(57)【要約】  従来型ネットワークと直接相互接続ネットワークとの間のブリッジング、スイッチング、又はルーティングが可能な専用ゲートウェイデバイスが提供され、一般にＳＦＰ＋コネクタ、ＱＳＦＰコネクタ、及びＱＳＦＰ＋コネクタのうちの１又は２以上を含むポート毎に単一のリンクを有する１又は２以上の従来型ネットワークポートの第１のセットであって、かかるポートが、従来型ネットワークを形成するスイッチ又はデバイスに接続される、１又は２以上の従来型ネットワークポートの第１のセットと、一般にＭＸＣコネクタ、ＭＴＰコネクタ、及びＭＴＯコネクタのうちの１又は２以上を含むポート毎に多数のリンク（２又は３以上）を有する１又は２以上の直接相互接続ポートの第２のセットであって、かかるポートが、直接相互接続ネットワークに接続される、１又は２以上の直接相互接続ポートの第２のセットと、を備える。【選択図】図１
2020537439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
従来型ネットワークと直接相互接続ネットワークとの間のネットワークトラフィックのブリッジング、スイッチング、又はルーティングが可能な専用ネットワークゲートウェイデバイス（５０）であって、
ポート毎に単一のリンクを有する少なくとも１つの従来型ネットワークポート（１００）の第１のセットと、
ポート毎に少なくとも２つのリンクを有する少なくとも１つの直接相互接続ポート（１０２）の第２のセットと、
を備え、
前記従来型ネットワークポート（１００）の第１のセットは、従来型ネットワークを形成するスイッチ又はデバイスのうちの１つに接続され、前記少なくとも１つの直接相互接続ポート（１０２）の第２のセットは、前記直接相互接続ネットワークに接続される、デバイス（５０）。
【請求項２】
前記従来型ネットワークポート（１００）の第１のセットは、ＳＦＰ＋コネクタ、ＱＳＦＰコネクタ、及びＱＳＦＰ＋コネクタのうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載のデバイス（５０）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの直接相互接続ポート（１０２）の第２のセットは、ＭＸＣコネクタ、ＭＴＰコネクタ、及びＭＴＯコネクタのうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載のデバイス（５０）。
【請求項４】
前記従来型ネットワークポート（１００）は、前記従来型ネットワーク内のスイッチポート及びルータポートのうちの少なくとも１つに接続される、請求項１に記載のデバイス（５０）。
【請求項５】
前記直接相互接続ポート（１０２）の第２のセットは、前記直接相互接続ネットワークの実装で使用される受動パッチパネル／ハブ（６０）に接続される、請求項１に記載のデバイス（５０）。
【請求項６】
前記直接相互接続ポート（１０２）の第２のセットは各々、固有の専用の直接相互接続の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ１０４）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、汎用プロセッサ、ネットワークプロセッサ、及び直接相互接続ネットワーク内のノードとして機能を果たすことができるデバイスのうちの少なくとも１つに接続される、請求項１に記載のデバイス（５０）。
【請求項７】
前記直接相互接続ポート（１０２）の第２のセットは各々、共有された直接相互接続の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ１０４）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、汎用プロセッサ、ネットワークプロセッサ、及び直接相互接続ネットワーク内のノードとして機能を果たすことができるデバイスのうちの少なくとも１つに接続される、請求項１に記載のデバイス（５０）。
【請求項８】
ブリッジング機能、スイッチング機能及びルーティング機能のうちの少なくとも１つは、ネットワークスイッチＡＳＩＣ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、汎用プロセッサ、ネットワークプロセッサ、及びネットワークトラフィック転送を実行できるデバイスのうちの少なくとも１つによって実行される、請求項１に記載のデバイス（５０）。
【請求項９】
ブリッジング機能、スイッチング機能及びルーティング機能のうちの少なくとも１つは、ネットワークコントローラＡＳＩＣ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、汎用プロセッサ、ネットワークプロセッサ、及びネットワークトラフィック転送を実行できるデバイスのうちの少なくとも１つによって実行される、請求項１に記載のデバイス（５０）。
【請求項１０】
前記ＡＳＩＣ、前記ＦＰＧＡ、前記汎用プロセッサ、及びノードのうちの少なくとも１つは、ローカルに送信先／送信元指定されたトラフィックが従来型ネットワークインタフェースラインを通じて送られる直接相互接続ノードとして機能することができる、請求項９に記載のデバイス（５０）。
【請求項１１】
前記直接相互接続ポートは、前記直接相互接続ネットワーク内のデバイスの代わりになる、請求項１に記載のデバイス（５０）。
【請求項１２】
前記直接相互接続ポートの第２のセットは、複数の直接相互接続ネットワークに接続される、請求項１に記載のデバイス（５０）。
【請求項１３】
従来型ネットワークと直接相互接続ネットワークとの間のネットワークトラフィックのブリッジング、スイッチング、及びルーティングのうちの少なくとも１つが可能である専用ネットワークゲートウェイデバイス（５０）であって、
直接相互接続ネットワークに接続されるように構成された直接相互接続ポートである第１のポートと、
従来型ネットワークを形成するスイッチ及びデバイスのうちの少なくとも１つに接続されるように構成された標準のネットワークポートである第２のポートと、
を備える、デバイス（５０）。
【請求項１４】
前記第１のポートは、ＭＸＣコネクタ、ＭＴＰコネクタ、及びＭＴＯコネクタのうちの少なくとも１つを備える、請求項１３に記載のデバイス（５０）。
【請求項１５】
前記第２のポートは、ＳＦＰ＋コネクタ、ＱＳＦＰコネクタ、及びＱＳＦＰ＋コネクタのうちの少なくとも１つを備える、請求項１３に記載のデバイス（５０）。
【請求項１６】
前記第１のポートは、前記直接相互接続ネットワークの実装で使用される受動パッチパネル／ハブに接続される、請求項１３に記載のデバイス（５０）。
【請求項１７】
前記第２のポートは、前記従来型ネットワーク内におけるスイッチポート又はルータポートのうちの少なくとも１つに接続される、請求項１３に記載のデバイス（５０）。
【請求項１８】
従来型ネットワークと直接相互接続ネットワークとの間のネットワークトラフィックのブリッジング及びルーティングのうちの少なくとも１つのための専用ネットワークゲートウェイデバイス（５０）であって、
従来型ネットワークを形成するエンドデバイスに接続され、ポート毎に単一のリンクを有する従来型ネットワークポート（１００）の第１のセットと、
前記直接相互接続ネットワークに接続され、ポート毎に２又は３以上のリンクを有する直接相互接続ポート（１０２）の第２のセットと、
を備え、前記直接相互接続ネットワークは、ネットワークトラフィックが前記専用ネットワークゲートウェイデバイス（５０）から別の専用ネットワークゲートウェイデバイス（５０）にルーティングすることを可能にするバックボーンとして機能し、前記別の専用ネットワークゲートウェイデバイスは、
第２の従来型ネットワークを形成するエンドデバイスに接続され、ポート毎に単一のリンクを有する従来型ネットワークポート（１００）の第１のセットと、
前記直接相互接続ネットワークに接続され、ポート毎に２又は３以上のリンクを有する直接相互接続ポート（１０２）の第２のセットと、
