CN109450686B

CN109450686B - 一种基于普适网络的网络资源管理系统及方法

Info

Publication number: CN109450686B
Application number: CN201811339133.6A
Authority: CN
Inventors: 权伟; 张宏科; 荆培佩; 冯博昊; 曾金捷; 富建国
Original assignee: Beijing Jiaotong University
Current assignee: Beijing Jiaotong University
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2018-11-12
Publication date: 2020-11-03
Anticipated expiration: 2038-11-12
Also published as: CN109450686A

Abstract

本发明提供了一种基于普适网络的网络资源管理方法和系统，以解决传统的网络资源管理方式与新型的普适网络需求之间的矛盾。所述方法首先响应于管理员输入，配置资源状态数据及收集机制，而后生成可部署的数据配置和收集机制配置信息并分发，计算节点接收并激活配置的数据和收集机制后，再反馈收集到的资源状态数据至管理单元。本发明基于普适网络，动态地对资源状态进行收集及配置，把控网络中各组件的实时状态，完成用户服务需求和网络复杂行为的博弈决策，选择最合理的网络组件构成族群，为用户提供最优化的服务；同时，在大量的用户服务请求和获取中，对各网络组件进行实时的动态配置和管理，保持了整个网络的平稳运行和性能调优。

Description

一种基于普适网络的网络资源管理系统及方法

技术领域

本发明属于网络资源管理领域，具体涉及一种基于普适网络的网络资源管理系统及方法。

背景技术

随着全球互联时代的到来，巨大的网络需求带动了网络基础设施的大发展，新技术、新网络产品、新组网模式不断涌现，使得网络类型、服务种类和设备来源更加复杂化，网络资源的分布程度和共享程度大大提高。传统互联网的“静态”、“僵化”以及“三重绑定”的设计思想，难以满足全球互联网络“安全”、“智慧”、“高效”等重大迫切需求。

普适网络是一个由标识网络和智慧协同网络融合后形成的新的未来网络体系架构，它包含了标识网络中的标识思想以及智慧协同网络的“三层”、“两域”、“三映射”体系结构模型，同时又引入了一些新的机制，如对异构网络的支持。它可以有效解决现有网络的安全性、移动性、资源利用率等问题，正在逐渐发展为一种新的网络架构方式，通过服务智慧化、网络组件化以及族群动态适配，大幅提升了网络的服务质量和可靠性。

在发展规模越来越大的网络环境以及全新的网络架构下，网络资源状态的管理及动态适配显得尤为重要。网络管理的质量直接影响网络的运行质量，管理好一个网络与建设好一个网络同等重要。有一个合适的系统对网络中的资源状态进行收集及管理来监控和管理网络，就可实时查看全网的状态，检测网络性能可能出现的瓶颈，并进行自动处理或报警显示，以保证网络高效、可靠地运转。

在现有的网络资源管理系统中，管理者只能对网络中的状态进行监测和进行一些简单的配置管理，无法对网络中的资源进行动态适配，无法根据网络的状态对拓扑进行调整，无法根据网络中用户的服务需求进行网络的扩展。另外，传统的网络管理系统多采用集中式结构，管理者在对大型网络进行管理时，由于需要与所有代理设备进行通信，造成管理站网络负荷过重，产生“瓶颈问题”，无法适应新的网络架构。

发明内容

为了提高网络资源的利用率、适配性及动态管理性能，克服传统网络管理模式与新的网络架构之间的矛盾问题，本发明提供一种基于普适网络的网络资源管理系统及方法，动态地对资源状态进行收集及配置，能够在用户服务请求到来时，完成用户服务需求和网络复杂行为的博弈决策，为用户提供最优化的服务，同时保持整个网络的平稳运行和性能调优。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

本发明实施例提供了一种基于普适网络的网络资源管理方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1，网络管理员向管理单元输入静态资源状态数据和数据收集机制的配置命令；

