CN1279732C - 多播组管理的方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供一种在产生和删除多播组时，不使用俘获的情况下，管理具有发送不接收(SWR)加入者的多播组的机制。当SWR成员存在时，多播组信息被连续保持。当尝试SWR加入，并且多播组还未存在时，组信息(MLID)被标记成已用，路由SWR分组被发往的第一交换机丢弃发送给该组的所有分组。当接收成员加入该组时，路由被更新，从而SWR成员开始向接收成员发送。当最后的接收成员离开该组时，再次为第一交换机提供路由以丢弃分组。

Description

多播组管理的方法和设备

技术领域

本发明涉及改进的数据处理系统，具体地说，涉及系统区域网。更具体地说，本发明提供一种具有发送不接受组成员的多播组管理的方法和设备。

背景技术

InfiniBand(IB)(这是系统区域网(SAN)的一种形式)定义一种多播设施，所述多播设施允许信道适配器(CA)向单个地址发送分组，并把分组传送给多个端口。在InfiniBand标准中描述了InfiniBand体系结构，InfiniBand标准作为参考包含于此。

单播分组从一个节点发送给另一节点。单播分组包括报头中目标节点的唯一地址。路由器和交换机根据所述唯一地址或标识符，把分组发送给目标节点。

相反，多播分组被发送给称为多播组的多个端口的所有端口。这些端口可在SAN中的相同或不同节点上。每个多播组由唯一的多播本地标识符(MLID)识别。MLID用于在子网内引导分组。MLID是IB分组的报头。

当节点加入多播组时，使用借助子网管理分组(SMP)的IB管理操作，此时，节点上端口的LID被链接到多播组。子网的子网管理器(SM)随后利用SMP，把该信息保存在其子网的交换机中。借助SMP，SM把各个多播组的路由信息告知交换机，交换机保存该信息，从而交换机能够把多播分组发送给正确的节点。

当节点将要向多播组发送分组时，它使用它希望分组被传送给的那个多播组的MLID。子网中的交换机检测分组的目的地本地标识符(DLID)字段中的MLID，并复制该分组，将其发送给先前SM确定的恰当端口。

多播组成员可在不接收的情况下发送分组。例如通常需要称为发送不接收(SWR，send-without-receive)成员的这些组成员流出数据多播，或者与其它常见多播实现例如网际协议(IP)多播的兼容性。

诸如InfiniBand之类交换媒介并不自动允许参与者在不加入组的情况下进行发送。所有通信必须由交换部件明确路由，包括发送数据而不接收数据。当发送加入请求时，SM程控交换机，把多播分组转发给已请求加入组并接收分组的节点。

但是，当SWR成员最初加入某一组，并且该组未存在时，则存在SWR成员在无任何接收器的情况下进行发送的问题。现在，IB体系结构不产生该组。相反，SWR加入者必须签字参加，以接收每当产生任意组时发出的俘获(trap)消息。SWR随后检查每个俘获消息，了解已产生哪一组。当它发现产生了所关心的一组时，SWR加入者可重复其请求，以便具有一定成功希望地加入该组。通过向与SM相联系的称为“子网管理机构”(SA)的实体发送消息，完成接收俘获消息的“签字参加”(signingup)。当已成功加入该组时，SWR加入者通常通过发送请求删除其对这些俘获消息的预定的另一消息，消除其对这些俘获消息的预定。

另外，当最后的接收成员留开该组时，IB体系结构通常删除该组，即使SWR仍在发送。于是，SWR必须签名以接收额外的俘获消息，该俘获消息用信号通知任意组的删除，并不断检查这些俘获消息，查看它所关心的组是否已被删除。在发现该删除之后，SWR随后必须清除其关于该组的MLID信息，因为SM可能把相同的MLID值重新用于不同的组。否则SWR可能把分组发送给错误的组。

当SWR正在向其发送的组被删除时，SWR必须再次签字参加，以便每当产生一个组时接收俘获消息，重复该过程，直到SWR停止向该组发送为止。这样，只有当存在接收者时，SWR才加入组中，当不存在接收者时，SWR被强制等待。

但是，对于SM和SWR加入者来说，这种过程导致很大的开销。SWR接收所产生的每个组的一条消息，不论该组是否是它所关心的组。SWR还必须接收每个被删除组的消息，不仅仅只在关心的特定组被删除时。每当SWR试图向组发送时，SM产生这些消息，SWR加入者接收这些消息。