を備える、ことを特徴とするデバイス（５０）。
【請求項１９】
従来型ネットワークと直接相互接続ネットワークとの間のネットワークトラフィックのブリッジング、スイッチング、及びルーティングのうちの少なくとも１つのための専用ネットワークゲートウェイデバイス（５０）であって、
従来型ネットワークを形成するスイッチ及びデバイスのうちの少なくとも１つに接続され、ポート毎に単一のリンクを有する少なくとも１つの従来型ネットワークポート（１００）の第１のセットと、
直接相互接続ネットワークに接続され、ポート毎に１又は２以上のリンクを有する少なくとも１つの直接相互接続ポート（１０２）の第２のセットと、
単一の直接相互接続ノードとして機能するように論理的に関連付けられた複数の直接相互接続ポートと、
を備える、デバイス（５０）。
【請求項２０】
従来型ネットワークと直接相互接続ネットワークとの間のネットワークトラフィックのブリッジング、スイッチング、及びルーティングのうちの少なくとも１つを行うコンピュータ実装方法であって、
前記直接相互接続ネットワーク内の１又は２以上のノードとして機能する請求項１に記載の前記専用ゲートウェイデバイス（５０）を前記従来型ネットワーク及び前記直接相互接続ネットワークに接続するステップと、
前記ゲートウェイデバイス（５０）を用いて、前記ネットワークトラフィックのヘッダ又はコンテンツに基づいて前記従来型ネットワークと前記直接相互接続ネットワークとの間で前記ネットワークトラフィックを転送するステップと、
を含む、コンピュータ実装方法。
【請求項２１】
２以上のゲートウェイデバイス（５０）によって、従来型ネットワークに位置するリソースがアクセス可能である場合に、どのゲートウェイデバイス（５０）が前記リソースにアクセスできるようにする能力を有するかを調整するコンピュータ実装方法であって、
ＡＲＰ、ブロードキャスト、マルチキャスト、又はエニーキャストトラフィックを直接相互接続ポートで受信するステップであって、前記トラフィックが、前記従来型ネットワークに位置する前記リソースへのアクセスを要求し、前記直接相互接続ポートが、１又は２以上のホップを介して前記２以上のゲートウェイデバイスにリンクされ、前記ゲートウェイデバイスの各々が前記リソースへのアクセスを可能にすることができるステップと、
前記２以上のゲートウェイデバイスから、前記リソースへのアクセスを可能にすべき最適なゲートウェイデバイスポートを計算するステップと、
前記トラフィックと、前記直接相互接続ノードと、前記計算された最適ゲートウェイデバイスポートとの間の関連付け情報を生成するステップと、
前記関連付け情報を前記２以上のゲートウェイデバイスの各々に伝達して、前記計算された最適ゲートウェイデバイスポートが前記リソースにアクセスできるように確保するステップと、
を含む、コンピュータ実装方法。
【請求項２２】
前記リソースへのアクセスを可能にすべき最適なゲートウェイデバイスポートを計算するステップは、前記２以上のゲートウェイデバイスポートのうちのどれが、前記直接相互接続ポートに最も近いかを判定するステップを含む、請求項２１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項２３】
前記リソースへのアクセスを可能にすべき最適なゲートウェイデバイスポートを計算するステップは、合意アルゴリズムを使用して前記トラフィックの整合性を保証するステップを含む、請求項２１に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項２４】
前記関連付け情報を伝達するステップは、専用又は共有された調整バスによって処理される、請求項２１に記載のコンピュータ実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータネットワーク内のＩ／Ｏ（入力／出力）トラフィックに関する。より具体的には、本発明は、従来型ネットワークと直接相互接続ネットワークとの間のデータのブリッジング、スイッチング、又はルーティングを行う専用デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータネットワークは、多数のノードが、互いにデータをルーティング又は他の方法で交換することを可能にする。その結果、コンピュータネットワークは、ストレージサーバの共有使用、ワールドワイドウェブへのアクセス、電子メールの使用などの膨大な数のアプリケーション及びサービスをサポートすることができる。
【０００３】
ノードは、それ自体、多くの場合、これらのノードが実行する特殊なタスクに基づいて３つのタイプ、すなわち、計算を実行する（しかしながら、一般に、皆無かそれに近いローカルディスクスペースを有する）ＣＰＵを有するサービスなどの計算ノードと、システムの二次ストレージを含み並列ファイルシステムサービスを提供するＩ／Ｏノードと、外部データサーバ及び大容量記憶システムへの接続を提供するゲートウェイノードと、に特徴付けることができる。一部のノードは、例えばＩ／Ｏ機能及びゲートウェイ機能の両方を処理することなどの２以上の機能を提供することさえ可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０２７３２０号
【特許文献２】国際公開第２０１５／１２０５３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、並列システム及び分散システムのＩ／Ｏは、コンピュータシステムのユーザ及び設計者の両方にとって非常に大きな関心事になっている。この点で、ＣＰＵの速度は、事実上、毎年、指数関数的速度で増加しているが、残念なことに、Ｉ／Ｏデバイスの速度は、それより遅い速度で増加しており、このことは、多くの場合、この速度が機械構成要素の速度によって更に制限される場合があるという事実に起因する。従って、ノード間のＩ／Ｏデータトラフィックの尺度であるＩ／Ｏ性能は、ネットワーク性能における制限因子であることが多い。実際には、ＣＰＵとＩ／Ｏとの間の速度の不一致は、並列及び分散コンピュータシステムにおいて顕著であり、Ｉ／Ｏは、スケーラビリティを大幅に制限する可能性があるボトルネックの状態のままである。このことは、ネットワークがマルチメディア及び科学的モデリングを伴う商用アプリケーションに関連している場合に特に当てはまり、例えば、これらのアプリケーションの各々は、非常に大きなＩ／Ｏ要件を有する。
【０００６】
国際公開第２０１５／０２７３２０号（並列コンピュータシステムにおいてネットワークノードをメッシュ状に接続するための新規性のあるトーラス又は高基数相互接続トポロジを説明している）に開示されているものなどの直接相互接続ネットワークは、一般に、トラフィックを直接相互接続の一部分であるノードに制限する。国際公開第２０１５／０２７３２０号に開示されている新規性のあるシステム及びアーキテクチャは、特に、データセンタ及びクラウドデータセンタでの商用展開に有用で実用的であるが、残念なことに、現在運用中のほとんどのデータセンタは、依然として、とりわけ、従来型レガシー３層アーキテクチャ、ファットツリー型アーキテクチャ、又はＤＣｅｌｌサーバセントリックアーキテクチャに基づいている。データセンタがこれらのアーキテクチャに基づく場合には、残念なことに、これらのデータセンタが直接相互接続に参加することは、望ましくないか又は不可能であり、従って、データセンタは、このようなネットワークトポロジの利点を活用することができない。いくつかの従来技術の直接相互接続アーキテクチャは、各ノード又はノードのサブセット（すなわち、ゲートウェイノード）が、直接相互接続ネットワーク及び従来型ネットワークの両方への二重接続性を有するシステムを提供しているが、これらのノードは、これら２つのネットワーク間でブリッジング又はルーティングを行うため、かかるノードがデバイスのリソースを管理及びロードすることは困難である。
【０００７】
