CN111090564B - 一种获取节点网络时延的方法、设备及介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种获取节点网络时延的方法，包括以下步骤：在节点队列中取出待测节点，并通过单进程的线程池向待测节点发送一组探测包；接收从待测节点返回的探测包并记录每个探测包从发送到接收的时长；删除所有时长中的异常数据并计算时长中剩余数据的平均值；基于基础网络时延判断平均值是否为异常数据；以及响应于平均值不为异常数据，将平均值作为待测节点的网络时延。本发明还公开了一种计算机设备和可读存储介质。本发明提出的获取节点网络时延的方法、设备及介质通过单进程获取大量节点精确网络时延，占用的资源少，数据精确。

Description

一种获取节点网络时延的方法、设备及介质
技术领域
本发明涉及服务器领域，更具体地，特别是指一种获取节点网络时延的方法、设备及可读介质。
背景技术
在服务器管理系统中，需要实时检测系统所管理的所有的服务器的状态，一般使用ping(发送回显信息)命令。一个机房可以放置多达数万台的服务器，一个大型公司的数据中心可能包含多达数十万台的服务器。在这个数量水平下，使用ping命令将会消耗大量的资源。
由于Java的JDK(Java开发工具包)只提供了应用层协议(比如HTT P)和传输层协议(比如TCP和UDP)的实现，没有实现底层协议的相关函数，而ICMP(Internet ControlMessage Protocol，因特网控制报文协议)是网络层的协议，所以无法用Java直接发送ICMP的Echo指令。
目前主要有两种方式给用户展现数据库信息。一种是通过Java的Runt ime类来调用OS的ping命令，因为常见的OS都提供了ping命令，使得这种方法成为最为方便的一种方法，但是调用OS命令得开启系统进程。另一种是通过Java的InetAddress类的isReachable函数，用这种方式虽然不用开启系统进程，但是为了快速管理大量的服务器、依然需要开启大量线程，而且isReachable函数并不总是用ICMP协议、有时会用TCP协议。同时，网络存在波动和阻塞，偶发的波动和阻塞会影响延迟测量的准确性，长时间存在的波动和阻塞则应计入时延统计。所以，用目前的方式，无法快速有效地获取大量节点的时延。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种获取节点网络时延的方法、设备及介质，通过单进程获取大量节点精确网络时延，占用的资源少，数据精确，耗时少反应快。
基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种获取节点网络时延的方法，包括如下步骤：在节点队列中取出待测节点，并通过单进程的线程池向所述待测节点发送一组探测包；接收从所述待测节点返回的所述探测包并记录每个探测包从发送到接收的时长；删除所有所述时长中的异常数据并计算所述时长中剩余数据的平均值；基于基础网络时延判断所述平均值是否为异常数据；以及响应于所述平均值不为异常数据，将所述平均值作为所述待测节点的网络时延。
在一些实施方式中，通过单进程的线程池向所述待测节点发送一组探测包包括：通过线程池中的多个线程同时发送多个探测包。
在一些实施方式中，删除所有所述时长中的异常数据包括：计算所述时长的第二平均值和标准差；以及删除所述时长中与所述第二平均值之差的绝对值大于三倍标准差的数据。
在一些实施方式中，还包括：响应于所述平均值为异常数据，发送下一组探测包，并再次判断所述下一组探测包对应的平均值是否为异常数据。
在一些实施方式中，还包括：判断所述平均值为异常数据的次数是否达到阈值；以及响应于所述平均值为异常数据的次数达到阈值，将多个所述平均值的平均值作为所述待测节点的网络时延。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行以实现如下步骤：在节点队列中取出待测节点，并通过单进程的线程池向所述待测节点发送一组探测包；接收从所述待测节点返回的所述探测包并记录每个探测包从发送到接收的时长；删除所有所述时长中的异常数据并计算所述时长中剩余数据的平均值；基于基础网络时延判断所述平均值是否为异常数据；以及响应于所述平均值不为异常数据，将所述平均值作为所述待测节点的网络时延。
在一些实施方式中，通过单进程的线程池向所述待测节点发送一组探测包包括：通过线程池中的多个线程同时发送多个探测包。
在一些实施方式中，删除所有所述时长中的异常数据包括：计算所述时长的第二平均值和标准差；以及删除所述时长中与所述第二平均值之差的绝对值大于三倍标准差的数据。
在一些实施方式中，步骤还包括：响应于所述平均值为异常数据，发送下一组探测包，并再次判断所述下一组探测包对应的平均值是否为异常数据。
本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时实现如上方法步骤的计算机程序。
本发明具有以下有益技术效果：通过单进程获取大量节点精确网络时延，占用的资源少，数据精确，耗时少反应快。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实施例。
图1为本发明提供的获取节点网络时延的方法的实施例的示意图；
图2为本发明提供的获取节点网络时延的方法的实施例的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种获取节点网络时延的方法的实施例。图1示出的是本发明提供的获取节点网络时延的方法的实施例的示意图。如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：
S1、在节点队列中取出待测节点，并通过单进程的线程池向待测节点发送一组探测包；
S2、接收从待测节点返回的探测包并记录每个探测包从发送到接收的时长；
S3、删除所有时长中的异常数据并计算时长中剩余数据的平均值；
S4、基于基础网络时延判断平均值是否为异常数据；以及
S5、响应于平均值不为异常数据，将平均值作为待测节点的网络时延。
