スイッチアセンブリ

著者らは特許

H04L1 - 受信情報中の誤りを検出または防止するための配置

の所有者の特許 JP2016528828:

ヒューレット パッカード エンタープライズ デベロップメント エル ピーHewlett Packard Enterprise Development LP

 

技法は、回路スイッチを用いて、スイッチアセンブリのパケットスイッチをこのアセンブリのポートコネクタに選択的に結合することを含む。
【選択図】図3A

 

 

データセンタのテナントは、ホスト数、アクセス帯域幅、及び可用性等の様々な異なる要望を有する場合がある。その上、ホスト又はアプリケーションは、計算リソース、ワイドエリアアクセスリソース、ネットワークアロケーテッドストレージ(NAS)、ストレージエリアネットワーク(SAN)等の特定のバランスについての特殊化した要望を有する場合もある。加えて、幾つかのアプリケーションは、1次記憶装置用のネットワーク、フェイルオーバネットワーク、製造及び研究用のネットワーク、制御及びデータ用のネットワーク、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ストレージエリアネットワーク(SAN)、インタラクティブネットワーク、バッチネットワーク等の複数のネットワークを用いる場合がある。アプリケーションは、InfiniBand又はファイバチャネル等の特殊化したトランスポートも用いる場合がある。
一例示の実施態様によるコンピュータシステムの概略図である。 一例示の実施態様による折り返しクロスネットワーク(folded Clos network)を示す概略図である。 一例示の実施態様によるスイッチアセンブリを用いる技法のフロー図である。 一例示の実施態様によるスイッチアセンブリを用いる技法のフロー図である。 一例示の実施態様によるデータセンタの斜視図である。 一例示の実施態様による少なくとも1つのスイッチアセンブリの使用を通じて達成されるそれぞれ異なるネットワークを示す概略図である。 一例示の実施態様による少なくとも1つのスイッチアセンブリの使用を通じて達成されるそれぞれ異なるネットワークを示す概略図である。 一例示の実施態様による少なくとも1つのスイッチアセンブリの使用を通じて達成されるそれぞれ異なるネットワークを示す概略図である。 一例示の実施態様によるデータセンタの概略図である。 一例示の実施態様による一組のテナント構成を提供するのに用いることができるリソース、パケットスイッチ、及び回路スイッチの集合体の説明図である。 一例示の実施態様による異なるテナント間のリソース割り当てを示す図である。 一例示の実施態様によるリソースの分散の説明図である。
図1を参照すると、本明細書に開示されるシステム及び技法によれば、データセンタ110は、当該データセンタ110のテナントの1つ又は複数の構成を提供することを目的として、リソース120(クールプロセッサ(cool processors)、高速プロセッサ、ワイドエリアネットワーク(WAN)接続インタフェース、ローカルエリアネットワーク(LAN)接続インタフェース、ストレージエリアネットワーク(SAN)接続、ホスト等)と、スイッチ相互接続器140とを備える。本明細書において更に説明するように、データセンタ110のプログラマブルコントローラ142は、テナント構成のそれぞれの適切なアップリンクポート、ダウンリンクポート、リソース120、帯域幅割り当て、及びフェイルオーバ能力を提供するポートを構成することを目的として、スイッチ相互接続器140の回路スイッチを選択的に構成する。ダウンリンクポートは、一般に、回路スイッチによってリソース120に選択的に結合されるパケットスイッチポートであり、アップリンクポートは、回路スイッチによって互いに結合されて比較的高帯域幅のネットワーク、すなわちスパイン(spine)接続を提供するパケットスイッチポートから形成される。
一般に、パケットスイッチは、データパケットを、それらのパケットの宛先を示すデータヘッダに基づいてスイッチングするように構成されたデバイス(例えば、イーサネット(登録商標)カード)である。回路スイッチ(例として、電気スイッチ、トランジスタベースのスイッチ、又は光スイッチ)は、異なる回路ノード間の「有線」接続を形成する。
図1に示す例示の実施態様の場合、データセンタ110は、1つ又は複数のクライアント150(例えば、様々なテナントのクライアント)がネットワーク160を介してアクセスすることができる。ネットワーク160は、データセンタ110の外部にあり、スイッチ相互接続器140のネットワークファブリックに結合されている。ネットワーク160は、一般に、LANファブリック、WANファブリック、インターネットベースのファブリック等を表す。
