一种动态实时网云资源细粒度感知及交互系统与方法

本发明涉及资源共享，具体涉及一种动态实时网云资源细粒度感知及交互系统与方法。

背景技术：

1、现代网络在规模以及复杂度上相比于之前实现了迅猛的提升，网络实体的分布性和异构性越来越强。伴随通信信息量的日益增加，迫切需要高效合理地利用现有的网云资源。其中，网指的是网络资源，主要作用是传输。无线网络中的网络资源包括发信机的信号发射功率、网络中的流量、时延、信息传送链路的服务带宽以及各种硬件资源等。云指的是云计算资源，主要作用是计算和存储，包括cpu、内存大小、磁盘大小、带宽。资源的统计通常只考虑粗粒度的计算和存储资源。由于传统网络管理中各功能节点处于独立的工作状态，缺少有效资源提取和资源融合机制，因此无法建立各种资源之间的联系，全局资源状态信息表现能力差。

2、如今，用于ip路由的链路状态路由协议有两种：ospf(open shortest pathfirst，开放式最短路径优先)和is-is(intermediate system-to-intermediate system，中间系统到中间系统)。ospf是ietf组织(the internet engineering task force，国际互联网工程任务组)开发的一个基于链路状态的内部网关协议。每台ospf路由器都会生成相关的链路状态通告(link-state advertisement，lsa)，将这些链路状态通告出去。路由器收到链路状态通告后，会将它们存放在链路状态数据库(link state database，lsdb)中。链路状态是对接口及接口与相邻路由器的关系的描述。例如，接口的信息包括接口的ip地址、掩码、所连接的网络的类型、连接的邻居等，所有链路状态的集合形成链路状态数据库。另外，ospf中链路状态通告是可扩展的，如果需要增加新的信息，就需要新的链路状态通告来通告信息。is-is路由协议最初是iso(the international organization forstandardization，国际标准化组织)为clnp(connection less network protocol，无连接网络协议)设计的一种动态路由协议。为了提供对ip路由的支持，通过对is-is进行扩充和修改，使is-is能够同时应用在tcp/ip和osi环境中，形成了集成化is-is。is-is协议的协议数据单元(protocol data units，pdu)的固定部分包含始终存在的字段，可变部分包含tlv(type-length-value，类型-长度-值)三元组，该tlv允许对链路状态记录中的参数进行灵活编码。这些字段包括一组表示类型的八位位组、一组表示长度的八位位组、以及一组表示值的八位位组。类型字段指示值字段中项目的类型。长度字段指示值字段的长度。值字段是tlv承载的数据部分。tlv使is-is可扩展。因此，is-is可以在链路状态报文(link statepdus，lsp)中传输不同类型的信息。使用is-is协议的路由器会产生关于本身、直连网络及这些链路状态的信息，这些信息通过邻接路由器传向其他路由器，每台路由器都保存一份信息，但决不改动信息。最终每台路由器都有了一个相同的有关互联网络的信息，即完成链路状态数据库的同步。实现lsdb同步的这一过程就称为lsp泛洪。lsp报文的“泛洪”指当一个路由器向相邻路由器报告自己的lsp报文后，相邻路由器再将同样的lsp报文传送到除发送该报文的路由器外的其它邻居，并这样逐级将lsp报文传送到整个层次内的一种方式。由于使用is-is协议的路由器能够相互传递链路状态信息，且可以利用tlv的扩展性携带其他信息，最终使得资源信息共享能够实现。

3、针对链路状态路由选择协议，ospf协议的报文封装在ip数据包中，这意味着报文会遭到ip数据包的欺骗与拒绝服务攻击。另外，ospf协议只有链路状态通告是可扩展的，如果需要增加新的信息，就需要新的链路状态通告来通告信息，但是那些没有得到接收认可的链路状态通告类型不会扩散到邻接路由器，这使得ospf协议不具有良好的扩展性。而is-is协议报文可变部分包含的tlv不仅允许对链路状态记录中的参数进行灵活编码，而且即便不是所有的路由器设备都支持所有的tlv，它们也能重新传输被忽略的tlv类型。因此，is-is协议具有更好的扩展性。然而，is-is协议不提供携带资源状态信息的tlv，这导致运行is-is协议的节点无法在域内向其他同样运行is-is协议的节点传递自身的资源状态信息，同时各节点间也无法共享各自的资源状态信息。