在节点队列中取出待测节点，通过单进程的线程池向待测节点发送一组探测包。在一些实施方式中，通过单进程的线程池向所述待测节点发送一组探测包包括：通过线程池中的多个线程同时发送多个探测包。
本发明实施例包括底层调用OS函数、上层调用底层的实现。底层实现可以如下：可以使用底层语言(如C语言、Rust语言等)调用raw socket系统函数发送ICMP的Echo指令。以C语言为例：在Linux系统(或其他POSIX标准系统)下，可以采用下列命令：
int fd＝socktet(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP)；
获取到socket后，调用sendto函数。
在Windows系统下，可以采用下列命令：
SOCKET socket＝WSASoccket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_IP,NULL,0,0)；
获取到socket后，调用WSASendTo函数。
使用操作系统的异步/非阻塞技术，单进程管理多个IO。在Linux系统下，使用O_NONBLOCK参数来设置socket，然后使用epoll技术来管理多个IO。在BSD系统下，使用O_NONBLOCK参数来设置socket，然后使用kqueue技术来管理多个IO。在Windows系统下，使用WSA_FLAG_OVER LAPPED参数来设置socket，然后使用IOCP技术来管理多个IO。
接收从待测节点返回的探测包并记录每个探测包从发送到接收的时长。对每个服务器发送若干个ICMP的Echo命令后，收集响应时长并计算平均时延。
删除时长中的异常数据并计算时长中剩余数据的平均值。在一些实施方式中，删除所有所述时长中的异常数据包括：计算所述时长的第二平均值和标准差；以及删除所述时长中与所述第二平均值之差的绝对值大于三倍标准差的数据。为了区分剩余数据的平均值和所有数据的平均值，将所有数据的平均值称为第二平均值。
基于基础网络时延判断平均值是否为异常数据，响应于平均值不为异常数据，将平均值作为待测节点的网络时延。可以将平均值封装成json格式，向上层调用者返回。基础网络时延可以根据之前发送的几组探测包得到。例如，可以发送三组探测包，然后将三组探测包的网络时延作为基础网络时延。
在一些实施方式中，还包括：响应于所述平均值为异常数据，发送下一组探测包，并再次判断所述下一组探测包对应的平均值是否为异常数据。
在一些实施方式中，还包括：判断所述平均值为异常数据的次数是否达到阈值；以及响应于所述平均值为异常数据的次数达到阈值，将多个所述平均值的平均值作为所述待测节点的网络时延。
上层调用可以通过Java自带的JNI方式和外部的JNA工具包实现。JNI的优点是Java自带，不需要引入额外的依赖。具体的方法是：在底层导入jni.h头文件，编写Java所需要的接口函数，然后在Java里面编写native类型的接口函数、并通过System.loadLibrary来加载底层实现。JNA是一个开源的Java工具包，优点是不需要编写外部调用接口函数。具体的方法是：引入JNA包依赖，然后调用Native.load来加载底层实现。
需要特别指出的是，上述单进程获取节点网络时延的方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于单进程获取节点网络时延的方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。
基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行以实现如下步骤：
S1、在节点队列中取出待测节点，并通过单进程的线程池向待测节点发送一组探测包；
S2、接收从待测节点返回的探测包并记录每个探测包从发送到接收的时长；
S3、删除所有时长中的异常数据并计算时长中剩余数据的平均值；
S4、基于基础网络时延判断平均值是否为异常数据；以及
S5、响应于平均值不为异常数据，将平均值作为待测节点的网络时延。
在一些实施方式中，通过单进程的线程池向所述待测节点发送一组探测包包括：通过线程池中的多个线程同时发送多个探测包。
在一些实施方式中，删除所有所述时长中的异常数据包括：计算所述时长的第二平均值和标准差；以及删除所述时长中与所述第二平均值之差的绝对值大于三倍标准差的数据。
在一些实施方式中，还包括：响应于所述平均值为异常数据，发送下一组探测包，并再次判断所述下一组探测包对应的平均值是否为异常数据。
在一些实施方式中，还包括：判断所述平均值为异常数据的次数是否达到阈值；以及响应于所述平均值为异常数据的次数达到阈值，将多个所述平均值的平均值作为所述待测节点的网络时延。
如图2所示，为本发明提供的上述获取节点网络时延的方法的一个实施例的硬件结构示意图。
以如图2所示的装置为例，在该装置中包括一个处理器301以及一个存储器302，并还可以包括：输入装置303和输出装置304。
处理器301、存储器302、输入装置303和输出装置304可以通过总线或者其他方式连接，图2中以通过总线连接为例。
存储器302作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的单进程获取节点网络时延的方法对应的程序指令/模块。处理器301通过运行存储在存储器302中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的获取节点网络时延的方法。
存储器302可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据单进程获取节点网络时延的方法的使用所创建的数据等。此外，存储器302可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器302可选包括相对于处理器301远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置303可接收输入的用户名和密码等信息。输出装置304可包括显示屏等显示设备。
