基于軟件定義的電力監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控平臺研究

◆李 曼

(深圳供電局有限公司 廣東 518000)

基于軟件定義的電力監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控平臺研究

◆李 曼

(深圳供電局有限公司 廣東 518000)

當(dāng)前的電力監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)本身的能力不強，且粒度粗，同時業(yè)務(wù)支撐能力也不夠。本文試圖通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)的手段解決以上問題。首先闡述根據(jù) SDN的的分流策略，此策略能夠讓會話的彼此相互關(guān)聯(lián)、流量力度識別，而且智能感知交換機(jī)流表容量，根據(jù)此策略構(gòu)建而且完成了一個根據(jù)流的負(fù)載均衡動態(tài)調(diào)度算法，提升了整個系統(tǒng)的橫向拓?fù)淠芰Γ尨讼到y(tǒng)可以大規(guī)模地進(jìn)行部署。然后構(gòu)建而且完成了根據(jù) SDN的災(zāi)難容錯調(diào)度算法，此算法可以更深層次地提高平臺的容錯性。最后闡述了態(tài)勢呈現(xiàn)平臺的數(shù)據(jù)交換的構(gòu)建以及實現(xiàn)。根據(jù)SDN的分布式網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控平臺解決了一般網(wǎng)絡(luò)的局限問題，讓流量監(jiān)控可以通過SDN所具有的優(yōu)勢開展高容錯、低時延、細(xì)粒度的監(jiān)控。

軟件定義；SDN；網(wǎng)絡(luò)流量

0 引言

軟件定義網(wǎng)絡(luò)屬于一類新型的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其把控制平面以及數(shù)據(jù)平面進(jìn)行解耦合，控制器有著網(wǎng)絡(luò)的整體數(shù)據(jù)，可以開展全局動態(tài)調(diào)度，而數(shù)據(jù)平面能夠編成而且根據(jù)流的概念讓其可以對網(wǎng)絡(luò)開展更加細(xì)致的管理，能夠開展全局的動態(tài)調(diào)度。

一般的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心往往都是在網(wǎng)關(guān)位置加裝防火墻、流量監(jiān)控設(shè)備這樣的中間件用于確保此網(wǎng)絡(luò)能夠正常地進(jìn)行工作，可是由于網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模越來越大，大量的流量變成中間件的瓶頸，流量屬于突發(fā)的，在一個不確定的時間點就會達(dá)到最高值，并且中間軟件進(jìn)行提升需要投入很多，一般的網(wǎng)絡(luò)往往通過橫向擴(kuò)容的手段處理此問題，也就是在出口位置加裝若干個防火墻開展流量的均攤，可是此手段有很多十分明顯的不足。

1 SDN的分布式網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控平臺系統(tǒng)架構(gòu)

其板塊的具體劃分由上到下分別是監(jiān)控平臺、控制器。監(jiān)控平臺和控制器利用RestFul APL還有數(shù)據(jù)庫開展交互。監(jiān)控平臺有分流策略讀入、設(shè)備狀態(tài)管理、監(jiān)控結(jié)果呈現(xiàn)這些功能板塊，控制器可以劃分成分流策略生成控制器、狀態(tài)設(shè)備監(jiān)控控制器等，分別觸發(fā)負(fù)載均衡調(diào)度模塊以及災(zāi)難調(diào)度模塊進(jìn)行實時處理，監(jiān)控數(shù)據(jù)獲取模塊每隔一段時間就獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。

2 分流策略構(gòu)建

開展分流策略構(gòu)建的過程中，要按照分流策略來打造默認(rèn)的流表。在最初階段按照流表開展數(shù)據(jù)流量分發(fā)，交換設(shè)備可以按照此流量表把流量轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的中間件開展分析處理。流表匹配的力度越大，流表空間就越不容易變成制約的因素，可是在之后按照流量開展實時動態(tài)調(diào)度的粒度就會更粗，負(fù)載均衡的效果就不會明顯；流表力度越小，負(fù)載計算量也就越大，流表占用的面積越大，負(fù)載均衡的效果就會更佳。而且雙向流表需要把相同會話的雙向流包關(guān)聯(lián)成一個整體，讓相同會話的流量可以被同一個中間件分析。

