具有實(shí)時(shí)響應(yīng)性能的分布式因特網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)分析模型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種生成網(wǎng)絡(luò)分析模型的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個(gè)基于文本的模型定義文件，表示分析流和層次分析樹；一個(gè)分析功能塊庫(kù)，包括分析模型定義中的多個(gè)分析節(jié)點(diǎn)，其中每個(gè)分析節(jié)點(diǎn)包括至少一個(gè)可重用分析塊和一個(gè)代碼生成器，該代碼生成器通過(guò)解析模型定義文件來(lái)自動(dòng)生成代碼以實(shí)施分析功能塊庫(kù)中的分析模型。
【專利說(shuō)明】具有實(shí)時(shí)響應(yīng)性能的分布式因特網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)分析模型 相關(guān)申請(qǐng)案交叉申請(qǐng)
[0001] 本發(fā)明要求2011年12月8日由John Fan等人遞交的發(fā)明名稱為"具有實(shí)時(shí)響 應(yīng)性能的分布式因特網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)分析模型（Distributed Internet Protocol Network Analysis Model with Real Time Response Performance)"的第61/568467號(hào)美國(guó)臨時(shí)專 利申請(qǐng)案的在先申請(qǐng)優(yōu)先權(quán)，該在先申請(qǐng)的內(nèi)容以引入的方式并入本文本中，如全文再現(xiàn) 一般。 關(guān)于由聯(lián)邦政府贊助的 研究或開發(fā)的聲明
[0002] 不適用。 縮微平片附件的引用
[0003] 不適用。

【背景技術(shù)】
[0004] 開發(fā)運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)（0SS)和類似的電腦系統(tǒng)以分析包括電信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (IP)網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)。分析可能涉及網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)組件配置、網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)和管理以 及類似的活動(dòng)。大量自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)分析工具可用來(lái)進(jìn)行這樣的活動(dòng)，如報(bào)文分析器、端口掃描 器、硬件掃描儀和類似設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在一項(xiàng)實(shí)施例中，本發(fā)明包含一種用來(lái)生成網(wǎng)絡(luò)分析模型的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一 個(gè)基于文本的模型定義文件，表不分析流和層次分析樹；一個(gè)分析功能塊庫(kù)，包括分析模 型定義中的多個(gè)分析節(jié)點(diǎn)，其中每個(gè)分析節(jié)點(diǎn)包括至少一個(gè)可重用分析塊和一個(gè)代碼生成 器，該代碼生成器通過(guò)解析模型定義文件來(lái)自動(dòng)生成代碼以實(shí)施分析功能塊庫(kù)中的分析模 型。
[0006] 在另一項(xiàng)實(shí)施例中，本發(fā)明包含一種用來(lái)定義網(wǎng)絡(luò)分析模型性能的方法。該方法 包括根據(jù)如下公式定義網(wǎng)絡(luò)分析模型的性能： ANALYSIS_M0DEL_PERF0RMANCE = MAX_C0DE_LINES_PER_N0DE x MAX_TREE_DEPTH x AVERAGE_EXE_TIME_PER_LINE 其中，ANALYSIS_M0DEL_PERF0RMANCE指網(wǎng)絡(luò)分析模型性能，對(duì)其定義是為滿足實(shí)時(shí)性 能目標(biāo)；MAX_C0DE_LINES_PER_N0DE指一個(gè)分析節(jié)點(diǎn)中最大代碼行數(shù)，其為預(yù)先定義；MAX_ TREE_DEPTH是網(wǎng)絡(luò)分析模型的深度，對(duì)其定義是為滿足網(wǎng)絡(luò)分析模型的性能。
[0007] 在又一實(shí)施例中，本發(fā)明包含一種執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)分析模型的裝置，所述裝置包括處理 器和與處理器耦合的存儲(chǔ)器，其中存儲(chǔ)器包括使處理器在分布式平臺(tái)上執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)分析模型 的指令，所述分布式平臺(tái)包含一種基于流的負(fù)載均衡器，該均衡器用以分配數(shù)據(jù)流到多個(gè) 分析節(jié)點(diǎn)，且所述分析節(jié)點(diǎn)為以層次樹形式組織的統(tǒng)一分析節(jié)點(diǎn)。
