[發(fā)明專(zhuān)利]基于數(shù)據(jù)控制平面混合感知的服務(wù)功能鏈故障檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110941121.6
• 申請(qǐng)日: 2021-08-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113660140B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳佳;郭闊;趙宇;張東甲;高德云;張宏科;張慶華;劉上
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04L43/0823
• 分類(lèi)號(hào): H04L43/0823;G06F16/35;G06N3/044;G06N3/0464;G06N3/045;G06N3/048;G06N3/08;H04L43/02
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 黃曉軍

1.一種基于數(shù)據(jù)控制平面混合感知的服務(wù)功能鏈故障檢測(cè)方法，其特征在于，包括：構(gòu)造包括數(shù)據(jù)平面、控制平面和知識(shí)平面的服務(wù)功能鏈故障檢測(cè)架構(gòu)，在所述數(shù)據(jù)平面中設(shè)置數(shù)據(jù)平面數(shù)據(jù)收集代理，在所述控制平面中設(shè)置控制平面SFC組件信息感知代理；

所述數(shù)據(jù)平面用于設(shè)計(jì)SFC數(shù)據(jù)包的帶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)遙測(cè)INT格式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息隨SFC數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)；通過(guò)數(shù)據(jù)平面數(shù)據(jù)收集代理收集細(xì)粒度的SFC狀態(tài)信息，將收集的信息傳輸給知識(shí)平面的信息數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)；

所述控制平面中的控制平面SFC組件信息感知代理收集SFC組件信息，將收集的信息傳輸給知識(shí)平面的信息數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)；

從知識(shí)平面的信息數(shù)據(jù)庫(kù)中讀出數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，利用深度學(xué)習(xí)算法對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行SFC的故障檢測(cè)與分類(lèi)；

所述控制平面通過(guò)ONOS控制器收集數(shù)據(jù)平面網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ⅲㄟ^(guò)Kubernetes?API-Server收集節(jié)點(diǎn)信息，該節(jié)點(diǎn)信息包括內(nèi)存和計(jì)算資源，所述知識(shí)平面構(gòu)建SFC動(dòng)態(tài)信息庫(kù)，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)全面的SFC網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)及組件信息；

所述數(shù)據(jù)平面設(shè)計(jì)基于INT的SFC數(shù)據(jù)包格式，采用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)頭部NSH協(xié)議封裝SFC的數(shù)據(jù)包，將INT頭部封裝在UDP/TCP的負(fù)載中，使用IPv4?DSCP字段的前6位標(biāo)記SFC數(shù)據(jù)包，后2位標(biāo)記INT數(shù)據(jù)包；

在數(shù)據(jù)平面利用INT技術(shù)，通過(guò)P4編程語(yǔ)言對(duì)交換機(jī)進(jìn)行編程，使交換機(jī)在數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到交換機(jī)時(shí)，將網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息封裝在SFC數(shù)據(jù)包的INT報(bào)文段內(nèi)，且隨數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至下一交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)平面SFC網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息的細(xì)粒度遙測(cè)；

所述數(shù)據(jù)平面采用P4+MACVlan的網(wǎng)絡(luò)方案，數(shù)據(jù)平面的交換機(jī)接收Kubernetes編排器和ONOS控制器的策略，支持容器部署及P4轉(zhuǎn)發(fā)功能，實(shí)現(xiàn)交換機(jī)與Pod的連接；以交換機(jī)ID號(hào)為外鍵，時(shí)間戳為標(biāo)志，在知識(shí)平面實(shí)現(xiàn)SFC節(jié)點(diǎn)與SFC節(jié)點(diǎn)之間的SFC網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息的融合，實(shí)現(xiàn)每條SFC狀態(tài)信息的完整性與直觀性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)平面采用可編程P4交換機(jī)，采用INT被動(dòng)探測(cè)方法，設(shè)計(jì)SFC數(shù)據(jù)包的INT格式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息隨SFC數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，對(duì)數(shù)據(jù)平面協(xié)作控制平面混合感知的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模；從ONOS控制器獲取虛擬網(wǎng)絡(luò)服務(wù)部署信息，通過(guò)部署下發(fā)機(jī)制對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行服務(wù)編排，組合為服務(wù)功能鏈，數(shù)據(jù)平面在SFC終點(diǎn)將細(xì)粒度的SFC狀態(tài)信息上交給數(shù)據(jù)平面網(wǎng)絡(luò)信息收集代理。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述SFC狀態(tài)包括SFC組件狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，分別用S_C和S_N表示，SFC組件包括SFC物理資源和虛擬資源，它們狀態(tài)集合分別用S_P和S_V來(lái)表示，物理資源狀態(tài)包括SFC的節(jié)點(diǎn)和鏈路，經(jīng)量化處理抽象為集合其中分別表示物理節(jié)點(diǎn)、物理鏈路，物理節(jié)點(diǎn)資源用集合表示，其中，分別表示物理節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源；虛擬資源用表示，其中分別表示VNF資源和虛擬鏈路狀態(tài)；VNF資源用表示，其中分別表示VNF的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源；網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)抽象為S_N＝ID_SW,Q,ID_Port,T_Tp,D_Link,D_P，其中ID_SW,Q,ID_Port,T_Tp,D_Link,D_P分別表示交換機(jī)ID、隊(duì)列深度、端口ID、吞吐量、鏈路時(shí)延和處理時(shí)延。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，設(shè)計(jì)SFC的故障模型包括擁塞故障與路由黑洞兩個(gè)多因故障類(lèi)型，設(shè)計(jì)SFC的故障類(lèi)型包括節(jié)點(diǎn)狀態(tài)、節(jié)點(diǎn)資源利用率、虛擬網(wǎng)絡(luò)功能狀態(tài)、虛擬網(wǎng)絡(luò)資源利用率、虛擬鏈路、擁塞和路由黑洞，所述擁塞故障類(lèi)型考慮網(wǎng)絡(luò)自身狀態(tài)故障以及節(jié)點(diǎn)資源利用過(guò)高引起的擁塞故障兩種情況，所述路由黑洞故障類(lèi)型結(jié)合全局信息檢測(cè)交換機(jī)完全丟包引起的故障。