データセンタ110は、本明細書に開示される例示の実施態様によれば、実際のソフトウェア及びハードウェアから構成された少なくとも1つの物理マシンを備える。例として、この文脈における物理マシンは、コントローラ、メモリ等を含むイーサネットパケットスイッチとすることができ、所与の物理マシンは、コントローラカード、リソース120及びパケットスイッチの所与のテナント構成、プロセッサブレード、デスクトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ等も指すことができる。このように、データセンタ110は、1つ又は複数の物理マシンを備え、各物理マシンは、1つ又は複数のCPU、メモリ、ネットワークインタフェース、I/Oデバイス等を備える。
データセンタ110のコントローラ142は、一般に、1つ又は複数のCPU143(図1には、1つのCPU143が示されている)と、本明細書に更に開示されるように、スイッチ相互接続器140をプログラミングするようにコントローラ142によって実行されるマシン実行可能命令147、すなわちソフトウェアを記憶するメモリ145とを備える。メモリ145は、一般に、特定の実施態様に応じて、半導体記憶デバイス、磁気記憶デバイス、光記憶デバイス、異なる記憶技術の組み合わせ等から形成することができる非一時的記憶媒体である。
その上、特定の実施態様に応じて、コントローラ142は、スイッチ相互接続器140の一部分である場合もあるし、そうでない場合もある。このように、特定の実施態様に応じて、図1のコントローラ142は、スイッチ相互接続器140を制御するようにプログラミング可能な単一のコントローラとすることもできるし、スイッチ相互接続器140を制御するコントローラの集合体から形成することもできる。
例示の実施態様によれば、スイッチ相互接続器140は、多種多様なネットワークを形成するようにコントローラ142によってプログラミングすることができる。図2を参照すると、一例示の実施態様によれば、スイッチ相互接続器140は、所与のテナントの折り返しクロスネットワーク300を形成するのに用いることができる。一般に、折り返しクロスネットワーク300は、他のパケットスイッチ304のアップリンクポート305に結合されるアップリンクポート303を有するパケットスイッチ302を備える。パケットスイッチ304は、ネットワークインタフェース、プロセッサ、ストレージエリアネットワークインタフェース、ホスト等のハードウェアリソース(図示せず)に結合することができるダウンリンクポート307も備える。一般に、スイッチ相互接続器140は、複数の他のネットワークトポロジ(別の例として、直接接続ネットワーク)に用いることができる。
図3Aを参照すると、例示の実施態様によれば、技法400は、パケットスイッチと、回路スイッチと、ポートコネクタとを備えるスイッチアセンブリを設けること(ブロック404)を含む。ポートコネクタは、1つ又は複数のケーブルに接続されて、スイッチアセンブリをこのスイッチアセンブリの外部の少なくとも1つのリソースに結合するように構成される。技法400は、回路スイッチを用いて、パケットスイッチをスイッチアセンブリのポートコネクタに選択的に結合すること(ブロック406)を更に含む。
より具体的には、図3Bを参照すると、例示の実施態様によれば、技法430は、スイッチアセンブリを設けること(ブロック432)を含み、各スイッチアセンブリは、別個のハウジング内に封入され、パケットスイッチと、回路スイッチと、ポートコネクタを有するフロントパネルとを有する。技法430によれば、ポートコネクタは、ブロック434に従って、ケーブル接続を用いてデータセンタリソースに選択的に結合することができる。また、技法430によれば、ポートコネクタは、ブロック436に従って、選択的に互いに結合することができるとともに、回路スイッチ及び/又はケーブル接続を用いてパケットスイッチポートに結合することができる。
図4は、より具体的な例示の実施態様によるデータセンタ110のスイッチ相互接続器140及びリソース120を示している。一般に、この例示の実施態様の場合、スイッチ相互接続器140は、1つ又は複数のスイッチアセンブリ530を備え、例示の実施態様によれば、スイッチアセンブリ530は、関連付けられたキャビネット504(図4には、一例として、N個のキャビネットのうちのキャビネット504−1及び504−Nが示されている)に収容することができる。
図4に同様に示すように、スイッチアセンブリ530は、パケットスイッチ510(例えば、イーサネットスイッチ)と、パケットスイッチ510のポートをスイッチアセンブリ530のフロントパネル502のマルチリンクポートコネクタ531に選択的に結合する回路スイッチ520(例として、光スイッチ又は電気スイッチ)と、を有する。一般に、回路スイッチ520は、本明細書に更に説明するように、スイッチアセンブリ530を多くの可能な配置のうちの1つで構成するようにコントローラ142によって制御される。
図4に示すように、ケーブル508(例えば、光ファイバケーブル)は、ポートコネクタ531を、リソース120(図1参照)が配置されているハードウェアキャビネット650(図4には、一例として、M個のキャビネットのうちのキャビネット650−1及び650−Mが示されている)に結合するのに用いることができる。ケーブルは、本明細書において更に説明するように、スパインスイッチとして用いられるスイッチアセンブリ530のポートコネクタ531を互いに結合するのに用いることもできる。
