具有實時響應(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)包括一個基于文本的模型定義文件，表示分析流和層次分析樹；一個分析功能塊庫，包括分析模型定義中的多個分析節(jié)點，其中每個分析節(jié)點包括至少一個可重用分析塊和一個代碼生成器，該代碼生成器通過解析模型定義文件來自動生成代碼以實施分析功能塊庫中的分析模型。
【專利說明】具有實時響應(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)申請案交叉申請
[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"具有實時響 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號美國臨時專 利申請案的在先申請優(yōu)先權(quán)，該在先申請的內(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)運營支撐系統(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、網(wǎng)絡(luò)組件配置、網(wǎng)絡(luò)故障檢測和管理以 及類似的活動。大量自動化網(wǎng)絡(luò)分析工具可用來進行這樣的活動，如報文分析器、端口掃描 器、硬件掃描儀和類似設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在一項實施例中，本發(fā)明包含一種用來生成網(wǎng)絡(luò)分析模型的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一 個基于文本的模型定義文件，表不分析流和層次分析樹；一個分析功能塊庫，包括分析模 型定義中的多個分析節(jié)點，其中每個分析節(jié)點包括至少一個可重用分析塊和一個代碼生成 器，該代碼生成器通過解析模型定義文件來自動生成代碼以實施分析功能塊庫中的分析模 型。
[0006] 在另一項實施例中，本發(fā)明包含一種用來定義網(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，對其定義是為滿足實時性 能目標；MAX_C0DE_LINES_PER_N0DE指一個分析節(jié)點中最大代碼行數(shù)，其為預(yù)先定義；MAX_ TREE_DEPTH是網(wǎng)絡(luò)分析模型的深度，對其定義是為滿足網(wǎng)絡(luò)分析模型的性能。
[0007] 在又一實施例中，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器，其中存儲器包括使處理器在分布式平臺上執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)分析模型 的指令，所述分布式平臺包含一種基于流的負載均衡器，該均衡器用以分配數(shù)據(jù)流到多個 分析節(jié)點，且所述分析節(jié)點為以層次樹形式組織的統(tǒng)一分析節(jié)點。
[0008] 從下文的【具體實施方式】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【具體實施方式】進行的簡要描 述，其中相同參考標號表不相同部分。
[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)計角度的示意圖。
[0013] 圖4為分析模型性能計算的示意圖。
[0014] 圖5示出了分析模型設(shè)計性能驗證的流程圖。
[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施例的示例性實現(xiàn)方式，本發(fā) 明公開的系統(tǒng)和/或方法可通過多種其他已知的或存在的技術(shù)實現(xiàn)。本發(fā)明決不應(yīng)限于下 文所說明的所述說明性實施方案、圖式和技術(shù)，包括本文所說明并描述的示范性設(shè)計和實 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)計通常只考慮邏輯流。也就是說，分析的每一個步驟沒 有具體的性能要求，模型設(shè)計時，詳細的性能要求可能缺失。也有可能沒有具體的執(zhí)行要 求。也就是說，可能沒有定義執(zhí)行規(guī)則，分布式執(zhí)行可能并沒有植入設(shè)計方法中。另外，現(xiàn) 有的IP網(wǎng)絡(luò)分析建模不支持實時響應(yīng)。也就是說，并不存在特定的目標實時響應(yīng)時間、最 大總目標響應(yīng)時間及每個特定分析路徑響應(yīng)時間保證。此外，現(xiàn)有軟件建模設(shè)計可能沒有 考慮硬件。大體上，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)分析模型設(shè)計基于流程圖，并只考慮模型中的分析邏輯。性能 數(shù)和軟硬件集成無法保證。不支持實時響應(yīng)，系統(tǒng)資源無法以最佳方式使用。