4、针对分布式系统的监控系统，推模式具有较高的一致性，但由于每次负载变化都会触发数据传输，导致系统通信开销过大，增大系统负载，易造成网络拥塞。拉模式周期性地查询被监控节点的负载信息，具有较小的通信开销，但会遗漏查询周期中被监控节点的负载变化，导致一致性较差。对于监控系统来说，如果采集的数据越多，推送的次数越多，那么准确性相应地可以大幅提高。但是这样会带来开销过大的问题。因而，设计监控系统中数据传输的触发条件以及计时器计时采样间隔至关重要。

技术实现思路

1、为了克服以上现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种动态实时网云资源细粒度感知及交互系统与方法，通过选用is-is tlv注册表中未分配的tlv类型值来自定义承载资源状态信息的tlv，并将其添加到链路状态报文的可变长字段，利用lsp泛洪机制在域内传递资源状态信息。同时，通过在各节点处建立统一的资源状态信息表，使得各节点的资源状态信息数据能够汇总到相同的表中，实现资源状态信息的共享，并为其他功能模块的实现提供资源数据。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种动态实时网云资源细粒度感知及交互系统，包括资源信息收集模块、消息处理模块、资源状态信息表、监控模块；

4、所述资源信息收集模块用于对资源进行分类、确定各类资源的来源以及将原始资源信息转换成资源状态信息；

5、所述消息处理模块负责接收、解析携带资源信息的lsp报文，并将需要传输的资源信息数据封装到lsp报文的tlv中，再借助lsp报文的泛洪能力进行发送；节点的资源信息收集模块获取到相关资源信息并进行格式处理后将其分别发送给资源状态信息表、消息处理模块、监控模块以及项目工程中需要相关资源信息的模块；

6、所述资源状态信息表负责存储本地节点的资源信息数据；

7、所述监控模块包括计时器，用于记录域内所有节点交换资源信息，同步各自资源状态信息表的时间，并将该时间作为计时器的初始计时间隔。

8、根据项目工程的需求，资源信息收集模块中的网云资源感知机制收集的信息主要指节点在转发、存储、计算、安全四个方面的资源信息数据，需要在四种类型下进行细粒度划分得到具体的资源信息数据；

9、其中，转发资源包括转发表最大条目数、带宽；存储资源包括内存容量、磁盘容量；计算资源包括cpu主频、cpu核数；安全资源包括哈希率；

10、同时，为各个资源信息分配唯一的标识符，由节点标识符与资源信息标识符构成；所述资源信息收集模块将收集的本地资源原始数据需要转换成最终需求的格式。

11、所述监控模块在获取到资源信息后开启不同的监控线程对各个资源信息进行监测，其主要监测本地节点当前的资源信息与上一次收集的资源信息之间的变化量是否超出设定的动态阈值，若未超出则不进行资源信息的推送，超出则触发资源信息收集模块向资源状态信息表、消息处理模块以及项目工程中需要相关资源信息的模块发送变化的资源的最新数据；其采用自适应资源频率推送机制来控制报文发送的频率。

12、一种动态实时网云资源细粒度感知及交互方法，包括以下步骤；

13、消息处理模块接收到来自与其建立邻接关系的节点发送的lsp报文后，对其进行解析；

14、首先判断该报文的新旧，若为旧的则丢弃，若为新的则将其tlv中的资源信息与本节点资源状态信息表中的记录进行比对，若没有该条资源信息的记录则将其添加到表内并将该报文通过除接收端口之外的其他端口发送给它的邻接节点；

15、当监控模块监测到本地节点的资源信息变化量超出动态阈值时，触发资源信息收集模块向资源状态信息表、消息处理模块以及项目工程中需要相关资源信息的模块发送变化的资源的最新数据；

16、资源状态信息表收到资源信息收集模块发送的数据后更新表内相应的信息值；

17、消息处理模块则对这类变化幅度大的资源信息进行封装发送，更新域内其他节点资源状态信息表中的内容，使所有节点的资源状态信息表保持一致。

18、所述资源状态信息表的建立和资源信息的扩散具体包括以下步骤；

19、为了实现网云资源全网感知，首先需要在各节点处构建统一的资源状态信息表来存储域内所有节点的资源信息，其中，资源信息是根据实际的项目工程需求同时综合考虑节点在转发、存储、计算、安全等多维异质资源方面的性能来确定；