所以流表構(gòu)建的目的就是可以在最初階段按照流表開展流量分流，在以后按照流表記錄的每條流的流量狀況開展動態(tài)的調(diào)整，在數(shù)據(jù)中心里能夠按照每一個部分的ip段將流表進(jìn)行劃分，按照子網(wǎng)掩碼構(gòu)建若干個聚合的流表項開展分流，而且流表的劃分在達(dá)到流表空間的狀況下，粒度需要不斷地變細(xì)，讓流量表分布地更加均勻。可是分流策略是時刻改變的，和所在區(qū)域有緊密的聯(lián)系。假使可以按照業(yè)務(wù)的種類開展分流，將端口號實施分類，所以構(gòu)建在GUI提供分流策略輸入模塊讓管理人員進(jìn)行選取，然后再依據(jù)分流的特點構(gòu)建雙向流表，開展流量分發(fā)還有雙向關(guān)聯(lián)。

3 控制器設(shè)計

控制器要按照每一個監(jiān)控器的流量狀況開展調(diào)度，只要發(fā)現(xiàn)重載設(shè)備，就把 SDN交換機(jī)里和其有聯(lián)系的流表修改成調(diào)度至另外一個輕載設(shè)備。所以，控制器要獲取每一個設(shè)備的流量數(shù)據(jù)，而且要獲取每一個 SDN交換機(jī)所有流的具體流量數(shù)據(jù)。假使需要通過控制器算取、控制整體信息就有可能致使瓶頸，因此把部分信息的計算投入至每一個設(shè)備的 SDN交換機(jī)進(jìn)行，控制器的主要作用就是獲取信息。

3.1 SDN交換機(jī)按照流量表計算

SDN交換機(jī)按照流表的byte-count計算器間隔一段時間算出所有流的實時寬帶，間隔一段時間將消息同步傳輸至控制器。

3.2 流量監(jiān)控器SDN Agent按照其和SDN交換機(jī)連接端口計算寬帶

流量監(jiān)控器中 SDN Agent按照其和交換機(jī)連接位置的byte-count計算器間隔一段時間獲取其實時的寬帶，而且利用Exp消息同步傳輸至控制器。SDN Agent間隔一段時間分析此監(jiān)控器的實時寬帶是否超過了控制器本身的承載能力，只要超過承載能力就觸發(fā)重載事件，傳輸?shù)娇刂破鳎刂破靼凑账@取的每一個SDN交換機(jī)的流量表寬以及每一個控制器的實時寬帶開展調(diào)度，只要明確調(diào)度策略，就把所獲取的重載設(shè)備的流量數(shù)據(jù)傳輸至被轉(zhuǎn)移到的輕載設(shè)備上。

控制器間隔一段時間就獲取從而 SDN交換機(jī)上報的所有流的實時寬帶，還有監(jiān)控設(shè)備SDN Agent的流量負(fù)載情況，而且監(jiān)聽負(fù)載的行為，只要獲取此事件發(fā)生就觸發(fā)調(diào)度行為，按照所獲取的數(shù)據(jù)開展調(diào)度。

在控制器的層面會保留兩種負(fù)載信息表，一種是出自每一個交換機(jī)的流量寬統(tǒng)計表，另外一個是管理每一個監(jiān)控設(shè)備實時整體帶寬的負(fù)載表，每一個監(jiān)控設(shè)備的整體帶寬是流表里的N條流的整體帶寬構(gòu)建起來的，控制器按照以上每個流表里的流表情況開展負(fù)載均衡調(diào)度。

負(fù)載均衡調(diào)度往往要比同一個上聯(lián) SDN交換機(jī)下的其他設(shè)備先開展工作，假使依舊沒有輕載，就在整體開展調(diào)度。

