一种网络设备端口可用性评估方法技术

本发明专利技术公开了一种网络设备端口可用性评估方法，涉及通信领域，包括端口可用评估装置，所述评估装置包括收集器、处理器、发送器和接收器，并在网络设备的每个线卡上都有部署能够实时高效地搜集该设备上所有端口可用性数据，包括端口缓存队列长度(端口缓存的待发送的报文个数)和端口流量利用率(端口当前通过的数据速率占端口容量的百分比)，考虑到可用性数据在设备上传输需要时间，本发明专利技术使用指数加权移动平均法(EWMA)来预测可用性数据传输结束后端口的数据值大小，再根据预测值选择更优的端口进行数据转发。

An evaluation method of network device port availability

【技术实现步骤摘要】
一种网络设备端口可用性评估方法
本专利技术涉及通信领域，具体涉及一种网络设备端口可用性评估方法。
技术介绍
网络设备的端口可用性除了受物理部件影响外，还受当前该端口承担的数据流量大小影响。比如有三个速率为1Gbits/s的端口A，B，C，其中端口B和C同时以线速向端口A发送数据报文，这时到达端口A的报文速率为2Gbits/s,有1Gbits/s的报文在端口A被丢弃，端口A的可用性很差，如果再有另外的端口D需要向A转发报文，报文将在同样在端口A被丢弃(假设B、C、D发送的报文优先级都相同)；对于单入口单出口的转发来说，这种丢弃无法避免，但是对于有多个出口选择的转发来说，比如出口为一个链路聚合，这种丢弃可以避免。链路聚合技术可以把多个物理端口绑定到一个逻辑端口中，该逻辑端口即链路聚合口，通常称为trunk，链路聚合可以增加转发的数据带宽同时提高可靠性。对于向链路聚合口转发的报文，具体选择聚合口中的哪一个物理口，目前常用的方法有两种：1、使用报文的特征，包括mac，IP，端口号等进行hash运算，使用运算结果作为物理口选择依据。这种方法简单高效，但是完全没有考虑选中的物理口可用性如何，是否拥塞。2、同样使用hash运算选择物理口，但是在选定物理口之前先判断一下该物理口的可用性，判断依据为设备的控制面通过定期采集的端口信息，如果选择的物理口可用性差那么重新从聚合口中的其他物理口中选择一个。这种方法较方法1更为合理，并且使用控制面cpu实现非常简单，但是依赖控制面采集端口信息效率低，无法实时反映端口的可用性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种网络设备端口可用性评估方法，能够实时高效地搜集该设备上所有端口可用性数据，包括端口缓存队列长度(端口缓存的待发送的报文个数)和端口流量利用率(端口当前通过的数据速率占端口容量的百分比)，考虑到可用性数据在设备上传输需要时间，本专利技术使用指数加权移动平均法(EWMA)来预测可用性数据传输结束后端口的数据值大小，再根据预测值选择更优的端口进行数据转发。一种网络设备端口可用性评估方法，包括端口可用评估装置，所述评估装置包括收集器、处理器、发送器和接收器，并在网络设备的每个线卡上都有部署；所述收集器，用于在本线卡上收集端口流量利用率和队列长度数据，并记录端口的历史流量利用率和队列长度数据，所述处理器，用于在本线卡根据端口的历史端口流量利用率和队列长度数据，使用指数加权移动平均法计算下一时刻端口的流量利用率和队列长度预测值，所述发送器，用于把计算得到的下一时刻端口的流量利用率和队列长度预测值发送到所有线卡，所述接收器，用于所有线卡的转发平面接收下一时刻端口的流量利用率和队列长度预测值，并保存到所有线卡的存储中；所述端口可用评估方法包括：步骤一：线卡的转发平面定期收集本线卡所有端口的流量利用率和端口队列长度并保存；步骤二：线卡转发平面根据保存的历史端口流量利用率和队列长度以及当前获取的实时端口流量利用率和队列长度，使用指数加权移动平均法计算得到下一时刻端口流量利用率和队列长度预测值，并把所述预测值发送到所有线卡；步骤三：所有线卡的转发平面收到线卡转发平面发送的端口流量利用率和队列长度预测值，供给链路聚合负载分担使用或者设备监控使用。优选的，所述端口可用评估方法不仅适用于分布式架构也适用于集中式架构，集中式架构的设备相当于分布式架构设备的一块线卡板。优选的，所述步骤一中，端口的当前实时流量利用率和队列长度采集周期默认为100us，该周期能够提供给用户进行配置。优选的，所述步骤二中，计算下一时刻端口的队列长度和速率预测值算法如下：其中为t时刻的预测值，Yt-1为t-1时刻的观测值，为t-1时刻的预测值，α(0<α<1)为平滑系数，它确定了历史数据权重的衰减率1–α，默认取α为0.4，用户能够根据具体的网络进行设置。优选的，所述步骤二中，线卡转发平面将端口流量利用率和队列长度预测值发送到所有线卡，也包括该线卡自身。优选的，所述步骤三中，链路聚合判断端口可用性的阈值，能够供给用户自己设定，超过阈值判定为可用性差，则设备重新进行端口选择。本专利技术的优点在于：能够实时高效地搜集该设备上所有端口可用性数据，包括端口缓存队列长度(端口缓存的待发送的报文个数)和端口流量利用率(端口当前通过的数据速率占端口容量的百分比)，考虑到可用性数据在设备上传输需要时间，本专利技术使用指数加权移动平均法(EWMA)来预测可用性数据传输结束后端口的数据值大小，再根据预测值选择更优的端口进行数据转发。附图说明图1为本专利技术在链路聚合场景中的应用示意图；图2为本专利技术涉及的网络设备架构视图；图3为本专利技术涉及的设备线卡上的处理装置流程图；图4为本专利技术的评估方法流程图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。如图1至图4所示，一种网络设备端口可用性评估方法，包括端口可用评估装置，所述评估装置包括收集器、处理器、发送器和接收器，并在网络设备的每个线卡上都有部署；所述收集器，用于在本线卡上收集端口流量利用率和队列长度数据，并记录端口的历史流量利用率和队列长度数据，所述处理器，用于在本线卡根据端口的历史端口流量利用率和队列长度数据，使用指数加权移动平均法计算下一时刻端口的流量利用率和队列长度预测值，所述发送器，用于把计算得到的下一时刻端口的流量利用率和队列长度预测值发送到所有线卡，所述接收器，用于所有线卡的转发平面接收下一时刻端口的流量利用率和队列长度预测值，并保存到所有线卡的存储中；所述端口可用评估方法包括：步骤一：线卡的转发平面定期收集本线卡所有端口的流量利用率和端口队列长度并保存；步骤二：线卡转发平面根据保存的历史端口流量利用率和队列长度以及当前获取的实时端口流量利用率和队列长度，使用指数加权移动平均法计算得到下一时刻端口流量利用率和队列长度预测值，并把所述预测值发送到所有线卡；步骤三：所有线卡的转发平面收到线卡转发平面发送的端口流量利用率和队列长度预测值，供给链路聚合负载分担使用或者设备监控使用。本专利技术提出的一种网络设备上的端口可用性评估方法和装置，能够实时高效地收集该设备上所有端口的可用性数据，并且数据在网络设备的所有线卡板上都能搜集到，无论设备是集中式的盒式设备还是分布式的框式设备或者集群系统设备。本专利技术使用的相关装置部署在设备的转发平面中，相比传统的通过控制平面搜集方法更加实时高效，并利用流量的短期相似性通过预测算法进行数据预测，更加接近实际的网络流量模型。所述端口可用评估方法不仅适用于分布式架构也适用于集中式架构，集中式架构的设备相当于分布式架构设备的一块线卡板。所述步骤一中，端口的当前实时流量利用率和队列长度采集周期默认为100us，该周期能够提供给用户进行配置。大约相当于一个1Gbits/s的端口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网络设备端口可用性评估方法，其特征在于，包括端口可用评估装置，所述评估装置包括收集器、处理器、发送器和接收器，并在网络设备的每个线卡上都有部署；/n所述收集器，用于在本线卡上收集端口流量利用率和队列长度数据，并记录端口的历史流量利用率和队列长度数据，所述处理器，用于在本线卡根据端口的历史端口流量利用率和队列长度数据，使用指数加权移动平均法计算下一时刻端口的流量利用率和队列长度预测值，所述发送器，用于把计算得到的下一时刻端口的流量利用率和队列长度预测值发送到所有线卡，所述接收器，用于所有线卡的转发平面接收下一时刻端口的流量利用率和队列长度预测值，并保存到所有线卡的存储中；/n所述端口可用评估方法包括：/n步骤一：线卡的转发平面定期收集本线卡所有端口的流量利用率和端口队列长度并保存；/n步骤二：线卡转发平面根据保存的历史端口流量利用率和队列长度以及当前获取的实时端口流量利用率和队列长度，使用指数加权移动平均法计算得到下一时刻端口流量利用率和队列长度预测值，并把所述预测值发送到所有线卡；/n步骤三：所有线卡的转发平面收到线卡转发平面发送的端口流量利用率和队列长度预测值，供给链路聚合负载分担使用或者设备监控使用。/n...