図4と併せて図5Aを参照すると、一例示の実施態様によれば、フロントパネル502は、4つのポートコネクタ531(図5Aには、ポートコネクタ531−1、531−2、531−3、及び531−4が示されている)を有する。従来の表記では、各ポートは、特定のイーサネットスイッチと関連付けられている。しかしながら、スイッチアセンブリ530の回路スイッチ520は、以下の例で述べるように、スイッチアセンブリ530のパケットスイッチ510のうちの任意のもののポートへの、所与のポートコネクタ531のポートの選択的な接続を可能にし、それによって、多種多様な構成を可能にする。
一例示の実施態様によれば、各ポートコネクタ531は、8つのマルチリンクポートを含むことができ、各マルチリンクポートは、16個のイーサネットポートを含むことができる。8つのマルチリンクポートのうち、6つのマルチリンクポート535は、対応するパケットスイッチポートに結合されてホストアタッチメント(host attachment:ホスト接続)をサポートするダウンリンクポートであり、2つのマルチリンクポート537は、それぞれアップリンクポートとして構成されている。このため、この例のマルチリンクポート537は、ダウンリンクとして用いられず、スイッチアセンブリ530の回路スイッチ520は、パケットスイッチ510のポートを互いに結合して、パケットスイッチ510間のクロスリンク接続を提供する。
スイッチアセンブリ530の回路スイッチ520及びパケットスイッチ510の双方がプログラミング可能であることによって、4つの実際のパケットスイッチ510(例えば、4つのイーサネットスイッチカード)は、1つの組み合わされた大きなイーサネットスイッチとしての機能を果たすことができる。図5Aの例の場合、回路スイッチ520を介した相互接続プログラミングによって、クロスリンク533は、各スイッチ対間に10個のレーンをそれぞれ提供する4つのイーサネットスイッチカードを有する完全接続クリーク(fully-connected clique)として構成される。したがって、マルチリンクポート537によって提供される32個のレーンのうちの30個は、対称形4ウェイ(four-way)クリークを構築するのに用いることができる。ポート537の残りのレーンは、追加の性能を得るために日和見的に有線とすることができる。このように、この構成を用いると、図5Aのスイッチアセンブリ530は、384個のダウンリンクを有する単一のイーサネットスイッチとしての機能を果たすことができる。イーサネットスイッチを除去することにより、上記よりも少ないホストを有する構成をサポートすることができる。断面帯域幅は、スイッチ間のクロスリンク533の除去又は追加によって変化する場合がある。特定の実施態様に応じて、所与のクロスリンク533をジャンパケーブル又は回路スイッチ接続によって作製することができる。本明細書に更に開示するように、スイッチアセンブリ530の予備のパケットスイッチ510を用いてフォールトトレランスを提供することができる。この予備のパケットスイッチは、素早くオンラインにすることができる。
図5Aの相対的に小さなネットワークは、2つのスイッチアセンブリ530(すなわち、スイッチアセンブリ530−1及び530−2)から形成される図5Bの相対的に中程度のサイズのネットワークと対比することができる。図5Bを参照すると、各スイッチアセンブリ530の回路スイッチ520は、アセンブリ530のポート537間の接続を提供し、ケーブル541は、2つのスイッチアセンブリ530のポート537を接続するのに用いることができる。一般に、図5Bに示す配置は、768ポート8スイッチクリークを形成するのに用いることができる。
更なる例として、図5Cは、5つのスイッチアセンブリ530(すなわち、スイッチアセンブリ530−1、530−2、530−3、530−4、及び530−5)から形成される相対的に大中程度のサイズのネットワークを示している。この点に関して、5つのスイッチアセンブリ530は、図5Cに示すように接続されて、1536個のホストリンクを有するクロスネットワークを形成することができる。このクロスネットワークは、所与のスイッチアセンブリ530がリーフとして用いられるのか又はスパインとして用いられるのかにかかわらず、フォールトトレランスを保持し、常にメンテナンス特性を保持する。図5Cの例の場合、スイッチアセンブリ530−1、530−2、530−3、及び530−4は、リーフスイッチアセンブリであり、スイッチアセンブリ530−5は、スパインスイッチアセンブリである。この実施態様の場合、各リーフスイッチアセンブリ530の各ポートコネクタの2つのマルチリンクポートは、スパインアップリンクポートとしての機能を果たし、残りの6つのマルチリンクポートは、エッジデバイス接続に用いられるダウンリンクポートである。4つのマルチリンクを集約することによって64レーンスーパケーブル545を構成することができる。フルクロスネットワークを有線接続するのに用いられる8つのスーパケーブル545のうちの1つが図5Cに示されている。1024個のホストリンクのフルバイセクション帯域幅は、第2のスイッチアセンブリ530をスパイン(図5Cに図示せず)としてケーブル接続することによってサポートすることができる。
