CN100583818C

CN100583818C - 在网络连接设备之间进行切换的方法以及网络系统

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Publication number: CN100583818C
Application number: CN200580020676A
Authority: CN
Inventors: 今井哲郎; 荒木壮一郎; 菅原智义; 藤田范人
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2005-08-29
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2025-08-29
Also published as: CN1973499A; US7603480B2; JP4164704B2; CA2564057A1; US20080034112A1; JPWO2006030623A1; CA2564057C; WO2006030623A1

Abstract

一种网络系统，包括：通过网络连接的路由器(704、705)；和相应路由器相连以便利用冗余协议进行通信的伪冗余配置装置(702、703)；以及和伪冗余配置装置(702、703)相连的互锁控制装置(701)。当服务器(716)是备用服务器且保持待机状态时，伪冗余配置装置(703)向路由器(705)发出一用于保持待机状态的信号。当在待机状态和活动状态之间切换服务器时，互锁控制装置(701)向伪冗余配置装置(702、703)发送一用于在待机状态和活动状态之间进行切换的指令。

Description

在网络连接设备之间进行切换的方法以及网络系统

技术领域

本发明涉及一种应用于通信系统的目的地切换技术，在所述通信系统中，通过发送信号，如预定去往代表目的地的目的地标识符(如互联网协议(IP)地址)的分组，来执行通信。该目的地切换技术在连接到网络的多个设备之间重命名目的地标识符，以允许用户在不改变代表目的地设备的目的地标识符的情况下，将实际目的地设备从一个设备切换到另一个设备。

背景技术

一般，网络设备通过发送信号，如预定去往代表目的地的目的地标识符(如IP分组)的分组，来执行通信。当在连接到网络的多个设备之间重命名一个目的地标识符时，应该发往某一给定设备的信号被发送到另一设备。因而，发送方有可能在不改变目的地标识符的情况下改变目的地设备。以下，用于实现这一点的技术被称为目的地切换技术。

此外，作为即使当如路由器之类的网络设备发生故障时也继续处理的技术，可以使用采用如RFC 2338中所规定的虚拟路由器冗余协议(VRRP)、热待机路由器协议(HSRP)或Extreme待机路由器协议(ESRP)之类的冗余协议的冗余技术待机待机。

在该技术中，预先准备具有相同级别能力的多个设备，其中将一个设备设为操作状态，并将另一设备设为待机状态。当处于操作状态的设备由于如故障之类的任何原因而不能操作时，处于待机状态的设备检测到这一点，并自动将它自己的状态从待机状态切换到操作状态。因此，可以保证操作连续性。

一般，在如VRRP之类的冗余协议中，从处于操作状态的设备向处于待机状态的设备周期地(在VRRP的默认设置中为每一秒)发送一种被称为“心跳(heatbeat)”的信号，以通知处于操作状态的设备在执行正常操作。处于待机状态的设备一直等待将要从处于操作状态的设备发出的心跳。当心跳之间的时间间隔变得比预定阈值长时，处于待机状态的设备就确定处于操作状态的设备不能执行正常操作，并将它自己的状态从待机状态切换到操作状态。

在处于操作状态的设备和处于待机状态的设备之间进行切换的同时，也在冗余配置中的设备之间，对在这些设备之间共享的、接收预定去往目的地标识符的信号的权限进行切换。该配置实现设备的切换，以便在维持用户总是连接到相同虚拟目的地标识符的状态的同时、执行处理。

下面将描述与本发明相关的技术。专利文献1披露了一种利用网络监测单元来监测广域网(WAN)状态，并且当发生故障时发出优先级为0的VRRP分组以切换MASTER设备的技术。在该技术中，虽然通过外部指令来有意进行MASTER设备的切换，但是当路由器本身发生故障时，也自动进行切换。此外，在该技术中，发生故障时所执行的功能被重新增加到VRRP上，使得必须更改路由器配置。

专利文献2披露了，利用诸如远程镜像的技术，来使能通过与正常使用的路径不同的路径而发出心跳，由此实现心跳的冗余配置。专利文献3披露了一种包括供多个路由器之间通信之用的冗余待机端口，并且在连接到路由器的线路发生断路故障的时候在经过该冗余待机端口的路径上传送广告分组的技术。专利文献4披露了以下技术：在没有警报的时区，利用伪警报单元继续向自动转变为待机模式的系统发出报警信号，由此即使在实际警报已停止之后也维持正常模式。

专利文献1：日本专利申请待审公开No.2003-258843

专利文献2：日本专利申请待审公开No.2002-312189

专利文献3：日本专利申请待审公开No.2003-051835

专利文献4：日本专利申请待审公开No.10-214391

发明内容

本发明要解决的问题

在允许用户在连接到网络的多个设备之间改变实际目的地设备的目的地切换技术中，希望在不对设备进行任何专门改动的情况下，按管理员的意向定时，在连接到网络的多个设备之间动态地切换接收预定去往给定目的地标识符的信号的权限。

此外，希望尽可能多地防止当利用冗余协议执行目的地切换时易于发生的无意自动切换。

用于解决问题的措施

在本发明中，利用冗余协议来实现目的地切换技术。当在处于操作状态的设备和处于待机状态的设备之间进行角色切换时，冗余协议实现接收预定去往某一目的地标识符的信号的共享权限的切换，由此实现目的地标识符的改变。此外，冗余协议不仅被标准设定组织规定为标准，而且也是如此流行，以致许多设备都已经实施冗余协议。因而，不必对设备进行新的改动。

