[發(fā)明專利]分散計(jì)算狀態(tài)實(shí)時(shí)感知方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010571053.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN111800311B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉斌;李新明;宋恒;李子星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中科邊緣智慧信息科技（蘇州）有限公司
• 主分類號(hào): H04L12/26
• 分類號(hào): H04L12/26;H04L29/08
• 代理公司: 蘇州根號(hào)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32276
• 代理人: 仇波

本發(fā)明涉及分散計(jì)算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種分散計(jì)算狀態(tài)實(shí)時(shí)感知方法，通過(guò)配置分散計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)協(xié)議，執(zhí)行可編程實(shí)時(shí)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷感知，并采用面向數(shù)據(jù)流和任務(wù)感知的傳輸控制協(xié)議等步驟，實(shí)現(xiàn)了深入到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件內(nèi)部，網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)的負(fù)載、時(shí)延和抖動(dòng)感知。滿足了分散計(jì)算網(wǎng)絡(luò)對(duì)可編程感知和可編程調(diào)度的能力需求，形成了完整的可編程網(wǎng)絡(luò)感知體系。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明減少了網(wǎng)絡(luò)感知過(guò)程中CPU的參與，保障了計(jì)算資源；具備快速響應(yīng)能力，特別是分散計(jì)算節(jié)點(diǎn)離線探測(cè)和分散計(jì)算節(jié)點(diǎn)負(fù)載狀態(tài)感知，壓縮到毫秒級(jí)別。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種分散計(jì)算狀態(tài)實(shí)時(shí)感知方法。

背景技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)感知技術(shù)在國(guó)外發(fā)展主要目標(biāo)是解決網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維問(wèn)題和安全性問(wèn)題。在運(yùn)維問(wèn)題上，當(dāng)前產(chǎn)業(yè)尚未充分成熟，思科掌握了部分領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)感知技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)芯片廠商比如博通、Barefoot，以及互聯(lián)網(wǎng)用戶包括亞馬遜、微軟和Facebook 在OCP(Open ComputePlatform)擬制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DPT(Data Plane Telemetry)，以提供網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、時(shí)延、抖動(dòng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層面信息，為智能化、自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維提供支撐。在安全性保障上，網(wǎng)絡(luò)感知技術(shù)通過(guò)分析報(bào)文流量的長(zhǎng)度分布狀態(tài)，路由報(bào)文的IP Option狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中預(yù)先篩選出DDoS攻擊流量，幫助防火墻設(shè)備共同防御大規(guī)模流量的網(wǎng)絡(luò)攻擊。網(wǎng)絡(luò)感知技術(shù)在運(yùn)維和安全領(lǐng)域的整體技術(shù)方案預(yù)計(jì)在2020年能夠完成成熟收斂。

在分散計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)感知能力為任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)提供計(jì)算節(jié)點(diǎn)信息的收集，維護(hù)功能，是分散計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)前在國(guó)外，網(wǎng)絡(luò)感知技術(shù)處于研究階段，形成了一批關(guān)于在分散計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知的成果，同時(shí)搭建了測(cè)試平臺(tái)，并且通過(guò)IPERF，PING，OWAMP進(jìn)行理論性驗(yàn)證，分析網(wǎng)絡(luò)在不同負(fù)載情況下的丟包，時(shí)延和抖動(dòng)數(shù)據(jù)，國(guó)外在該領(lǐng)域的研究尚未進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化環(huán)節(jié)，技術(shù)可以部分復(fù)用在數(shù)據(jù)中心和信息網(wǎng)的感知技術(shù)，但是需要具備可編程能力以匹配分散計(jì)算的感知需求。

交換機(jī)和路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展，具備了完善的技術(shù)體系。 2017年第一季度全球以太網(wǎng)交換機(jī)市場(chǎng)收入為56.6億美元，同比增長(zhǎng)3.3％。與此同時(shí)，全球整體路由器市場(chǎng)在該季度的收入為33.5億美元，同比減少3.7％。交換機(jī)市場(chǎng)份額約為路由器的兩倍，隨著大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的發(fā)展，交換機(jī)占據(jù)的市場(chǎng)份額將進(jìn)一步提升。企業(yè)、分支機(jī)構(gòu)的連接的各類設(shè)備繁雜，對(duì)路由器的設(shè)備類型和接口類型要求豐富，需要具備E1/STM的WAN接口，3G/4G，WIFI 模組，語(yǔ)音模組，IPSec模組等。

基于TCP/IP協(xié)議棧的交換機(jī)和路由器技術(shù)包袱重，在當(dāng)前TCP/IP技術(shù)架構(gòu)下疊加分散計(jì)算網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)難度過(guò)高。美國(guó)的Barefoot公司推出了兩顆可編程交換芯片和系列交換產(chǎn)品，具備支持可編程調(diào)度技術(shù)的部分基礎(chǔ)，但是其交換帶寬過(guò)大，分別是6.5Tbps和12.8Tbps，功耗無(wú)法滿足部分邊緣應(yīng)用的需求。分散計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備依舊在理論階段，協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)鏈均未成熟。

國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)感知技術(shù)落后國(guó)外三到五年，當(dāng)前主要采用鏡像到服務(wù)器進(jìn)行分析，以及通過(guò)Sflow技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)面進(jìn)行端口收發(fā)報(bào)文個(gè)數(shù)的統(tǒng)計(jì)，采樣流量進(jìn)行簡(jiǎn)單的流分析。尚未能夠深入到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件內(nèi)部，具備網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)的負(fù)載、時(shí)延和抖動(dòng)感知。技術(shù)上無(wú)法匹配分散計(jì)算節(jié)點(diǎn)眾多，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實(shí)時(shí)變化快，計(jì)算任務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載量化分析等要求。

國(guó)內(nèi)經(jīng)過(guò)近幾年技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)具備了一批具備實(shí)力的網(wǎng)絡(luò)的供應(yīng)商和具備網(wǎng)絡(luò)芯片能力的本土企業(yè)，但當(dāng)前技術(shù)處于SDN的時(shí)代技術(shù)演進(jìn)，尚未能滿足分散計(jì)算網(wǎng)絡(luò)對(duì)可編程感知和可編程調(diào)度的能力需求。

現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)感知技術(shù)存在的主要問(wèn)題：當(dāng)前技術(shù)尚未能夠深入到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件內(nèi)部，具備網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)的負(fù)載、時(shí)延和抖動(dòng)感知。技術(shù)上無(wú)法匹配分散計(jì)算節(jié)點(diǎn)眾多，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實(shí)時(shí)變化快，計(jì)算任務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載量化分析等要求。且處于 SDN的時(shí)代技術(shù)演進(jìn)，尚未能滿足分散計(jì)算網(wǎng)絡(luò)對(duì)可編程感知和可編程調(diào)度的能力需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種分散計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實(shí)時(shí)感知方法。