スイッチアセンブリ530は、多数の他のネットワークトポロジを実施するように接続/構成することができる。例えば、ネットワークを2倍の数のホストポート(3072個が、リーフスイッチとしての機能を果たす8つのスイッチアセンブリ530と、スパインスイッチとしての機能を果たす2つのスイッチアセンブリ530を用いる)に拡大することができる。このより大きなネットワークの場合、1つのスーパケーブルが、各リーフを各スパインに接続することができる。これらのクロス構成の任意のサブセットは、それよりも少ないリーフスイッチ若しくはスパインスイッチ530又はそれよりも少ないカードを任意の特定のスイッチアセンブリ530に含むことができる。この相互接続器は、各構成の利用可能なハードウェアについて最適化され、ネットワークは、必要に応じて拡張される。
図1と併せて図6を参照すると、一例示の実施態様によれば、スイッチ相互接続器140は、コントローラ142によってプログラミングされる複数のスイッチアセンブリ530(図6には、3つの例示のスイッチ530−1、530−2、及び530−3が示されている)を備える。これらのスイッチアセンブリ530は、イーサネットスイッチ(一例として)等のパケットスイッチ510及び回路スイッチ520を含む。
この実施態様にかかわらず、幾つかの実施態様によれば、各回路スイッチ520は、パケットスイッチ510のそれぞれのポートに接続される。一般に、回路スイッチ520は、テナント150(図1参照)の特定のホスト及びネットワークアーキテクチャを構成することを目的として、コントローラ142によってプログラミング可能である。回路スイッチ520への外部接続は、スイッチ530のフロントパネル502のコネクタを介して形成される。このように、図6は、回路スイッチ520に結合されたエッジ光ファイバ630を概略的に示している。一般に、幾つかの実施態様によれば、スイッチアセンブリ530の各回路スイッチ520は、フロントパネル502とハードウェアキャビネット650との間から接続を介してパケットスイッチ510の全てにおける同じポート番号に接続される1つの端子を有することができる。
所与のスイッチアセンブリ530がどのように用いられるのか応じて、フロントパネル502は、計算リソース、記憶リソース、及びワイドエリアネットワーキング機器リソース、並びにスパインスイッチング機器(コア帯域幅を提供する)をスイッチアセンブリ530の回路スイッチ520にアタッチする(attach:接続)のに用いることができる。例えば、スイッチアセンブリ(図6のスイッチアセンブリ530−1及び530−2等)を用いて、リーフエッジ接続を形成するために、各回路スイッチ520は、ハードウェアキャビネット650の全てにおいて同じポートに結合される端子を有することができる。
別の例として、(スイッチアセンブリ530−3等の)スパイン接続の場合、フロントパネル502は、スイッチ530のパケットスイッチ510を互いに結合することができるように、1つのスイッチアセンブリ530の回路スイッチ520を別のスイッチアセンブリ530の回路スイッチ520に接続するのに用いることができる。
一般に、例示の実施態様によれば、個々の各光ファイバ630は、このファイバ630が物理的に接続される回路スイッチ520のプログラミングを介してスイッチ530内の任意のパケットスイッチ510に端点を結合する。
図6に示す例示の実施態様の場合、キャビネット650−1はネットワークアタッチトストレージ(NAS)ブレード652を収容し、キャビネット650−2はストレージアタッチトネットワーク(SAN)ブレード654を収容し、キャビネット650−3は高速プロセッサ(FP)ブレード656を収容し、キャビネット650−4はクールプロセッサ(CP)ブレード658を収容し、キャビネット650−5はワイドエリアネットワーク(WAN)ブレードを収容する。ただし、更なる実施態様に従って、他のブレードリソースを用いることができる。
スイッチ相互接続器140は、多くの最適化されたホスト及びネットワークアーキテクチャのデータセンタを構成するときに存在し得る幾つかの課題に対処する。第1に、特定のテナントのコンピューティングエンティティの全てについて局所性が維持される場合、すなわち、同じテナントのコンピューティングエンティティが同じパケットスイッチ510に結合されることによる局所性が維持される場合、ネットワーク性能を相対的により効率的にすることができる。一般に、回路スイッチ520は、コントローラ142が、ネットワークトポロジをトラフィックパターンに整合させるようにプログラミングすることができる。例えば、ネットワーク通信は、同じテナントに属する端点間又は同じアプリケーションの一部分である端点間において比較的高い、すなわち、比較的大きな帯域幅を消費する場合がある。比較的小さなアプリケーション又は比較的小さなテナントが、異種のリソースの混合したものを用いているとき、局所性が高められる場合がある。