此外，在本发明中，不是直接在设备之间设置利用冗余协议所实现的冗余配置，而是在设备之间提供充当冗余设备的伪冗余配置设置装置，并在待切换设备和伪冗余配置设置装置之间建立冗余配置。利用该配置，在管理员有意进行切换的时候，相互关联地产生各设备中待机状态与操作状态的切换操作，以便在待切换设备之间虚拟地设置冗余配置。在基于冗余协议的正常功能而产生自动切换的情况下，使各设备中待机状态与操作状态的切换操作不相互关联，由此防止目的地自动切换的无意发生。

根据本发明第一方面，提供一种在网络系统中所设置的网络连接设备之间进行切换的方法，该网络系统包括：通过网络互连的多个待切换设备；多个伪冗余配置设置装置，这多个伪冗余配置设置装置中的每一个或几个分别连接到一个待切换设备，并利用冗余协议与相应待切换设备进行通信；以及连接到这多个伪冗余配置设置装置的关联控制装置，其中当这多个待切换设备的至少一个处于待机状态并且需要维持该待机状态时，连接到该至少一个待切换设备的伪冗余配置设置装置向处于待机状态的待切换设备发出一用于维持待机状态的信号，当在待机状态和操作状态之间切换这多个待切换设备时，关联控制装置向连接到处于待机状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置以及连接到处于操作状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置，发送一用于在待机状态和操作状态之间进行切换的切换指令，连接到处于待机状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置响应该切换指令，而向处于待机状态的待切换设备发送一用于切换到操作状态的信息，以及连接到处于操作状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置响应该切换指令，而向处于操作状态的待切换设备发送一用于切换到待机状态的信息。

根据本发明第二方面，提供一种网络系统，包括：通过网络互连的多个待切换设备；多个伪冗余配置设置装置，这多个伪冗余配置设置装置中的每一个或几个分别连接到一个待切换设备，并利用冗余协议与相应待切换设备进行通信；以及连接到这多个伪冗余配置设置装置的关联控制装置，其中当连接到伪冗余配置设置装置的待切换设备处于待机状态并且需要维持该待机状态时，该伪冗余配置设置装置向该待切换设备发出一用于维持待机状态的信号，当在待机状态和操作状态之间切换待切换设备时，关联控制装置向连接到处于待机状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置以及连接到处于操作状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置，发送一用于在待机状态和操作状态之间进行切换的切换指令，连接到处于待机状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置响应该切换指令，而向处于待机状态的待切换设备发送一用于切换到操作状态的信息，以及连接到处于操作状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置响应该切换指令，而向处于操作状态的待切换设备发送一用于切换到待机状态的信息。

根据本发明第三方面，提供一种用于网络系统中的关联控制单元，该网络系统包括：通过网络互连的多个待切换设备；以及多个伪冗余配置设置装置，这多个伪冗余配置设置装置中的每一个或几个分别连接到一个待切换设备，利用冗余协议与相应待切换设备进行通信，并且当连接到伪冗余配置设置装置的待切换设备处于待机状态且需要维持该待机状态时，向该待切换设备发出一用于维持待机状态的信号，该关联控制装置连接到这多个伪冗余配置设置装置，其中当收到用于在待切换设备的操作状态和待机状态之间进行切换的控制信号时，该关联控制单元向连接到处于待机状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置以及连接到处于操作状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置，发送一用于在待机状态和操作状态之间进行切换的切换指令。

根据本发明第四方面，提供一种允许用于关联控制的计算机执行处理的程序，该计算机用于网络系统中，该网络系统包括：通过网络互连的多个待切换设备；以及多个伪冗余配置设置装置，这多个伪冗余配置设置装置中的每一个或几个分别连接到一个待切换设备，利用冗余协议与相应待切换设备进行通信，并且当连接到伪冗余配置设置装置的待切换设备处于待机状态且需要维持该待机状态时，向该待切换设备发出一用于维持待机状态的信号，以及该计算机连接到这多个伪冗余配置设置装置，该处理包括：当收到用于在待切换设备的操作状态和待机状态之间进行切换的控制信号时，基于该计算机的存储部分中所存储的与多个待切换设备和多个伪冗余配置设置装置相关的信息，来向连接到处于待机状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置以及连接到处于操作状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置，发送一用于在待机状态和操作状态之间进行切换的切换指令。

本发明的效果

根据本发明，能在不改动设备的情况下执行待访问设备的切换。

这是因为，把已经在许多设备中实施的冗余协议用作目的地切换技术。

此外，即使在连接关联控制装置和伪冗余配置设置装置的每条通信路径中发生了故障，待访问设备也不会自动变换。

这是因为，分别在待切换设备和相应伪冗余配置设置装置之间建立了冗余配置。因而，即使在连接关联控制装置和伪冗余配置设置装置的每条通信路径中发生了故障，各伪冗余配置设置装置也都继续执行正常操作。