4 容災(zāi)調(diào)度流程

控制器按照相應(yīng)的間隔發(fā)送鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議包開展網(wǎng)絡(luò)的探測，獲取全局的拓?fù)洹Ｖ灰O(jiān)控設(shè)備出現(xiàn)問題或者和上聯(lián)交換機(jī)連接出現(xiàn)問題，就會觸發(fā)PortChange位置狀態(tài)改變信息，控制器獲取此信息就會引發(fā)事件，提交到對應(yīng)的解決模塊。因為跨交換機(jī)調(diào)度控制需要投入很多，依舊優(yōu)先于一樣的 SDN交換機(jī)下的設(shè)備彼此開展調(diào)度，因為調(diào)度設(shè)備出現(xiàn)問題舊迅速地開展業(yè)務(wù)恢復(fù)，所以直接選取最輕載的目標(biāo)設(shè)備開展數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移。

5 監(jiān)控態(tài)勢呈現(xiàn)平臺設(shè)計

管理人員能夠利用分流策略配置作用提供的接口，按照區(qū)域安排分流策略；設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控用于反映整體的分布式監(jiān)控拓?fù)淇蚣埽覙?biāo)記重載的狀況，流量監(jiān)控反映作用用于反映的監(jiān)控設(shè)備的分析數(shù)據(jù)。將每一個主機(jī)當(dāng)作單位開展每一個使用業(yè)務(wù)實施流量的反映。

6 系統(tǒng)檢測

在進(jìn)行系統(tǒng)檢測的過程中，GUI可以監(jiān)控所轄網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那闆r，呈現(xiàn)出整體的拓?fù)湫畔ⅲ以诰植烤W(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題的情況下，在第一時間算出路由，再次安排流量傳輸?shù)穆窂剑幚砹艘话憔W(wǎng)絡(luò)問題恢復(fù)和斷點續(xù)傳等難點問題，并且GUI可以反映所有主機(jī)的每一個使用層的實時流量，就像微信、QQ這樣的業(yè)務(wù)，而且業(yè)務(wù)屬于不斷變化的、能夠配置的，讓系統(tǒng)管理力度更加細(xì)致，服務(wù)策略可以更加完善。

7 結(jié)語

電力監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)本身的能力不強，粒度很粗，而且業(yè)務(wù)的支撐能力存在問題。本文根據(jù) SDN的分流策略、流的負(fù)載均衡動態(tài)調(diào)度算法還有 SDN的災(zāi)難容錯調(diào)度算法，構(gòu)建而且完成了根據(jù)SDN分步類網(wǎng)絡(luò)流量態(tài)勢呈現(xiàn)平臺，此網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控平臺有著一般網(wǎng)絡(luò)運行的優(yōu)點，而且很大程度上解決了一般網(wǎng)絡(luò)所具有的問題，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的高容錯。

[1]蔡文郁，金心宇，張昱.基于 Linux的網(wǎng)絡(luò)流量控制機(jī)制[J].江南大學(xué)學(xué)報，2006.

[2]熊齊邦，黃明哲.基于 Netflow和異步服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測系統(tǒng)[J].計算機(jī)工程，2006.

[3]梁鴻，郭曉菲.基于網(wǎng)格監(jiān)控系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)控間隔的研究[J].計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用, 2006.

[4]柯棟梁，萬燕.基于SNMP協(xié)議的流量監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].微計算機(jī)信息，2006.

[5]王繼梅，金連甫.基于JDBC的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)流量統(tǒng)計研究[J].計算機(jī)工程與設(shè)計，2003.

[6]許宗幸.減少光核心網(wǎng)的CAPEX/OPEX成本[J].光通信技術(shù)，2003.

[7]鄔源楊，董瑋文，楊宇航.自相似網(wǎng)絡(luò)流量的長相關(guān)分析方法[J].計算機(jī)工程，2003.

[8]蔡康，湯艾軍.IP網(wǎng)絡(luò)流量與分析[J].廣東通信技術(shù)，2003.

[9]程光，龔儉，丁偉.網(wǎng)絡(luò)流量宏觀行為分析的一種時序分解模型[J].電子學(xué)報，2002.

[10]鄒柏賢.網(wǎng)絡(luò)流量正常行為模型的建立[J].計算機(jī)應(yīng)用，2002.