20、接下来，确定每类资源的来源以及收集方法，利用is-is域内路由信息交换协议的可扩展性，扩展is-is pdu的可变数据字段中的tlv，通过设计新的tlv来承载资源信息数据，使得资源信息能够随着pdu发送给已经建立邻接关系的相邻节点。

21、向资源状态信息表中添加及更新资源信息有两种途径：

22、第一种：在系统启动后将获取到的本地节点的资源信息添加到空的资源状态信息表内，随后根据监控系统监测到的新旧数据进行对比来更新资源状态信息表中本地节点的资源信息；

23、第二种：节点收到来自其相邻节点的pdu后对其进行解析，将该pdu中的tlv信息与自己的资源状态信息表进行对比，通过表中是否有相关记录来判断是否需要将tlv中的资源信息添加进去，tlv的新旧程度与封装其的pdu的新旧一致，若tlv是新的且在表中存在记录则替换表中的资源信息，否则丢弃该tlv。

24、所述监控模块中，包括自适应资源推送频率优化机制，自适应资源推送频率优化机制的具体流程为：

25、系统启动时开启监控系统，同时按照周期型驱动模式来启动一个计时器，将系统首次启动时立即推送的数据信息作为资源信息的初始值以及后面动态更新的基准；当计时器到期时，对本地节点的资源信息进行采样，通过对比前后采集的资源信息数据判断其变化量是否超出动态阈值，从而决定是否需要触发资源信息收集模块向资源状态信息表、消息处理模块以及项目工程中需要相关资源信息的模块发送变化的资源的最新数据；

26、第一种情况是在计时器的一个计时周期内，当资源变化量超过动态阈值时，触发资源信息收集模块向资源状态信息表、消息处理模块以及项目工程中需要相关资源信息的模块发送变化的资源的最新数据，并且当前正在计时的计时器取消，重新计算新的时间间隔和动态阈值，最后重置计时器；当变化量高于动态阈值时，适当减小相应计时器的动态时间间隔；

27、第二种情况是在计时器的一个计时周期内，资源变化量未超出动态阈值，适当的增大时间间隔，重置计时器；

28、第三种情况是计时器结束一个计时周期后，资源变化量超出动态阈值，则触发资源信息收集模块向资源状态信息表、消息处理模块以及项目工程中需要相关资源信息的模块发送变化的资源的最新数据。

29、整个流程中，当资源变化量未超过动态阈值时，系统不会进行其他操作，其中动态阈值考虑三个因素：最新的资源信息数据，上一次接收的资源信息数据以及阈值自身大小；

30、计时器计时间隔的设计考虑两种情况：

31、在计时期间内，资源变化量超出动态阈值，需要减小时间间隔，为了避免过小，设置一个时间下限，并加入弹性因子来调节上一次的计时间隔大小，本次时间间隔由结合弹性因子的上一次的时间间隔以及最小时间间隔决定；

32、计时期间内，资源变化量未超出动态阈值，增大时间间隔，为了避免过大，设置一个时间上限，时间间隔由上一次的时间间隔、每次增加的时间间隔以及最大时间间隔决定；通过迭代更新的方式确定阈值，实现自适应资源推送，减小监控系统开销的同时实现全网资源状态信息表的同步更新，从而具备全网资源感知能力。

33、所述资源状态信息表中，各节点的每一个资源信息数据都有其唯一的标识符，资源状态信息表在系统启动时初始化为空表，之后将资源信息收集模块获取到的本节点最终的资源信息添加到表内，当本地节点收到与其建立邻接关系的节点传来的lsp报文后，对其进行解析，提取出报文内tlv承载的资源信息并与表中已有的资源信息进行比对，将最新的资源信息添加到本节点的资源状态信息表中，最终使得全网各节点都拥有一张存储域内全部节点资源信息的表。

34、本发明的有益效果：

35、本发明通过选用is-is tlv注册表中未分配的tlv类型值来自定义承载资源状态信息的tlv，并将其添加到lsp报文的可变长字段，利用lsp泛洪机制在域内传递资源状态信息。同时，通过在各节点处建立统一的资源状态信息表，使得各节点的资源状态信息数据能够汇总到相同的表中，实现资源状态信息的共享，并为其他功能模块的实现提供资源数据。

36、针对分布式系统的监控系统，如果采集的数据越多，推送的次数越多，那么准确性相应地可以大幅提高，但会导致开销过大。本发明通过设计监控系统中数据传输的触发条件以及计时器计时采样间隔在确保传输数据一致性的同时减小开销。