[0008] 從下文的【具體實(shí)施方式】并結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求將更清楚地理解這些和其他 特征。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 為了更全面地理解本發(fā)明，現(xiàn)參考以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】進(jìn)行的簡(jiǎn)要描 述，其中相同參考標(biāo)號(hào)表不相同部分。
[0010] 圖1為分析框架模型中組件的示意圖。
[0011] 圖2為分析模型在工程角度的示意圖。
[0012] 圖3為分析模型在工程設(shè)計(jì)角度的示意圖。
[0013] 圖4為分析模型性能計(jì)算的示意圖。
[0014] 圖5示出了分析模型設(shè)計(jì)性能驗(yàn)證的流程圖。
[0015] 圖6為分布式模型執(zhí)行的示意圖。
[0016] 圖7為在多個(gè)設(shè)備上執(zhí)行分布式模型的示意圖。
[0017] 圖8為一種硬件設(shè)計(jì)的示意圖。
[0018] 圖9為一種網(wǎng)絡(luò)部件的示意圖。
[0019] 圖10為一種電腦系統(tǒng)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 首先應(yīng)該理解的是，盡管下面提供了一種或多種實(shí)施例的示例性實(shí)現(xiàn)方式，本發(fā) 明公開的系統(tǒng)和/或方法可通過(guò)多種其他已知的或存在的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明決不應(yīng)限于下 文所說(shuō)明的所述說(shuō)明性實(shí)施方案、圖式和技術(shù)，包括本文所說(shuō)明并描述的示范性設(shè)計(jì)和實(shí) 施方案，而是可以在所附權(quán)利要求書的范圍以及其均等物的完整范圍內(nèi)修改。
[0021] 現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)分析模型設(shè)計(jì)通常只考慮邏輯流。也就是說(shuō)，分析的每一個(gè)步驟沒(méi) 有具體的性能要求，模型設(shè)計(jì)時(shí)，詳細(xì)的性能要求可能缺失。也有可能沒(méi)有具體的執(zhí)行要 求。也就是說(shuō)，可能沒(méi)有定義執(zhí)行規(guī)則，分布式執(zhí)行可能并沒(méi)有植入設(shè)計(jì)方法中。另外，現(xiàn) 有的IP網(wǎng)絡(luò)分析建模不支持實(shí)時(shí)響應(yīng)。也就是說(shuō)，并不存在特定的目標(biāo)實(shí)時(shí)響應(yīng)時(shí)間、最 大總目標(biāo)響應(yīng)時(shí)間及每個(gè)特定分析路徑響應(yīng)時(shí)間保證。此外，現(xiàn)有軟件建模設(shè)計(jì)可能沒(méi)有 考慮硬件。大體上，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)分析模型設(shè)計(jì)基于流程圖，并只考慮模型中的分析邏輯。性能 數(shù)和軟硬件集成無(wú)法保證。不支持實(shí)時(shí)響應(yīng)，系統(tǒng)資源無(wú)法以最佳方式使用。
[0022] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種分布式IP網(wǎng)絡(luò)分析建模系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)完成多 個(gè)復(fù)雜分析模型?？偡治鰰r(shí)間可控制在小范圍內(nèi)以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析。提供了具有特定性能要 求的面向?qū)ο蟮哪Ｐ驮O(shè)計(jì)方法。通過(guò)使用帶有分布式執(zhí)行路徑的分析塊實(shí)現(xiàn)分析。動(dòng)態(tài)分 布式分析實(shí)現(xiàn)可基于實(shí)時(shí)資源可用性。此外，提供了模型中的預(yù)定義常量實(shí)時(shí)響應(yīng)。另外， 軟件建模也集成了硬件。
[0023] 此處公開的網(wǎng)絡(luò)分析建模系統(tǒng)包含三方面：一個(gè)分析模型，實(shí)時(shí)性能模型，分布式 模型執(zhí)行。現(xiàn)將依次考慮這三方面。
[0024] 如圖1所示，分析模型框架中有三個(gè)組件：模型定義文件110、分析功能塊庫(kù)120 及代碼生成器130。模型定義文件110為文本定義文件，該文件定義了一種分析模型并表示 了分析流及層次分析樹。文本文件110可定義7層至1層IP網(wǎng)絡(luò)分析或診斷模型。結(jié)合 圖3,可使用以可變長(zhǎng)度鍵值為索引的二進(jìn)制樹將層次分析樹儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中。