于是，有利的是提供一种InfiniBand中多播组管理的改进方法和设备。

发明内容

本发明提供了一种管理系统区域网中的多播组的方法，所述方法包括：接收来自一节点的加入多播组的加入请求，其中所述节点与第一交换机连接，并且其中加入请求是发送-不接收请求；确定多播组是否存在；和如果多播组不存在，则产生多播组，并为第一交换机提供路由以丢弃给该多播组的所有分组。

本发明还提供了一种管理系统区域网中的多播组的方法，所述方法包括：接收来自第二节点的离开多播组的离开请求，其中多播组具有位于与第一交换机连接的第一节点的第一成员；确定单个节点是否留在多播组中；和如果单个节点留在多播组中，则为第一交换机提供路由丢弃给多播组的所有分组。

本发明还提供了一种管理系统区域网中的多播组的设备，所述设备包括：接收来自某一节点的加入多播组的加入请求的接收装置，其中所述节点与第一交换机连接，其中加入请求是发送-不接收请求；确定多播组是否存在的确定装置；产生多播组的产生装置；和如果多播组不存在，则为第一交换机提供路由以丢弃给该多播组的所有分组的路由装置。

本发明还提供了一种管理系统区域网中的多播组的设备，所述设备包括：接收来自第二节点的离开多播组的离开请求的接收装置，其中多播组具有位于与第一交换机连接的第一节点的第一成员；确定单个节点是否留在多播组中的确定装置；和如果单个节点留在多播组中，则为第一交换机提供路由以丢弃给多播组的所有分组的路由装置。

本发明提供一种在产生和删除多播组时，不使用俘获的情况下，管理具有发送不接收(SWR)加入者的多播组的方法和设备。当SWR成员存在时，本发明的机制连续保持组信息。当尝试SWR加入，并且多播组还未存在时，组信息(MLID)被标记成已用，路由SWR分组被发往的第一交换机以丢弃发送给该组的所有分组。当接收成员加入该组时，路由选择被更新，从而SWR成员开始向接收成员发送。当最后的接收成员离开该组时，再次为第一交换机提供路由以丢弃分组。

附图说明

在附加权利要求中陈述了本发明特有的新特征。但是，结合附图，参考例证实施例的下述详细说明，将更好地理解发明本身，及其优选模式，其它目的和优点，其中：

图1是根据本发明的优选实施例的系统区域网的一个例子；

图2根据本发明的优选实施例，图解说明了交换机；

图3A-3D根据本发明的优选实施例，图解说明了例证的多播路由数据结构；

图4A是根据本发明的优选实施例，图解说明多播组加入请求的处理的流程图；和

图4B是根据本发明的优选实施例，图解说明多播组离开请求的处理的流程图。

具体实施方式

参见图1，根据本发明的优选实施例，图解说明了系统区域网(SAN)的一个例子。系统区域网由多个端节点102-112构成。这些端节点通过通信链路，一个或多个交换机122、124、126，和一个或多个路由器132相互耦接。交换机是把分组从一个链路发送给同一子网的另一链路的设备。路由器是在网络子网之间发送分组的设备。端节点是网络中为分组最终目的地的节点。

在图1中所示的网络中，端节点110被表示成包含子网管理器(SM)和子网管理机构(SA)。这些对应于(1)SM，只发送和接收能够影响路由和网络硬件配置的特殊消息的实体；和(2)SA，只发送和接收不能影响网络配置的常规通信消息的实体之间SAN管理功能的InfiniBand体系结构的划分。SA被用作利用常规消息与SM通信的装置。这样做只是出于说明的目的；讨论的本发明可使用其它设施管理子网。

在图1中所示的网络中，端节点之一可请求加入多播组。这是通过向节点110的SA发送加入请求来实现的。SA随后可产生多播组，向该多播组分配一个多播本地标识符(MLID)，并使SM更新交换机，从而把分组发送给多播组的成员。

多播组的成员也可在不接收的情况下发送分组。这些多播组成员被称为发送不接受(SWR)成员。例如，端节点102可向SA节点110发送加入请求，其中该请求规定节点102将成为多播组的一个SWR成员。从而，子网中的交换机被更新，从而把来自节点102的分组发送给多播组的其它成员，但是不把任意分组发送给节点102。

但是，当SWR成员最初加入多播组，并且该多播组还未存在时，则存在SWR成员在无任何接收者的情况下，进行发送的问题。根据本发明的优选实施例，当SWR成员请求产生多播组时，SA产生该多播组，分配MLID，并更新第一交换机(这种情况下是交换机122)，以便丢弃来自SWR节点102的多播分组。这在IB交换机硬件中规定得有。