このように、新たなテナントが2つの比較的高速のCPUを用いるとともに、WAN及びSANにアクセスするとき、局所性が高められる場合がある。リソースを、例えば、スイッチアセンブリ530によって単一のパケットスイッチ510に動的にマッピングして、テナント用にカスタマイズされたミニクラスタを構築することができる。これによって、スパインスイッチ帯域幅を必要とすることなく比較的高い帯域幅及び低いレイテンシがもたらされる。
回路スイッチ520は、スパインポート又はリーフポートを浪費することなくスパイン帯域幅を拡大する比較的単純な手段を提供する。例示の実施態様によれば、パケットスイッチ510のポートは、同一であり、(例えば、スイッチアセンブリ530−3等の)スパインポート又は(例えば、スイッチアセンブリ530−1及び530−2等の)ブレードポートのいずれかとして用いることができる。
回路スイッチングによって、ハードウェアのパーティショニングが、フォールトトレランス及び/又は異種のトラフィック分離のための別々のネットワークを実施することが可能になる。フォールトトレランスは、キャビネット650及びスパインの数が変更されると、トポロジ設計を用いて、ポートをネットワークフォールトゾーンに割り当てる。独立したネットワークを用いて、テナント又はアプリケーション;高優先度トラフィック及び低優先度トラフィック;損失のないSANレス・トラフィック及び損失のあるLANトラフィック;イーサネット及びInfiniBandハードウェアの双方を有するネットワークの別個のイーサネットトランスポートトラフィック及びInfiniBandトランスポートトラフィック等を分離することができる。
一般に、スイッチ相互接続器140は、各リソース120が回路スイッチ520を通じて複数のパケットスイッチ510に接続されているときのフォールトトレランスを高める。所与のリソース120がアタッチされたパケットスイッチ510が故障した場合、リソース120は、別のパケットスイッチ510に接続されて、動作を継続することができる。このため、或るパケットスイッチ510が故障した場合、スイッチ520を再構成することによって、このパケットスイッチ510に接続されたリソース120を依然として用いることができる。
このように、例示の実施態様によれば、パケットスイッチ510のうちの少なくとも1つは、予備としての機能を果たす。この予備は、フェイルオーバデバイスとして用いられることに加えて、スイッチアセンブリ530をオフラインにしてネットワークアップグレードを行うのにも用いることができる。例えば、一例示の実施態様によれば、パケットスイッチ510のファームウェアは、次のようにアップグレードすることができる。先ず、コントローラ142は、新たなバージョンのファームウェアを用いて予備のパケットスイッチ510をプログラミングする。次に、コントローラ142は、回路スイッチ520を再プログラミングして、アップグレードされた予備のパケットスイッチ510を、これまで用いられていたパケットスイッチ510のうちの1つと「ホットスワップ」する。コントローラ142は、その後、新たに指定された予備のもののファームウェアを更新することができ、パケットスイッチ510の全てのファームウェアアップグレードが完了するまで、上述したプロセスを繰り返すことができる。
図6は、データセンタ110の1つ又は複数のテナント用に作製することができるタスククラスタ680(図6には、例としてタスククラスタ680−1、680−2...680−6が示されている)を更に示している。各タスククラスタ680は、関連付けられたテナントのリソースの特定の構成を含むことができる。例えば、タスククラスタ680−1は、2つのプロセッサブレード656、1つのWANブレード660、及び1つのSANブレード654を有する。一例として、タスククラスタ680−1及び680−4は、所与のテナント150の2つのスイッチアセンブリ530−1及び530−2のリソースの割り当てを表すことができる。
スイッチ相互接続器140は、パケットスイッチ510上へのアップリンクポート及びダウンリンクポートの双方のマッピングをカスタマイズするようにプログラミングされる。一例として、回路スイッチ520は、パケットスイッチ510全体にわたるアップリンクポートの均一な分散を提供するようにプログラミングすることができる。そのような構成は、接続されるアップリンクポートの数が増加するにつれて増加するアップリンク帯域幅を有するクロスネットワークを実施するのに用いることができる。パケットスイッチ510上へのアップリンクポートのラウンドロビン割り当ては、例示の実施態様によれば、リーフスイッチとスパインスイッチとの間の帯域幅を近似的にバランスさせるのに十分な場合がある。スパインが追加されると、スイッチ相互接続器140を再プログラミングして、追加のスパインを適応させることができる。
スイッチ相互接続器140は、リソース120からパケットスイッチ510へのマッピングをカスタマイズするようにプログラミングすることができる。これによって、フォールトトレランスが提供され、通信局所性が高められる。特に、スイッチ相互接続器140のプログラミングによって、テナント単位で同じパケットスイッチ510に直接アタッチされた一組の異種リソースのカスタマイズが可能になる。