従って、直接相互接続デバイス及び非直接相互接続デバイスが通信することを可能にするように設計及び可能にされた直接相互接続ゲートウェイを有することが望ましい。更に、Ｉ／Ｏトラフィックに関して上述した欠点のうちの幾つかを克服することを支援できるゲートウェイを有することが有用である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの態様では、本発明は、従来型ネットワークと直接相互接続ネットワークとの間のブリッジング、スイッチング、又はルーティングが可能な専用デバイス、すなわち、ゲートウェイデバイスを提供する。
【０００９】
別の態様では、本発明は、ネットワーク管理システムによって管理できる非常に管理しやすいゲートウェイデバイスを提供する。
【００１０】
更に別の態様では、本発明は、ＭＡＣテーブル、並びに複数の直接相互接続ポート間でのＡＲＰ、ブロードキャスト、マルチキャスト及びエニーキャスト応答の協調を可能にするゲートウェイデバイスを提供する。
【００１１】
１つの実施形態では、本発明は、従来型ネットワークと直接相互接続ネットワークとの間のネットワークトラフィックのブリッジング、スイッチング、又はルーティングが可能な専用ネットワークゲートウェイデバイスを提供し、該デバイスは、ポート毎に単一のリンクを有する１又は２以上の従来型ネットワークポートの第１のセットを備え、かかるポートは、従来型ネットワークを形成するスイッチ又はデバイスに接続され、本デバイスは更に、ポート毎に２又は３以上のリンクを有する１又は２以上の直接相互接続ポートの第２のセットを備え、かかるポートは、直接相互接続ネットワークに接続される。従来型ネットワークポートは、ＳＦＰ＋コネクタ、ＱＳＦＰコネクタ、及びＱＳＦＰ＋コネクタのうちの１又は２以上を備え、従来型ネットワーク内におけるスイッチポート又はルータポートに接続でき、その一方、直接相互接続ポートは、ＭＸＣコネクタ、ＭＴＰコネクタ、及びＭＴＯコネクタのうちの１又は２以上を備え、直接相互接続ネットワークの実装で使用される受動パッチパネル／ハブに接続することができる。代替的に、直接相互接続ポートは各々、これらのポート自体の専用の直接相互接続の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に接続すること、又は直接相互接続ポートは各々、１又は２以上の共有された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に接続することができる。ブリッジング、スイッチング、又はルーティング機能は、ネットワークスイッチＡＳＩＣ又はネットワークコントローラＡＳＩＣによって実行することができる。これらのＡＳＩＣは、ローカルに送信先／送信元指定されたトラフィックが従来型ネットワークインタフェースラインを通じて送られる直接相互接続ノードとして機能することができる。それに加えて、他の実施形態では、直接相互接続ポートは、直接相互接続ネットワーク内のデバイスの代わりになることができ、直接相互接続ポートは、複数の直接相互接続ネットワークに接続されることさえ可能である。
【００１２】
別の実施形態では、本発明は、従来型ネットワークと直接相互接続ネットワークとの間のネットワークトラフィックのブリッジング、スイッチング、又はルーティングが可能な専用ネットワークゲートウェイデバイスを提供し、該デバイスは、２つのポート、すなわち、直接相互接続ネットワークに接続できる直接相互接続ポートである第１のポートと、従来型ネットワークを形成するスイッチ又はデバイスに接続できる標準ネットワークポートである第２のポートとを備える。第１のポートは、ＭＸＣコネクタ、ＭＴコネクタＰ、又はＭＴＯコネクタのうちの１つを備えることができ、直接相互接続ネットワークの実装で使用される受動パッチパネル／ハブに接続することができる。第２のポートは、ＳＦＰ＋コネクタ、ＱＳＦＰコネクタ、又はＱＳＦＰ＋コネクタのうちの１つを備え、従来型ネットワーク内におけるスイッチポート又はルータポートに接続することができる。
【００１３】
更に別の実施形態では、本発明は、従来型ネットワークと直接相互接続ネットワークとの間のネットワークトラフィックのブリッジング又はルーティングが可能な専用ネットワークゲートウェイデバイスを提供し、該デバイスは、ポート毎に単一のリンクを有する従来型ネットワークポートの第１のセットを備え、かかるポートは、第１の従来型ネットワークを形成するエンドデバイスに接続され、本デバイスは更に、ポート毎に２又は３以上のリンクを有する直接相互接続ポートの第２のセットを備え、かかるポートは、直接相互接続ネットワークに接続され、該直接相互接続ネットワークは、ネットワークトラフィックが、専用ネットワークゲートウェイデバイスから別の専用ネットワークゲートウェイデバイスにルーティングされることを可能にするバックボーンとして機能し、該別の専用ネットワークゲートウェイデバイスは、ポート毎に単一のリンクを有する従来型ネットワークポートの第１のセットを備え、かかるポートは、第２の従来型ネットワークを形成するエンドデバイスに接続され、本デバイスは更に、ポート毎に２又は３以上のリンクを有する直接相互接続ポートの第２のセットを備え、かかるポートは、直接相互接続ネットワークに接続される。
【００１４】
更に別の実施形態では、本発明は、従来型ネットワークと直接相互接続ネットワークとの間のネットワークトラフィックのブリッジング、スイッチング、又はルーティングが可能な専用ネットワークゲートウェイデバイスを提供し、該デバイスは、ポート毎に単一のリンクを有する１又は２以上の従来型ネットワークポートの第１のセットを備え、かかるポートは、従来型ネットワークを形成するスイッチ又はデバイスに接続され、本デバイスは更に、ポート毎に１又は２以上のリンクを有する１又は２以上の直接相互接続ポートの第２のセットを備え、かかるポートは、直接相互接続ネットワークに接続され、本デバイスは更に、単一の直接相互接続ノードとして機能するように論理的に関連付けられた複数の直接相互接続ポートを備える。
【００１５】
別の実施形態では、本発明は、従来型ネットワークと直接相互接続ネットワークとの間のネットワークトラフィックのブリッジング、スイッチング、又はルーティングを行うコンピュータ実装方法を提供し、該方法は、直接相互接続ネットワーク内の１又は２以上のノードとして機能する専用ゲートウェイデバイスを従来型ネットワーク及び直接相互接続ネットワークに接続するステップと、該ゲートウェイデバイスを用いて、ネットワークトラフィックのヘッダ又はコンテンツに基づいて従来型ネットワークと直接相互接続ネットワークとの間で該ネットワークトラフィックを転送するステップと、を含む。
【００１６】
更に別の実施形態では、本発明は、２以上のゲートウェイデバイスによって、従来型ネットワークに位置するリソースがアクセス可能である場合に、どのゲートウェイデバイスがリソースへのアクセスできるようにすべきかを調整するコンピュータ実装方法を提供し、本方法は、（ｉ）従来型ネットワークに位置するリソースへのアクセスを要求するＡＲＰ、ブロードキャスト、マルチキャスト、又はエニーキャストトラフィックを、各々が該リソースへのアクセスを提供できる２以上のゲートウェイデバイスに１又は２以上のホップを介してリンクされた直接相互接続ポートで受信するステップと、（ｉｉ）リソースへのアクセスを可能にすべき２以上のゲートウェイデバイスから最適なゲートウェイデバイスポートを計算するステップと、（ｉｉｉ）トラフィックと、直接相互接続ノードと、該計算された最適ゲートウェイデバイスポートとの間の関連付け情報を生成するステップと、（ｉｖ）該関連付け情報を２以上のゲートウェイデバイスの各々に伝達して、計算された最適ゲートウェイデバイスポートがリソースにアクセスできるようにすることを保証するステップと、を含む。リソースへのアクセスを可能にすべき最適なゲートウェイデバイスポートを計算するステップは、２以上のゲートウェイデバイスポートのうちのどれが、直接相互接続ポートに最も近いかを判定するステップを含むこと、又は合意アルゴリズムを使用してトラフィックの整合性を保証するステップを含むことができる。関連付け情報を伝達するステップは、専用の又は共有された調整バスによって処理することができる。
