CN112787873B - 一种ioam时延测量性能排序方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IOAM时延测量性能排序方法及系统，涉及通信技术领域，本发明在RFC8321标准的基础上，增加设备节点上报到采集器的1588时间戳信息和最外层标签的TTL信息，用以解决采集器无法准确还原业务路径的问题和提供各厂家控制器与设备节点互通的方案。首先，设备节点会部署1588时间同步功能，整个网络处于同步状态；然后各设备节点在上报的性能信息中增加1588时间戳和最外层标签的TTL信息。采集器收到性能信息后，按照1588时间戳递增的规律或者TTL递减的规律还原出业务路径。

Description

一种IOAM时延测量性能排序方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种IOAM时延测量性能排序方法及系统。

背景技术

在5G飞速发展过程中，网络传输能力不断增强，对网络质量也达到了更高要求，对网络传输丢包、时延、乱序高度敏感。网络传输过程中存在很多的突发现象，如果传输负荷超过设备的传输能力会有丢弃行为，而且会引起传输时延抖动过大，从而导致通信双方重传报文，进而影响通信质量。

IOAM技术在丢包率、时延测量和乱序上能带来更好的运维服务，为智能运维提供很好的技术基础。IOAM的特点是将IOAM数据内容封装到业务数据报文中，作为业务数据报文的一部分在网络中传递。基本思路是源节点根据标记周期启动定时器，按照IOAM配置的流识别信息识别业务报文并将In-Band Flow OAM Lable Indication和FLOW ID封装到业务报文中，按照交替标记周期将业务报文进行标记(L报文和D报文)，裁剪图1所示。图1中TC代表Traffic Control，流量管理；S代表stack，代表栈底标识；TTL代表Time To Live，生存周期；L代表LOSS，代表丢包标识；D代表DELAY，代表时延标识；R代表保留字段。中间节点和宿节点按照IOAM配置启动定时器和配置相应计数器，通过计数器统计L报文数量，通过识别D报文来记录D报文到达各个设备节点的时间戳，各设备节点将计数值和时间戳等信息上送到采集器，采集器根据业务路径对上报信息进行处理，计算丢包、时延等。

RFC8321标准没有考虑设备节点的性能信息并不是按照业务路径的先后顺序到达采集器，造成采集器处理性能信息时无法准确还原业务路径的问题；同时RFC8321标准也没有定义设备节点上报给采集器的信息格式，导致各厂家实现方式各不相同，这样不同厂家的采集器与异厂家设备节点不能互通实现IOAM时延测量功能。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种IOAM时延测量性能排序方法及系统，准确还原业务路径，实现IOAM时延测量时不同厂家采集器与设备节点互通。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种IOAM时延测量性能排序方法，包括以下步骤：

同步各节点的1588时间；

在源节点进行IOAM报文的封装，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中；

中间节点或宿节点收到IOAM流时，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中；

采集源节点、各中间节点和宿节点的性能信息，按照1588时间戳递增或TTL递减的规律还原出业务路径。

在上述方案的基础上，在源节点进行IOAM报文的封装，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中，具体包括以下步骤：

通过网管配置IOAM，根据IOAM标记周期启动交替标记定时器，按照RFC8321要求进行IOAM报文的封装和L报文的交替标记，并将每个标记周期的第一个报文标记为D报文，同时将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中。

在上述方案的基础上，中间节点或宿节点收到IOAM流时，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中，具体包括以下步骤：

中间节点收到数据流时，识别是否是IOAM报文且为D报文，若是，将D报文中的流条目号、1588时间戳以及最外层标签的TTL值一并封装至该中间节点的性能信息中。

在上述方案的基础上，中间节点收到数据流时，识别是否是IOAM报文且为D报文，具体包括以下步骤：

中间节点收到数据流时，若流引导标签值为12，则判定为IOAM报文，若某个标记周期的第一个报文D比特位为1，则判定为D报文。

在上述方案的基础上，采集源节点、各中间节点和宿节点的性能信息，对同一采集周期内、同一流条目号的节点按照1588时间戳递增或TTL递减的规律排序，根据排序结果还原出业务路径。