図7を参照すると、より具体的な例として、リソースの集合体700は、スイッチアセンブリ530を用いる一例示のデータセンタにおいて利用可能とすることができる。この例の場合、データセンタは、4つのハードウェアキャビネット710(キャビネット710−1、710−2、710−3、及び710−4)を備え、この例の場合、各キャビネット710は16個のリソースを有する。より具体的には、一例示の実施態様によれば、キャビネット710−1は、16個の高速プロセッサ(FP)ブレードを有し、キャビネット710−2は、16個の低電力プロセッサブレード、すなわち「クール」プロセッサ(CP)ブレードを有し、キャビネット710−3は、16個のWANブレード(図4では、「W」によって指定されている)を有し、キャビネット710−4は、16個のNASブレードを有し、キャビネット710−5は、16個のSANブレードを有する。その上、例示のリソース集合体700、6つのパケットスイッチ510、及び関連付けられた回路スイッチ520は、関連付けられたスイッチアセンブリ530から利用可能である。一例として、パケットスイッチ510のうちの5つは、アクティブとすることができ、第6のパケットスイッチ510は、他の5つのパケットスイッチ510のうちの1つが故障したときの交換として持ち出される冗長なパケットスイッチとしての機能を果たす電源供給されていない予備である。
スイッチ相互接続器140が、複数のリソースを共通のパケットスイッチ510に接続するように構成されている場合、それらのリソースは、ローカルに接続されているとみなされる。このため、そのような構成の場合、各パケットスイッチ510はローカルリソースを有する。これらのリソースは、パケットスイッチ510に対してローカルであり、例えば、単一のイーサネットホップを通じて低レイテンシで接続される。
一例として、幾つかの実施態様によれば、各パケットスイッチ510は、16個よりも多くの数(N個)のポートを提供することができる。例示の実施態様によれば、パケットスイッチ510のN個の全てのポートは同一とすることができる。一方、幾つかのポートは、リソース120へのダウンリンクポートとして展開することができるのに対して、他のポートは、スパインへのアップリンクポートとして展開することができる。幾つかの実施態様によれば、16個のダウンリンクポートは、ブレードキャビネット710に結合され、残りのポートは、スパインに接続されるアップリンクポートとして用いられる。N個の5×6双方向回路スイッチ上の垂直スタックは、構成可能性を提供する。
16個のインデックスブレード位置(すなわち、0、1、2等のインデックス)のそれぞれについて、関連付けられた回路スイッチは、5つのキャビネット710のそれぞれへのアタッチメント(attachment:接続)を有する。同様に、例示の実施態様によれば、N個のリーフスイッチポート位置(すなわち、0、1、2等のインデックスを有するポート)のそれぞれについて、関連付けられた回路スイッチは、パケットスイッチ510のそれぞれへのアタッチメントを有する。追加の回路スイッチ素子は、クロスネットワーク内のパケットスイッチを相互接続するスパインスイッチポートにリーフポートをアタッチする。
一例として、図7のリソース集合体700を用いると、幾つかの実施態様によれば、図8に示すように、回路スイッチ520をプログラミングして、リソースを11個のテナントT1〜T11に割り当てることができる。図8の各行は、特定のテナントに割り当てられたブレードリソースのグループ800と関連付けられている。例えば、第1行は、テナントT1に割り当てられたリソースのグループ800−1を示している。このように、グループ800−1は、3つの高速プロセッサ、1つのWANリソース、及び1つのSANリソースを含む。図8に示すように、それぞれ異なるテナントT1〜T11は、それぞれ異なるリソースを有する。
テナント処理を局所化することによってスパイントラフィックの削減をもたらす一例示のネットワーク構成が図9に示されている。より具体的には、図9では、各縦列は、16個のブレードを有するキャビネット710を表している。使用中の各ブレードは、図9では、そのブレードを用いているテナントの名称を用いてラベル付けされる。加えて、図9を図7と比較すると、クロスハッチングは、用いられる選択されたパケットスイッチ510を示している。この選択は、ブレードの位置に対応するパケットスイッチ510内の回路スイッチ520のプログラミングによって決定される。
図8も参照すると、各テナントリソースの割り当てられたクロスハッチングは、各テナント行内の注釈付きとしても示されている。テナントT1の5つの全てのリソースは、回路スイッチを通じて図7のリーフスイッチ510−1に接続されている。これらのリソースは、T1テナント用にカスタマイズされたミニクラスタとして構成されている。このように、T1テナントのリソースの全てを単一のイーサネットホップを通じて接続することができる。追加のテナントが同様にして割り当てられ、テナントT1〜T10のそれぞれは、この例示の実施態様については単一のパケットスイッチ510に割り当てられた全てのリソースを有する。
