智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

蓋清海

摘要：網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)只有具有用于管理智能協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)和核心網(wǎng)，才能有效地用于管理智能協(xié)作網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合多年工作，開(kāi)發(fā)出一種接入網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，以幫助管理人員管理和控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并更好地管理和協(xié)調(diào)智能協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)，資源和組件。

關(guān)鍵詞：智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò);分域管理系統(tǒng);資源管理;映射管理

智能協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)集成的接入網(wǎng)和核心網(wǎng)管理，因此有必要將接入網(wǎng)管理系統(tǒng)（ANM）和核心網(wǎng)管理系統(tǒng)（CNM）分開(kāi)。同時(shí)，為了直觀，方便地管理接入網(wǎng)和底層網(wǎng)絡(luò)，需要統(tǒng)一的管理系統(tǒng)平臺(tái)。通過(guò)此平臺(tái)，管理員可以根據(jù)需要選擇查看訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)或基本網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)平臺(tái)具有兩個(gè)功能：一個(gè)是顯示管理系統(tǒng)中包含的所有子管理系統(tǒng)，管理員可以通過(guò)鏈接來(lái)為特定的子管理系統(tǒng)平臺(tái)付費(fèi)，另一個(gè)是子管理系統(tǒng)配置功能。管理員可以根據(jù)需要更改子管理系統(tǒng)的訪問(wèn)地址，或者將新的訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)添加到管理系統(tǒng)平臺(tái)的主網(wǎng)絡(luò)，以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)的新訪問(wèn)。為了理解上述功能，需要網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)平臺(tái)維護(hù)所有子管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)表，包括子管理系統(tǒng)名稱，訪問(wèn)地址，連接時(shí)間和修改時(shí)間。

一、接入網(wǎng)管理設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

（一）整體架構(gòu)

接入網(wǎng)管理系統(tǒng)基于OpenStack平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)及其物理資源。 整個(gè)系統(tǒng)分為五個(gè)層：數(shù)據(jù)訪問(wèn)層，數(shù)據(jù)庫(kù)，RESTfuI API交互層，管理層和用戶訪問(wèn)層。

接入網(wǎng)管理系統(tǒng)的五層結(jié)構(gòu)，虛擬資源層和物理資源層如下：

1、物理資源層由不同的物理資源組成，根據(jù)資源的類型可分為計(jì)算資源，存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源。特定的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括服務(wù)器，交換機(jī)，路由器等。物理資源層提供了虛擬化所需的各種資源，直到最高的虛擬資源層，它還是虛擬化技術(shù)和OpenStack平臺(tái)的基礎(chǔ)。

2、在虛擬資源層中，使用openstack平臺(tái)對(duì)關(guān)鍵物理資源進(jìn)行虛擬化，相應(yīng)地管理計(jì)算機(jī)資源，存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源，以及管理頂層服務(wù)。

3、Restfui API交互層（稱為API交互層）為激光器提供管理系統(tǒng)服務(wù)。特定的服務(wù)API包括Nova API，中子API，Keystone API等。

4、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層主要為監(jiān)視性能提供監(jiān)視和報(bào)警功能，這是整個(gè)系統(tǒng)關(guān)注的重點(diǎn)。由于監(jiān)視數(shù)據(jù)源（包括虛擬和物理組件）以及監(jiān)視數(shù)據(jù)收集方法的復(fù)雜性，應(yīng)在數(shù)據(jù)訪問(wèn)層中開(kāi)發(fā)用于數(shù)據(jù)監(jiān)視數(shù)據(jù)的分類，收集和存儲(chǔ)的機(jī)制。借助Openstack公里項(xiàng)目，可以存儲(chǔ)和重建收集的組件數(shù)據(jù)，并選擇所需的數(shù)據(jù)來(lái)存儲(chǔ)分類，以避免完全定量的監(jiān)控項(xiàng)目。

5、數(shù)據(jù)庫(kù)部分主要存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)訪問(wèn)層中接收到的監(jiān)視數(shù)據(jù)，并提供數(shù)據(jù)管理和警報(bào)管理性能。數(shù)據(jù)庫(kù)分為兩個(gè)部分，物理組件和虛擬組件。它們存儲(chǔ)CPU，內(nèi)存，帶寬等。并使用時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)性能監(jiān)視數(shù)據(jù)。