【００１７】
次に、本発明の実施形態について添付図面を参照して例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の１つの実施形態によるゲートウェイデバイスの高水準概要である。
【図２】いくつかのポートが従来型ネットワークコネクタに接続され、他のポートが、それ自体の専用直接相互接続ＡＳＩＣに接続された状態で従来型ネットワークスイッチＡＳＩＣを備える、本発明の１つの実施形態によるゲートウェイデバイスの概要である。
【図２ｂ】各直接相互接続ＡＳＩＣが、２以上の直接相互接続ポートに接続され、２以上の従来型ネットワークスイッチＡＳＩＣポートに接続できる場合の本発明の１つの実施形態によるゲートウェイデバイス（図２に示されているものに関連）の概要である。
【図２ｃ】従来型ネットワークスイッチＡＳＩＣの機能と１又は２以上の直接相互接続ＡＳＩＣの機能とを組み合わせた単一のスイッチ及び直接相互接続ＡＳＩＣを備える、本発明の１つの実施形態によるゲートウェイデバイスの概要である。
【図２ｄ】従来型ネットワークポート及び直接相互接続ポートを含むホストインタフェースカードを備える、本発明の１つの実施形態によるゲートウェイデバイスの概要である。
【図２ｅ】直接相互接続ＡＳＩＣ及び従来型ネットワークコントローラＡＳＩＣの機能が、単一の直接相互接続及び従来型ＡＳＩＣに組み合わされたホストインタフェースカードを備える、本発明の１つの実施形態によるゲートウェイデバイスの概要である。
【図２ｆ】直接相互接続ポートが、ポート毎に１又は２以上のリンクを含み、ゲートウェイデバイスによってグループに組み合わされて、各グループが、直接相互接続ネットワーク内の単一のノードとして機能するように、ゲートウェイデバイスによって論理的に関連付けられるようになる場合の、本発明の１つの実施形態によるゲートウェイデバイスの概要である。
【図３】直接相互接続ポートが受動パッチパネル／ハブに接続された場合の本発明の１つの実施形態によるゲートウェイデバイスの概要である。
【図４】直接相互接続ポートが直接相互接続トポロジ内のサーバに取って代わる場合の本発明の１つの実施形態によるゲートウェイデバイスの概要である。
【図４ｂ】直接相互接続ポートのリンクが異なるノードに接続される場合の、図４に示されている実施形態を示す。
【図５】ゲートウェイ上の直接相互接続ポートが異なる直接相互接続ネットワークにリンクされて、複数の直接相互接続ネットワーク間のブリッジング、スイッチング、又はルーティングが可能になる場合の、本発明の１つの実施形態の概要である。
【図６】直接相互接続ネットワーク内のノードの全部又は大部分が、ゲートウェイポートで構成され、他のデバイスの全部又は大部分が、１又は２以上のゲートウェイに直接接続された場合の本発明の１つの実施形態の概要である。
【図７】直接相互接続ネットワークにおいて各デバイスから最も近いゲートウェイポートまでの平均距離（ホップでの）をどのようにして最小にするかについての例を提示する。
【図８】どの直接相互接続ポートが、同じ直接相互接続ネットワーク内の２以上のポートで受信されたＡＲＰ要求に応答すべきかを、ゲートウェイがどのようにして調整できるかについての例を提示する。
【図８ｂ】調整機能が、直接相互接続ＡＳＩＣにわたって分散され、各直接相互接続ＡＳＩＣが、調整情報及び決定情報を伝達するのに使用される調整バスに接続された場合の調整機構（図８による）の一実施形態の例を提示する。
【図９】２以上のゲートウェイが、同じトーラスに接続されている場合に、ゲートウェイが、トーラスのトポロジについてのゲートウェイの情報、並びにＡＲＰ、ブロードキャスト、マルチキャスト、及びエニーキャストトラフィックへの応答をどのようにして調整できるかを説明する論理ツリーの１つの実施形態を提示する。
【図１０】中間ゲートウェイノードが、パケットを別のゲートウェイノードにルーティングするのではなく、どのようにしてパケットを処理できるかについての例を提示する。
【図１１】直接相互接続ＡＳＩＣの好ましい実施形態の動作を説明する。
【図１２】直接相互接続ＡＳＩＣの好ましい実施形態の動作を説明する。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、従来型ネットワークと直接相互接続ネットワークとの間のブリッジング、スイッチング、又はルーティングが可能な専用デバイス、すなわち、ゲートウェイデバイスを提供する。かかる専用デバイスを使用することにより、直接相互接続ノード上のリソースは、直接相互接続ネットワークと従来型ネットワークとの間のブリッジング、スイッチング、又はルーティングによって負担を受ける必要がなくなり、それによって、Ｉ／Ｏ性能への影響が最小になる。それに加えて、本ゲートウェイデバイスは、従来技術のゲートウェイノード使用とは対照的に、ネットワーク管理システムによって管理可能な非常に管理しやすいデバイスである。更に、本発明のゲートウェイデバイスは、ＭＡＣテーブル、並びに複数の直接相互接続ポート間でのＡＲＰ、ブロードキャスト、マルチキャスト及びエニーキャスト応答の協調を可能にする。
【００２０】
図１は、ポートの２つのセットを含む、本発明の１つの実施形態によるゲートウェイデバイス５０の高水準概要を示している。ポートの第１のセット（この例では、左端の１２個のポート）は、ポート毎に単一のリンク（例えば、ＳＦＰ＋、ＱＳＦＰ、ＱＳＦＰ＋コネクタ）を有する標準の従来型ネットワークポート１００であり、これらのポートは、従来型ネットワークを形成する既存のスイッチ及び／又はデバイスに接続される。例えば、Ｃｌｏｓトポロジ（多段回路交換ネットワーク）では、これらのポート１００は、スパイン（ｓｐｉｎｅ）ポート又はスーパースパインポートに接続される可能性が最も高い。ポートの第２のセット（右端の１２個のポート）は、ポート毎に多数（２又は３以上）のリンク（例えば、ＭＸＣ／ＭＴＰ／ＭＴＯコネクタ）を有する直接相互接続ポート１０２である。例えば、ＰＣＴ特許出願公開第ＷＯ  ２０１５／０２７３２０  Ａ１号において開示されているものと同様の受動パッチパネル／ハブ６０が、直接相互接続トポロジをサポートするのに使用される場合には、直接相互接続ポート１０２は、受動パッチパネル／ハブ６０に接続される（図３を参照）。ゲートウェイデバイス５０は、１ラックユニット（ＲＵ）ラックマウント型デバイス、又は更に、ラックスペースが効率的に節約される１／２ＲＵ（又は、それ以外の場合には、必要に応じて）の形態のものであり得る。図２は、従来型ネットワークスイッチ特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）１０６からなる実施形態を示しており、従来型ネットワークポート１００の第１のセットは各々、従来型ネットワークコネクタに接続され、直接相互接続ポート１０２の第２のセットは各々、それ自体の専用直接相互接続ＡＳＩＣ１０４に接続される。これらの専用直接相互接続ＡＳＩＣ１０４は、好ましくは各々、ローカルに送信先／送信元指定されたトラフィックが従来型ネットワークインタフェースライン（例えば、１００Ｇｂｐｓイーサネット）を通じて送られる直接相互接続ノードとして機能することができる。スイッチＡＳＩＣ１０６のポートと直接相互接続ＡＳＩＣ１０４のポートとの間の接続は、１００ＧＢａｓｅ−ＫＲ４、１００ＧＢａｓｅ−ＫＰ４、４０ＧＢａｓｅ−ＫＲ４、２５ＧＢａｓｅ−ＫＲ、１０ＧＢａｓｅ−ＫＲ、又は任意の他の同様の規格などの任意の標準コンポーネント相互接続を使用して実装することができる。
【００２１】