一个或者多个单进程获取节点网络时延的方法对应的程序指令/模块存储在存储器302中，当被处理器301执行时，执行上述任意方法实施例中的获取节点网络时延的方法。
执行上述获取节点网络时延的方法的计算机设备的任何一个实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时执行如上方法的计算机程序。
最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，单进程获取节点网络时延的方法的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由处理器执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被处理器执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
此外，应该明白的是，本文的计算机可读存储介质(例如，存储器)可以是易失性存储器或非易失性存储器，或者可以包括易失性存储器和非易失性存储器两者。作为例子而非限制性的，非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦写可编程ROM(EEPROM)或快闪存储器。易失性存储器可以包括随机存取存储器(RAM)，该RAM可以充当外部高速缓存存储器。作为例子而非限制性的，RAM可以以多种形式获得，比如同步RAM(DRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据速率SDRAM(DDRSDRAM)、增强SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)、以及直接Rambus RAM(DRRAM)。所公开的方面的存储设备意在包括但不限于这些和其它合适类型的存储器。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以利用被设计成用于执行这里功能的下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。
结合这里的公开所描述的方法或算法的步骤可以直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或这两者的组合中。软件模块可以驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。示例性的存储介质被耦合到处理器，使得处理器能够从该存储介质中读取信息或向该存储介质写入信息。在一个替换方案中，存储介质可以与处理器集成在一起。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。在一个替换方案中，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留在用户终端中。
在一个或多个示例性设计中，功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种获取节点网络时延的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在节点队列中取出待测节点，并通过单进程的线程池向所述待测节点发送一组探测包；
接收从所述待测节点返回的所述探测包并记录每个探测包从发送到接收的时长；
删除所有所述时长中的异常数据并计算所述时长中剩余数据的平均值；
基于基础网络时延判断所述平均值是否为异常数据；以及
响应于所述平均值不为异常数据，将所述平均值作为所述待测节点的网络时延。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过单进程的线程池向所述待测节点发送一组探测包包括：
通过线程池中的多个线程同时发送多个探测包。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，删除所有所述时长中的异常数据包括：
计算所述时长的第二平均值和标准差；以及
删除所述时长中与所述第二平均值之差的绝对值大于三倍标准差的数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
响应于所述平均值为异常数据，发送下一组探测包，并再次判断所述下一组探测包对应的平均值是否为异常数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
判断所述平均值为异常数据的次数是否达到阈值；以及
响应于所述平均值为异常数据的次数达到阈值，将多个所述平均值的平均值作为所述待测节点的网络时延。
6.一种计算机设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现以下步骤：
在节点队列中取出待测节点，并通过单进程的线程池向所述待测节点发送一组探测包；
接收从所述待测节点返回的所述探测包并记录每个探测包从发送到接收的时长；
删除所有所述时长中的异常数据并计算所述时长中剩余数据的平均值；
基于基础网络时延判断所述平均值是否为异常数据；以及
响应于所述平均值不为异常数据，将所述平均值作为所述待测节点的网络时延。
7.根据权利要求6所述的计算机设备，其特征在于，通过单进程的线程池向所述待测节点发送一组探测包包括：
通过线程池中的多个线程同时发送多个探测包。
8.根据权利要求6所述的计算机设备，其特征在于，删除所有所述时长中的异常数据包括：
计算所述时长的第二平均值和标准差；以及
删除所述时长中与所述第二平均值之差的绝对值大于三倍标准差的数据。
9.根据权利要求6所述的计算机设备，其特征在于，步骤还包括：
响应于所述平均值为异常数据，发送下一组探测包，并再次判断所述下一组探测包对应的平均值是否为异常数据。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任意一项所述方法的步骤。
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