步骤S2，管理单元响应于所述网络管理员的配置命令，生成数据配置信息和收集机制配置信息，并分发所述数据配置信息和收集机制配置信息到对应计算节点；

步骤S3，所述计算节点接收所述数据配置信息和收集机制配置信息，并根据收集机制收集资源状态数据，将收集到的资源状态数据返回给管理单元。

进一步地，所述步骤S1包括：

所述网络管理员通过可视化配置界面与所述管理单元交互；

所述静态资源状态数据的配置，包括：设置虚拟组件硬件信息、对物理组件分配或删除虚拟组件；

所述数据收集机制的配置，包括：选择收集内容、资源状态收集周期和资源状态收集方式。

进一步地，所述步骤S2包括：

步骤S21，管理单元的用户交互模块接受网络管理员的配置命令，对所述配置命令进行解析并将解析结果发送给配置信息生成模块；

步骤S22，管理单元的配置信息生成模块基于配置命令的不同类型，生成所述数据配置信息和收集机制配置信息；

步骤S23，管理单元的配置信息分发模块基于计算节点的位置信息，将所述数据配置信息和收集机制配置信息下发到所述对应的计算节点。

进一步地，所述步骤S3包括：

步骤S31，计算节点的命令管控接口接收所述数据配置信息和收集机制配置信息；

步骤S32，命令管控接口解析所述数据配置信息和收集机制配置信息为信息感知模块能识别的配置规则，并更新对应的配置文件；

步骤S33，信息感知模块读取更新的配置文件，根据所述配置文件配置初始资源状态信息，同时根据收集机制配置信息收集资源状态数据，并将收集的资源状态数据返回至管理单元；

步骤S34，管理单元的信息处理模块接收所述信息感知模块所收集的资源状态数据，并存入管理单元的状态数据库中。

进一步地，所述根据收集机制配置信息收集资源状态数据中的资源状态数据，包括静态资源状态数据和动态资源状态数据。

本发明实施例还提供了一种基于普适网络的网络资源管理系统，所述系统包括管理单元和至少一个计算节点，所述管理单元与所述计算节点进行信息交互；其中，

所述管理单元，用于响应网络管理员的输入，根据网络管理员输入的静态资源状态数据和数据收集机制的配置命令，生成数据配置信息和收集机制配置信息，并将所述数据配置信息和收集机制配置信息下发至对应计算节点；还用于接收计算节点返回的资源状态数据并存储；

所述计算节点，用于计算节点接收所述数据配置信息和收集机制配置信息，并根据收集机制收集资源状态数据，将收集到的资源状态数据返回给管理单元。

进一步地，所述管理单元包括：可视化配置界面、控制器、状态数据库；所述可视化配置界面、控制器与状态数据库两两相连；其中，

所述可视化配置界面，用于提供网络管理员的输入界面，并提供所收集的资源状态数据的显示界面；

所述控制器，用于接收网络管理员通过可视化配置界面输入的配置命令，生成数据配置信息和收集机制配置信息并分发给相应的计算节点；还用于将计算节点收集到并返回给管理单元的资源状态数据更新到状态数据库中；

所述状态数据库，用于存储所述计算节点收集到的资源状态数据。

进一步地，所述控制器包括：用户交互模块、配置信息生成模块、配置信息分发模块、信息处理模块；其中，

所述用户交互模块，与所述可视化配置界面相连，同时与配置信息生成模块相连，用于接受网络管理员的配置命令，对所述配置命令进行解析并将解析结果发送给配置信息生成模块；同时还用于向可视化配置界面返回所收集的资源状态数据；

所述配置信息生成模块同时与配置信息分发模块相连，用于基于配置命令的不同类型，生成所述数据配置信息和收集机制配置信息；

所述配置信息分发模块同时与计算节点相连，用于基于计算节点的位置信息，将所述数据配置信息和收集机制配置信息下发到所述对应的计算节点；

所述信息处理模块同时与计算节点和状态数据库相连，用于接收计算节点收集并返回的资源状态数据并存入状态数据库中。

进一步地，所述状态数据库包括：物理组件总表、物理组件资源状态数据表、虚拟组件总表、虚拟组件资源状态数据表；其中，

所述物理组件总表，用于存放网络中包含的所有物理组件的静态资源状态数据；

所述物理组件资源状态数据表，与物理组件一一对应，用于存放表征物理组件实时变化的动态资源数据；

所述虚拟组件总表，与物理组件一一对应，用于存放物理组件包含的每个虚拟组件的静态资源状态数据；

所述虚拟组件资源状态数据表，与虚拟组件一一对应，用于存放表征虚拟组件实时变化的动态资源状态数据。

进一步地，所述计算节点包括：命令管控接口和信息感知模块；其中，

所述命令管控接口与管理单元的控制器相连，用于接收所述数据配置信息和收集机制配置信息，解析所述数据配置信息和收集机制配置信息为信息感知模块能识别的配置规则，并更新对应的配置文件；

所述信息感知模块与所述命令管控接口相连，同时与所述控制器相连，用于读取更新的配置文件，根据所述配置文件配置初始资源状态信息，同时根据收集机制配置信息收集资源状态数据，并将收集的资源状态数据返回至管理单元的信息处理模块。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的有益效果如下：

与传统网络相比，本发明基于普适网络理论和架构，能够动态地对资源状态进行收集及管理，使得网络管理员对网络中各组件的实时状态有所把控，能够在用户服务请求到来时，完成用户服务需求和网络复杂行为的博弈决策，选择最合理的网络组件构成族群，来为用户提供最优化的服务；同时，也能够在大量的用户服务请求和获取的行为过程中，对各网络组件进行实时的动态配置和管理，以保持整个网络的平稳运行和性能调优。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例基于普适网络的网络资源管理系统结构示意图；

