一种复杂大规模SDN网络实体快速查询方法及平台技术

本发明专利技术公开了一种复杂大规模SDN网络实体快速查询方法及平台，用于快速查询满足特定条件的所有网络实体及其具体的ID列表。本发明专利技术基于运维人员的专家经验构建了规则知识图谱，并基于此快速查询满足要求的网络实体，再进一步基于知识图谱中的查询规则在多源分布式查询引擎上查询具体的网络实体ID列表。本方案可以部署在包括云网络等SDN平台，以秒级的速度快速完成对网络实体的查询。相对已有的网络实体查询方法，本方案使用规则知识图谱避免对网络实体海量实体ID的存储，并能快速检索所有符合条件的网络实体及其具体的ID列表。条件的网络实体及其具体的ID列表。条件的网络实体及其具体的ID列表。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂大规模SDN网络实体快速查询方法及平台


[0001]本专利技术涉及网络智能运维领域，尤其涉及一种可部署于复杂大规模SDN网络的网络实体快速查询方法及平台。

技术介绍

[0002]现代大规模SDN网络结构日益复杂，网元、设备、集群等各种网络实体种类繁多，相互之间关系复杂。以复杂大规模SDN的代表云网络为例，其中存在大量异构的实体和虚拟网元，其中包括各种软硬件交换机、路由器、负载均衡器、控制器等。数量繁多的网元、设备之间在逻辑上连接关系复杂，在空间上分布地域广泛，同时这些网元之间网络流量转发关系复杂。此外，底层物理设备和更为抽象的租户、可用区、集群等网络实体之间也通过复杂的关系关联在一起，包括网络连接关系、设备间的相互管理关系、网络带宽共享关系等。
[0003]在复杂大规模SDN的运维中，运维人员有快速查询与特定网络实体相关联的其他网络实体的需求。比如在一次网络变更中，进行网络变更的设备本身可能由于变更无法正常进行告警或者提供的告警信息不可信，此时需明确哪些实体与此次变更的网络实体存在关联，要并重点关注与其存在关联的设备是否受到变更的影响。此外，在设备发生故障和性能告警时，运维人员也需要快速确定受到影响的关联设备，进一步定位故障源以加快网络故障的修复。现有的网络实体查询方法仍然较强地依赖于运维人员经验和人力。由于网络实体间连接关系和相互依赖关系复杂，运维人员需要查询包括SDN控制器中配置表项、用户信息等多个不同数据源的众多配置文件，以关联可能涉及到的网络实体，而这是一个耗费人力且效率低下的方案。
[0004]综上所述，在大规模SDN中设计一个能够应对复杂网络特性，快速查询与网络实体相关联的运维工具是十分困难的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，设计一套可部署在复杂大规模SDN网络的网络实体快速查询方法及平台，供网络运维人员快速查询与一个网络实体相关联的所有网络实体，基于查询结果，网络运维人员可以快速分析和定位发生网络故障的网元，也可以用于分析网络故障和变更的影响面。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]根据本说明书的第一方面，提供一种复杂大规模SDN网络实体快速查询方法，该方法包括以下步骤：
[0008]S1：运维人员根据专家经验提取SDN网络实体的元数据并将其存储在图数据库中作为节点，同时根据专家经验提取网络实体间的关系并存储到图数据库中；图数据库中的节点和关系构成规则知识图谱；
[0009]S2：基于规则知识图谱，输入包含网络实体名称的查询条件，图数据库快速查询所有相关联的满足查询条件的节点；
[0010]S3：基于S2中查询得到的节点的元数据，使用多源分布式查询引擎到实际存储该节点数据的数据源查询，获得该节点代表的网络实体具体信息(即网络实体ID列表)。
[0011]进一步地，所述网络实体包括但不限于软硬件网络设备，比如虚拟交换机，边缘路由器，负载均衡器等；SDN网络管理实例，比如云网络中的租户，可用区，集群等；物理基础设施，比如物理服务器，机柜等。
[0012]进一步地，规则知识图谱中仅存储网络实体的元数据，而不存储任何具体的网络实体信息，比如设备ID；网络实体的元数据包括但不限于网络实体在SDN中唯一的标志性名称、实体类型、业务属性、主键信息、查询规则；
[0013]所述标志性名称是网络实体的独特命名，比如边缘路由器，七层负载均衡等，标志性名称并非具体的设备ID；
[0014]所述实体类型和所述业务属性根据SDN中对网络实体的实际分类确定，比如实体类型包括云网络逻辑对象，虚拟网络实例，具体应用，网络设备等类型；业务属性包括在云网络中的具体产品和产品线等；
[0015]所述主键信息为查询该网络实体的具体个体必须的信息，比如云网络可用区信息；
[0016]所述查询规则为格式化的查询语句，包含数据源信息等，可以是包含完整参数定义的SQL查询语句或者API调用命令。
[0017]进一步地，S1中，网络实体间的关系为图数据中节点之间的有向连边，一条关系需要包含以下内容：关系名称(由所连接的节点唯一标识)；关系类型，比如“组成/由组成”、“挂载/挂载于”、“控制/被控制”等；数量属性，比如一对多、一对一、多对一、多对多等；方向属性，比如出和入。
[0018]进一步地，S1中，可以采用任何支持存储图数据结构的数据库存储规则知识图谱；任何可以抽象出上述必要元数据，以及能够与其他网络实体建立某种关系的网络实体，均可以存放在规则知识图谱中。