より多くのテナントが割り当てられ、残りのブレード位置が少なくなるにつれて、リソースの全てを単一のイーサネットスイッチにマッピングすることがより困難になる場合がある。このように、テナントT11は、3つのイーサネットスイッチ上にマッピングされた5つのリソースを有する。3つのパケットスイッチ510間のトラフィックは、コアにおけるスパインスイッチを通じて接続され、このため、テナントT11は、正常に機能し続けるが、コア帯域幅を用いてそのリソース間の接続を維持する。
図7〜図9の特定の例の場合、パケットスイッチ510−6(図7参照)はまだ用いられていない。他のパケットスイッチ510−1〜510−5のうちのいずれかが故障した場合、回路スイッチ520を再プログラミングすることによって、パケットスイッチ510−6をオンラインにして、故障したパケットスイッチと交換することができる。パケットスイッチ510−6等のパケットスイッチ510は、フォールトトレランス用に又はテナントトラフィック局所性を高める目的で用いることができることに留意されたい。予備のパケットスイッチ510を追加することによって、局所性を高める追加のプログラミング柔軟性が提供される。余分のパケットスイッチ510−6が用いられるとき、テナントT11の全てのリソースをスイッチ510−6にマッピングして、スイッチ510−6によってミニクラスタ内で接続することができる。このように、意図した特許請求の範囲の範囲内にある多くの実施態様が考えられる。
幾つかの実施態様によれば、コントローラ142は、回路スイッチ520をプログラミングして、リソースをテナント間でどのように割り当てるのかの記述に基づいて局所性を高めるようにポートコネクタをパケットスイッチ510に選択的に結合することができる。更なる実施態様では、コントローラ142は、回路スイッチ520をプログラミングして、ネットワーク測定値に基づいて局所性を高めることができる。
より具体的には、例示の実施態様によれば、パケットスイッチ510は、パケットをサンプリングし、これらのパケットサンプルをコントローラ142に送信するように構成される。「sFlow」パケットサンプリング規格が、パケットをサンプリングしてネットワークトラフィックを測定する1つの既存の方法を提供する。コントローラ142は、これらのサンプルを用いて、各入力ポートから各出力ポートへのトラフィックを推定するトラフィックマトリックスを計算し、このトラフィックマトリックスは、一般に通信するネットワークポートを識別するのに用いることができ、回路スイッチをプログラミングしてトラフィック局所性を高めるのに用いることができる。トラフィック推定は、テナント内の通信、アプリケーション内の通信、又は通信局所性を提供する非ランダム通信構造の他の任意の原因から生じるトラフィックパターンを識別するのに用いることができる。トラフィックマトリックスは、頻繁に通信するポートのクラスタを識別するのに用いることができる。コントローラ142は、識別されたクラスタに基づいて、ポートのクラスタが単一のリーフスイッチに接続されて、通信局所性が高められるように回路スイッチ520をプログラミングすることができる。
スイッチアセンブリ530は、モジュール式拡張の大きな利点を提供することができることに留意されたい。このように、スイッチアセンブリ530の所与のポートは、ダウンリンクポート又はアップリンクポートのいずれかとして用いることができる。ダウンリンクポートは、追加の計算ブレード又はストレージブレードへのアタッチメントを可能にする。アップリンクポートは、追加の2分割帯域幅を提供する。エッジ構成可能スイッチ530によると、単一の回路スイッチ520を用いて、幾つかの構成によれば、(上述したような)パケットスイッチ510全体にわたるダウンリンクの分散を制御することもできるし、他の構成では、スパインスイッチ全体にわたるリーフスイッチアップリンクの分散を制御することもできる。
回路スイッチの最適化によって、スパインモジュール全体にわたってキャビネットを均一に分散させることができる。代替的に、回路スイッチの最適化によって、ネットワークごとに別個のスパインスイッチを用いて、複数の独立したネットワークを実装することができる。
本明細書に同様に記載されているように、スイッチアセンブリ530は、例示の実施態様によれば、コアモジュールとしても用いることができる。これによって、単一のモジュールをデータセンタエッジ及びデータセンタコアに用いることが可能になる。これによって、リーフケーブルバンドル及びリーフスタック全体にわたるスパインハードウェアポートのプログラミング可能な分散が可能になる。
限られた数の例が本明細書に開示されているが、この開示の利益を有する当業者であれば、この開示から多数の変更形態及び変形形態を理解するであろう。添付の特許請求の範囲は、そのような全ての変更形態及び変形形態を包含することを意図している。