従来型ネットワークスイッチＡＳＩＣ１０６は、そのポートを介して到達可能なデバイスの学習と、適切な出口ポートを介した受信トラフィックの送信と、ネットワークフィルタリングと、トラフィック検査と、典型的にレイヤ２、レイヤ３及びレイヤ４、並びに上記のネットワークスイッチ、ルータ及びブリッジに見つけられる他の機能とを含む標準のネットワークトラフィック転送機能を含む。転送の決定は、限定されるものではないが、送信元及び送信先レイヤ２（ＭＡＣ）アドレス、送信元ポートと、送信元及び送信先レイヤ３（ＩＰｖ４、ＩＰｖ６など）アドレスと、送信元及び送信先レイヤ４ポートと、レイヤ５及び上記のヘッダ及びデータペイロードとを含む１又は２以上の因子に基づくことができる。
【００２２】
スイッチＡＳＩＣ１０６の標準ポートを介して到達可能な最終送信先を有し、直接相互接続ネットワークから直接相互接続ＡＳＩＣ１０４で受信されるネットワークトラフィックは、直接相互接続ＡＳＩＣ１０４からスイッチＡＳＩＣ１０６に送られ、このスイッチＡＳＩＣ１０６において、スイッチＡＳＩＣ１０６標準トラフィック転送機能が、適切な標準ポートを介してトラフィックを送信する。
【００２３】
同様に、直接相互接続ＡＳＩＣ１０４を介して到達可能な最終送信先を有し、標準ポートからスイッチＡＳＩＣ１０６で受信されるネットワークトラフィックは、スイッチＡＳＩＣ１０６によって直接相互接続ＡＳＩＣ１０４に転送される。
【００２４】
別の実施形態（図示せず）では、あらゆる可能性のある実施形態に適用可能なものとして、スイッチＡＳＩＣ１０６（及び本明細書で説明する全ての類似のＡＳＩＣ）は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、汎用プロセッサ、ネットワークプロセッサ、又はネットワークトラフィック転送を実行できる任意の他のデバイスに置き換えることができることが理解されるであろう。
【００２５】
別の実施形態（図示せず）において、あらゆる可能性のある実施形態に適用可能なものとして、直接相互接続ＡＳＩＣ１０４（及び本明細書で説明する全ての類似のＡＳＩＣ）は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、汎用プロセッサ、ネットワークプロセッサ、又は直接相互接続ネットワーク内のノードとして機能を果たすことができる任意の他のデバイスに置き換えることができることが理解されるであろう。
【００２６】
図２ｂは、各直接相互接続ＡＳＩＣ１０４が、１又は２以上の直接相互接続ポート１０２に接続され、１又は２以上の従来型ネットワークスイッチＡＳＩＣ１０６ポートに接続できる場合の別の実施形態を示している。
【００２７】
図２ｃは、単一のスイッチ及び直接相互接続ＡＳＩＣ１０５が、従来型ネットワークスイッチＡＳＩＣ１０６の機能と１又は２以上の直接相互接続ＡＳＩＣ１０４の機能とを組み合わせる場合の別の実施形態を示している。前と同様に、単一のスイッチ及び直接相互接続ＡＳＩＣ１０５（及び本明細書で説明する全ての類似のＡＳＩＣ）は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、汎用プロセッサ、ネットワークプロセッサ、又はネットワークトラフィック転送を実行すること、又は直接相互接続ネットワーク内のノードとして機能を果たすことができる任意の他のデバイスに置き換えることができることが理解されるであろう。
【００２８】
図２ｄは、従来型ネットワークポート及び直接相互接続ポートを含むホストインタフェースカード１１０の形態でのゲートウェイデバイスの別の実施形態を示している。ホストインタフェースカード１１０は、ＰＣＩｅ、Ｇｅｎ−Ｚ、又はＣＣＩＸなどの通信バス経由でホストデバイスに接続されるように設計される。ホストデバイスは、サーバ、コンピュータ、ハードドライブ、ソリッドステートドライブ、ドライブキャビネット、又はデータを送受信できる任意の他のデバイスとすることができる。従来型ネットワークポートは、標準のネットワークコントローラＡＳＩＣ１０８（或いは、同様に、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、汎用プロセッサ、ネットワークプロセッサ、又はネットワークトラフィック転送を実行できる任意の他のデバイスなど）に接続され、直接相互接続ポートは、直接相互接続ＡＳＩＣ１０４に接続される。また、直接相互接続ＡＳＩＣ１０４は、ネットワークコントローラＡＳＩＣ１０８にも接続される。この形態では、ネットワークコントローラＳＩＣ１０８は、ホストによる介入なしに従来型ネットワークと直接相互接続ネットワークとの間でトラフィックを切り替えることができることになる。
【００２９】
図２ｅは、直接相互接続ＡＳＩＣ１０４及びネットワーク制御ＡＳＩＣ１０８の機能が、単一の直接相互接続及び従来型ＡＳＩＣ１０７に組み合わされた別のホストインタフェースカード１１１の実施形態を示している。前と同様に、単一の直接相互接続及び従来型ＡＳＩＣ１０７（及び本明細書で説明する全ての類似のＡＳＩＣ）は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、汎用プロセッサ、ネットワークプロセッサ、又はネットワークトラフィック転送を実行すること、又は直接相互接続ネットワーク内のノードとして機能を果たすことができる任意の他のデバイスに置き換えることができることが理解されるであろう。
【００３０】
図２ｆは、直接相互接続ポート１０２が、ポート毎に１又は２以上のリンクを含み、ゲートウェイデバイス５０によってグループ５５に組み合わされた場合の別の実施形態を示している。各グループ５５は、直接相互接続ネットワーク内の単一のノードとして機能するように、ゲートウェイデバイス５０によって論理的に関連付けられる。
【００３１】
図４に示されているように、直接相互接続ポート１０２及びグループ５５は各々、直接相互接続トポロジ内のデバイスの代わりになる。
【００３２】
更に別の実施形態では、受動パッチパネル／ハブ６０が、直接相互接続で利用されない場合に、各ゲートウェイポート（すなわち、直接相互接続ポート１０２）の個々のリンクは、直接相互接続の一部分であるデバイスに接続することができる。この点において、図４ｂは、直接相互接続ポート１０２のうちの１つのリンクが、直接相互接続ネットワーク内の隣接ノードに個別に接続される場合の実施形態を示している。図４ｂでは、直接相互接続は、２次元トーラスの形を取り、直接相互接続ポート１０２を構成する４つのリンクは、１、２、３、及び４と番号付けされている。２次元トーラスが形成されるように、リンク１はデバイスＡに接続され、リンク２はデバイスＢに接続され、リンク３はデバイスＣに接続され、リンク４はデバイスＤに接続される。同様に、他のトポロジの場合、直接相互接続ポート１０２の各リンクは、そのトポロジに必要とされる適切な隣接デバイスに接続される必要がある。
【００３３】
図５に示されている更に別の実施形態では、ゲートウェイデバイス５０はまた、複数の直接相互接続ネットワーク間のブリッジング、スイッチング、又はルーティングを行うことに使用することもできる。この場合、ゲートウェイデバイス５０上の直接相互接続ポート１０２は、異なる直接相互接続ネットワーク（図５にＡ及びＢとして図示）の間で分割されることになる。直接相互接続ネットワークＡ内のデバイスの全部が、直接相互接続ネットワークＡからゲートウェイデバイス５０を介して到達可能であり、逆の場合も同様である。提供される例では、直接相互接続ネットワークＡ内のデバイスから直接相互接続ネットワークＢ内のデバイス宛てのトラフィックは、最初に、直接相互接続ネットワークＡを通過して、ゲートウェイデバイス５０上のＡ４として示されている直接相互接続ポート１０２に向かう。次に、ゲートウェイデバイス５０は、このトラフィックを、Ｂ２として示されている直接相互接続ポート１０２を介して転送し、次に、このトラフィックは、直接相互接続ネットワークＢを介して送信先ノードに転送される。
【００３４】