[0025] 分析功能塊庫(kù)120可包含模型定義中的多個(gè)可重用分析節(jié)點(diǎn)122。每個(gè)分析節(jié)點(diǎn) 122可關(guān)聯(lián)于一個(gè)屬性集，該屬性集包括執(zhí)行時(shí)間和存儲(chǔ)要求。每個(gè)分析節(jié)點(diǎn)122可由唯一 的分析節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符（ID)標(biāo)識(shí)。節(jié)點(diǎn)ID可為基于字符串的ID，使用字符集a-z、1-9和A-Z。 從根到節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)ID路徑可為分析節(jié)點(diǎn)ID以及其鍵值。最大鍵值長(zhǎng)度可為樹深。下面將 針對(duì)圖3討論這些概念。
[0026] 模型可由以層次樹形式組織起來(lái)的許多統(tǒng)一分析節(jié)點(diǎn)122組成。分析節(jié)點(diǎn)122可 稱為統(tǒng)一分析節(jié)點(diǎn)，因?yàn)槊總€(gè)分析節(jié)點(diǎn)122中的代碼行數(shù)是預(yù)先定義的，每個(gè)分析節(jié)點(diǎn)122 的輸入和輸出相似，分析節(jié)點(diǎn)122都由通用狀態(tài)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0027] 每個(gè)分析節(jié)點(diǎn)122可由一個(gè)或多個(gè)可重用分析塊124組成。每個(gè)分析塊124可與 一個(gè)屬性集關(guān)聯(lián)。該屬性集包含代碼行、在某些預(yù)定義的硬件上每行代碼的平均執(zhí)行時(shí)間、 存儲(chǔ)要求及任何輸入/輸出（I/O)訪問(wèn)。為支持不同類型的1/0,每種特定類型的I/O可在 一特定分析I/O塊中執(zhí)行。
[0028] 代碼生成器130從模型定義文件110和分析功能塊庫(kù)120自動(dòng)生成實(shí)施模型的代 碼。也就是說(shuō)，代碼生成器130通過(guò)解析模型定義文件110在分析功能塊庫(kù)120中生成分 析模型源代碼140。當(dāng)代碼生成器130自動(dòng)生成代碼140時(shí)，模型框架完成。
[0029] 系統(tǒng)初始化時(shí)，自動(dòng)生成的初始化函數(shù)創(chuàng)建分析模型樹。開始分析模型時(shí)，處理入 口點(diǎn)使用第一節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)ID定位起始節(jié)點(diǎn)，處理可從那里開始。另外，在每個(gè)分析節(jié)點(diǎn)122 處，可添加直接跳轉(zhuǎn)至另一分析節(jié)點(diǎn)122以分配執(zhí)行至不同中央處理器（CPU)內(nèi)核或不同 目標(biāo)機(jī)器。
[0030] 通用狀態(tài)機(jī)可用來(lái)驅(qū)動(dòng)層次樹動(dòng)態(tài)選擇下一個(gè)分析節(jié)點(diǎn)。下面是驅(qū)動(dòng)模型的通用 狀態(tài)機(jī)的偽代碼示例。偽代碼代表節(jié)點(diǎn)通用的有限狀態(tài)機(jī)（FSM)模板，在該模板中，節(jié)點(diǎn)名 稱可變，且可由自動(dòng)代碼生成器130在節(jié)點(diǎn)定義完成后替換為真實(shí)節(jié)點(diǎn)名稱。

【權(quán)利要求】
1. 一種生成網(wǎng)絡(luò)分析模型的系統(tǒng)，包括： 基于文本的模型定義文件，表示分析流和層次分析樹； 分析功能塊庫(kù)，包括分析模型定義中的多個(gè)分析節(jié)點(diǎn)，其中每個(gè)分析節(jié)點(diǎn)包括了至少 一個(gè)可重用分析塊； 代碼生成器，其通過(guò)解析模型定義文件來(lái)自動(dòng)生成代碼以實(shí)施分析功能塊庫(kù)中的分析 模型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中分析節(jié)點(diǎn)為以層次樹形式組織的統(tǒng)一分析節(jié)點(diǎn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)分析節(jié)點(diǎn)由一個(gè)唯一節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符（ID)所標(biāo) 識(shí)，所述節(jié)點(diǎn)ID為基于字符串的ID，其使用字符集a-z，1-9,和A-Z，所述從根到分析節(jié)點(diǎn)的 節(jié)點(diǎn)ID路徑為分析節(jié)點(diǎn)ID以及分析節(jié)點(diǎn)鍵值，所述最大鍵值長(zhǎng)度為層次分析樹的深度，所 述每個(gè)分析節(jié)點(diǎn)與一組包含了執(zhí)行時(shí)間和存儲(chǔ)要求的屬性關(guān)聯(lián)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)分析塊與一個(gè)屬性集關(guān)聯(lián)，該屬性集包含代 