图2为本发明实施例基于普适网络的网络资源管理系统中控制器的内部结构示意图；

图3为本发明实施例基于普适网络的网络资源管理方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

第一实施例

本实施例提供了一种基于普适网络的网络资源管理系统。图1所示为本实施例所述网络资源管理系统结构示意图。如图1所示，所述网络资源管理系统包括：管理单元、至少一个计算节点，所述管理单元与所述计算节点进行信息交互。其中：

所述管理单元，所述管理单元，用于响应网络管理员的输入，根据网络管理员输入的静态资源状态数据和数据收集机制的配置命令，生成数据配置信息和收集机制配置信息，并将所述数据配置信息和收集机制配置信息下发至对应计算节点，还用于接收计算节点返回的资源状态数据并存储。

优选地，所述计算节点接收到所述数据配置信息和收集机制配置信息后，将所述配置信息写入具体信息感知模块的配置文件，使配置的静态资源状态数据和收集机制生效，而后，再根据收集机制，对静态资源状态数据和动态资源状态数据进行收集。进一步地，所述管理单元包括：可视化配置界面、控制器、状态数据库；所述可视化配置界面、控制器与状态数据库两两相连；其中，

所述可视化配置界面，用于提供网络管理员的输入界面，并提供所收集的资源状态数据的显示界面。

其中，所述静态资源状态数据配置包括设置虚拟组件硬件信息、对物理组件分配或删除虚拟组件，所述收集机制配置包括选择收集内容、资源状态收集周期和资源状态收集方式。

所述控制器，用于接收网络管理员通过可视化配置界面输入的配置命令，生成数据配置信息和收集机制配置信息并分发给相应的计算节点；还用于并将计算节点收集到并返回给管理单元的的资源状态数据更新到状态数据库中；

图2所示为本实施例所述控制器的内部结构示意图。如图2所示，所述控制器包括：用户交互模块、配置信息生成模块、配置信息分发模块、信息处理模块；其中，

所述用户交互模块，与所述可视化配置界面相连，同时与配置信息生成模块相连，用于接受网络管理员的配置命令，对所述配置命令进行解析并将解析结果发送给配置信息生成模块；同时还用于向可视化配置界面返回所收集的资源状态数据。其中，用户交互模块通过应用程度编程接口(API)向所述可视化配置界面展示所收集的资源状态数据。

具体的，所述信息处理模块与计算节点的信息感知模块相连。

所述物理组件总表，与物理组件一一对应，用于存放网络中包含的每个物理组件的静态资源状态数据，包括物理组件的名称、运行状态和包含的虚拟组件个数；

所述物理组件资源状态数据表，与物理组件一一对应，用于存放表征物理组件实时变化的动态资源数据，包括物理组件的名称、更新时间、CPU(已用和总计)、内存(已用和总计)、本地磁盘(已用和总计)和带宽；

所述虚拟组件总表，与物理组件一一对应，用于存放物理组件包含的每个虚拟组件的静态资源状态数据，包括虚拟组件的名称、运行状态和所属物理组件名称；

所述虚拟组件资源状态数据表，与虚拟组件一一对应，用于存放表征虚拟组件实时变化的动态资源状态数据，包括虚拟组件的名称、更新时间、CPU、内存和带宽。

这里对上述状态数据库中的表进行举例说明。

例如，网络中有三个物理组件A、B和C，包含的虚拟组件分别为，A包含a1和a2，B包含b1、b2和b3，C包含c1。则：

物理组件总表有一张，包括A、B、C三个物理组件的名称、运行状态和包含的虚拟组件个数；

物理组件资源状态数据表有3张，A、B、C分别对应一张。如A对应的表，其内容为每个时刻A的CPU(已用和总计)、内存(已用和总计)、本地磁盘(已用和总计)和带宽；

虚拟组件总表有3张，A、B、C分别对应一张。如A对应的表，其内容为A包含的所有虚拟组件即a1和a2的静态资源状态数据，即a1和a2的名称、运行状态和所属物理组件名称；

虚拟组件资源状态数据表有2+3+1＝6张，其中每个虚拟组件对应一张虚拟组件资源状态数据表。如c1对应的表，其内容为虚拟组件的名称、更新时间、CPU、内存和带宽。

更进一步地，所述信息感知模块包括：

物理组件感知模块：根据对应的配置文件收集本物理组件的资源状态；虚拟组件感知模块：根据对应的配置文件收集本物理组件包含的虚拟组件的资源状态。

下面通过具体的操作过程，说明本实施例的基于普适网络的网络资源管理系统是如何对网络资源进行管理的。

网络管理员通过登录管理单元的可视化配置界面，可以查看网络中的资源状态信息，包括网络中所有的物理组件的资源状态信息，以及每个物理组件所包含的每个虚拟组件的资源状态信息。管理员可根据界面提示，选择需要对具体计算节点即物理组件中的虚拟组件进行配置的项目，或者选择状态收集机制，包括具体的状态项、收集周期和收集方式。

