[發(fā)明專利]面向網(wǎng)絡(luò)端到端性能監(jiān)測的代理框架設(shè)計(jì)方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011361417.2
• 申請日: 2020-11-28
• 公開（公告）號: CN114268560A
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王軍;吳小軍;湯磊;高連鋒;袁桂平
• 申請（專利權(quán)）人: 贛南師范大學(xué)
• 主分類號: H04L43/08
• 分類號: H04L43/08;H04L43/0852;H04L43/087;H04L43/0829;H04L43/12;H04L41/0246;H04L41/046;H04L41/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.面向網(wǎng)絡(luò)端到端性能監(jiān)測的代理框架設(shè)計(jì)方法的優(yōu)化方法，其特征在于，該發(fā)明過程可分為四個(gè)階段：代理功能描述、代理工作狀態(tài)機(jī)、代理模塊框架和測量模塊結(jié)構(gòu)。其中代理功能描述階段，代理的采集任務(wù)主要包括兩方面：按照RFC2925的標(biāo)準(zhǔn)Ping目標(biāo)路由器以及TraceRoute目標(biāo)路由器，同時(shí)獲得相關(guān)數(shù)據(jù)作為采集結(jié)果，主要采集四項(xiàng)性能指標(biāo)：時(shí)延t、雙向時(shí)延抖動率P、丟包率η和路由躍點(diǎn)數(shù)T，代理工作狀態(tài)機(jī)描述為管理中心與代理的指令關(guān)系；

代理模塊框架階段，Snmpd和代理之間通過AgentX協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)和控制信息交互，其信息互交質(zhì)量W與傳輸數(shù)據(jù)時(shí)間t、數(shù)據(jù)平均傳輸速率v和數(shù)據(jù)最大傳輸功率p有關(guān)，信息互交質(zhì)量保障數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量和信息的準(zhǔn)確程度；2925代理結(jié)構(gòu)采用MIB庫結(jié)構(gòu)，可以和其它在代理中定義的MIB表項(xiàng)一樣采用相同處理和調(diào)用接口，在進(jìn)程表中，詳細(xì)記錄了每個(gè)測量進(jìn)程的進(jìn)程ID、共享內(nèi)存ID及大小ω、信號量θ索引以及當(dāng)前測量進(jìn)程運(yùn)行狀態(tài)ξ、MIB庫內(nèi)存大小τ、測量進(jìn)程相關(guān)的控制表項(xiàng)和結(jié)果表項(xiàng)的指針信息等，所有這些資源是和特定進(jìn)程綁定的，當(dāng)進(jìn)程退出時(shí)，通過進(jìn)程ID找到相應(yīng)表項(xiàng)，利用其中登記的信息，依次回收共享內(nèi)存、信號量以及相關(guān)MIB庫內(nèi)存，刪除相應(yīng)的進(jìn)程控制表、測量結(jié)果表和測量歷史表表項(xiàng)，由此提高了系統(tǒng)資源利用率P，減少代理的運(yùn)行負(fù)擔(dān)；

測量模塊結(jié)構(gòu)階段分為ping測量模塊和TraceRoute測量模塊，通過生產(chǎn)者消費(fèi)者模型，測量模塊作為生產(chǎn)者不斷產(chǎn)生測量數(shù)據(jù)，代理作為消費(fèi)者不斷將數(shù)據(jù)映射到MIB庫中，代理處理數(shù)據(jù)的速度ε(t)與數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的速率v(t)和數(shù)據(jù)傳輸功率η(t)相關(guān)，在兩者之間制定相應(yīng)的通信協(xié)議以及數(shù)據(jù)格式，因此大量的測量數(shù)據(jù)以及復(fù)雜控制信息能夠迅速準(zhǔn)確的傳達(dá)；

所述面向網(wǎng)絡(luò)端到端性能監(jiān)測的代理框架設(shè)計(jì)方法的計(jì)算包括：的功能指數(shù)的計(jì)算、信息交互質(zhì)量的計(jì)算、系統(tǒng)資源的利用率的計(jì)算、代理的處理速度的計(jì)算；

(1)代理功能指數(shù)計(jì)算描述為：

代理將主要采集幾項(xiàng)性能指標(biāo)有：時(shí)延t、雙向時(shí)延抖動系數(shù)P、丟包率η、和路由躍點(diǎn)數(shù)T，時(shí)延t的計(jì)算：

t＝kt1+lt2+mt3

其中t₁是發(fā)送時(shí)延，t₂是傳播時(shí)延，t₃是接收時(shí)延，k、l、m為各階段所占權(quán)重；若發(fā)送數(shù)據(jù)的長度為s,信道帶寬為b，從源點(diǎn)到終點(diǎn)共經(jīng)過n段鏈路，那么總的延時(shí)t：

雙向時(shí)延抖動系數(shù)P、丟包率η、和路由躍點(diǎn)數(shù)T這些指標(biāo)都是通過發(fā)送特定的IP包來測試的，功能系數(shù)計(jì)算可描述為

若0≤E≤1,那么說明2925代理的性能較優(yōu)，無需進(jìn)一步優(yōu)化，若E＞1，則需要進(jìn)一步優(yōu)化；

(2)信息交互質(zhì)量計(jì)算描述為：

W＝{t,v,p}，其中t是傳輸數(shù)據(jù)時(shí)間，v是數(shù)據(jù)平均傳輸速率，p是數(shù)據(jù)最大傳輸功率，傳輸數(shù)據(jù)的大小R，假設(shè)t時(shí)刻的輸入信號為x(t)，通過無線信道傳輸，其輸出y(t)計(jì)算可描述為

其中h(t)是信道調(diào)制沖激響應(yīng)，n(t)是隨機(jī)噪聲信號，信道傳輸誤差率η(t)的計(jì)算可描述為

數(shù)據(jù)傳輸速率v(t)與當(dāng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率v_p(t)和數(shù)據(jù)大小R、傳輸功率p(t)相關(guān)，其計(jì)算描述為

根據(jù)以上參數(shù)可求得信息互交質(zhì)量W計(jì)算可描述為

其中T為數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間；

(3)系統(tǒng)資源利用率計(jì)算描述為：

假設(shè)某個(gè)特定進(jìn)程的運(yùn)行進(jìn)度為ξ_i，進(jìn)程運(yùn)行時(shí)共享內(nèi)存大小為ω_i，信號量的大小為θi，相關(guān)的MIB庫的內(nèi)存大小為τ_i，當(dāng)前運(yùn)行時(shí)間為t_i，其運(yùn)行進(jìn)度可描述為

共享內(nèi)存大小ω_i:

相關(guān)的MIB庫的內(nèi)存大小為τ_i：

其中ρ為存儲系數(shù)，若當(dāng)時(shí)有n個(gè)進(jìn)程正在運(yùn)行，系統(tǒng)資源的利用率P:

(4)代理的處理速度計(jì)算描述為：

假設(shè)測量模塊產(chǎn)生測量數(shù)據(jù)的速率為ν(t)，它的數(shù)據(jù)傳輸功率為η(t)，共享內(nèi)存大小為ω，那么出其代理的處理速度ε(t)計(jì)算可描述為：

T為數(shù)據(jù)處理相關(guān)系數(shù)，在普通的奔3PC上

且T≥100ω²,所以