[0019]进一步地，S2中，要求输入的查询条件信息至少包含S1中规则知识图谱中一个节点的如下信息：网络实体标志性名称和关联跳数，比如(负载均衡器，3)表示查询与负载均衡器在S1中规则知识图谱上最多隔着三跳即可达的所有网路实体；还可以有网络实体ID、具体的查询的主键等。
[0020]进一步地，S2中，支持输入S1中规则知识图谱的多个节点信息，将查询多个节点间最短可达路径上所有节点代表的网络实体。
[0021]在查询节点间最短路径时，利用最短路径搜索算法，获得两两节点间的最短路径，减少源目的节点间路径上节点的数量，从而减少后续多源分布式查询引擎对数据库的查询操作，提高系统响应速度；具体来说，由于利用元数据抽象得到的知识图谱对云网络的复杂结构进行了高度地抽象，因此虽然云网络本身的规模巨大，设备实例达到千万级别，但是知识图谱的规模可以控制在较小规模；在选择路径规划算法上面传统的Dijkstra算法、A*算法等都可以用于最短路径的搜索，在本设计中选择了A*算法，本设计中设置任意两个节点之间边的权重为1，也可以根据搜索的偏好增加某些节点间的权重，比如在设置为查询物理设备优先的条件下，设置物理设备与其他节点间连边权重为更小的值。
[0022]进一步地，S2中，网络实体列表以知识图谱的形式进行可视化，图谱节点为网络实
体，图谱连边为实体间关系。
[0023]进一步地，S3中，将用户输入的查询条件信息填充到网络实体元数据中的查询规则内，生成有效可实际执行的查询语句。具体来说，元数据的查询规则可以分为两种，一种是SQL类查询，另一种是对API的调用；对于前者，使用SQL解析算法，比如Java语言编写的Druid，Go语言编写的Kingshard等，对查询规则进行解析获得抽象语法树，基于抽象语法树和填充的主键信息生成实际可执行的SQL查询语句；对于后者，为了保障对API的正确调用，设置了语义识别规则对填充进来的主键信息进行格式校验，具体语义识别规则由API设计者提供，校验无误则直接填充到元数据中的查询API中，即可生成有效调用命令。比如，输入“虚拟机”，给出具体地域，并填充S2中查询得到的具体查询规则中，比如预定义的SQL语句，可以得到在SQL数据库上可执行的查询语句。
[0024]进一步地，S3中，基于得到的可执行查询语句，使用多源分布式查询引擎(比如，Presto)在具体存储对应网络实体数据的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂大规模SDN网络实体快速查询方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：运维人员根据专家经验提取SDN网络实体的元数据并将其存储在图数据库中作为节点，同时根据专家经验提取网络实体间的关系并存储到图数据库中；图数据库中的节点和关系构成规则知识图谱；S2：基于规则知识图谱，输入包含网络实体名称的查询条件，图数据库快速查询所有相关联的满足查询条件的节点；S3：基于S2中查询得到的节点的元数据，使用多源分布式查询引擎到实际存储该节点数据的数据源查询，获得该节点代表的网络实体具体信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络实体包括软硬件网络设备、SDN管理实例、物理基础设施。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络实体的元数据包括网络实体在SDN中唯一的标志性名称、实体类型、业务属性、主键信息、查询规则；所述查询规则为格式化的查询语句，为SQL或者API调用命令。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关系需要包含以下内容：关系名称、关系类型、数量属性、方向属性。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中，要求输入的查询条件信息至少包含S1中规则知识图谱中一个节点的如下信息：网络实体标志性名称和关联跳数；选择性包含有网络实体ID、具体的查询主键。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中，支持输入S1中规则知识图谱的多个节点信息，将查询多个节点间最短可达路径上所有节点代表的网络实体；在查询节点间最短路径时，利用最短路径搜索算法，获得两两节点间的最短路径，减少源目的节点间路径上节点的数量，从而减少后续多源分布式查询引擎对数据库的查询操作；所述最短路径搜索算法采用A*算法，设置任意两个节点之间边的权重为1，或者根据搜索的偏好增加某些节点间的权重。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S3中，将用户输入的查询条件信息填充到网络实体元数据中的查询规则内，生成有效可实际执行的查询语句；元数据的查询规则分为两种，第一种是SQL类查询，第二种是API调用；对于第一种，使用SQ...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿若鹏，钮骏凯，方崇荣，吕彪，祝顺民，程鹏，陈积明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：