本发明还提供一种IOAM时延测量性能排序系统，包括：

时间同步模块，其用于：同步各节点的1588时间；

IOAM报文封装模块，其用于：在源节点进行IOAM报文的封装；

IOAM处理模块，其用于：在源节点封装IOAM报文时，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中；在中间节点或宿节点收到IOAM流时，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中；

性能采集模块，其用于：采集源节点、各中间节点和宿节点的性能信息，按照1588时间戳递增或TTL递减的规律还原出业务路径。

在上述方案的基础上，所述IOAM报文封装模块在源节点进行IOAM报文的封装，具体包括以下步骤：

通过网管配置IOAM，根据IOAM标记周期启动交替标记定时器，按照RFC8321要求进行IOAM报文的封装和L报文的交替标记，并将每个标记周期的第一个报文标记为D报文。

在上述方案的基础上，所述IOAM处理模块在源节点封装IOAM报文时或者中间节点或宿节点收到IOAM流时，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中，具体包括以下步骤：

在源节点封装IOAM报文时，将每个标记周期的第一个报文标记为D报文，同时将该D报文中的流条目号、1588时间戳以及最外层标签的TTL值一并封装至该中间节点的性能信息中；在中间节点收到数据流时，识别是否是IOAM报文且为D报文，若是，将D报文中的流条目号、1588时间戳以及最外层标签的TTL值一并封装至该中间节点的性能信息中。

在上述方案的基础上，所述IOAM处理模块在中间节点收到数据流时，识别是否是IOAM报文且为D报文，具体包括以下步骤：

中间节点收到数据流时，若流引导标签值为12，则判定为IOAM报文，若某个标记周期的第一个报文D比特位为1，则判定为D报文。

在上述方案的基础上，所述性能采集模块采集源节点、各中间节点和宿节点的性能信息，对同一采集周期内、同一流条目号的节点按照1588时间戳递增或TTL递减的规律排序，根据排序结果还原出业务路径。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明在RFC8321标准的基础上，增加设备节点上报到采集器的1588时间戳信息和最外层标签的TTL信息，用以解决采集器无法准确还原业务路径的问题和提供各厂家控制器与设备节点互通的方案。首先，设备节点会部署1588时间同步功能，整个网络处于同步状态；然后各设备节点在上报的性能信息中增加1588时间戳和最外层标签的TTL信息。采集器收到性能信息后，按照1588时间戳递增的规律或者TTL递减的规律还原出业务路径。由于业务路径上，同一D报文经过每一个设备节点的1588时间戳是呈现递增的规律，同一D报文经过每一个设备节点的时候，最外层标签的TTL会被业务减1，故采集器可以通过1588时间戳或TTL排序后的结果还原业务路径。

附图说明

图1为背景技术的RFC8321推荐的IOAM封装格式；

图2为本发明实施例的基于1588时间戳对性能排序示意图；

图3为本发明实施例的基于TTL对性能排序示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

本发明实施例提供一种IOAM时延测量性能排序方法，包括以下步骤：

同步各节点的1588时间；

在源节点进行IOAM报文的封装，同时将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中；

中间节点或宿节点收到IOAM流时，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中；

采集源节点、各中间节点和宿节点的性能信息，按照1588时间戳递增或TTL递减的规律还原出业务路径。即1588时间戳递增和TTL递减两种方式均可以还原出业务路径，择一适用即可。

作为优选的实施方式，在源节点进行IOAM报文的封装，同时将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中，具体包括以下步骤：

通过网管配置IOAM，根据IOAM标记周期启动交替标记定时器，按照RFC8321要求进行IOAM报文的封装和L报文的交替标记，并将每个标记周期的第一个报文标记为D报文，同时将D报文中的流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中。

作为优选的实施方式，中间节点或宿节点收到IOAM流时，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中，具体包括以下步骤：