6、管理層涵蓋了所有系統(tǒng)管理功能，包括組件管理，網(wǎng)絡(luò)管理和性能管理。 Restfui API通過(guò)調(diào)用交互層并包括openstack平臺(tái)上的項(xiàng)目（包括nova，中子，keystone等）來(lái)提供有關(guān)關(guān)鍵虛擬組件和關(guān)鍵虛擬資源的關(guān)鍵管理的基本信息。重點(diǎn)是通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集和資源歷史周期的監(jiān)視。通過(guò)將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)與設(shè)置的閾值進(jìn)行比較，可以確定警報(bào)操作的判斷。警報(bào)操作是向管理員發(fā)送警報(bào)電子郵件。

7）用戶訪問(wèn)層為用戶提供對(duì)管理系統(tǒng)的訪問(wèn)權(quán)，包括用于顯示管理系統(tǒng)界面并響應(yīng)用戶操作的Web可視化模塊。

（2）統(tǒng)一資源管理機(jī)制

網(wǎng)絡(luò)上不同資源管理系統(tǒng)的操作基于openstack平臺(tái)，而在開(kāi)放調(diào)用平臺(tái)上，通過(guò)API的其余部分執(zhí)行對(duì)各種服務(wù)的調(diào)用。管理系統(tǒng)提供了一個(gè)界面，該界面捕獲用戶請(qǐng)求和頁(yè)面數(shù)據(jù)，將它們轉(zhuǎn)換并調(diào)用相應(yīng)的API成為開(kāi)放的運(yùn)算符以完成相關(guān)操作。為了提高管理系統(tǒng)資源管理的效率和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)效率，應(yīng)建立與OpenStack平臺(tái)資源交互的統(tǒng)一機(jī)制，包括請(qǐng)求方法，參數(shù)信息和數(shù)據(jù)傳輸格式。 ，并定制開(kāi)發(fā)了統(tǒng)一的資源運(yùn)作流程。管理系統(tǒng)與openstack平臺(tái)之間的交互過(guò)程如圖3-3所示。

良好的交互模式可以在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行中發(fā)揮更有效的作用。許多現(xiàn)有的核心Web體系結(jié)構(gòu)都是以REST形式開(kāi)發(fā)的。其余的內(nèi)容由Roy Thomas Welling在其博士論文中首次介紹給我們，這是一種新型的Internet應(yīng)用程序，它融合了規(guī)范的電影建筑風(fēng)格。與XML-RPC和soap相比，其余的更為簡(jiǎn)單和輕便。

其余的基于資源并在HTTP協(xié)議上運(yùn)行。 REST充分利用了HTTP的現(xiàn)有功能，例如HTTP動(dòng)詞，HTTP標(biāo)頭和HTTP狀態(tài)代碼。它標(biāo)識(shí)四種類型的資源操作，并調(diào)用適當(dāng)?shù)腍TTP請(qǐng)求方法以完成資源操作，即，接收（接收一個(gè)或多個(gè)特定資源），郵件（創(chuàng)建資源），部署（升級(jí)特定資源）和刪除特定資源）。

選擇數(shù)據(jù)傳輸格式時(shí)，JSON是當(dāng)今最重要的體系結(jié)構(gòu)。與XML之類的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)格式相比，其格式更簡(jiǎn)潔，更易于讀取，寫(xiě)入和使用。 Openstack平臺(tái)上的所有服務(wù)都稱為Conscious Style，因此訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)使用Conscious Style和JSON數(shù)據(jù)格式與關(guān)鍵資源進(jìn)行交互。

對(duì)于相對(duì)較小的請(qǐng)求，您可以直接從相關(guān)的API進(jìn)行調(diào)用。對(duì)于具有更多操作的請(qǐng)求，需要組合多個(gè)API調(diào)用。該API需要Compute API（用于管理虛擬機(jī)和密鑰對(duì)），Network API（用于管理網(wǎng)絡(luò)資源，例如路由器，變電站等）和Block Storage API（用于管理虛擬機(jī)存儲(chǔ)）。與OpenStack平臺(tái)進(jìn)行交互之前，需要管理用戶請(qǐng)求，以便可以將數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為特定的API要求，可以編寫(xiě)特殊的JSON數(shù)據(jù)來(lái)請(qǐng)求某些服務(wù)以進(jìn)行請(qǐng)求處理。

二、組網(wǎng)方案設(shè)計(jì)

