数据中心网络设备健康度的自适应评价方法技术

本发明专利技术公开一种数据中心网络设备健康度的自适应评价方法，该方法步骤为：1)建立设备的健康度模型，将设备的各项性能参数与性能参数对应权值的加权和作为健康度值，将健康度值转换为健康指数；2)获取网络拓扑描述信息并根据设备在网络中的位置采集各设备所有网络接口的状态信息，计算设备报文接收状况、掉线状况的各项性能参数；3)设置参数权值并根据性能参数发生的概率进行调整，根据健康度模型计算设备的健康指数，再根据计算得出的健康指数调整参数权值，直至健康度指数调整至预设范围内。本发明专利技术具有实现方法简单，能够对大规模网络中设备健康度进行有效、全面的评估并能够根据网络结构进行自适应动态调节的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网络健康评价
，尤其涉及一种数据中心网络设备健康度的自 适应评价方法。
技术介绍
大规模数据中心通常是使用数量众多的核心交换机、汇聚交换机和接入交换机组 成层次式高速以太网，并分别与数据中心计算服务器集群和大容量存储系统连接，负责为 计算服务器之间、计算服务器与存储系统之间提供高速信息传输支持，因此数据中心网络 的可用性和传输性能是影响数据中心外部服务能力的重要因素。在数据中心网络的实际 运维中，由于大规模网络中设备规模庞大、链路结构复杂，使得网络出现故障的概率也相当 尚。 网络的健康度是指通过健康指数来评价网络及设备的性能状况，以下是目前几种 主要的网络健康度评估方法以及其优缺点： 1)通过跟踪大量的TCP会话交互过程，发现不同网络路径的端到端性能指标，并 且在汇聚的基础上完成对不同网络域之间网络连接的健康度评估。该方法的优点是能够比 较准确的得到端到端之间的链路情况；缺点是需要通过模拟每个TCP会话双方的协议栈行 为指标进行测量，当网络规模庞大时健康度评估的指标将难以获得； 2)将网络划分为几个网络域，通过不同网络域间链路的空闲率、时延数据结果进 行分析而得到网络的健康度，在时间、位置不同的情况下比较RTT的各项指标，以此完成判 定。该方法的优点是可以快速粗略评估整个网络的运行状况；缺点是无法按照设备的重要 程度区分不同链路对整个网络的影响程度； 3)基于网络QoS参数的模糊评价方法，该方法可以根据用户的应用体验、网络的 传输质量来判断网络健康度，并根据认知算法调整使用的QoS参数的权重来计算网络健康 度。该方法的优点是能够从应用层的角度评价网络的健康状况，获得较好的用户体验；缺点 是在数据中心网络中采用QoS参数并不能全面反应网络设备的健康情况； 4)将影响网络运行的单元分层，每层都有若干的设备或链路，当每层的所有设备 或链路都大于阈值时才判断该层网络情况为正常，然后逐层进行判断，最终得到整个网络 的健康度情况。这种方法的优点通过将复杂的网络问题划分成简单的局部的模块，能够快 速评价数据中心网络设备的整体状况；缺点是没有考虑网络设备部署的层次结构，无法根 据网络设备的层次结构进行动态的调整。 5)通过对网络中硬件，服务，传输等各种因素分类和逐个分析，来判断网络是否故 障，优点是这种方法简单快捷，缺点是只能非常粗略的判断网络是否正常，无法对网络的健 康情况进行分级判定。 通过对十余个美国数据中心的日志进行挖掘分析得出：网络故障主要包括设备故 障、链路故障和接口故障，其中设备故障中软件类故障占比约75%、硬件类故障为25%，且 其中接入交换机单设备故障率约为〇. 045,而汇聚交换机单设备故障率更是高达0. 111 ;在 链路故障中，接入交换机和汇聚交换机之间链路故障的比例最高，达到58%，且这些链路故 障会有18 %左右的概率影响到网络的连通性。 综上所述，需要有一个网络新的评估体系，能够考虑数据中心巨大的设备规模与 复杂的网络结构，并能够通过设备指标对网络设备性能进行预测，帮助进行网络的优化。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一 种实现方法简单，能够对大规模网络中设备健康度进行有效、全面的评估并能够根据网络 结构进行自适应的动态调节的。 为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为： -种，步骤为： 1)健康度评价模型建立：建立设备的健康度模型，将设备的多项性能参数 与性能参数对应权值的加权和作为健康度值，健康度值的计算公式为：HEALTHU= DEVPERFWXDEVPERF，其中HEALTHU为设备的健康度值，DEVPERF为性能参数矩阵，DEVPERFW 为参数权值矩阵，将健康度值按公式HEALTH=eAl+eHEAUBU)转换为健康指数HEALTH，e 为转换系数； 2)状态数据采集：获取网络拓扑描述信息并根据设备在网络中的位置采用不同 的采集频率采集各设备所有网络接口的状态信息，根据采集到的状态信息计算设备报文接 收状况、掉线状况的多项性能参数； 3)参数权值调整：设置各项所述性能参数对应的权值并根据各设备中性能参数 的概率进行调整，由性能参数和调整后的权值根据所述健康度模型计算设备的健康指数， 再根据计算得出的健康指数调整权值，直至将所述健康度指数调整至预设区间内，得到最 终的健康指数评价网络设备的健康度。 作为本专利技术的进一步改进：所述步骤1)中设备的性能参数包括平均丢包率、平均 错误率、板卡掉线次数以及设备掉线次数中的任意多种组合。 作为本专利技术的进一步改进，所述步骤2)中根据采集到的状态信息计算设备报文 接收状况、掉线状况的多项性能参数的具体实施方法为： 2. 1)令集合S等于网络中所有设备的集合S= {V(l，v2，…，％}，取集合S中首个设 备Vi，转入执行步骤2. 