当接收节点加入多播组时，SA随后更新交换机，从而SWR成员开始向接收成员发送分组。类似地，当最后的接收成员离开多播组，但是SWR成员留下时，SA再次为第一交换机提供路由(route)(图1中所示例子中的交换机122)以丢弃来自SWR节点102的多播分组。

本发明还包含(没有变化)跨越多个子网的多个多播组的情况。例如，如果节点112是一个子网中的一个多播组的接收成员，节点102是另一子网中的一个多播组的SWR成员(如图1中所示)，则来自节点102的分组将通过交换机122被发送给路由器132，随后通过交换机126被发送给节点112。如果节点112离开多播组，该多播组未留下任何成员，则SM更新交换机122的路由，从而丢弃从节点102发送的分组。这些分组随后不再被发送给节点112。

现在参见图2，图2根据本发明的优选实施例，图解说明了交换机。本例中，交换机200包括八个端口，端口0～端口7。在本发明的范围内，交换机可具有更多或更少的端口，取决于具体实现。例如，常见的IB交换机只具有四个端口。端口编号惯例也根据使用的具体硬件或特定的具体实现而变化。

交换机200还包括多播本地标识符(MLID)表210。MLID表被用于把多播分组发送给多播组的接收成员。例如，交换机200可在端口5接收多播分组。根据MLID表210，交换机可复制该分组，并把该分组转发给端口1、端口3和端口7。但是，在任意这种实现中，交换机不把分组回送出接收该分组的端口；否则，多播分组会永不停止循环。

MLID表可指示特定MLID的分组将被丢弃。根据本发明的优选实施例，交换机200还被配置成当需要时，丢弃分组。例如，交换机200(从任意端口)接收具有特定值的MLID的多播分组。MLID表210指示该MLID的分组将被丢弃。交换机200只是丢弃该分组，而不是复制并转发该分组。

图3A-3D根据本发明的优选实施例，图解说明例证的多播路由数据结构。更具体地说，根据图3A，MLID表300包括MLID列和端口列。MLID表300是根据本发明的多播路由数据结构的一个例子。当子网管理员(administrator)产生多播组时，向该多播组分配一个MLID，并且MLID的一条记录，一行或一个条目被加入恰当的多播路由数据结构中。可使用其它方法。例如，每个MLID可隐含地与其在表格中的索引相联系。从而，MLID列不会明确存在，可提供一些机制来指示某一条目没有使用。

根据本发明的优选实施例，当SWR节点加入还未存在的多播组时，SA将产生该多播组，并更新第一交换机的多播路由表，以便丢弃该分组。图3B图解说明了具有关于多播组的一个条目的例证多播路由表，所述多播组具有一个SWR成员。该例子中，为“1”的MLID被分配给该多播组，在MLID表310中保存一个条目。交换机被设置成只是丢弃给该多播组的分组，而不是把分组转发给特定的一个或多个端口。可使用多种机制来指示该分组将被丢弃，包括(但不限于)指示不存在的端口号；或者包含某个二进制位，当为“1”时，所述二进制位指示分组将被丢弃。

例如，如果图1中的SWR节点102加入还未存在的多播组时，则节点110的SA产生该多播组，并向该多播组分配一个MLID。SM随后更新交换机122的多播路由表，以便丢弃给该多播组的分组。图3B中表示了交换机122的多播路由表的一个例子。

下面，参见图3C，图中表示了在接收成员加入多播组之后，例证的多播路由数据结构。本例中，利用图2中所示的端口编号惯例，MLID表320指示给MLID为“1”的多播组的分组将被转发给端口7。

例如，如果SWR节点102是MLID为“1”的多播组的成员，并且一个或多个节点104、106、108是接收成员，则在交换机122从节点102接收的分组将被转发给交换机124。SM随后更新交换机122的多播路由表，以便据此转发这些分组。图3C中表示了交换机122的这种多播路由表的一个例子。

现在参见图3C，关于多个接收成员，表示了例证的多播路由数据结构。本例中，利用图2中所示的端口编号惯例，MLID表330指示给MLID为“1”的多播组的分组将被转发给端口1、端口3和端口7。

例如，如果图1的节点104和108是MLID为“1”的多播组的成员，则利用图2中所示的端口编号惯例，在交换机124接收的分组被转发给端口1和端口7(除非这些分组是从端口1或7收到的)。随后，SM更新交换机124的多播路由表，从而据此更新这些分组。如果在另一子网上存在接收成员，则还更新交换机124，以便通过端口3，把分组转发给路由器132。图3D中表示了交换机124的这种多播路由表的一个例子。