当网络管理员通过可视化配置界面完成对静态资源状态数据及其收集机制进行配置后，控制器的用户交互模块接收配置信息并交付给配置信息生成模块。之后，需要由配置信息生成模块基于配置的不同类型，生成所述数据配置信息和收集机制配置信息，将其传递给配置信息分发模块。配置信息分发模块基于计算节点的位置信息，将生成的数据配置信息和收集机制配置信息发送到具体的计算节点。

计算节点的命令管控接口收到配置消息后进行解析，判断是数据配置还是收集机制配置，如果是数据配置信息，则将其更新至数据配置文件中，如果是收集机制配置信息，则将其更新至收集机制配置文件中。

信息感知模块和组件配置模块分别读取对应的配置文件，对数据进行采集和配置。同时，信息感知模块将收集到的资源状态数据返回至管理单元。

管理单元中的信息处理模块接收到计算节点返回的结果，将收集到的资源状态信息存入状态数据库中，供可视化配置界面显示。

此时，网络管理员新配置的组件的资源状态数据和资源状态收集机制会生效，整个网络以新配置的收集机制定期收集资源状态信息，管理界面上会实时显示新采集的组件资源状态数据。

第二实施例

本实施例提供了一种基于普适网络的网络资源管理方法。图3所示为本实施例所述网络资源管理方法流程示意图。如图3所示，所述基于普适网络的网络资源管理方法，基于第一实施例的所述网络资源管理系统得以实现，具体包括如下步骤：

步骤S1，网络管理员向管理单元输入静态资源状态数据和数据收集机制的配置命令。

本步骤中，所述网络管理员通过可视化配置界面与所述管理单元交互；所述静态资源状态数据的配置，包括：设置虚拟组件硬件信息、对物理组件分配或删除虚拟组件；所述数据收集机制的配置，包括：选择收集内容、资源状态收集周期和资源状态收集方式。

步骤S2，管理单元响应于所述网络管理员的配置命令，生成数据配置信息和收集机制配置信息，并分发所述数据配置信息和收集机制配置信息到对应计算节点。

进一步地，所述步骤S2包括：

进一步地，所述步骤S3包括：

本步骤中，所述信息感知模块所收集的资源状态数据，包括静态资源状态数据和动态资源状态数据。

由以上技术方案可以看出，本发明实施例的所述基于普适网络的网络资源管理系统及方法，动态地对资源状态进行收集及配置，使得网络管理员对网络中各组件的实时状态有所把控，在用户服务请求到来时，完成用户服务需求和网络复杂行为的博弈决策，选择最合理的网络组件构成族群，为用户提供最优化的服务；同时，在大量的用户服务请求和获取的行为过程中，对各网络组件进行实时的动态配置和管理，保持了整个网络的平稳运行和性能调优。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于普适网络的网络资源管理系统，其特征在于，所述系统包括管理单元和至少一个计算节点，所述管理单元与所述计算节点进行信息交互；其中:

所述计算节点，用于接收所述数据配置信息和收集机制配置信息，并根据收集机制收集资源状态数据，将收集到的资源状态数据返回给管理单元；

所述管理单元包括：可视化配置界面、控制器、状态数据库；所述可视化配置界面、控制器与状态数据库两两相连；其中，

所述状态数据库，用于存储所述计算节点收集到的资源状态数据；

所述控制器包括：用户交互模块、配置信息生成模块、配置信息分发模块、信息处理模块；其中，

所述信息处理模块同时与计算节点和状态数据库相连，用于接收计算节点收集并返回的资源状态数据并存入状态数据库中；

所述状态数据库包括：物理组件总表、物理组件资源状态数据表、虚拟组件总表、虚拟组件资源状态数据表；其中，

2.根据权利要求1所述的网络资源管理系统，其特征在于，所述计算节点包括：命令管控接口和信息感知模块；其中，

3.一种基于普适网络的网络资源管理方法，其特征在于，应用于权利要求1或者2所述的基于普适网络的网络资源管理系统，所述方法包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的网络资源管理方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

所述网络管理员通过可视化配置界面与所述管理单元交互；

5.根据权利要求3所述的网络资源管理方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

6.根据权利要求3所述的网络资源管理方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

7.根据权利要求6所述的网络资源管理方法，其特征在于，所述根据收集机制配置信息收集资源状态数据中的资源状态数据包括静态资源状态数据和动态资源状态数据。