘッドを低減でき、同じ統計情報が更新処理に含まれている場合には、更新処理が一括処理で済むため、６Ｔ時間で４パケットの処理を終了することができ、高速な統計情報データの更新処理が可能となる。
また、図１に示すように統計情報処理部４は、プロセッサ部７からバス７００を通して、統計情報参照要求を受けると、記憶装置６３から該当統計情報を読み出し、バス７００を通して、プロセッサ部７へ送信する。これによりオペレータは統計情報を入手できる。
【０００６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、ネットワークの中継装置に接続される回線が高速化されたり、収集すべき統計情報の項目が増加することにより、統計情報更新の単位時間当たりの処理数が増加した場合でも、パケット転送処理のパフォーマンスを低下させずに統計情報データの収集処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態であるネットワーク中継装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１のルーティング処理部の具体的構成例を示す図である。
【図３】統計情報の処理について最初のパケットの処理結果を処理する場合の具体例を示すブロック図である。
【図４】統計情報の処理について２番目のパケットの処理結果を処理する場合の具体例を示すブロック図である。
【図５】統計情報の処理について３番目のパケットの処理結果を処理（バッファ比較）する場合の具体例を示すブロック図である。
【図６】統計情報の処理について３番目のパケットの処理結果を処理（バッファ一時記憶値との加算処理）する場合の具体例を示すブロック図である。
【図７】統計情報の処理について３番目のパケットの処理結果を処理（加算値バッファ記憶）する場合の具体例を示すブロック図である。
【図８】統計情報の処理について４番目のパケットの処理結果を処理（記憶装置読みだし）する場合の具体例を示すブロック図である。
【図９】統計情報の処理について４番目のパケットの処理結果を処理（記憶装置書きだし）する場合の具体例を示すブロック図である。
【図１０】従来技術による統計情報収集方式の構成例を示すブロック図である。
【図１１】従来技術による統計情報収集方式の処理の例について示したブロック図である。
【図１２】従来技術による処理シーケンスと処理時間の関係についての例を示したシーケンス図である。
【図１３】図１２において受信間隔が短くなった場合についてのシーケンス図である。
【図１４】従来技術による記憶装置の統計情報更新処理についてのタイムチャート図である。
【図１５】記憶装置の統計情報更新処理についてのタイムチャート図である。
【符号の説明】
１  パケットスイッチ部
２  ルーティング処理部
３  パケット処理部
４  統計情報処理部
５  統計情報制御部
６  統計情報保持部
７  プロセッサ部
８  ネットワークインターフェース部
２０  パケット転送制御部
２１  ルーティング処理制御部
２２  パケットバッファ
３０  パケット処理部バッファ
５０  統計情報制御部バッファ
６１  記憶装置制御部
６２  データ加算部
６３  記憶装置
６４  データバッファ制御部
６５  データバッファ部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0003937901.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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