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网元性能统计方案研究

摘要:介绍了一种基于各类通信设备的网元性能统计方案,目的是减少网管对于大量冗余性能数据的处理,提升网管性能数据的处理效率。首先探讨了网元性能模块的整体框图和架构,它主要由3部分组成:网管、主控和单盘,文章只涉及了主控部分的实现,然后简述了网元性能采集功能的实现方法和统计流程,最后给出了无效性能的解决方案。文章所研究的方案在很大程度上减少了冗余性能数据,显著提升了处理效率。

关键词:网元性能;网管;性能

数据处理目前各类通信传输设备需要通过网管查看设备业务,例如标签交换路径(LabelSwitchingPath,LSP)、伪线(PseudoWire,PW)、虚容器(VirtualContainer,VC)和三层虚拟专用网(Layer3VirtualPrivateNetwork,L3VPN)等的性能数据,通过流量工具查看某条二层(Layer2,L2)、三层(Layer3,L3)业务的流量曲线统计数据。由于目前业务性能查询都是基于单盘的,单盘上报大量无效的配置对象性能,这些性能都是无效的0值,造成单盘占用资源进行无效的性能采集,大量无效对象的性能信息在单盘、主控和网管之间传递。网管流量工具在处理多设备的情况下,数据计算量极大[1]。针对上述问题,本文设计了一种网元性能统计方案,该方案可以大大减少网管对大量冗余性能数据的处理,显著提升网管性能数据的处理效率。在命令行界面(Command-LineInterface,CLI)显示上,可以按照基本性能和网元性能查看,数据量小,只关注重点性能;在网管显示上,可以按照业务对象查询性能,无需进行数据统计累加;在处理效率上,数据量比之前少很多,计算简单,入库查询效率高;在性能文件上,性能数据大量减少。

1设备主控网元性能采集方法

1.1设备主控网元性能模块整体架构。网元性能统计要求网管上能查看LSP、VC和L3VPN等性能,单盘和主控支持这些性能数据的统计。网元性能模块主要由3部分组成:网管、主控和单盘。其中,网管能够根据业务对象组织私有协议查询和显示性能;主控主要负责网管协议的组织、定位源的翻译和单盘协议的解析;单盘负责查询性能,并根据单盘协议组织报文上报给主控。根据功能模块划分,网元性能模块自上而下分为网管、主控和单盘3大部分,如图1所示。其中,网管是与用户交互的界面,用户基于业务对象通过网管界面进行性能查询和统计;主控相当于“大脑”,解析单盘协议,对从单盘收到的数据进行处理,并组织网管协议应答网管;单盘支持性能数据的统计,并组织单盘协议将数据上报给主控主控部分主要由4个模块构成,其中,套接字(Socket,SCK)模块主要负责建立SCK,完成对网管的网络连接的管理和数据收发;文件传送协议(FileTransferProtocol,FTP)模块通过FTP实现性能文件上送到网管服务器;网络传输代理模块获取KEY值和NAME的映射关系向上传递业务配置,解析单盘协议并向上传递数据,实现各业务单盘的数据交互;网络管理单元主要负责网元性能的统计、网管协议的组织、定位源的翻译和单盘协议的解析,起到承上启下的作用[2]。1.2网元性能采集功能的实现方法。对于网元性能的每一个具体业务对象,我们采用定位源的方法来进行描述和数据传递。定位源是一个规定好的结构,其中包括KEY值和NAME值两大部分,由于单盘上处理的都是机器数据,所以主控和单盘间通过KEY值来实现消息的传递,KEY值是二进制数,包括了该业务对象事先规定好的类型、层次和身份号(IdentityNumber,ID)等信息。而网管上要显示业务对象的具体信息,需要获得相应的定位源字符串,所以主控和网管的数据通过NAME值来实现,NAME值是一个大的字符串,包括了该业务对象的描述信息。网管配置接口使用了Google公司开发的开源的数据编码方式ProtocolBuffers(以下简称PB),它是一种紧凑的可扩展二进制消息格式,能对结构化的数据采用灵活、高效、自动的机制进行序列化和反序列化[3]。网络管理单元对网管下发的查询当前性能及累计性能的协议进行PB解码,组织当前性能或历史性能查询协议,并加入协议头,向网络传输代理发送消息,网络传输代理单元收取单盘的数据,通过解析跟单盘之间的协议来进行KEY值的传递,上送到网络管理单元。网络管理单元通过定位源KEY值和NAME映射进行定位源翻译,完成网管协议封装,并本地生成性能文件,然后向网管FTP服务器上传性能文件[4]。