碼行、預(yù)定義硬件上每行代碼的平均執(zhí)行時(shí)間、存儲(chǔ)要求、和輸入/輸出（I/O)部件訪問(wèn)等 屬性，其中每種類型的I/O在不同的I/O專用分析塊中執(zhí)行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，通用狀態(tài)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)層次樹動(dòng)態(tài)選擇下一個(gè)分 析節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)分析模型啟動(dòng)期間由自動(dòng)生成的初始化函數(shù)創(chuàng)建樹，處理入口點(diǎn)使用第一分 析節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)ID以定位第一分析節(jié)點(diǎn)并從第一分析節(jié)點(diǎn)開始處理。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中允許從一個(gè)分析節(jié)點(diǎn)直接跳轉(zhuǎn)至另一個(gè)分析節(jié) 點(diǎn)。
7. -種用于定義網(wǎng)絡(luò)分析模型性能的方法，包括： 根據(jù)如下公式定義網(wǎng)絡(luò)分析模型的性能： ANALYSIS_MODEL_PERFORMANCE = MAX_CODE_LINES_PER_NODE x MAX_TREE_DEPTH x AVERAGE_EXE_TIME_PER_LINE 其中，ANALYSIS_MODEL_PERFORMANCE指網(wǎng)絡(luò)分析模型性能，對(duì)其定義是為滿足實(shí)時(shí)性 能目標(biāo);MAX_CODE_LINES_PER_NODE指一個(gè)分析節(jié)點(diǎn)中最大代碼行數(shù)，其為預(yù)先定義；MAX_ TREE_DEPTH是網(wǎng)絡(luò)分析模型的深度，對(duì)其定義是為滿足網(wǎng)絡(luò)分析模型的性能，且AVERAGE_ EXE_TIME_PER_LINE指每行平均執(zhí)行時(shí)間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中距離目標(biāo)的最大往返輸入/輸出（I/O)時(shí)間是為 每種類型的分析I/O塊所定義的，距離目標(biāo)的I/O往返時(shí)間限制不超過(guò)最大往返I/O時(shí)間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，可基于執(zhí)行時(shí)間限制和可用分析塊來(lái)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò) 分析模式，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)分析模型時(shí)，為便于測(cè)量，分析I/O塊從最大往返I/O時(shí)間轉(zhuǎn)換成代碼 行數(shù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析模型中的所有線性路徑和子樹進(jìn)行 標(biāo)識(shí)以在網(wǎng)絡(luò)分析模型設(shè)計(jì)時(shí)驗(yàn)證執(zhí)行時(shí)間約束的符合情況，每個(gè)線性路徑的總執(zhí)行時(shí)間 可使用下述執(zhí)行時(shí)間公式進(jìn)行驗(yàn)證： (每個(gè)線性路徑的總執(zhí)行時(shí)間= (該線性路徑上的總代碼行數(shù)+從分析I/O塊轉(zhuǎn)換的總代碼行數(shù)）X AVERAGE_EXE_TIME_PER_LINE)< ANALYSIS_MODEL_PERFORMANCE
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，執(zhí)行時(shí)間公式中指定的約束由性能驗(yàn)證部件自動(dòng)驗(yàn) 證，當(dāng)性能驗(yàn)證部件發(fā)現(xiàn)違反約束時(shí)，可對(duì)約束進(jìn)行調(diào)整。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，網(wǎng)絡(luò)分析模型中的子樹執(zhí)行分配至專用中央處理器 (CPU)內(nèi)核以確保線性執(zhí)行性能，執(zhí)行流程從資源管理器中請(qǐng)求CPU及內(nèi)存資源，并執(zhí)行完 子樹時(shí)將CPU和內(nèi)存資源釋放至資源管理器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中當(dāng)網(wǎng)絡(luò)分析模型設(shè)計(jì)完成時(shí)，已計(jì)算出最小CPU 和內(nèi)存資源，并由資源控制器控制CPU資源以及預(yù)先分配內(nèi)存。