附图说明

[图1]用于说明根据本发明的网络连接设备之间切换方法的操作的视图

[图2]切换前的网络系统的配置

[图3]切换后的网络系统的配置

[图4]示出根据本发明的网络系统配置的框图

[图5]用于说明网络连接设备之间的常规切换方法的视图

[图6]示出根据本发明的包括用户终端的网络系统配置的视图

[图7]示出根据本发明的网络系统以及网络连接设备之间切换方法的第一例子的视图

[图8]示出一种允许用户使用应用程序的配置的连接图

[图9]根据本发明的目的地切换控制的连接图

[图10]示出根据本发明的网络系统的正常操作的视图

[图11]用于说明目的地切换时的操作的视图

[图12]用于说明目的地切换时的操作的视图

[图13]用于说明目的地切换时的操作的视图

[图14]示出根据本发明的网络系统的第二例子的框图

[图15]示出根据本发明的网络系统的第三例子的框图

[图16]示出关联控制装置的功能的框图

[图17]图解示出个人计算机的配置的视图

[图18]示出关联控制装置的操作的流程图

附图代码说明

401：关联控制装置

402：伪冗余配置设置装置

403：伪冗余配置设置装置

404：待切换设备

405：待切换设备

406：专用网

407：网络

408：网络

701：关联控制装置

702：伪冗余配置设置装置

703：伪冗余配置设置装置

704：路由器

705：路由器

706：控制网络

707：用于心跳的VLAN

708：用于心跳的VLAN

709：输入装置

710：用于用户的VLAN

711：用户终端

712：路由器

713：目的地切换单元

714：目的地切换单元

715：主服务器

716：备用服务器

717：关联控制单元

具体实施方式

以下将参考图2和图3来描述用于实现本发明的配置的概要。图2是切换前的网络系统的配置，而图3是切换后的该网络系统的配置。在设备304与303之间建立冗余配置。在冗余协议的控制下，一个设备处于操作状态(MASTER)，而另一个设备处于待机状态(BACKUP)。在此，假定设备304是MASTER，而设备303是BACKUP。

目的地切换装置302和308通过用于控制的网络305和306，连接到设备304和303。目的地切换装置302和308分别具有伪冗余配置设置装置。控制网络305和306在物理和逻辑上不同于网络301，设备304和303以及与设备304、303通信的用户终端307连接到网络301。

在本发明中，不是利用冗余协议来直接执行设备304与303之间的通信，而是设于设备304和303之间的目的地切换装置302和308充当冗余设备，来在设备304和目的地切换装置302之间以及设备303和目的地切换装置308之间，建立冗余配置。然后，通过关联控制装置309，来使设备304与目的地切换装置302之间以及设备303与目的地切换装置308之间的冗余配置中进行的MASTER设备切换操作相互关联，由此在设备304和303之间虚拟地执行MASTER设备切换。MASTER和BACKUP之间的切换对应于，接收要发往虚拟目的地标识符V的信号的权限的切换。这允许与网络某一设备进行通信的用户在与相同目的地标识符进行通信的同时，改变实际目的地。

在以上连接配置中，当在某一冗余配置中产生了无意的MASTER切换时，不允许该切换反映到另一冗余配置上，由此避免无意的目的地切换。

以下将描述自动产生的无意目的地切换。在使用冗余协议的冗余配置中，以下两个条件会造成处于操作状态的设备与处于待机状态的设备之间的切换：(1)处于操作状态的设备由于故障而停止操作(godown)，因此处于待机状态的设备自动转变为操作状态的情况；(2)通过管理员的指令而故意使处于操作状态的设备转变为待机状态，因此进入操作状态的权限被传递给处于待机状态的设备的情况。因而，在冗余协议用作目的地切换技术的情况下，处于待机状态的设备可以检测处于操作状态的设备由于某些原因而发生故障，以便自动地转变为操作状态。

例如，假定在两个路由器之间实施冗余配置，并且在该配置中使用冗余协议，如图5所示。网络503专门用于将MASTER路由器504的心跳(heartbeat)发送到BACKUP路由器505。在这种情况下，即使当正常分组传输网络501与MASTER路由器504之间的通信、以及用户终端502与MASTER路由器504之间的通信没有故障，而只是当来自MASTER路由器504的心跳由于专用网络503中所发生的故障而没有到达BACKUP路由器505时，BACKUP路由器505也确定MASTER路由器504中发生了某种故障，并将它自己的状态切换为主状态。即，BACKUP路由器505开始接收预定发往共享虚拟目的地标识符的分组。因此，在正常的分组传输网络上存在多个相同的目的地标识符，由此破坏分组传输。

尤其是，在两个设备间的物理距离大的情况下，该问题是严重的。因为用于传输心跳的网络中的故障发生概率与两个设备之间距离成比例地变得越来越高。可以认为，将网络构造为冗余的，以便提高抗故障能力。然而，两个设备之间的距离越大，则要构造为冗余网络的网络的物理尺度就变得越大，这在大多数情况下都将导致成本增加。

因此，在把冗余协议用作目的地切换技术的情况下，需要尽可能多地消除自动切换，并致力于有意切换。因此，在使用标准冗余协议的同时，需要一种尽可能多地防止自动目的地切换的机制。如上所述，在本发明中，当在某一冗余配置中产生了无意的MASTER切换时，不允许该切换反映到另一容易配置上，由此避免无意的目的地切换。

以下将参考图4和图6来描述用于实施本发明的优选实施例。图4是示出根据本发明的网络系统配置的框图。图6是包括用户终端的网络系统。在此，假定伪冗余配置设备装置分别直接连接到待切换的设备和关联控制装置。