本発明の更に別の実施形態では、ゲートウェイは、アクセススイッチとして使用でき、直接相互接続ネットワークは、バックボーンを形成する（図６を参照）。この場合、直接相互接続ネットワークのノードの全部又は大部分が、ゲートウェイポートから構成され、他のデバイスの全部又は大部分は、ゲートウェイデバイス５０の従来型ネットワークポート１００に直接接続されることになる。図６に提供される例では、デバイスグループＡからデバイスグループＢ宛てのトラフィックは、最初に、ゲートウェイデバイス５０Ａに転送される。ゲートウェイ５０Ａの転送機能は、送信先デバイスが直接相互接続ネットワークを介して到達可能であることを認識して、ゲートウェイデバイス５０Ａの直接相互接続ポート１０２のうちの１つを介してトラフィックを転送する。次に、直接相互接続ネットワークが、ゲートウェイデバイス５０Ｂの直接相互接続ポートのうちの１つにトラフィックを転送する。ゲートウェイ５０Ｂの転送機能は、送信先デバイスが、その標準ネットワークポートのうちの１つを介して到達可能であることを認識して、トラフィックを適切に転送する。
【００３５】
図７は、単一の直接相互接続展開において、Ｉ／Ｏトラフィック効率が最大になるように、直接相互接続ネットワークにおいて各ゲートウェイデバイス５０から最も近いゲートウェイポートまでの平均距離（ホップ数）を最小にするために直接相互接続ポートをどのようにして選択できるかについての例を提示する。図７のように番号付けされたノードを有する４×４  ２Ｄトーラスでは、ゲートウェイをノード１、６、１１、及び１６として機能させることは、直接相互接続ネットワーク内の他のノードまでの距離を最小にする。しかしながら、当業者であれば、ノードのサブセットが、平均よりも大量のＩ／Ｏを生成する傾向がある場合に、ゲートウェイノードの展開はまた、これらのより大量のＩ／Ｏノードに近づくように偏る場合があることが理解されるであろう。これらのＩ／Ｏノードに最適な位置を決定するのに使用できる複数のアルゴリズムが知られている（例えば、Ｂａｅ、Ｍ．、Ｂｏｓｅ、Ｂ．による、ロスアラミトス（１９９６年）、Ｐｒｏｃ．  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（ＩＥＥＥ並列処理国際シンポジウム会議記録）、３２７頁から３３１頁、ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  Ｐｒｅｓｓ（ＩＥＥＥコンピュータソサエティプレス）における「Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｉｎ  Ｔｏｒｕｓ−Ｂａｓｅｄ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（トーラスベースのネットワーク内のリソース配置）」と、ＤｉＳｉｏｗ、Ｄａｖｉｄ  Ａ他による、米国、ＡＫ、Ｆａｉｒｂａｎｋｓ（フェアバンクス）、Ｎ．ｐ．、２０１１．Ｐｒｉｎｔ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｃｒａｙ  Ｕｓｅｒ  Ｇｒｏｕｐ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（クレイユーザグループ会議の２０１１年出版会議記録）（ＣＵＧ  ２０１１）における「Ｉ／Ｏ  Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ  ｖｉａ  Ｒｏｕｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｏｂｊｅｏｉ  Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ（ルーティング及びオブジェクト配置によるＩ／Ｏ輻輳回避）」と、Ａｌｍｏｈａｍｍａｄ、Ｂ．、Ｂｏｓｅ、  Ｂ．による、ワシントンＤＣ（１９９８年）、ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｏｃｉｅｔｙ（ＩＥＥＥコンピュータソサエティ）、Ｐｒｏｃ．  ＩＰＰＳ  １９９８  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  １２ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（ＩＰＰＳ  １９９８年並列処理国際シンポジウムでの第１２回並列処理国際シンポジウムの会議記録）、４３１頁における「Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ  ｉｎ  ２Ｄ  Ｔｏｒｉ（２Ｄトーラスにおけるリソース配置）」と、Ｄｉｌｌｏｗ、Ｄａｖｉｄ  Ａ．他による、２０１１年  ＩＥＥＥ  ３０ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（第３０回ＩＥＥＥ国際会議）、Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＩＥＥＥ性能、計算及び通信国際会議（ＩＰＣＣＣ）の会議議事録における「Ｅｎｈａｎｃｉｎｇ  Ｉ／Ｏ  Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ  ｖｉａ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｒｏｕｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｌａｒｇｅ−ｓｃａｌｅ  Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｆｉｌｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（大規模並列ファイルシステム用の効率的ルーティング及び配置によるＩ／Ｏスループット向上）」と、Ｅｚｅｌｌ、Ｍ．他による、２０１４年５月、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｃｒａｙ  Ｕｓｅｒ  Ｇｒｏｕｐ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（クレイユーザグループ（ＣＵＧ）会議の会議記録）における「Ｉ／Ｏ  Ｒｏｕｔｅｒ  Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｆｉｎｅ−Ｇｒａｉｎｅｄ  Ｒｏｕｔｉｎｇ  ｏｎ  Ｔｉｔａｎ  ｔｏ  Ｓｕｐｐｏｒｔ  Ｓｐｉｄｅｒ  ＩＩ（Ｓｐｉｄｅｒ  ＩＩをサポートするためのＴｉｔａｎ上のＩ／Ｏルータ配置及びきめの細かいルーティング）」と、Ｂａｂａｔｕｎｄｅ、Ａ他による、２００６年１月、Ｔｅｘａｓ  Ａ＆Ｍ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（テキサスＡ＆Ｍ大学）、Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ（コンピュータサイエンスの学科）における「Ｉ／Ｏ  Ｎｏｄｅ  Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ａｎｄ  Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ  ｉｎ  Ｔｏｒｕｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（トーラスネットワークにおける性能及び信頼性を高めるＩ／Ｏノード配置）」と、を参照）。
【００３６】
好ましい実施形態では、直接相互接続ポート１０２は、標準の直接相互接続ポートとして機能し、直接相互接続ネットワークに残っているトラフィックを自律的に転送する（すなわち、ＦＬＩＴ（フリット）を転送する）。また、直接相互接続ポートは、直接相互接続ネットワークにないデバイス宛てのトラフィックのネットワークパケットにＦＬＩＴを再結合する（分散直接相互接続ネットワークにおいてパケットをルーティングする最適な方法についてＰＣＴ特許出願公開第ＷＯ  ２０１５／１２０５３９  Ａ１号を参照）。また、ゲートウェイデバイス５０は、好ましくは、従来型ネットワークポート１００及び直接相互接続ポート１０２の各々との間でネットワークパケットを送受信する能力を有し、更に、レイヤ２、３に基づいて又は上記のようにこのトラフィックを解釈してそれを転送することができる必要がある。
