[发明专利]一种基于主被动混合测量的故障定位方法及相关设备

说明书

本发明公开了一种基于主被动混合测量的故障定位方法及相关设备，所述基于主被动混合测量的故障定位方法应用于基于主被动混合测量的故障定位系统，所述基于主被动混合测量的故障定位系统包括：数据平面和控制平面；所述数据平面包括大流检测模块、特征提取模块和故障感知模块；所述控制平面包括监测交换机部署模块、故障范围推断模块和故障精准定位模块；监测交换机部署模块负责部署监测交换机，大流检测模块过滤掉属于噪音的小流数据，故障感知模块感知故障，如果故障发生，存储在数据平面寄存器中的数据会被输入到故障范围推断模块中输出故障范围，最终故障精准定位模块发送少量的探测包在故障范围中进行精准定位。

技术领域

本发明涉及网络故障定位技术领域，尤其涉及一种基于主被动混合测量的故障定位方法、系统、终端及计算机可读存储介质。

背景技术

为了给各种应用提供高质量的传输服务，现代通信网络在规模和复杂性上都在持续地快速增长，通常容纳数以万计的网络设备和链路。这种网络的规模和复杂程度的增加加大了网络操作和管理的难度，特别是在故障管理中，大量的网络设备和链路意味着发生故障的频率很高，有相关报告指出在数据中心网络中链路平均一天故障5次，网络设备平均一天故障40次，从发现故障到定位解决往往需要消耗数十个小时。

网络应用如在线游戏、视频直播等的迅速发展，对于业务质量提出了更高要求。虽然对于网络的要求越来越高，但是同时网络故障不可避免。单条链路或单个节点发生故障都会影响到其所涉及的多项业务。网络故障检测直接影响网络正常运行和网络质量。因此，网络故障检测是网络研究中重要的研究方向，在云计算时代正受到越来越多的关注。

现有技术中网络故障定位方案，例如基于探测包的主动测量：基于探测包的主动测量故障定位方案需要发送探测包到相应的设备，当一段时间后设备没有响应，则认为故障发生；一方面，周期性的大量探测包会导致较大的网络带宽开销和交换机的转发压力；另一方面设备收到探测包到响应需要较长的时间延迟，导致故障定位时延久。例如基于网络遥测的被动测量：基于探测包的主动测量故障定位方案需要利用网络遥测技术，收集数据面不同级别的流量特征，如数据包级别的网络遥测，数据流级别的网络遥测等；然而周期性的数据上报会给上行带宽带来较大的开销，并且控制器要消耗大量的存储空间进行存储。例如基于拓扑对称性的故障定位：基于拓扑对称性的故障定位方案通常利用结构化的拓扑特征，利用等价路径协议的特点，采用统计学的方法通过对不同链路上的流量分布进行假设检验，从而发现真正故障的链路，然而这种故障定位方案只在对称性较高的规则网络拓扑上奏效，通用型较差。也就是说，现有的网络故障定位方案具有高开销、精准度低、通用性差、定位时延久等缺点。因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于主被动混合测量的故障定位方法、系统、终端及计算机可读存储介质，旨在解决现有技术中互联网中日益增长的设备与链路给网络故障定位带来的困难的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于主被动混合测量的故障定位方法，所述基于主被动混合测量的故障定位方法应用于基于主被动混合测量的故障定位系统，所述基于主被动混合测量的故障定位系统包括：数据平面和控制平面；所述数据平面包括大流检测模块、特征提取模块和故障感知模块；所述控制平面包括监测交换机部署模块、故障范围推断模块和故障精准定位模块；所述基于主被动混合测量的故障定位方法包括如下步骤：

所述大流检测模块使用基于包级别特征的学习模型过滤掉属于噪音的小流特征，保留大流特征；

所述特征提取模块对于每个大流特征，根据时间窗口提取源目的级别特征，并存储在交换机缓冲区；

所述故障感知模块使用机器学习模型检查大流特征的流级别特征，以检测是否发生网络故障，如果检测到网络故障，则向所述控制平面发送一个警告数据包；

所述监测交换机部署模块从拓扑管理器中获得网络拓扑，使用监视器选择算法选择出需要部署监测节点的位置，根据监测节点的位置部署监测交换机；