中间节点收到数据流时，识别是否是IOAM报文且为D报文，若是，将D报文中的流条目号、1588时间戳以及最外层标签的TTL值一并封装至该中间节点的性能信息中。

作为优选的实施方式，中间节点收到数据流时，识别是否是IOAM报文且为D报文，具体包括以下步骤：

中间节点收到数据流时，若流引导标签值为12，则判定为IOAM报文，若某个标记周期的第一个报文D比特位为1，则判定为D报文。

作为优选的实施方式，采集源节点、各中间节点和宿节点的性能信息，对同一采集周期内、同一流条目号的节点按照1588时间戳递增或TTL递减的规律排序，根据排序结果还原出业务路径。

本发明实施例还提供一种IOAM时延测量性能排序系统，包括：

时间同步模块，其用于：同步各节点的1588时间；

IOAM报文封装模块，其用于：在源节点进行IOAM报文的封装；

IOAM处理模块，其用于：在源节点封装IOAM报文时，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中；在中间节点或宿节点收到IOAM流时，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中；

性能采集模块，其用于：采集源节点、各中间节点和宿节点的性能信息，按照1588时间戳递增或TTL递减的规律还原出业务路径。

作为优选的实施方式，所述IOAM报文封装模块在源节点进行IOAM报文的封装，具体包括以下步骤：

通过网管配置IOAM，根据IOAM标记周期启动交替标记定时器，按照RFC8321要求进行IOAM报文的封装和L报文的交替标记，并将每个标记周期的第一个报文标记为D报文。

作为优选的实施方式，所述IOAM处理模块在源节点封装IOAM报文时，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中；在中间节点或宿节点收到IOAM流时，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中，具体包括以下步骤：

在中间节点收到数据流时，识别是否是IOAM报文且为D报文，若是，将D报文中的流条目号、1588时间戳以及最外层标签的TTL值一并封装至该中间节点的性能信息中。

作为优选的实施方式，所述IOAM处理模块在中间节点收到数据流时，识别是否是IOAM报文且为D报文，具体包括以下步骤：

中间节点收到数据流时，若流引导标签值为12，则判定为IOAM报文，若某个标记周期的第一个报文D比特位为1，则判定为D报文。

作为优选的实施方式，所述性能采集模块采集源节点、各中间节点和宿节点的性能信息，对同一采集周期内、同一流条目号的节点按照1588时间戳递增或TTL递减的规律排序，根据排序结果还原出业务路径。

以下结合说明书附图具体说明本发明实施例的实现方式：

步骤1：使能IOAM之前，首先要部署1588时间同步功能，1588误差要能够在ns级内，保证满足IOAM一秒标记周期的应用，启用1588同步功能，同步各个设备间的1588时间；

步骤2：1588时间同步后，在源节点通过网管静态配置IOAM，IOAM处理引擎根据IOAM标记周期启动交替标记定时器，按照RF C8321要求进行IOAM报文的封装和L、D的交替标记，同时，将每个标记周期的第一个报文标记为D报文(D等于1)，同时将D报文镜像一份报文到IOAM处理模块(CPU/FPGA或其他硬件处理单元)，IOAM处理模块将D报文中的流条目号(FLOW ID)与采集周期以及最外层标签的TTL值一并封装进性能信息结构体，然后将性能信息送到性能采集模块；

步骤3：中间节点或宿节点收到IOAM流时，首先根据In-Band Flow OAM LableIndication(每条IOAM流的值都一样，默认是12)值识别IOAM报文，如果是IOAM报文且D等于1时，将此报文镜像一份报文到IOAM处理模块(CPU/FPGA或其他硬件处理单元)，IOAM处理模块将D报文中的FLOW ID与采集周期以及最外层标签的TTL值一并封装进性能信息结构体，然后将性能信息送到性能采集模块。

步骤4：性能采集模块根据FLOW ID、采集周期缓存各设备节点的性能信息。如果所有设备节点的性能信息在设定的超时时间之前都上报到了采集器，则开始按照1588时间戳递增的顺序对同一FLOW ID、同一采集周期的性能排序，如图2所示。由于业务路径上，同一D报文经过每一个设备节点的1588时间戳是呈现递增的规律，故采集器可以通过排序后的结果还原业务路径。