类似地，当最后的接收成员离开多播组，但是SWR成员留下时，SA再次为第一交换机提供路由，丢弃来自SWR节点的多播分组。继续图1中所示的例子，如果接收节点104、108和所有其它接收节点离开多播组，则SA更新交换机122的多播路由表，丢弃给该多播组的分组。交换机122的这种多播路由表的一个例子同样示于图3B中。

虽然在图3A-3D中，MLID路由数据结构被表示成表格，但是这些表格只是对本发明的举例说明，而不是对本发明的限制。实际上，可称为MLID表的MLID路由数据结构可被实现成由一系列二进制位组成的多个条目。如果某一端口的二进制位为“1”，则分组被发送给该端口，如果所述二进制位为“0”，则分组不被发送给该端口。

此外，MLID路由数据结构可能不包括“MLID”列。相反，可依据MLID索引数据结构。换句话说，MLID数据结构内的位置表示出MLID值。从而，所有MLID表固有包括介于0和表条目的数目减1之间的MLID值的条目。可向每个MLID提供一个二进制位，所述二进制位指示对于多播组，分组是否将被丢弃。从而，如果对于特定的MLID，该二进制位具有为“1”的值，则关于该MLID接收的所有分组将被丢弃。

图4A是根据本发明的优选实施例，图解说明多播组加入请求的处理的流程图。当收到多播组加入请求，开始该过程，并确定多播组是否已存在(步骤402)。如果多播组已存在，则该过程更新MLID表(步骤404)。

如果在步骤402中，多播组不存在，则该过程产生该多播组(步骤408)，向该多播组分配MLID。随后，该过程为第一交换机提供路由，从而给该多播组的所有分组被丢弃(步骤410)。之后，该过程结束。从而，当产生只具有一个成员的多播组时，分配MLID，并且允许存在的单个节点向该多播组发送分组。节点不必接收和产生的及删除的多播组无关的分组。根据上面描述的过程，当接收成员加入该多播组时，MLID表被更新，从而把分组发送给接收成员节点。

现在参见图4B，图中根据本发明的优选实施例，表示了图解说明多播组离开请求的处理的流程图。当收到多播组离开请求，开始该过程，并确定请求者是否是最后的多播组成员(步骤452)。如果请求者是最后的多播组成员，该过程把MLID标记成未用(步骤454)，从交换机中的MLID表中清除MLID(步骤456)，并结束。

如果在步骤452中，请求者不是最后的多播组成员，则确定是否单个成员留在多播组中(步骤458)。如果一个以上的成员留在多播组中，则过程更新MLID表(步骤460)并结束。

否则，在步骤458中，如果单个成员留在多播组中，则该过程给与剩余成员相连的第一交换机提供路由，从而丢弃给该多播组的所有分组(步骤462)。之后，该过程结束。从而，当接收成员离开多播组，以致只有一个成员留下时，仍然允许留下的节点向该多播组发送分组。留下的节点不必接收和产生的及删除的多播组无关的分组，即使该节点是SWR节点。根据上面描述的过程，当接收成员加入多播组时，MLID表再次被更新，从而把分组发送给接收成员节点。

于是，通过提供一种在产生和删除多播组时，不使用俘获的情况下，管理具有发送不接收(SWR)加入者的多播组的方法和设备，本发明解决了现有技术的缺陷。现有技术避免向无接收者的多播组分配MLID。当可分配的MLID的数目有限时，这是所关心的。但是，本发明认识到可能MLID的数目不是问题。此外，当IB交换机中存储器的数量增大时，可保存的MLID条目的数目也增大。事实上，目前的交换机可包括支持一千或更多条目(这多于通常存在的多播组)的MLID表。

当存在SWR成员时，本发明的机制连续保持多播组信息。SWR节点不必接收和产生的或删除的每个多播组无关的消息。从而，本发明减轻了SWR节点的负担，子网管理节点的负担，以及中间的所有交换机的负担。另外，只要SWR是成员，则MLID仍然被分配给该多播组。于是，减小了SWR节点向错误多播组发送分组的可能性。

重要的是注意虽然在全功能数据处理系统的环境下说明了本发明，但是本领域的普通技术人员会认识到，本发明的过程能够以指令的计算机可读媒介的形式，以及各种形式被分布，并且本发明同样适用，与实际用于实现所述分布的信号承载媒介的特定类型无关。计算机可读媒介的例子包括可记录型媒介，例如软盘、硬盘驱动器、RAM、CD-ROM、DVD-ROM，和传输型媒介，例如数字和模拟通信链路，使用传输形式的有线或无线通信链路，例如射频和光波传输。计算机可读媒介可采取编码格式，所述编码格式被解码，以便在特定的数据处理系统中实际使用。