待切换的设备404和405是用于向用户提供某些服务的设备。待切换设备404和405通过网络501分别连接到用户终端502。用户终端502与具有目的地标识符V的设备进行通信。待切换设备404和405实施冗余协议，并在它们之间建立冗余配置。即，处于MASTER状态的设备接收预定去往目的地标识符V的信号，并继续发出心跳。另一方面，处于BACKUP状态的设备继续等待来自MASTER的心跳，并且当它在给定时间内没有收到心跳时、将它自己的状态切换为MASTER。

在本实施例中，待切换设备404和405分别通过网络407和408连接到伪冗余配置设置装置402和403，网络407和408在物理和逻辑上不同于设备404和405借以连接到用户终端502的网络501。通过网络407和408来发送基于冗余协议的信号，如心跳。不在待切换设备404和405之间直接执行采用冗余协议的通信。即，待切换设备404和405利用冗余协议分别直接与伪冗余配置设置装置402和403进行通信。

关联控制装置401通过专用网络406连接到伪冗余配置设置装置404和403，并分别向伪冗余配置设置装置404和403发出目的地切换请求。切换控制信号通过由管理员所操作的输入装置，或者通过检测到系统故障的检测单元(用作输入装置)，而输入到关联控制装置。响应于该切换控制信号，关联控制装置401发送目的地切换请求。

接下来将描述本实施例中的操作。在此，假定待切换设备404是MASTER，而待切换设备405是BACKUP(反之亦然)。

首先，在正常时，待切换设备404(MASTER)以给定时间间隔通过网络407向BACKUP设备发送基于冗余协议的心跳(假定预先在冗余配置设置时间中设置了时间间隔长度，并且该时间间隔长度为待切换设备404和伪冗余配置设置装置402所知)。此时，待切换设备404识别出BACKUP设备是伪冗余配置设置装置402，并向伪冗余配置设置装置402的唯一目的地标识符C发送心跳。

即使当伪冗余配置设置装置402从待切换设备404收到了心跳，它也忽略该心跳，并丢弃该心跳。

伪冗余配置设置装置403以给定时间间隔向待切换设备405(BACKUP)所对应的唯一目的地标识符B发出心跳(假定预先在冗余配置设置时间中设置了时间间隔长度，并且该时间间隔长度为待切换设备405和伪冗余配置设置装置403所知)。

待切换设备405(BACKUP)等待来自MASTER(即伪冗余配置设置装置403)的心跳。一旦从伪冗余配置设置装置403收到了心跳，设备405就识别出心跳是来自于MASTER，并将超时定时器设回为0。

以和上述类似的方式，在正常时维持以下状态：待切换设备404作为MASTER而操作，且待切换设备405作为BACKUP而操作。

接下来将参考图1来描述在目的地切换时的操作。管理员利用未示出的输入装置来操作关联控制装置401，以给出目的地切换触发。关联控制装置401通过网络406命令伪冗余配置设置装置(A)402和(B)403开始目的地切换操作(步骤S101和S104)。

一旦收到目的地切换操作开始命令，伪冗余配置设置装置402就利用冗余协议，通过网络407向待切换设备(A)404发送用于提示设备(A)404转变为BACKUP状态的信息(步骤S102)。该信息取决于冗余协议。例如，在虚拟路由器冗余协议(VRRP)中，按冗余关系来设置设备的优先级。当从优先级比待切换设备404高的设备收到心跳(VRRP分组)时，处于MASTER状态的设备404将它自己的状态切换到BACKUP状态。利用该操作，伪冗余配置设置装置402充当优先级比待切换设备404高的设备，并发出具有更高优先级的VRRP分组。

一旦收到用于提示转变为BACKUP状态的信息，待切换设备404就将它自己的状态切换到BACKUP状态(步骤S103)。

一旦收到目的地切换操作开始命令，伪冗余配置设置装置403就利用冗余协议，通过网络408向待切换设备(B)405发送用于提示设备(B)405转变为MASTER状态的信息(步骤S105)。该信息取决于冗余协议。例如，在VRRP中，当设备收到具有优先级0的VRRP分组时，该设备就将它自己的状态从BACKUP状态转变为MASTER状态。从而，伪冗余配置设置装置403向待切换设备405发送具有优先级0的VRRP分组。

一旦收到用于提示转变为MASTER状态的信息，待切换设备405就将它自己的状态从BACKUP状态切换到MASTER状态(步骤S106)。

图1中关于待切换设备404的“过程A”(步骤S 101、S 102和S103)、以及图1中关于待切换设备405的“过程B”(步骤S104、S105和S 106)的执行顺序不重要。此外，可以同时执行这两个过程A和B。

在上述操作中，当存在有意的切换操作指令时，待切换设备404和405不直接在它们之间交换心跳，而是象直接在它们之间建立冗余配置那样操作。

接下来，将描述在用于交换心跳的网络或MASTER本身发生了故障时的操作。

首先，将描述MASTER设备发生了故障的情况。同样在以下描述中，假定待切换设备404是MASTER设备，而待切换设备405是BACKUP设备。即，假定待变换的设备404发生了故障。

在这种情况下，当以给定时间间隔从待切换设备404发送到伪冗余配置设置装置402的心跳停止时，伪冗余配置设置装置402根本什么也不做。待切换设备405继续从伪冗余配置设置装置403接收心跳，因此执行其正常操作。结果，有可能避免无意切换操作的发生。