2网元性能统计流程

网元性能采集的基本流程如下:(1)网管通过私有协议向设备发送查询报文,命令码根据商定好的协议定义,在PB封装字符串中包括查询业务对象定位源,定位源的组成方式与上报保持一致。(2)主控收到网管查询报文后,解析PB数据,在主控缓存网管数据,作为回应网管报文。(3)主控根据网管下发的数据,解析查询对象定位源,转换结构为单盘KEY值结构,并组织单盘协议报文,命令码根据商定好的协议定义,并向所有已完成老化的单盘发送查询数据。(4)主控开启性能采集开关,单盘对查询数据进行响应,对于当前秒级性能组织数据回复,对于15min性能过滤0值性能组织数据回复。(5)主控收到单盘回应数据后,按照单盘协议进行解析,并按照PB链表方式进行数据缓存,性能值需要记录时间。(6)主控收到所有单盘回应后,按照KEY值进行数据整理,整理原则如下:(a)相同KEY值,相同编号值的当前值直接累加;(b)最大值、最小值也需要进行累加,性能值时间只取其中一次。(7)主控等所有单盘回应完毕后(未响应单盘等待5s后认为超时),将数据组织成PB格式,性能数据通过FTP上传网管。(8)清空原有缓存数据。

3无效性能的解决方案

目前业务性能查询都是基于单盘的[5],单盘会上报所有的配置对象性能,这些性能很多都是无效的0值,造成单盘占用资源进行无效的性能采集,而且性能采集方法也不够灵活,不便于对重点性能的查看。可以通过以下几点的实现来达到解决无效性能采集的目的:(1)为了区别于之前的基本性能查询,网元性能查询时采用特定的槽位号(0xff)填充于协议中;(2)在进行每一个业务对象网元性能采集前,主控需要通过CLI命令行去开启性能采集开关,然后再组织单盘协议下发单盘查询,并且可以针对某一个业务对象进行性能查询,能有效避免大量无用数据的传递;(3)对于网元性能的采集,分为当前秒级性能和15min性能,由于秒级性能比较注重实时性,所以需要上报所有被采集到的性能;而采集15min性能时,主控会过滤掉0值性能,只上报有效的性能值,以免在长时间多设备的情况下占用过多资源,增加计算量。这样更有利于对性能的统计,能提高效率。

4结束语

通过网管查询性能时,首先通过CLI命令去开启需要查询的对象采集命令,主控给单盘下发协议,单盘开始采样,盘管理单元库进行数据转储。网管按照指定对象查询性能,主控解析查询命令给盘管理单元库,主控收到盘管理单元库的响应数据后,进行数据统计计算,然后通过FTP将数据上传网管服务器,网管服务器解析数据后在界面进行呈现。本文针对单盘上报大量无效的配置对象性能,在性能采集上造成资源占用浪费的问题,提出了基于业务对象查询性能的功能,能够高效率采集有效的性能,提升处理效率,减少网管对于大量冗余性能数据的处理。在显示上主要关注重点性能,减小了数据量,提升了计算效率。

参考文献:

[1]陈伟.电信统一网管平台性能数据统计分析的设计与实现[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2004:17-24.

[2]陈嘉惠.PTN网管系统中关键技术的研究[D].武汉:武汉理工大学,2011:35-51.

[3]曹润泽,冯涛.ProtocolBuffers在数据采集与传输系统中的应用[J].无线互联科技,2014,(12):7-8.

[4]寇阳,吕建新.基于ProtocolBuffers的配置下发接口适配与应用[J].电子测试,2014,(1):108-109.

[5]王峰.通信网性能管理关键技术研究[D].北京:北京邮电大学,2006:108-109.

作者:张轶琦 单位:武汉邮电科学研究院

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