【００３７】
好ましい実施形態では、ネットワーク管理システムがゲートウェイデバイス５０を管理することを可能にするための標準のノースバンドネットワーク管理インタフェース（例えば、ＣＬＩ、ＯｐｅｎＦｌｏｗ、ＳＮＭＰ、ＲＥＳＴなど）が公開される。
【００３８】
１つの実施形態では、複数のゲートウェイポートが同じ直接相互接続に接続される場合には、所与のフローからの全てのパケットは、好ましくは、順序どおりのパケット配信を保証することが助長されるように同じゲートウェイポートから出るべきである。
【００３９】
ゲートウェイデバイス５０は、好ましくは、同じ直接相互接続ネットワークに接続された直接相互接続ポート１０２間のＭＡＣ転送テーブルを集約するように構成される必要がある（すなわち、直接相互接続ポートが、ＶＬＡＮ／ＭＡＣアドレス／ｎｏｄｅ＿ｉｄタプルを認識する場合に、このタプルは、好ましくは、同じ直接相互接続ネットワークに接続された他の直接相互接続ポート１０２と共有される必要がある）。
【００４０】
好ましい実施形態では、ＡＲＰ要求が、同じ直接相互接続ネットワークに接続された直接相互接続ポート１０２のうちの１又は２以上で受信された場合に、単一の応答のみが送信されることが保証されるように、ゲートウェイ５０は、どの直接相互接続ポートが応答すべきかについての決定を調整すべきである（例えば、図８を参照）。このことは、例えば、ＡＲＰ要求の送信元に最も近い直接相互接続ポートを選択することにより、ＡＲＰを受信する最初の直接相互接続ポートを選択することにより、ラウンドロビン選択機構により、ＡＲＰ要求の一部分（ＩＰアドレス、送信元ＭＡＣなど）のハッシュにより、又は当業者に公知の別のアルゴリズムにより行うことができる。図８ｂは、調整機能が、直接相互接続ＡＳＩＣ１０４にわたって分散され、各直接相互接続ＡＳＩＣ１０４が、調整情報及び決定情報を伝達するのに使用される調整バス１１２に接続されたこの調整機構の１つの実施形態を示している。別の実施形態では、この調整機能は、専用調整ＡＳＩＣに集中することができ、各直接相互接続ＡＳＩＣ１０４は、専用の又は共有された調整バス１１２を介して調整ＡＳＩＣに接続される。
【００４１】
２以上のゲートウェイが、同じトーラスに接続されている場合には、これらのゲートウェイデバイス５０は、好ましくは、前述の単一のゲートウェイの場合と同様の方法でトーラスのトポロジについてのゲートウェイデバイスの情報及びＡＲＰ要求への応答を調整すべきである（このような調整に関する論理ツリーについては図９を参照されたい）。１つの実施形態では、ゲートウェイは、ブロードキャストプロトコルを介して互いに発見することができる。別の実施形態では、ゲートウェイは、他のゲートウェイの位置を認識するように構成することができる。更に別の実施形態では、Ｒａｆｔ（ラフト）などの合意アルゴリズムが、ゲートウェイの調整、及びトラフィックとゲートウェイ／ポートとの関連付けの整合性を保証するのに使用することができる（例えば、Ｏｎｇａｒｏ、Ｄ．、Ｏｕｓｔｅｒｈｏｕｔ、Ｊ．による、２０１４年６月１９日、ＰＡ、Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ（フィラデルフィア）、２０１４  ＵＳＥＮＩＸ  Ａｎｎｕａｌ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（２０１４  ＵＳＥＮＩＸ年次技術会議）における「Ｉｎ  Ｓｅａｒｃｈ  ｏｆ  ａｎ  Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄａｂｌｅ  Ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｖｅｒｓｉｏｎ）（理解可能な合意アルゴリズム（拡張版）の検索において）」と、Ｗｏｏｓ、Ｄ．他による、２０１６年１月、日本、Ｃｅｒｔｉｆｉｅｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｏｆｓ（認証されたプログラム及び証明：ＣＰＰ）における「Ｐｌａｎｎｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｃｈａｎｇｅ  ｉｎ  ａ  Ｆｏｒｍａｌ  Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｒａｆｔ  Ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（Ｒａｆｔ合意プロトコルの形式検証における変化計画）」と、を参照）。
【００４２】
一般に、トーラスノードが、１又は２以上のゲートウェイデバイス５０を介してアクセス可能なリソースと通信することを望む場合には常に、ゲートウェイは、好ましくは、このリソースにアクセスできるようにするのにどのゲートウェイポートを選択するかを上述したＡＲＰの例と同様の方法で調整すべきである。これについての例は、エニーキャスト、ブロードキャスト及びマルチキャストトラフィックと、ノード及びサービス探索プロトコルと、ＩＰｖ６近隣探索とを含む。
【００４３】
更なる考慮事項として、多くの場合、非最小ルーティングが直接相互接続ネットワーク内で使用されることに留意することが重要である。直接相互接続ネットワーク内のゲートウェイは、トポロジ内の複数の位置にゲートウェイポートを有するので、１つのゲートウェイポート宛てのトラフィックが、最初に他のゲートウェイポートのうちの１つを通過する可能性がある。従って、トラフィックがより離れたゲートウェイポートに通過することを可能にするのではなく、単一の最初のゲートウェイポートにトラフィックを処理させることによって効率を高めることが望ましい。このことについての例が、図１０に提示されており、この図において、ノード５が、ノード１にトラフィックを送るが、非最小ルーティングにより、パケットは、ノード６を通過することになる。１つの実施形態では、効率を高めるために、ノード６に位置するポートを有するゲートウェイは、パケットが別のゲートウェイポート宛てであることを認識して、ノード２経由で直接相互接続ネットワークを介してパケットを転送するのではなく、このパケットが、あたかもノード６宛てであるようにパケットを処理する。
【００４４】
上述のように、直接相互接続ＡＳＩＣ１０４は、スイッチＡＳＩＣ１０６と直接相互接続ネットワークとの間の接続性を提供する。当業者が本発明のネットワークゲートウェイデバイスを作製してそれを動作させることができることを保証するために、図１１及び図１２は、直接相互接続ＡＳＩＣ１０４の好ましい実施形態の動作を説明する。この動作はまた、必要に応じて任意の修正を加えて、必要に応じて、ＡＳＩＣ１０５、１０７、及び１０８を含む本発明の範囲内の他のＡＳＩＣにも適用可能である。
【００４５】
当該技術分野で公知のように、スイッチＡＳＩＣ１０６は、イーサネットフレームを送受信する。図１１は、スイッチＡＳＩＣ１０６によって生成されたイーサネットフレーム２００が、直接相互接続ＡＳＩＣ１０４によってどのようにして処理されるかを示している。ＭＡＣアドレスデータベース２０１は、イーサネットＭＡＣアドレスのリストと、各イーサネットＭＡＣアドレスに関連する直接相互接続ノードとを含む。スイッチＡＳＩＣ１０６から受信したイーサネットフレーム２００が検査されて、送信元及び送信先ＭＡＣアドレスが、このフレームのヘッダから取り出される。これらのＭＡＣアドレスは、ＭＡＣアドレスデータベース２０１に対するインデックスとして使用される。イーサネットフレーム３０１の送信元ＭＡＣアドレスは、現在のノード番号と組み合わされて、このノード番号と送信元ＭＡＣアドレスとの間の関連付け情報が、ＭＡＣアドレスデータベース２０１において生成又は更新される。