接下来，将描述网络406、407和408发生故障的情况。

首先，假定网络406发生了故障。在这种情况下，关联控制装置401、伪冗余配置设置装置402和伪冗余配置设置装置403之间的通信都失败了，由此防止MASTER和BACKUP的切换操作开始。另一方面，伪冗余配置设置装置402与待切换设备404之间的通信、以及伪冗余配置设置装置403与待切换设备405之间的通信被保证了，使得心跳的交换没有被中断。因此，有可能避免通常在通过专用线等交换心跳的情况下所发生的无意目的地切换的发生(见图5)。

其次，假定网络407发生了故障。在这种情况下，伪冗余配置设置装置402与待切换设备404(MASTER)之间的通信失败了，因此伪冗余配置设置装置402不能从待切换设备404接收心跳。然而，在该状态下，伪冗余配置设置装置402根本什么也不做。一般，在冗余协议中，忽视除处于MASTER状态设备以外的设备的操作状态。因而，即使待切换设备404检测到心跳预定去往的设备发生了故障，它也根本什么也不做。网络408正常，允许待切换设备405继续接收心跳。因此，待切换设备405执行其正常操作，结果有可能避免无意切换操作的发生。

最后，假定网络408发生了故障。在这种情况下，伪冗余配置设置装置403与待切换设备405(BACKUP)之间的通信失败了。因此，在给定时间过去之后，待切换设备405确定MASTER发生了故障，并将它自己的状态切换到MASTER。因而，发生了无意的切换操作。

如上所述，只有在BACKUP侧的网络408发生故障的情况下，才会发生无意的切换操作。因此，考虑到MASTER和BACKUP偶尔切换，只需仅仅在MASTER侧的网络407和BACKUP侧的网络408中设置冗余配置，以提高可靠性。在两个设备之间的距离大的情况下，使网络406的物理尺度大，并使网络407和408的物理尺度相对于网络406较小，由此降低冗余配置的成本。

第一例子

现在将参考图7来描述本发明的例子。

分别在主站点和备用站点中设置主服务器715和备用服务器716。应用程序可以在各自服务器715和716上运行。主站点和备用站点彼此远离。当通过主站点(备用站点)中所设置的边缘路由器704(705)，在用户终端711与主服务器715(备用服务器716)之间建立传输控制协议(TCP)连接时，用户终端711能够使用应用程序。

分别在路由器704和705中实施作为标准冗余协议的VRRP。各路由器中所设置的优先级值为100，并且其中的心跳发送间隔为1秒。主服务器715与路由器704的组合构成了一个待切换设备，而待机服务器716与路由器705的组合构成了另一个待切换设备。

图8是示出允许用户使用应用程序的配置的连接图。

图9是根据本发明的目的地切换控制的连接图。

在该例子中，把输入装置709和关联控制装置701实施为关联控制单元717，并且分别在目的地切换单元713和714中实施伪冗余配置设置装置702和703。例如用个人计算机来实现关联控制单元717，并且关联控制单元717具有包括键盘、直接由管理员压下的按键、以及计算机显示器上的图形用户界面(GUI)等的输入设备，作为输入装置。目的地切换单元可以只由伪冗余配置设置装置组成，或者如稍后描述的例子2所示，由伪冗余配置设置装置、以及除伪冗余配置设置装置以外的部件如L2SW所组成。当伪冗余配置设置装置被构成为硬件时，可以把它实现为独立单元，或者如稍后描述的例子2所示，将它实现为一部件，如要集成在目的地切换单元中的电路或电路板。当伪冗余配置设置装置被构成为软件时，可以通过以下方式来实现该伪冗余配置设置装置：把已经利用图1至4和图6所说明的、描述伪冗余配置设置装置的功能的程序(或程序产品)，存储在存储器如只读存储器(ROM)中；并和中央处理器(CPU)以及存储了信息处理所需数据的可重写存储器一起执行该程序。

在该例子中，目的地切换单元713被设置在主服务器715所处的主站点中，并通过不同的通信路径连接到第二层交换机(L2SW)和关联控制装置701。该L2SW也被设置在主站点中，并位于路由器704和广域网如广域以太网^TM之间。

类似，在该例子中，目的地切换单元714被设置在备用服务器716所处的备用站点中，并通过不同的通信路径连接到L2SW和关联控制装置701。该L2SW也被设置在主站点中，并位于路由器704和广域网如广域以太网^TM之间。

以下，将描述正常时、目的地切换时、以及网络故障时的操作。在此，假定主站点中的路由器704是MASTER，而备用站点中的路由器705是BACKUP(反之亦然)。

首先，将参考图10来描述正常操作。正常时，主服务器715处于操作状态，并且应用程序运行。备用服务器716处于待机状态，并且需要一定时间来将备用服务器转变为操作状态。用户建立与主服务器715的静态网际协议(IP)地址的TCP连接，以便与服务器715进行通信，由此使用该应用程序。

作为MASTER的路由器704以给定时间间隔(在该情况下为1秒)，通过用于心跳的虚拟局域网(VLAN)A向目的地切换单元713发送VRRP心跳(优先级值为255的VRRP分组)。目的地切换单元713的伪冗余配置设置装置702接收该心跳，并丢弃它而不进一步处理它。注意，在图10的网络中，利用基于端口的VLAN来构成用于心跳的VLAN 707和708、以及用于用户的VLAN 710，因此有可能来自目的地切换单元713的VRRP分组到达用户站点的路由器712、以及备用站点中的路由器705。然而，在该VRRP分组中描述了组成冗余配置的设备的一组静态IP地址(在该情况下，描述一组静态IP地址a和c)。因而，当具有与路由器712或715所识别的静态IP地址不同的一组静态IP地址被发送到路由器712或715时，路由器712或715丢弃该分组。