在智能協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中，組件身份分為訪問(wèn)標(biāo)識(shí)符（AID）和路由標(biāo)識(shí)符（RID）。使用這兩個(gè)地圖，可以解析用戶身份和位置。在接入網(wǎng)絡(luò)中，訪問(wèn)標(biāo)識(shí)符AID用于反映網(wǎng)絡(luò)組件的身份，而在核心網(wǎng)絡(luò)中，路由標(biāo)識(shí)符RID用于獲取組件位置信息。本文將智能協(xié)同網(wǎng)絡(luò)和用于網(wǎng)絡(luò)分發(fā)的OpenFlow網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新機(jī)制集成在一起。路由器僅負(fù)責(zé)運(yùn)輸和映射，而控制器負(fù)責(zé)控制數(shù)據(jù)傳輸策略和映射管理服務(wù)器。 。

三、總體模塊設(shè)計(jì)

核心網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的總體模塊設(shè)計(jì)如圖4所示，重點(diǎn)是管理服務(wù)器設(shè)計(jì)。

管理服務(wù)器是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制的核心。它在控制級(jí)別工作。它連接開(kāi)放流協(xié)議并與之交互，并通過(guò)收集整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜唾Y源來(lái)創(chuàng)建全局網(wǎng)絡(luò)控制功能。管理服務(wù)器包括可視化模塊，分離圖模塊，狀態(tài)感知模塊，狀態(tài)測(cè)量模塊，動(dòng)態(tài)路由模塊，數(shù)據(jù)包分析模塊和轉(zhuǎn)發(fā)分發(fā)模塊。包括分離圖模塊，狀態(tài)測(cè)量模塊，動(dòng)態(tài)路由模塊和策略分發(fā)模塊是基于網(wǎng)絡(luò)功能和映射功能的新核心模塊。其他模塊由openflow控制器實(shí)現(xiàn)。

可視化模塊：調(diào)用每個(gè)程序提供的其余接口，并顯示節(jié)點(diǎn)信息，拓?fù)?，地圖信息和策略選項(xiàng)以路由到Web界面。

獨(dú)立的映射模塊：負(fù)責(zé)注冊(cè)，查詢和維護(hù)映射記錄，以及分發(fā)分發(fā)功能。提供一個(gè)新創(chuàng)建的終端救濟(jì)映射關(guān)系服務(wù)，存儲(chǔ)并維護(hù)一個(gè)關(guān)系映射，當(dāng)交換機(jī)發(fā)送映射關(guān)系請(qǐng)求時(shí)，它將到達(dá)映射輸入表，并將映射關(guān)系發(fā)送到交換機(jī)的南部接口。同時(shí)，北部API接口還提供了映射元素的接口顯示。

狀態(tài)感知模塊：負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)資源的實(shí)時(shí)感知，包括拓?fù)湫畔l(fā)現(xiàn)模塊和感知修改模塊。拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)模塊負(fù)責(zé)收集網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ⅲ蓪?shí)時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并為管理服務(wù)器提供全局視圖;集中器感知模塊負(fù)責(zé)檢測(cè)連接到網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器的所有交換機(jī)，同時(shí)通過(guò)特定協(xié)議提供正常的連接。該模塊是OpenFlow的本機(jī)實(shí)現(xiàn)，向其他模塊提供AP1調(diào)用以修改基本拓?fù)浜托畔ⅰ?/p>

狀態(tài)測(cè)量模塊：基于狀態(tài)感知來(lái)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，包括實(shí)時(shí)流量監(jiān)控，鏈路使用率計(jì)算和鏈路延遲計(jì)算。該模塊獲得的數(shù)據(jù)可以用作動(dòng)態(tài)路由模塊參數(shù)，以方便路由策略的計(jì)算。

動(dòng)態(tài)路由模塊：實(shí)施動(dòng)態(tài)路由算法，制定數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)策略，狀態(tài)感知模塊根據(jù)狀態(tài)數(shù)據(jù)收集的鏈接以及用戶數(shù)據(jù)包傳輸請(qǐng)求。

路由策略分配模塊：分析動(dòng)態(tài)路由模塊生成的轉(zhuǎn)發(fā)策略，并根據(jù)整個(gè)路徑的雙流分配策略，通過(guò)南部接口將轉(zhuǎn)發(fā)策略分配為交換表。

軟件包分析模塊：分析通過(guò)交換機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)包，以為系統(tǒng)中的其他模塊提供基本信息。

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