步骤5：或所有设备节点的性能信息在设定的超时时间之前都上报到了采集器，则开始按照TTL递减的顺序对同一FLOW ID、同一采集周期的性能排序，如图3所示。由于业务路径上，同一D报文经过每一个设备节点的时候，最外层标签的TTL会被业务减1，故采集器可以通过排序后的结果还原业务路径。

步骤6：在步骤4或者步骤5基础上，采集器对排序后的性能值进行计算得出时延测量结果。

步骤7：宿节点的操作和中间节点的操作方式一样。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现IOAM时延测量性能排序方法的所有方法步骤或部分方法步骤。

本发明实现上述IOAM时延测量性能排序方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现IOAM时延测量性能排序方法中的所有方法步骤或部分方法步骤。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。

存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器可主要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、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、视频数据等)等。此外，存储器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，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、服务器和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种IOAM时延测量性能排序方法，其特征在于，包括以下步骤：

同步各节点的1588时间；

在源节点进行IOAM报文的封装，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中；

中间节点或宿节点收到IOAM流时，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中；

采集源节点、各中间节点和宿节点的性能信息，按照1588时间戳递增或TTL递减的规律还原出业务路径；

采集源节点、各中间节点和宿节点的性能信息，对同一采集周期内、同一流条目号的节点按照1588时间戳递增或TTL递减的规律排序，根据排序结果还原出业务路径。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在源节点进行IOAM报文的封装，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中，具体包括以下步骤：

通过网管配置IOAM，根据IOAM标记周期启动交替标记定时器，按照RFC8321要求进行IOAM报文的封装和L报文的交替标记，并将每个标记周期的第一个报文标记为D报文，同时将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，中间节点或宿节点收到IOAM流时，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中，具体包括以下步骤：

中间节点收到数据流时，识别是否是IOAM报文且为D报文，若是，将D报文中的流条目号、1588时间戳以及最外层标签的TTL值一并封装至该中间节点的性能信息中。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，中间节点收到数据流时，识别是否是IOAM报文且为D报文，具体包括以下步骤：

中间节点收到数据流时，若流引导标签值为12，则判定为IOAM报文，若某个标记周期的第一个报文D比特位为1，则判定为D报文。

5.一种IOAM时延测量性能排序系统，其特征在于，包括：

时间同步模块，其用于：同步各节点的1588时间；

IOAM报文封装模块，其用于：在源节点进行IOAM报文的封装；

IOAM处理模块，其用于：在源节点封装IOAM报文时，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中；在中间节点或宿节点收到IOAM流时，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中；

性能采集模块，其用于：采集源节点、各中间节点和宿节点的性能信息，按照1588时间戳递增或TTL递减的规律还原出业务路径；

所述性能采集模块采集源节点、各中间节点和宿节点的性能信息，对同一采集周期内、同一流条目号的节点按照1588时间戳递增或TTL递减的规律排序，根据排序结果还原出业务路径。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述IOAM报文封装模块在源节点进行IOAM报文的封装，具体包括以下步骤：

通过网管配置IOAM，根据IOAM标记周期启动交替标记定时器，按照RFC8321要求进行IOAM报文的封装和L报文的交替标记，并将每个标记周期的第一个报文标记为D报文。

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述IOAM处理模块在源节点封装IOAM报文时或者中间节点或宿节点收到IOAM流时，将流条目号、1588时间戳和最外层标签的TTL信息添加至该节点的性能信息中，具体包括以下步骤：

在源节点封装IOAM报文时，将每个标记周期的第一个报文标记为D报文，同时将该D报文中的流条目号、1588时间戳以及最外层标签的TTL值一并封装至该中间节点的性能信息中；在中间节点收到数据流时，识别是否是IOAM报文且为D报文，若是，将D报文中的流条目号、1588时间戳以及最外层标签的TTL值一并封装至该中间节点的性能信息中。

8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述IOAM处理模块在中间节点收到数据流时，识别是否是IOAM报文且为D报文，具体包括以下步骤：

中间节点收到数据流时，若流引导标签值为12，则判定为IOAM报文，若某个标记周期的第一个报文D比特位为1，则判定为D报文。

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