另一方面，目的地切换单元714的伪冗余配置设置装置703以给定时间间隔(虽然在该情况下时间间隔被设为1秒，但是不一定需要设置和在伪冗余配置设置装置702与路由器704之间的冗余配置中所设置的心跳间隔一样的值)，通过用于心跳的VLAN 708向处于BACKUP状态的路由器705发送VRRP心跳(优先级值为255的VRRP分组)。

路由器705继续等待来自目的地切换单元714的心跳。路由器705具有顺计时定时器，并且当它在给定时间(基于心跳间隔而唯一确定的时间)内还没有收到心跳时，就将它自己的状态切换到MASTER。正常地，路由器705在所设定的给定时间内从伪冗余配置设置装置703接收心跳，并将时间设回为0。

接下来将描述目的地切换时的操作(图11至13)。

当把用户的目的地从主站点的主服务器715切换到备用站点的备用服务器716时，管理员利用关联控制单元717的输入装置709，来命令关联控制装置701执行目的地切换操作。一旦从输入装置709收到命令，关联控制装置701就通过控制网络706来命令伪冗余配置设置装置702和703开始目的地切换操作(用图11和12所示的箭头来表示)。

一旦收到目的地切换操作开始命令，伪冗余配置设置装置702就通过用于心跳的VLAN 707向路由器704发送优先级值为254的VRRP分组(用图11所示的箭头来表示)(虽然有可能该VRRP分组被发送到广域以太网，但是如以上所描述的，将不会造成问题)。

一旦从伪冗余配置设置装置702收到优先级为254的VRRP分组，路由器704就识别出具有比它自己优先级值(＝100)更高的优先级值的路由器已出现了，并将它自己的状态切换到BACKUP。

另一方面，一旦收到目的地切换操作开始命令，伪冗余配置设置装置703就通过用于心跳的VLAN 708向路由器705发送优先级值为0的VRRP分组(用图12所示的箭头来表示)。当MASTER发送优先级值为0的VRRP分组时，就表示MASTER放弃了它的MASTER权限。

一旦收到优先级值为0的VRRP分组，路由器705就将它自己的状态切换到MASTER，以获得接收预定去往某一虚拟IP地址和虚拟媒体访问控制(MAC)的分组的权限。

注意，在根据该例子的配置中，可以高速切换分组的目的地。即，当进入MASTER状态时，路由器705发送地址解析协议(ARP)请求，以便利用以太网^TM的广播能力来询问与之建立冗余配置的对应路由器的MAC地址(用图13所示的箭头来表示)。此时，把虚拟MAC地址m设为源地址。因为用于心跳的网络是基于端口的VLAN，所以该广播帧也被发送到广域网如广域以太网^TM、以及组成用于用户的VLAN的L2SW。一旦收到广播帧，L2SW就识别出具有虚拟MAC地址m的路由器位于哪个端口前面，并重写与虚拟MAC地址m相关的MAC地址表的内容。这允许将虚拟MAC地址的所有者从路由器704切换到路由器705，以便立即传到广域网如广域以太网^TM。结果，用户机或路由器R0有可能在不主动改变分组目的地的情况下，将预定去往虚拟IP地址i和虚拟MAC地址m的分组的目的地、高速地切换到实际目的地。

当路由器705进入MASTER状态时，网络地址和主服务器715所属网络的网络地址相同的网络连接到路由器705。因为具有IP地址s的备用服务器716属于和该路由器相同的网络，所以从用户发送的、预定去往IP地址s的分组，通过路由器705到达备用服务器716。因此，预定去往IP地址s的、在路由器704为MASTER、而路由器705为BACKUP的状态下到达主服务器715的分组，在路由器704为BACKUP、而路由器705为MASTER的状态下被发送到备用服务器716。结果，用户有可能将实际目的地从主服务器715，切换到属于和主服务器715不同的子网、但连接到相同IP地址的备用服务器716。

接下来将描述网络故障时的操作。在以下5个位置可能会发生故障。第一个故障位置是广域网如广域以太网^TM中的、用于用户的VLAN 710；第二个故障位置是把目的地切换单元713和路由器704连接起来的、用于心跳的VLAN 707；第三个故障位置是把目的地切换单元714和路由器705连接起来的、用于心跳的VLAN 708；第四个故障位置是把关联控制装置701、目的地切换单元713和目的地切换单元714连接起来的控制网络706；第五个故障位置是作为MASTER操作的路由器704。

以下，将描述在以上第一个故障位置(用于用户的VLAN 710)发生故障的情况下所要执行的操作。

假定广域网如广域以太网^TM中的用于用户的VLAN 710发生了故障，并且出现了通信故障。在这种情况下，虽然用户不能使用应用程序，但是在路由器704和705之间不切换主状态，因为在路由器705与目的地切换单元713之间、以及路由器705与目的地切换单元714之间没有通信问题。另一方面，如果路由器704和705在和用于用户的VLAN相同的网络上，直接在它们之间交换心跳，并且该网络发生了故障，则来自MASTER侧的心跳不能到达BACKUP侧，结果将自动切换MASTER状态。

