1.本发明涉及网络测量领域，具体涉及一种基于可靠性的遥测收集方案部署方法。
背景技术：2.网络信息的收集一直是网络研究领域的重要课题之一。高精度、低时延的网络信息收集技术，能够为监控中心提供丰富且及时的网络信息，有效提升操作人员对网络异常的分析与处理效率。而伴随着智能时代的到来，对可靠精确的网络信息的需求也日益增长，带内遥测技术是现阶段的代表技术之一——通过预先设置的收集指令，交换机能够向数据包中插入实时信息，从而实现细粒度信息的收集。
3.由于带内遥测技术自由收集的特性，研究人员开始关注带内遥测任务部署问题。然而，现有的遥测部署方案专注于丰富收集种类，却忽视了所收集信息的可靠性问题：在实际遥测收集的过程中，出于网络故障等原因，数据包会在转发过程中被丢失，无法将所收集的遥测信息发往控制平面，从而导致控制器平面部署的遥测应用对当前网络状态的分析产生偏差。
技术实现要素：4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于可靠性的遥测收集方案部署方法，能有效提升网络收集的可靠性，并降低资源消耗。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种基于可靠性的遥测收集方案部署方法，包括以下步骤：
7.步骤s1:在用户部署控制平面网络应用后，系统将根据网络应用需求，生成对应的遥测任务；
8.步骤s2:控制平面将遥测任务分割为n项遥测子任务，并根据第一项子任务的资源需求，从当前物理网络中寻找符合需求的源节点交换机部署该项子任务；之后，在控制平面记录对应的映射关系；
9.步骤s3:根据下一项遥测子任务的资源需求，利用动态备份部署算法部署，并在控制平面记录映射关系；重复步骤s3部署后续子任务，直到所有遥测子任务被部署完毕；
10.步骤s4:检查已部署的遥测任务是否满足可靠性需求与容量限制，为不满足的遥测任务寻找备份节点连接，并记录所有的映射关系；
11.步骤s5:当新增收集任务时，检查上述记录，从当前物理网络中寻找符合需求的节点对新任务进行部署，并记录映射关系或修改原有映射关系。
12.进一步的，所述步骤s2具体为：将遥测任务描述为m＝{m1,m2...mi...mn}，其中mi表示第i项遥测任务；分割为a项遥测子任务，且每项子任务需求描述为{ci,bi,ri,}；其中1＜＝i＜＝a，c表示计算资源需求，b表示带宽资源需求，c表示可靠性需求；对于任意遥测任务mi，需要满足可靠性需求rri：
[0013][0014]
其中，表示部署该遥测任务中第k项遥测子任务所能提供的可靠性。
[0015]
进一步的，所述映射关系包括已部署的子任务与当前交换机构成{si,ni,a,t}，其中，s表示交换机编号；n表示遥测子任务所收集项；a表示该项子任务是否存在空间依赖性，即能否作为备份；t表示该节点已作为备份的次数，若t不为0，则表示t与其它遥测子任务共同组成了一个遥测子系统，以收集相同的遥测项；
[0016]
而任意遥测子任务有且只有一个共享备份：
[0017][0018]
其中，用表示任意两个遥测子任务与是否共享备份子系统，表示遥测子任务与是否执行完全相同的收集任务。
[0019]
进一步的，所述动态备份：
[0020]
(1)：记录待部署节点能提供的可靠性，以及该节点的相邻节点中，能够作为备份节点的交换机所能提供的可靠性；
[0021]
(2)：挑选所能提供可靠性最高的部署方案，作为当前最优部署方案；
[0022]
(3)：在满足可靠性的部署方案中，选择当前最优部署方案的次一级部署方案，并比较二者的资源消耗，资源消耗更低的部署方案将替换当前最优部署方案；
[0023]
(4)：重复步骤(3)，直到不存在满足可靠性的部署为止，最终得到资源消耗最少的遥测子任务部署方案。
[0024]
进一步的，所述步骤s4中单项遥测任务所收集信息长度不得超过最大传输长度ka：
[0025][0026]