【技术特征摘要】
1.一种网络设备端口可用性评估方法，其特征在于，包括端口可用评估装置，所述评估装置包括收集器、处理器、发送器和接收器，并在网络设备的每个线卡上都有部署；
所述收集器，用于在本线卡上收集端口流量利用率和队列长度数据，并记录端口的历史流量利用率和队列长度数据，所述处理器，用于在本线卡根据端口的历史端口流量利用率和队列长度数据，使用指数加权移动平均法计算下一时刻端口的流量利用率和队列长度预测值，所述发送器，用于把计算得到的下一时刻端口的流量利用率和队列长度预测值发送到所有线卡，所述接收器，用于所有线卡的转发平面接收下一时刻端口的流量利用率和队列长度预测值，并保存到所有线卡的存储中；
所述端口可用评估方法包括：
步骤一：线卡的转发平面定期收集本线卡所有端口的流量利用率和端口队列长度并保存；
步骤二：线卡转发平面根据保存的历史端口流量利用率和队列长度以及当前获取的实时端口流量利用率和队列长度，使用指数加权移动平均法计算得到下一时刻端口流量利用率和队列长度预测值，并把所述预测值发送到所有线卡；
步骤三：所有线卡的转发平面收到线卡转发平面发送的端口流量利用率和队列长度预测值，供给链路聚合负载分担使用或者设备监控使用。


2.根据权利要求1所述的一种网络设备端...

【专利技术属性】
技术研发人员：余久方，
申请(专利权)人：南京工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32