在以上第二至第五故障位置发生了故障的情况下所要执行的操作和以上实施例中所描述的一样。即，当在第二故障位置(用于心跳的VLAN 707)或第五故障位置(路由器704)发生故障时，目的地切换单元713与路由器704之间的通信失败了，结果是目的地切换单元713的伪冗余配置设置装置702将不能从路由器704接收心跳。然而，伪冗余配置设置装置702根本什么也不做，并且因为用于心跳的VLAN708是正常的、并且路由器705继续接收心跳，所以在路由器704和705之间不切换MASTER状态。

即使在第四故障位置(控制网络706)发生了故障，也不在路由器704和705之间切换MASATER状态，因为用于心跳的VLAN 707和708是正常的。

另一方面，当在第三故障位置(用于心跳的VLAN 708)发生故障时，路由器705不能从目的地切换单元714的伪冗余配置设置装置703接收心跳，结果是路由器705将被切换到MASTER。

如上所述，只有在用于心跳的VLAN 708发生故障的情况下，才会发生和常规系统中所遇到的同样的问题。因此，考虑到MASTER和BACKUP偶尔切换，只需仅仅在MATER侧的用于心跳的VLAN707和BACKUP侧的用于心跳的VLAN 708中设置冗余配置，以提高可靠性。

在该例子中，第二和第三故障位置分别位于主站点和备用站点内。因而，有可能实现一种以较低成本来提高可靠性的技术，如冗余技术。

虽然在该例子中把输入装置用作由管理员有意操作的输入设备，但是有可能将输入装置配置为一种用于检测路由器和主服务器故障的检测单元。在这种情况下，有可能将关联控制装置配置为一种，当从作为检测单元的输入装置收到代表故障发生的检测信号时、向伪冗余配置设置装置发送目的地切换操作开始命令的单元。例如，在输入装置被配置为检测路由器故障的检测单元的情况下，只有当检测单元检测到路由器故障时，关联控制装置才向伪冗余配置设置装置发送目的地切换操作开始命令；然而，即使当检测单元检测到连接到主服务器的用于用户的VLAN、主设备侧的用于心跳的VLAN、或控制网络的故障，关联控制装置也不发出目的地切换操作开始命令，由此使避免自动切换操作的无意发生成为可能。

可以彼此整体地形成输入装置和关联控制装置(例如将输入装置配置为个人计算机(PC)的GUI上的按钮，并将关联控制装置配置为PC上的程序)，或者可以将它们分开设置。例如，在把输入装置配置为用于检测路由器故障、并向关联控制装置发送检测信号的检测单元的情况下，考虑到MASTER和BACKUP之间的切换，在某些情况下可以把输入装置设置在主站点和备用站点两个站点中。

图16是示出关联控制装置的功能的框图，图18是示出关联控制装置的操作的流程图。存储部分1002存储所连接的伪冗余配置设置装置1200和1300的数量，主服务器715和备用服务器716的数量(待切换设备的数量)，以及指定主服务器715和备用服务器716是处于操作状态还是待机状态的状态指示。这些信息从各自伪冗余配置设置装置被发送到伪冗余配置设置装置控制器1004，并通过关联控制器1001而存储在存储部分1002中。因此，当发生状态变化时(例如从待机状态切换到操作状态)，状态指示相应地更新。一旦从输入装置1100收到关于待切换设备的切换请求(切换控制信号)(步骤S201、S202)，输入装置控制器1003就向关联控制器1001输出切换请求。然后，关联控制器1001访问存储部分1002，以检查通过伪冗余配置设置装置连接到关联控制器1001的待切换设备的状态(是操作状态还是待机状态)(步骤S203)，并通过伪冗余配置设置装置控制器1004，向连接到处于操作状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置1200和连接到处于待机状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置1300，发送切换指令(步骤S204)。如后面所述，可以通过执行描述以上操作的内容的程序，来实现以上操作。

虽然在该例子中为连接到主服务器715的伪冗余配置设置装置702和连接到备用服务器716的伪冗余配置设置装置703提供了一个关联控制装置701，但是这个关联控制装置701可以对三个或更多伪冗余配置设置装置执行关联控制。例如，假定为一包括多个主服务器和多个备用服务器的系统提供关联控制装置。在这种情况下，通过把连接到该关联控制装置的所有伪冗余配置设置装置的数量、以及连接到各自伪冗余配置设置装置的服务器的数量和状态(MASTER还是BACKUP)，存储在存储部分1002中，该关联控制装置就有可能确认切换请求所去往的服务器的状态，从处于待机状态的多个服务器中选择要转变为操作状态的服务器，指定连接到切换请求所去往的服务器的伪冗余配置设置装置、以及连接到被选为要转变为操作状态的那个服务器的伪冗余配置设置装置，并向这些伪冗余配置设置装置发送切换指令，由此实现关联控制操作。注意，当关联控制装置所控制的伪冗余配置设置装置的数量肯定为2，并且主服务器肯定连接到这两个伪冗余配置设置装置之一、而备用服务器肯定连接到另一个伪冗余配置设置装置时，不必提供存储部分1002，并且当从输入装置收到切换请求时、关联控制器1001只需向伪冗余配置设置装置1200和1300发送切换指令。