其中s(vi)来计算当前遥测子任务所收集的数据长度，将用来定义遥测收集项是否被部署到当前节点d；而对于任意两个相同的遥测子任务，在部署时不能共享同样的备份子系统：
[0027][0028]
进一步的，所述部署方案的资源消耗为计算资源与带宽资源的加权和
[0029][0030]
上式表明，当二者之和越小时，表示该部署方案资源消耗最低，则被选为部署方案。
[0031]
一种基于可靠性的遥测收集方案部署方法的系统，包括若干可编程交换机和控制平面；所述可编程交换机共享同一遥测收集任务备份，在遥测任务部署过程中，各项子任务
的部署可根据当前网络的资源分布情况，动态选择共享备份；所述控制平面由服务器集群组成，所述服务器负责计算遥测任务部署方案，以实现资源消耗最低的高可靠性部署。
[0032]
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
[0033]
1、本发明有效提升网络收集可靠性，降低部署成本；
[0034]
2、本发明在选择部署方案的过程中，以最低消耗为目标，寻找能够满足任务可靠性需求的部署方案，在完成最优遥测部署方法查找的同时，能够确保该方案的资源消耗低，有效降低操作人员的部署成本。
附图说明
[0035]
图1是本发明一实施例中单项遥测任务的可靠性保障示意图；
[0036]
图2是本发明一实施例中单次遥测任务部署的示意图；
[0037]
图3是本发明方法流程图。
具体实施方式
[0038]
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0039]
请参照图1，本发明提供一种收集系统，包括：
[0040]
可编程交换机：相较于传统网络收集任务，遥测收集任务需要更高的灵活性。而可编程交换机在拥有一定资源的同时，还向操作人员开放了自由实现网络监控功能的接口，为部署以及后续修改遥测任务提供了有效保障。
[0041]
控制平面：通常由服务器集群组成，这些服务器负责计算遥测任务部署方案，以实现资源消耗最低的高可靠性部署。同时，还负责分析由数据平面中的可编程交换机收集而来的遥测信息，以更好地优化网络服务质量。
[0042]
图1展示了遥测收集任务可靠性部署的示意图。当部署遥测任务s所需的可靠性为0.95时，如图(a)所示，传统的串联部署所能得到的可靠性仅为0.99*0.99*0.96＝0.9409，而如图(b)引入备份部署后，能够为遥测节点提供0.99*(1-(1-0.99)*(1-0.99))*0.96＝0.9503，满足部署任务所需的可靠性。
[0043]
如图2所示，为一个保障可靠性的遥测收集方案部署实例。如图所示，需要部署遥测任务a＝{item1,item2,item3}(可靠性需求为0.99)与遥测任务b＝{item1,item4,item3}(可靠性需求为0.99)，其中，itemn为遥测子任务，包含一个及以上的遥测项收集需求。每项任务中的各遥测子任务，按照所需的收集顺序进行排序。
[0044]
对于遥测任务a而言，当进行item1收集任务的部署时，根据计算可得部署item1收集任务的节点需要满足的可靠性为0.9967。当前节点无法满足，因此需要设置备份节点，进行item
′1的收集(为方便描述，此处称备份节点所部署的遥测子任务为item
′1，其收集项与item1相同)。此时的item1任务节点与item
′1节点组成的子系统可靠性为0.9995，超过可靠性需求0.0028，该项子任务部署结束。随后的item2与item3也依照方案进行子任务的部署，以及为满足可靠性而设置的备份节点任务部署。
[0045]
而针对遥测任务b的部署，则需要考虑是否要进行备份节点的共享。当进行遥测任务b中的item1子任务进行部署时，根据可靠性需求公式，部署该任务的节点需要满足的可靠性为0.9989，因此该项子任务的部署也需要备份节点进行辅助。而由于当前系统中已存
在遥测任务a的备份节点item