【００４６】
イーサネットフレーム２００の送信先ＭＡＣアドレスが、ＭＡＣアドレスデータベース２０１に存在する場合には、このＭＡＣアドレスに関連するノード番号２０２が、ＭＡＣアドレスデータベース２０１から取り出される。次に、ノード番号２０２は、ソースルートデータベース２０６へのインデックスとして使用され、ノード番号２０２に関連するソースルート２０３が、ソースルートデータベース２０６から取り出される。当技術分野で公知のように、ソースルートデータベースは、ネットワーク送信先のリストと、ネットワークを通って各送信先に到達するまでの１又は２以上の経路とを含む。ソースルートデータベースは、手動で投入すること、又は公知の自動トポロジ探索及び経路計算アルゴリズムに依拠することができる。次に、イーサネットフレーム２００が、ＦＬＩＴ２０４に変換される。ＦＬＩＴは、直接相互接続ネットワークで使用される特殊なフレームタイプであり、固定サイズ又は可変サイズのいずれかのものとすることができる。好ましい実施形態では、ＦＬＩＴは、固定サイズのものである。別の実施形態では、ＦＬＩＴは、最小サイズ及び最大サイズ内の可変サイズのものである。更に別の実施形態では、ＦＬＩＴは、イーサネットフレーム２００がＦＬＩＴペイロードに正確に適合するようにサイズ設定される。
【００４７】
イーサネットフレーム２００が、単一のＦＬＩＴのペイロードよりも大きい場合には、複数のＦＬＩＴ２０４が生成されることになる。イーサネットフレーム２００が、単一のＦＬＩＴのペイロードに収まる場合には、単一のＦＬＩＴが生成されることになる。次に、ソースルート２０３が、現在のノードのノード番号とともに、ＦＬＩＴ２０４の最初のもののヘッダに挿入される。次に、ＦＬＩＴ２０４は、ソースルート２０３で指定された出口ポート２０５から送信される。
【００４８】
イーサネットフレーム２００の送信先ＭＡＣアドレスが、ＭＡＣアドレスデータベース２０１に存在しない場合、又はイーサネットフレーム２００の送信先ＭＡＣアドレスが、このイーサネットフレームがブロードキャストイーサネットパケットであることを示す場合には、イーサネットフレーム２００は、上述の場合のようにＦＬＩＴ２０４に変換されるが、ソースルートは含まれない。ＦＬＩＴ２０４が生成されると、最初のＦＬＩＴのヘッダ内のフラグは、これらのＦＬＩＴが直接相互接続ネットワーク内のあらゆるノードにブロードキャストされる必要があるであることを示すように設定される。また、生存時間（ＴＴＬ）値が、最初のＦＬＩＴのヘッダ内に設定される。ＴＴＬは、直接相互接続ネットワークを通ってブロードキャストＦＬＩＴを転送できる最大回数を定める。１つの実施形態では、エニーキャスト及びマルチキャストイーサネットフレームは、上記のように、これらのフレームがあたかもブロードキャストフレームであるかのように処理される。
【００４９】
図１２は、直接相互接続ＡＳＩＣ１０４の好ましい実施形態において、直接相互接続ＡＳＩＣ１０４が、どのようにＦＬＩＴ２０４を処理するかを説明している。直接相互接続ＡＳＩＣ１０４は、直接相互接続ネットワーク３０１からＦＬＩＴ２０４を受信し、これらのＦＬＩＴのうちの最初のもののヘッダが検査されて、ブロードキャストフラグが設定されているか否かが調べられる。ブロードキャストフラグが設定されていない場合には、ソースルート２０３が、最初のＦＬＩＴから取り出され、このソースルートが、現在のノードがＦＬＩＴ２０４の送信先ノードであることを示すか否かが判定される。別の実施形態では、ＦＬＩＴは、送信先ノードのノード番号を含み、このノード番号は、現在のノードがＦＬＩＴ２０４の送信先ノードであるか否かを判定するのに使用されるノード番号である。現在のノードが、ＦＬＩＴ２０４の送信先ノードである場合には、ＦＬＩＴ２０４は、組み合わされてイーサネットフレーム３０１が形成される。イーサネットフレーム３０１の送信元ＭＡＣアドレスは、最初のＦＬＩＴのヘッダ内のノード番号と組み合わされて、このノード番号と送信元ＭＡＣアドレスとの間の関連付け情報が、ＭＡＣアドレスデータベース２０１において生成又は更新される。次に、イーサネットフレーム３０１は、スイッチＡＳＩＣ１０６に送信される。
【００５０】
ノードが送信先ノードでないと判定された場合には、ソースルートが、ＦＬＩＴ２０４に対する出口ポート３０２を決定するのに使用される。次に、ＦＬＩＴ２０４が出口ポート３０２から送信される。
【００５１】
ブロードキャストフラグが、最初のＦＬＩＴのヘッダ内に設定されている場合には、ＦＬＩＴ２０４が組み合わされて、イーサネットフレーム３０１が形成される。イーサネットフレーム３０１の送信元ＭＡＣアドレスは、最初のＦＬＩＴのヘッダ内のノード番号と組み合わされて、このノード番号と送信元ＭＡＣアドレスとの間の関連付け情報が、ＭＡＣアドレスデータベース３０１において生成又は更新される。次に、イーサネットフレーム３０１は、スイッチＡＳＩＣ１０６に送信される。
【００５２】
次に、最初のＦＬＩＴのヘッダ内のＴＴＬが１だけデクリメントされる。ここで、ＴＴＬがゼロに等しい場合には、ＦＬＩＴ２０４は破棄される。ＴＴＬがゼロより大きい場合には、ＦＬＩＴ２０４は、最初にこのＦＬＩＴ２０４を受信した入口ポートを除く全ての出口ポートから送信される。
【００５３】
直接相互接続ＡＳＩＣ１０４の他の実施形態では、ソースルーティングが使用されない場合がある。１つの実施形態では、各ノードは、イーサネットフレーム２００の送信先ＭＡＣアドレスを使用して、ローカルのネクストホップルートルックアップを実行する。別の実施形態では、各ノードは、ＦＬＩＴヘッダ内の送信先ノード情報を使用して、ローカルのネクストホップルートルックアップを実行する。
【００５４】
当業者であれば、直接相互接続１０４及びスイッチＡＳＩＣ１０６の他の実施形態が、イーサネット以外のプロトコルを用いて動作するように設計できることは明らかであろう。１つの実施形態では、これらの要素は、Ｇｅｎ  Ｚを用いて動作するように設計される。この場合、直接相互接続１０４は、イーサネットフレームの代わりにＧｅｎ  Ｚ  Ｃｏｒｅ６４パケットを受信することを予期する。Ｇｅｎ  Ｚ  ＧＣＩＤ（グローバルコンポーネントＩＤ）が、イーサネットＭＡＣアドレスの代わりに使用され、直接相互接続ノード番号に関連付けられる。
【００５５】
本発明の特定の実施形態について説明したが、特許請求の範囲内で実施形態の変更及び修正を行うことができることは当業者には明らかであろう。
【符号の説明】
【００５６】
１００  従来型ネットワークポート
１０２  直接相互接続ポート
５０Ａ  デバイスグループＡ
５０Ｂ  デバイスグループＢ
【図１】
2020537439.tif 000003
【図２】
2020537439.tif 000004
【図２ｂ】
2020537439.tif 000005
【図２ｃ】
2020537439.tif 000006
【図２ｄ】
2020537439.tif 000007
【図２ｅ】
2020537439.tif 000008
【図２ｆ】
2020537439.tif 000009
【図３】
2020537439.tif 000010
【図４】
2020537439.tif 000011
【図４ｂ】
2020537439.tif 000012
【図５】
2020537439.tif 000013
【図６】
2020537439.tif 000014
【図７】
2020537439.tif 000015
【図８】
2020537439.tif 000016
【図８ｂ】
2020537439.tif 000017
【図９】
2020537439.tif 000018
【図１０】
2020537439.tif 000019
【図１１】
2020537439.tif 000020
【図１２】
2020537439.tif 000021
【国際調査報告】
2020537439.tif 000022
2020537439.tif 000023