在该例子中，关联控制装置的控制器1001、1003和1004被实施为个人计算机(PC)上的程序(或程序产品)，并执行如图18所示的操作。例如，如图17所示，如硬盘之类的盘驱动器3004存储程序，3如动态随机存储器(DRAM)之类的存储器300存储包括待切换设备数、状态指示以及伪冗余配置设置装置数的信息，并且CPU 3006执行该程序。键盘3001用作输入装置。如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)之类的显示器3002(在图中被表示为CRT)显示信息处理状态或服务器切换结果。附图标记3005表示总线，如数据总线。注意，可以通过软件或硬件配置来实现关联控制装置的功能。

在该例子中，当用户为了在不改变目的地IP地址的情况下在通过广域网如广域以太网^TM与用户连接的服务器之间执行切换操作，而把VRRP用作冗余协议，以便在彼此远离的两个路由器之间改变目的地时，结果从用户发送的分组的目的地被迅速改变为目标目的地。这是因为，在指定的设备进入MASTER状态之后，VRRP立即广播ARP请求，以便询问冗余配置中其它设备的MAC地址，并且当ARP请求被广播到广域网如广域以太网^TM时，作为MASTER设备目的地标识符的一组虚拟IP地址以及虚拟MAC地址的变化就高速地反映在广域以太网侧。

第二例子

接下来将参考图14来描述本发明第二例子。在图14所示的配置中，图7所示的伪冗余配置设置装置702和L2SW构成了目的地切换单元1401，并且图7所示的伪冗余配置设置装置703和L2SW构成了目的地切换单元1402。该第二例子的功能和第一例子相同。

第三例子

虽然在以上本发明第一和第二例子中为主站点和备用站点中所包括的每个待切换设备都提供一个伪冗余配置设置装置，但是也可以使用这样的配置，其中为一个待切换设备提供多个伪冗余配置设置装置。

图15是示出根据本发明第三例子的网络系统的框图。在该网络系统中，只利用一个备用服务器来备份两个主服务器。在这种情况下，为备用服务器716提供两个伪冗余配置设置装置703和803。

在图15中，第一主站点及关联控制装置717的配置和图1的一样。第二主站点包括主服务器815、路由器804、第二层交换机(L2SW)、以及包括伪冗余配置设置装置802的目的地切换单元813。伪冗余配置设置装置802连接到包括输入装置809和关联控制装置801的关联控制单元。包括伪冗余配置设置装置803的目的地切换单元814被设置在备用站点中，并连接到L2SW。

Claims

1.一种在网络系统中所设置的网络连接设备之间进行切换的方法，该网络系统包括：通过网络互连的多个待切换设备；多个伪冗余配置设置装置，这多个伪冗余配置设置装置中的每一个或几个分别连接到一个待切换设备，并利用冗余协议与相应待切换设备进行通信；以及连接到这多个伪冗余配置设置装置的关联控制装置，其中

当这多个待切换设备的至少一个处于待机状态并且需要维持该待机状态时，连接到该至少一个待切换设备的伪冗余配置设置装置向处于待机状态的待切换设备发出一用于维持待机状态的信号，

当在待机状态和操作状态之间切换这多个待切换设备时，该关联控制装置向连接到处于待机状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置以及连接到处于操作状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置，发送一用于在待机状态和操作状态之间进行切换的切换指令，

连接到处于待机状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置响应于该切换指令，向处于待机状态的待切换设备发送一用于切换到操作状态的信息，以及

连接到处于操作状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置响应于该切换指令，向处于操作状态的待切换设备发送一用于切换到待机状态的信息。

2.根据权利要求1所述的在网络连接设备之间进行切换的方法，其中

待切换设备包括路由器，以及

利用冗余协议在该路由器和伪冗余配置设置装置之间执行通信。

3.一种网络系统，包括：

通过网络互连的多个待切换设备；

多个伪冗余配置设置装置，这多个伪冗余配置设置装置中的每一个或几个分别连接到一个待切换设备，并利用冗余协议与相应待切换设备进行通信；

以及连接到这多个伪冗余配置设置装置的关联控制装置，其中

当连接到伪冗余配置设置装置的待切换设备处于待机状态并且需要维持该待机状态时，该伪冗余配置设置装置向该待切换设备发出一用于维持待机状态的信号，

当在待机状态和操作状态之间切换待切换设备时，该关联控制装置向连接到处于待机状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置以及连接到处于操作状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置，发送一用于在待机状态和操作状态之间进行切换的切换指令，

4.根据权利要求3所述的网络系统，其中

待切换设备包括路由器，以及

5.一种用于网络系统中的关联控制单元，该网络系统包括：通过网络互连的多个待切换设备；以及多个伪冗余配置设置装置，这多个伪冗余配置设置装置中的每一个或几个分别连接到一个待切换设备，利用冗余协议与相应待切换设备进行通信，并且当连接到伪冗余配置设置装置的待切换设备处于待机状态且需要维持该待机状态时，向该待切换设备发出一用于维持待机状态的信号，其特征在于，所述关联控制单元包括：

输入装置，用于输入控制信号，所述控制信号用于在待切换设备的操作状态和待机状态之间进行切换；

关联控制装置，连接至多个伪冗余配置设置装置，用于在从所述输入装置收到所述控制信号时，向连接到处于待机状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置以及连接到处于操作状态的待切换设备的伪冗余配置设置装置，发送一用于在待机状态和操作状态之间进行切换的切换指令。