′1，因此可以考虑遥测任务a的item1收集任务与遥测任务b的item1收集任务进行备份的共享。其中itema与itemb分别表示两个遥测任务中的节点工作情况，etema表示备份节点的工作情况。可以看到只有当故障节点数，超过备份节点数(1个)时，网络子系统才会影响到遥测的收集过程，这样的情况出现概率为0.9989，能够满足原本的可靠性需求，因此，两个遥测任务可以共享该节点。
[0046]
而对于遥测任务b的item4子任务，由于部署时无可共享备份，因此也需要新建备份节点以满足可靠性。而item3子任务，虽然系统中存在备份节点，但此处假设建立二者间的连接的物理资源开销过大，因此也需要新建备份节点。至此，两项任务部署完毕。
[0047]
参考图3，本发明还提供一种基于可靠性的遥测收集方案部署方法，在满足遥测任务所需的可靠性前提下，首先，将遥测任务拆解为多项子任务；其次，控制平面计算各项子任务所需资源与可靠性；最后，利用动态备份部署算法获取低资源消耗的部署方案，具体如下：
[0048]
在步骤s1中，根据网络应用需求，生成对应的遥测任务；
[0049]
优选的，遥测任务描述为m＝{m1,m2,
…
,mn}，其中mn表示第n项遥测任务；
[0050]
在步骤s2中，对遥测任务进行分割，并部署分割后的第一项遥测子任务；
[0051]
进一步，任意遥测任务分割为a项遥测子任务，且每项子任务需求描述为{ci,bi,ri,}。其中1＜＝i＜＝a，c表示计算资源需求，b表示带宽资源需求，c表示可靠性需求。对于任意遥测任务mi，需要满足可靠性需求rri：
[0052][0053]
其中，表示部署该遥测任务中第k项遥测子任务所能提供的可靠性。
[0054]
在步骤s3中，部署后续遥测子任务；
[0055]
优选的，遥测任务存在时间依赖性，所分解的遥测子任务需要按指定顺序进行遥测信息的收集，即：
[0056][0057]
其中，表示第m项遥测任务的子任务v是否在交换机du上部署，表示的连接是否部署到物理链路(du,dw)上。
[0058]
进一步，所述动态备份部署算法步骤如下：
[0059]
步骤s31：记录待部署节点能提供的可靠性，以及该节点的相邻节点中，能够作为备份节点的交换机所能提供的可靠性；
[0060]
步骤s32：挑选所能提供可靠性最高的部署方案，作为当前最优部署方案；
[0061]
步骤s33：在满足可靠性的部署方案中，选择当前最优部署方案的次一级部署方案，并比较二者的资源消耗。资源消耗更低的部署方案将替换当前最优部署方案。
[0062]
步骤s34：重复s3，直到不存在满足可靠性的部署为止。最终得到资源消耗最少的遥测子任务部署方案
[0063]
在步骤s4中，检查现有部署方案，为不满足需求的节点寻找备份；
[0064]
优选的，单项遥测任务所收集信息长度不得超过最大传输长度ka：
[0065][0066]
其中s(vi)来计算当前遥测子任务所收集的数据长度，将用来定义遥测收集项是否被部署到当前节点d。而对于任意两个相同的遥测子任务，在部署时不能共享同样的备份子系统：
[0067][0068]
优选的，部署方案的资源消耗应为计算资源与带宽资源的加权和。
[0069][0070]
上式表明，当二者之和越小时，表示该部署方案资源消耗最低，则最有可能被选为部署方案。
[0071]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
技术特征：1.一种基于可靠性的遥测收集方案部署方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1:在用户部署控制平面网络应用后，系统将根据网络应用需求，生成对应的遥测任务；步骤s2:控制平面将遥测任务分割为n项遥测子任务，并根据第一项子任务的资源需求，从当前物理网络中寻找符合需求的源节点交换机部署该项子任务；之后，在控制平面记录对应的映射关系；步骤s3:根据下一项遥测子任务的资源需求，利用动态备份部署算法部署，并在控制平面记录映射关系；重复步骤s3部署后续子任务，直到所有遥测子任务被部署完毕；步骤s4:检查已部署的遥测任务是否满足可靠性需求与容量限制，为不满足的遥测任务寻找备份节点连接，并记录所有的映射关系；步骤s5:当新增收集任务时，检查上述记录，从当前物理网络中寻找符合需求的节点对新任务进行部署，并记录映射关系或修改原有映射关系。2.根据权利要求1所述的基于可靠性的遥测收集方案部署方法，其特征在于，所述步骤s2具体为：将遥测任务描述为m＝{m1,m2...m