出于举例说明的目的，给出了本发明的说明，但是本发明并不局限于公开的形式。对本领域的普通技术人员来说，许多修改和变化是显而易见的。选择并描述了实施例，以便更好地解释本发明的原理，实际应用，并使本领域的普通技术人员能够理解具有各种修改的各种实施例适合于所考虑的特定应用。

Claims (21)

1、一种管理系统区域网中的多播组的方法，所述方法包括：

接收来自一节点的加入多播组的加入请求，其中所述节点与第一交换机连接，并且其中加入请求是发送-不接收请求；

确定多播组是否存在；和

如果多播组不存在，则产生多播组，并为第一交换机提供路由以丢弃给该多播组的所有分组。

2、按照权利要求1所述的方法，其中产生多播组的步骤包括向多播组分配多播标识符。

3、按照权利要求1所述的方法，其中为第一交换机提供路由的步骤包括在第一交换机的多播路由数据结构中，插入关于多播组的一个条目。

4、按照权利要求3所述的方法，其中依据多播标识符索引多播路由数据结构。

5、按照权利要求3所述的方法，其中关于多播组的条目包括分组将被丢弃的指示。

6、按照权利要求1所述的方法，还包括：

响应来自接收节点的加入请求，更新系统区域网中至少一个交换机的至少一个多播路由表，以便把给多播组的分组发送给接收节点。

7、按照权利要求6所述的方法，还包括：

接收来自另一节点的离开多播组的离开请求；

确定单个节点是否留在多播组中；和

如果单个节点留在多播组中，则路由和单个节点最接近的交换机丢弃给多播组的所有分组。

8、一种管理系统区域网中的多播组的方法，所述方法包括：

接收来自第二节点的离开多播组的离开请求，其中多播组具有位于与第一交换机连接的第一节点的第一成员；

确定单个节点是否留在多播组中；和

如果单个节点留在多播组中，则为第一交换机提供路由丢弃给多播组的所有分组。

9、按照权利要求8所述的方法，其中第一成员是发送-不接收成员。

10、按照权利要求8所述的方法，其中为第一交换机提供路由的步骤包括在第一交换机的多播路由数据结构中，插入关于多播组的一个条目。

11、按照权利要求10所述的方法，其中依据多播标识符索引多播路由数据结构。

12、按照权利要求10所述的方法，其中关于多播组的条目包括分组将被丢弃的指示。

13、按照权利要求8所述的方法，还包括：

响应来自接收节点的加入请求，更新系统区域网中至少一个交换机的至少一个多播路由表，以便把给多播组的分组发送给接收节点。

14、一种管理系统区域网中的多播组的设备，所述设备包括：

接收来自某一节点的加入多播组的加入请求的接收装置，其中所述节点与第一交换机连接，其中加入请求是发送-不接收请求；

确定多播组是否存在的确定装置；和

产生多播组的产生装置；和

如果多播组不存在，则为第一交换机提供路由以丢弃给该多播组的所有分组的路由装置。

15、按照权利要求14所述的设备，其中产生装置包括向多播组分配多播标识符的装置。

16、按照权利要求14所述的设备，其中路由装置包括在第一交换机的多播路由数据结构中，插入关于多播组的一个条目的装置。

17、按照权利要求14所述的设备，还包括：

响应来自接收节点的加入请求，更新系统区域网中至少一个交换机的至少一个多播路由表，以便把给多播组的分组发送给接收节点的装置。

18、一种管理系统区域网中的多播组的设备，所述设备包括：

接收来自第二节点的离开多播组的离开请求的接收装置，其中多播组具有位于与第一交换机连接的第一节点的第一成员；

确定单个节点是否留在多播组中的确定装置；和

如果单个节点留在多播组中，则为第一交换机提供路由以丢弃给多播组的所有分组的路由装置。

19、按照权利要求18所述的设备，其中第一成员是发送-不接收成员。

20、按照权利要求18所述的设备，其中路由装置包括在第一交换机的多播路由数据结构中，插入关于多播组的一个条目的装置。

21、按照权利要求18所述的设备，还包括：

响应来自接收节点的加入请求，更新系统区域网中至少一个交换机的至少一个多播路由表，以便把给多播组的分组发送给接收节点的装置。

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