  1. パケットスイッチと、回路スイッチと、ポートコネクタとを備えるスイッチアセンブリであって、前記ポートコネクタのそれぞれは、ケーブルにアタッチされて、該ポートコネクタがハードウェアリソースに結合されるように適合されている、スイッチアセンブリと、
    前記スイッチアセンブリの前記回路スイッチをプログラミングして、前記パケットスイッチを前記ポートコネクタに選択的に結合するコントローラと、
    を備える、装置。

  2. 前記回路スイッチは、光スイッチ又は電気スイッチを含む、請求項1に記載の装置。

  3. 前記パケットスイッチは、前記ポートコネクタに結合された第1の一組のパケットスイッチと、予備として用いられる少なくとも1つの予備パケットスイッチとを備える、請求項1に記載の装置。

  4. 非一時的コンピュータ可読記憶媒体を備える物品であって、該記憶媒体は命令を記憶し、該命令は、コンピュータによって実行されると、該コンピュータに、スイッチアセンブリの回路スイッチをプログラミングさせて、該スイッチアセンブリの複数のパケットスイッチを該アセンブリのポートコネクタに選択的に結合させ、前記ポートコネクタは、ケーブルと結合して前記スイッチアセンブリをハードウェアリソースに接続するように適合されている、物品。

  5. 前記記憶媒体は命令を記憶し、該命令は、前記コンピュータによって実行されると、該コンピュータに、前記回路スイッチをプログラミングさせて、ネットワーク測定値に基づいてトラフィック局所性を調整させる、請求項4に記載の物品。

  6. 前記記憶媒体は命令を記憶し、該命令は、前記コンピュータによって実行されると、該コンピュータに、前記回路スイッチをプログラミングさせて、テナント間での前記リソースの割り当ての記述に基づいてトラフィック局所性を調整させる、請求項4に記載の物品。

  7. パケットスイッチと、回路スイッチと、ポートとを備えるスイッチアセンブリを設けるステップと、
    少なくとも1つのケーブルを用いて、前記ポートのうちの少なくとも1つを少なくとも1つのリソースに接続するステップと、
    前記回路スイッチを用いて、前記パケットスイッチを前記ポートに選択的に結合するステップと、
    を含む、方法。

  8. 前記回路スイッチのうちの少なくとも1つは、前記パケットスイッチのそれぞれに接続される、請求項7に記載の方法。

  9. 複数のパケットスイッチのうちの或るパケットスイッチを予備として用いるステップ、
    を更に含む、請求項7に記載の方法。

  10. 該予備のパケットスイッチをプログラミングして、前記複数のパケットスイッチのうちの、予備として用いられていない別のパケットスイッチ上に記憶されたマシン実行可能命令のバージョンよりも近時のバージョンのマシン実行可能命令を用いて前記予備のパケットスイッチを更新するステップと、
    前記プログラミング後に前記予備のパケットスイッチを前記別のパケットスイッチと交換するステップと、
    を更に含む、請求項9に記載の方法。

  11. 前記回路スイッチを用いることは、該回路スイッチをプログラミングすることを含み、前記方法は、
    少なくとも1つの追加のパケットスイッチを複数のパケットスイッチに追加するステップと、
    前記追加後に前記回路スイッチを再プログラミングして、前記少なくとも1つの追加のパケットスイッチを用いて追加のネットワーク性能を提供するステップと、
    を更に含む、請求項7に記載の方法。

  12. 前記回路スイッチを用いることは、該回路スイッチをプログラミングすることを含み、前記方法は、
    少なくとも1つの予備のパケットスイッチを複数のパケットスイッチに追加するステップと、
    コントローラをプログラミングして、前記複数のパケットスイッチのうちの1つの故障に応答して前記予備のパケットスイッチにフェイルオーバするステップと、
    を更に含む、請求項7に記載の方法。

  13. 前記回路スイッチを用いることは、該回路スイッチをプログラミングすることを含み、前記方法は、
    少なくとも1つの追加のリソースを複数のポートのうちの少なくとも1つのポートに結合するステップと、
    前記追加後に前記回路スイッチを再プログラミングして、前記少なくとも1つの追加のリソースを適合させるステップと、
    を更に含む、請求項7に記載の方法。

  14. 前記回路スイッチを用いることは、該回路スイッチをプログラミングすることを含み、前記方法は、
    ネットワークトラフィック測定値を取得するステップと、
    前記回路スイッチを再プログラミングして、前記測定値に基づいてトラフィック局所性を高めるステップと、
    を更に含む、請求項7に記載の方法。

  15. 前記回路スイッチを用いることは、
    前記回路スイッチをプログラミングして、前記リソースがテナント間にどのように割り当てられているのかの記述に少なくとも部分的に基づいてトラフィック局所性を高めること、
    を含む、請求項7に記載の方法。

 

 

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