[0022] 本發(fā)明實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完成多 個復(fù)雜分析模型?？偡治鰰r間可控制在小范圍內(nèi)以實現(xiàn)實時分析。提供了具有特定性能要 求的面向?qū)ο蟮哪Ｐ驮O(shè)計方法。通過使用帶有分布式執(zhí)行路徑的分析塊實現(xiàn)分析。動態(tài)分 布式分析實現(xiàn)可基于實時資源可用性。此外，提供了模型中的預(yù)定義常量實時響應(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：一個分析模型，實時性能模型，分布式 模型執(zhí)行?，F(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組件：模型定義文件110、分析功能塊庫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,可使用以可變長度鍵值為索引的二進制樹將層次分析樹儲于存儲器中。
[0025] 分析功能塊庫120可包含模型定義中的多個可重用分析節(jié)點122。每個分析節(jié)點 122可關(guān)聯(lián)于一個屬性集，該屬性集包括執(zhí)行時間和存儲要求。每個分析節(jié)點122可由唯一 的分析節(jié)點標識符（ID)標識。節(jié)點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)點的節(jié)點ID路徑可為分析節(jié)點ID以及其鍵值。最大鍵值長度可為樹深。下面將 針對圖3討論這些概念。
[0026] 模型可由以層次樹形式組織起來的許多統(tǒng)一分析節(jié)點122組成。分析節(jié)點122可 稱為統(tǒng)一分析節(jié)點，因為每個分析節(jié)點122中的代碼行數(shù)是預(yù)先定義的，每個分析節(jié)點122 的輸入和輸出相似，分析節(jié)點122都由通用狀態(tài)機驅(qū)動。
[0027] 每個分析節(jié)點122可由一個或多個可重用分析塊124組成。每個分析塊124可與 一個屬性集關(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)行時間、 存儲要求及任何輸入/輸出（I/O)訪問。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120自動生成實施模型的代 碼。也就是說，代碼生成器130通過解析模型定義文件110在分析功能塊庫120中生成分 析模型源代碼140。當代碼生成器130自動生成代碼140時，模型框架完成。
[0029] 系統(tǒng)初始化時，自動生成的初始化函數(shù)創(chuàng)建分析模型樹。開始分析模型時，處理入 口點使用第一節(jié)點的節(jié)點ID定位起始節(jié)點，處理可從那里開始。另外，在每個分析節(jié)點122 處，可添加直接跳轉(zhuǎn)至另一分析節(jié)點122以分配執(zhí)行至不同中央處理器（CPU)內(nèi)核或不同 目標機器。
[0030] 通用狀態(tài)機可用來驅(qū)動層次樹動態(tài)選擇下一個分析節(jié)點。下面是驅(qū)動模型的通用 狀態(tài)機的偽代碼示例。偽代碼代表節(jié)點通用的有限狀態(tài)機（FSM)模板，在該模板中，節(jié)點名 稱可變，且可由自動代碼生成器130在節(jié)點定義完成后替換為真實節(jié)點名稱。

【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，包括分析模型定義中的多個分析節(jié)點，其中每個分析節(jié)點包括了至少 一個可重用分析塊； 代碼生成器，其通過解析模型定義文件來自動生成代碼以實施分析功能塊庫中的分析 模型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中分析節(jié)點為以層次樹形式組織的統(tǒng)一分析節(jié)點。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中每個分析節(jié)點由一個唯一節(jié)點標識符（ID)所標 識，所述節(jié)點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)點的 節(jié)點ID路徑為分析節(jié)點ID以及分析節(jié)點鍵值，所述最大鍵值長度為層次分析樹的深度，所 述每個分析節(jié)點與一組包含了執(zhí)行時間和存儲要求的屬性關(guān)聯(lián)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中每個分析塊與一個屬性集關(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)行時間、存儲要求、和輸入/輸出（I/O)部件訪問等 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)機用于驅(qū)動層次樹動態(tài)選擇下一個分 析節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)分析模型啟動期間由自動生成的初始化函數(shù)創(chuàng)建樹，處理入口點使用第一分 析節(jié)點的節(jié)點ID以定位第一分析節(jié)點并從第一分析節(jié)點開始處理。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中允許從一個分析節(jié)點直接跳轉(zhuǎn)至另一個分析節(jié) 點。
