[发明专利]基于带内网络遥测技术的全网路径最优化遍历方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于带内网络遥测技术的全网路径最优化遍历方法及装置，其中方法包括：从任一奇数顶点开始提取多条路径，并且多条路径的每条路径在其他奇数顶点结束，以提取最少路径数，其中，通过欧拉轨迹算法迭代提取奇数顶点之间的路径，直到提取网络拓扑图中所有奇数顶点；如果在将从第一图集G中提取的路径插入到非重叠INT路径的路径集Q中时，第一图集G的图被分解为多个不连通的子图，则使用第二图集S保存多个不连通的子图，以从第二图集S中选择没有奇数顶点的子图并保存到第三图集T中，进而生成最终INT路径，且生成最少的非重叠路径以覆盖图的所有边。该方法具有减少INT对网络的性能开销、生成最少不重叠路径数和控制器负载较小的优点。

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，特别涉及一种基于带内网络遥测技术的全网路径最优化遍历方法及装置。

背景技术

当今各种云服务的部署越来越多，数据中心网络已变得规模巨大。随着网络规模的不断扩大，细粒度的网络监控可以实现更好的网络可靠性和实时闭环流量控制。P4语言联盟(P4.org)提出了INT(In-band NetworkTelemetry，带内网络遥测)，为数据中心网络实现细粒度的实时数据平面检测。INT允许数据包在通过数据平面管道时查询设备内部状态(如队列大小，链路利用率和排队等待时间)，而不会干扰控制平面CPU或引起额外的延迟。通常情况下，INT依赖于包头中保留的可变长度标签栈的探测包。探测包周期性地在网络边缘生成，并被注入到网络核心，它将与普通的流量一起排队和转发。在沿转发路径的每个路由器/交换机中，探测包将提取设备内部状态并将其推入INT标签栈。在最后一跳，边缘设备将把具有INT信息的探测包转发给远程控制器以供进一步分析。

在传统网络监控中，现有技术一的技术方案为SNMP技术，通常用于不断轮询路由处理器卡上的CPU，每隔几秒或几分钟收集一次网络设备内部状态，用以监测连接到网络上的设备是否有任何引起管理上关注的情况。

现有技术一的缺点为：由于控制平面与数据平面之间不可避免的交互作用以及CPU资源相当有限，通过不断轮询CPU来收集设备内部状态的监控机制是粗粒度的，并且涉及巨大的查询时延，这在当今的高速数据中心网络中不能很好地扩展。

现有技术二的技术方案包括：INT实际上是一个需要特殊硬件支持的底层原语，它定义了如何沿着数据包转发路径从单个网络设备或网络设备链中提取交换机内部状态。此外，它还会通过添加INT标签栈来修改数据包头。

现有技术二的缺点为在每个设备上直接进行INT操作会产生显著的性能开销：(1)INT将向网络中注入探测包，这也将占用链路带宽的一小部分(较高的INT采样粒度，将消耗更多的带宽)；(2)必须在网络边缘部署INT代理进行探测包的生成和收集(INT路径越分离，需要部署更多的INT代理)。由于网络遥测毕竟是一个辅助功能，所以为了更好地进行网络管理，最好采用经济高效的方式，也就是说，INT进一步要求建立一个高层次的机制来有效地提取整个网络的流量状态。

现有技术三的技术方案是为了允许网络运营商根据自己的意愿指定一个特定的路径，以便进行实时的INT监控。图1展示了基于INT的按需路径架构以及探测包格式。通过源路由技术来实现“用户特定的路径监控”功能。在计算机网络中，源路由通常通过将路由标记到数据包头上来允许数据包的发送者指定数据包通过网络的路由。相反，在非源路由协议中，数据包是由路由器根据目的地址转发的。如图1所示，该技术在数据包头中为源路由标签堆栈保留了512位。并为每个源路由标签分配4位来表示路由器输出端口号，从而可以为每个路由器最大支持16个输出端口。在固定长度的源路由标签栈之上，分配一个可变长度的INT标签栈。每个INT标签占用22字节，包含设备号、入口/出口端口、入口/出口队列长度等信息。请注意，虽然该技术为探测包设计了一个定制的头格式，但是网络设备仍然可以转发这些探测包，因为这个网络是支持协议无关的转发的。

现有技术三的缺点为：该技术虽然可以实现按需路径测量，但是仍然需要人为地为其规划路径，才能够实现该路径的测量，面对一个复杂网络，这件事并不简单。