14. 一種執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)分析模型的裝置，包括： 處理器；及 耦合至所述處理器的存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器包括可使處理器執(zhí)行如下操作的指令： 在分布式平臺(tái)上執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)分析模型，所述分布式平臺(tái)包含一種 用于將數(shù)據(jù)流分配至多個(gè)分析節(jié)點(diǎn)的基于流的負(fù)載均衡器，所述分 析節(jié)點(diǎn)指以層次樹形式組織的統(tǒng)一分析節(jié)點(diǎn)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，基于與處理器關(guān)聯(lián)的操作系統(tǒng)中的對(duì)處理器 的親和性支持，每個(gè)執(zhí)行進(jìn)程可在系統(tǒng)初始化期間綁定一個(gè)CPU內(nèi)核。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，分析節(jié)點(diǎn)返回一個(gè)值，至少代表以下項(xiàng)之一： 執(zhí)行狀態(tài)，表示帶有原因的成功或失敗，如果狀態(tài)為失敗，所述分析停止并上報(bào)錯(cuò)誤情 況； 執(zhí)行結(jié)果可作為輸入由隨后節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理； 選擇隨后節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行狀態(tài)，如果狀態(tài)機(jī)是為分析節(jié)點(diǎn)所定義的，則所述分析直接跳轉(zhuǎn) 至下一節(jié)點(diǎn)并執(zhí)行下一節(jié)點(diǎn)的函數(shù)； 下一處理節(jié)點(diǎn)的ID，其中ID表示處理跳轉(zhuǎn)至另一子樹，其他子樹將在另一處理器內(nèi)核 上執(zhí)行；及 當(dāng)處理結(jié)束且網(wǎng)絡(luò)分析完成時(shí)的網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果，其中下一分析節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)機(jī)并未指明 且下一處理節(jié)點(diǎn)ID為空。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)分析模型的資源由資源管理器管理， 所述資源管理器至少執(zhí)行一項(xiàng)以下操作： 在網(wǎng)絡(luò)分析模型初始化時(shí)預(yù)先分配處理器和內(nèi)存資源； 基于分析節(jié)點(diǎn)屬性授予處理器核或內(nèi)存； 檢索和返回處理器或內(nèi)存資源；及 管理和監(jiān)控資源使用和可用性。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中在網(wǎng)絡(luò)分析模型初始化時(shí)，在任意處理器上通 過(guò)提供分析節(jié)點(diǎn)ID和輸入數(shù)據(jù)啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)分析，把開始分析節(jié)點(diǎn)ID作為鍵值檢索第一處理 節(jié)點(diǎn)，當(dāng)資源由資源管理器授予時(shí)，通過(guò)執(zhí)行開始分析節(jié)點(diǎn)的分析功能啟動(dòng)處理。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，當(dāng)處理器內(nèi)核轉(zhuǎn)換在分析模型中定義時(shí)，當(dāng)前 分析節(jié)點(diǎn)基于下一分析節(jié)點(diǎn)的屬性從資源管理器請(qǐng)求處理器和內(nèi)存資源；資源管理器將處 理器內(nèi)核和內(nèi)存資源授予下一節(jié)點(diǎn)；發(fā)送攜帶節(jié)點(diǎn)ID、資源和輸入數(shù)據(jù)的消息至運(yùn)行在授 予的處理器內(nèi)核上的目標(biāo)進(jìn)程，該消息指示啟動(dòng)執(zhí)行下一分析節(jié)點(diǎn)；最后分析節(jié)點(diǎn)在執(zhí)行 結(jié)束后返回資源至資源管理器。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，在多個(gè)設(shè)備上執(zhí)行分析模型；分配主資源管理 器以管理所有資源，主資源管理器負(fù)責(zé)授予資源并處理資源返回；每個(gè)設(shè)備處的資源管理 器管理其關(guān)聯(lián)設(shè)備的資源并將資源狀態(tài)上報(bào)給主資源管理器；資源請(qǐng)求、授予及返回經(jīng)過(guò) 遠(yuǎn)程共享內(nèi)存。
【文檔編號(hào)】G06F11/34GK104145450SQ201280060713
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2012年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月8日
【發(fā)明者】范·約翰, 林·楚郁, 羅納德·楚, 喬治·維特, 陳方利 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司