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，對其定義是為滿足實時性 能目標;MAX_CODE_LINES_PER_NODE指一個分析節(jié)點中最大代碼行數(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)行時間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中距離目標的最大往返輸入/輸出（I/O)時間是為 每種類型的分析I/O塊所定義的，距離目標的I/O往返時間限制不超過最大往返I/O時間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，可基于執(zhí)行時間限制和可用分析塊來設(shè)計網(wǎng)絡(luò) 分析模式，設(shè)計網(wǎng)絡(luò)分析模型時，為便于測量，分析I/O塊從最大往返I/O時間轉(zhuǎn)換成代碼 行數(shù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中對網(wǎng)絡(luò)分析模型中的所有線性路徑和子樹進行 標識以在網(wǎng)絡(luò)分析模型設(shè)計時驗證執(zhí)行時間約束的符合情況，每個線性路徑的總執(zhí)行時間 可使用下述執(zhí)行時間公式進行驗證： (每個線性路徑的總執(zhí)行時間= (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)行時間公式中指定的約束由性能驗證部件自動驗 證，當性能驗證部件發(fā)現(xiàn)違反約束時，可對約束進行調(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求CPU及內(nèi)存資源，并執(zhí)行完 子樹時將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，其中當網(wǎng)絡(luò)分析模型設(shè)計完成時，已計算出最小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器，所述存儲器包括可使處理器執(zhí)行如下操作的指令： 在分布式平臺上執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)分析模型，所述分布式平臺包含一種 用于將數(shù)據(jù)流分配至多個分析節(jié)點的基于流的負載均衡器，所述分 析節(jié)點指以層次樹形式組織的統(tǒng)一分析節(jié)點。
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)中的對處理器 的親和性支持，每個執(zhí)行進程可在系統(tǒng)初始化期間綁定一個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)點返回一個值，至少代表以下項之一： 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錯誤情 況； 執(zhí)行結(jié)果可作為輸入由隨后節(jié)點進行處理； 選擇隨后節(jié)點的執(zhí)行狀態(tài)，如果狀態(tài)機是為分析節(jié)點所定義的，則所述分析直接跳轉(zhuǎn) 至下一節(jié)點并執(zhí)行下一節(jié)點的函數(shù)； 下一處理節(jié)點的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 當處理結(jié)束且網(wǎng)絡(luò)分析完成時的網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果，其中下一分析節(jié)點的狀態(tài)機并未指明 且下一處理節(jié)點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)行一項以下操作： 在網(wǎng)絡(luò)分析模型初始化時預(yù)先分配處理器和內(nèi)存資源； 基于分析節(jié)點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，在任意處理器上通 過提供分析節(jié)點ID和輸入數(shù)據(jù)啟動網(wǎng)絡(luò)分析，把開始分析節(jié)點ID作為鍵值檢索第一處理 節(jié)點，當資源由資源管理器授予時，通過執(zhí)行開始分析節(jié)點的分析功能啟動處理。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，當處理器內(nèi)核轉(zhuǎn)換在分析模型中定義時，當前 分析節(jié)點基于下一分析節(jié)點的屬性從資源管理器請求處理器和內(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；發(fā)送攜帶節(jié)點ID、資源和輸入數(shù)據(jù)的消息至運行在授 予的處理器內(nèi)核上的目標進程，該消息指示啟動執(zhí)行下一分析節(jié)點；最后分析節(jié)點在執(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，主資源管理器負責(zé)授予資源并處理資源返回；每個設(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)上報給主資源管理器；資源請求、授予及返回經(jīng)過 遠程共享內(nèi)存。
【文檔編號】G06F11/34GK104145450SQ201280060713
【公開日】2014年11月12日 申請日期: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 申請人:華為技術(shù)有限公司