2); 2. 2)按照下式计算设备Vi的平均丢包率AvgDisRate;本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据中心网络设备健康度的自适应评价方法，其特征在于，步骤为：1)健康度评价模型建立：建立设备的健康度模型，将设备的多项性能参数与性能参数对应权值的加权和作为健康度值，健康度值的计算公式为：HEALTHU＝DEVPERFW×DEVPERF，其中HEALTHU为设备的健康度值，DEVPERF为性能参数矩阵，DEVPERFW为参数权值矩阵，将健康度值按公式HEALTH＝ε/(1+eHEALTHU)转换为健康指数HEALTH，ε为转换系数；2)状态数据采集：获取网络拓扑描述信息并根据设备在网络中的位置采用不同的采集频率采集各设备所有网络接口的状态信息，根据采集到的状态信息计算设备报文接收状况、掉线状况的多项性能参数；3)参数权值调整：设置各项所述性能参数对应的权值并根据各设备中性能参数的概率进行调整，由性能参数和调整后的权值根据所述健康度模型计算设备的健康指数，再根据计算得出的健康指数调整权值，直至将所述健康度指数调整至预设区间内，得到最终的健康指数评价网络设备的健康度。

【技术特征摘要】
1. 一种数据中心网络设备健康度的自适应评价方法，其特征在于，步骤为： 1) 健康度评价模型建立：建立设备的健康度模型，将设备的多项性能参数与 性能参数对应权值的加权和作为健康度值，健康度值的计算公式为：HEALTHU= DEVPERFWXDEVPERF，其中HEALTHU为设备的健康度值，DEVPERF为性能参数矩阵，DEVPERFW 为参数权值矩阵，将健康度值按公式HEALTH=eAl+eHEAU?)转换为健康指数HEALTH，ε 为转换系数； 2) 状态数据采集：获取网络拓扑描述信息并根据设备在网络中的位置采用不同的采 集频率采集各设备所有网络接口的状态信息，根据采集到的状态信息计算设备报文接收状 况、掉线状况的多项性能参数； 3) 参数权值调整：设置各项所述性能参数对应的权值并根据各设备中性能参数的概 率进行调整，由性能参数和调整后的权值根据所述健康度模型计算设备的健康指数，再根 据计算得出的健康指数调整权值，直至将所述健康度指数调整至预设区间内，得到最终的 健康指数评价网络设备的健康度。2. 根据权利要求1所述的数据中心网络设备健康度的自适应评价方法，其特征在于： 所述步骤1)中设备的性能参数包括平均丢包率、平均错误率、板卡掉线次数以及设备掉线 次数中的任意多种组合。3. 根据权利要求2所述的数据中心网络设备健康度的自适应评价方法，其特征在于， 所述步骤2)中根据采集到的状态信息计算设备报文接收状况、掉线状况的多项性能参数 的具体实施方法为： 2. 1)令集合S等于网络中所有设备的集合S=Ivtl,V2，…，％}，取集合S中首个设备Vi， 转入执行步骤2. 2); 2. 2)按照下式计算设备Vi的平均丢包率AvgDisRate;其中eg表示设备Vi的第j个接口，Mi是设备Vi的接口总数，IfInDisRate(eu)为eij接 口的入接口丢包率且IfInDisRate(eυ) =ΛIflnDiscarcKeij)/ΛΙ?1ηΡ1?1:(θυ)， IfOutDisRate(e^)为e^·接口 的出接口丢包率且IfOutDisRate(eυ) =ΛIfOutDiscardCei j) /ΛIfOutPktGij)，IfInDiscardGij)为e^·接口的出接口丢弃报文数，IfInPkt(eu)为e 接口的入接口报文数，IfOutDiscard(eij)为eij接口的出接口丢弃报文数，IfOutPkUeij) 为接口的出接口报文数； 按照下式计算设备Vi的平均错误率AvgErrRate;其中IfInErrRate(Gij)为eu接口 的入接口错误率且IfInErrRate(eu)=ΛIfInErKeij)/ΛIfInPkt(ej，IfOutErrRate(e^)为e^·接口 的出接口错误率且 IfOutErrRate(e。·) =ΛIfOutErr(e。）/ΛIfOutPkt(e。），IflnErr(e。）为e。·接口 的入接 口错误报文数，IfOutErr(eij)为eij接口的出接口错误报文数； 设置板卡掉线阀值w，判断设备Vi上板卡的接口状态，若板卡上有X个接口的状态为掉 线状态且x/Hi>w，则判定板卡出现一次掉线，其中Hi是设备Vi上板卡的总数，计算得到设 备板卡掉线次数SLOTERRC(Vi); 计算设备Vi的设备掉线次数DR0PC(vJ，并将计算得到的平均丢包率AvgDisRate(Vi)、平均错误率AvgErrRate(Vi)、板卡掉线次数SLOTERRC(Vi)以及设备掉线次数DROPC(Vi)保 存至性能参数矩阵DEVPERF(Vi)中； 2.3)将设备Vi从集合S中删除，取下一个设备返回执行步骤2. 2)，直至集合S为空， 获得各设备的性能参数矩阵DEVPERF=[DEVPERF(V。)，DEVPERF(V1)，…，DEVPERF(vN)]。4. 根据权利要求3所述的数据中心网络设备健康度的自适应评价方法，其特征在于， 所述步骤3)的具体实施步骤为： 3. 1)局部权值调整：对所述步骤2)输出的各项性能参数对应的权值进行初始化，计算 各项性能参数在各设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琳，王宝生，张晓哲，黄峰，黄杰，陶静，刘亚萍，王斌锋，南洋，张飞朋，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43