i
...m
n
}，其中m
i
表示第i项遥测任务；分割为a项遥测子任务，且每项子任务需求描述为{c
i
,b
i
,r
i
,}；其中1＜＝i＜＝a，c表示计算资源需求，b表示带宽资源需求，c表示可靠性需求；对于任意遥测任务m
i
，需要满足可靠性需求rr
i
：其中，表示部署该遥测任务中第k项遥测子任务所能提供的可靠性。3.根据权利要求1所述的基于可靠性的遥测收集方案部署方法，其特征在于，所述映射关系包括已部署的子任务与当前交换机构成{s
i
,n
i
,a,t}，其中，s表示交换机编号；n表示遥测子任务所收集项；a表示该项子任务是否存在空间依赖性，即能否作为备份；t表示该节点已作为备份的次数，若t不为0，则表示t与其它遥测子任务共同组成了一个遥测子系统，以收集相同的遥测项；而任意遥测子任务有且只有一个共享备份：其中，用表示任意两个遥测子任务与是否共享备份子系统，表示遥测子任务与是否执行完全相同的收集任务。4.根据权利要求1所述的基于可靠性的遥测收集方案部署方法，其特征在于，所述动态备份：(1)：记录待部署节点能提供的可靠性，以及该节点的相邻节点中，能够作为备份节点的交换机所能提供的可靠性；(2)：挑选所能提供可靠性最高的部署方案，作为当前最优部署方案；(3)：在满足可靠性的部署方案中，选择当前最优部署方案的次一级部署方案，并比较
二者的资源消耗，资源消耗更低的部署方案将替换当前最优部署方案；(4)：重复步骤(3)，直到不存在满足可靠性的部署为止，最终得到资源消耗最少的遥测子任务部署方案。5.根据权利要求1所述的基于可靠性的遥测收集方案部署方法，其特征在于，所述步骤s4中单项遥测任务所收集信息长度不得超过最大传输长度k
a
：其中s(v
i
)来计算当前遥测子任务所收集的数据长度，将用来定义遥测收集项是否被部署到当前节点d；而对于任意两个相同的遥测子任务，在部署时不能共享同样的备份子系统：6.根据权利要求1所述的基于可靠性的遥测收集方案部署方法，其特征在于，所述部署方案的资源消耗为计算资源与带宽资源的加权和上式表明，当二者之和越小时，表示该部署方案资源消耗最低，则被选为部署方案。7.一种实现权利要求1-6任一所述的基于可靠性的遥测收集方案部署方法的系统，其特征在于，包括若干可编程交换机和控制平面；所述可编程交换机共享同一遥测收集任务备份，在遥测任务部署过程中，各项子任务的部署可根据当前网络的资源分布情况，动态选择共享备份；所述控制平面由服务器集群组成，所述服务器负责计算遥测任务部署方案，以实现资源消耗最低的高可靠性部署。
技术总结本发明涉及一种基于可靠性的遥测收集方案部署方法，包括：步骤S1生成遥测任务；步骤S2:控制平面将遥测任务分割为N项遥测子任务，并根据第一项子任务的资源需求，寻找符合需求的源节点交换机部署该项子任务;之后，在控制平面记录对应的映射关系；步骤S3:根据下一项遥测子任务的资源需求，利用动态备份部署算法部署，并在控制平面记录映射关系；重复步骤S3部署后续子任务，直到所有遥测子任务被部署完毕;步骤S4:检查已部署的遥测任务是否满足可靠性需求与容量限制，并记录所有的映射关系；步骤S5:当新增收集任务时，检查上述记录，从当前物理网络中寻找符合需求的节点对新任务进行部署。本发明能有效提升网络收集的可靠性，并降低资源消耗。并降低资源消耗。并降低资源消耗。
技术研发人员：朱丹红 钟诚博 林为伟 张栋
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：2022.07.20
技术公布日：2022/11/1
