CN112822114B

CN112822114B - 一种基于行为树的路由控制方法、系统和介质

Info

Publication number: CN112822114B
Application number: CN202110416152.XA
Authority: CN
Inventors: 王敬超; 高先明; 冯涛
Original assignee: Institute of Network Engineering Institute of Systems Engineering Academy of Military Sciences
Current assignee: Institute of Network Engineering Institute of Systems Engineering Academy of Military Sciences
Priority date: 2021-04-19
Filing date: 2021-04-19
Publication date: 2021-07-02
Anticipated expiration: 2041-04-19
Also published as: CN112822114A

Abstract

本发明提供一种基于行为树的路由控制方法、系统和介质。该方法采用控制逻辑和执行逻辑分离的路由架构，包括控制逻辑平面和执行逻辑平面。该方法包括：步骤S1、利用行为树构建单元，将存储在行动模板存储单元中的行动模板转换为机器可执行的行为树，将所述行为树以多叉树的形式存储在行为树存储单元中；步骤S2、获取路由协议，利用行为树遍历单元，通过遍历行为树存储单元中的行为树来确定所述路由协议当前节点的运行状态；以及步骤S3、基于所述运行状态，利用协议行动调用单元来执行满足所述行为树的转移条件的动作。该方法将控制逻辑和执行逻辑分离，在定制协议状态时无须对路由协议进行重新设计与开发。

Description

一种基于行为树的路由控制方法、系统和介质

技术领域

本发明涉及路由协议领域，尤其是涉及一种基于行为树的路由控制方法、系统和介质。

背景技术

随着网络应用场景多样化和网络运营需求个性化，网络正朝着开放性、可编程的方向演进。以SDN/NFV为代表的新型网络架构设计了数据平面和控制平面解耦的框架，要求各个平面功能可按需定制开发，有效地缩短了网络业务上线时间，极大地推动了网络服务的创新发展，满足在数据中心、校园网等局域网以及广域网的功能定制需求。

目前，面向网络可编程的数据/控制分离的网络架构正得到逐渐认可。控制平面因为其软件实现方式和通用平台部署模式的便利性，促使了厂商或厂商联盟根据自身应用场景设计出不同平台，允许用户灵活地加载/卸载路由协议。路由协议采用有限状态机（Finite State Machine，FSM）实现网络事件处理及协议状态转移，有限状态机要求不同协议状态之间具备关联性和序列性。这种方式存在以下弊端与不足：

（1）扩展能力差：在调整路由协议状态时，须重新设计路由协议控制架构，无法支持同一路由框架下对路由协议的控制逻辑进行重构

（2）模块程度弱：在调整路由协议状态时，需要重新设计和开发软件代码，难以满足路由协议可编程的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于行为树的路由控制方案，以解决现有技术中存在技术问题，即基于有限状态机的路由控制框架存在扩展能力差、模块程度弱。

本发明第一方面提供了一种基于行为树的路由控制方法。所述方法采用控制逻辑和执行逻辑分离的路由架构，其中，所述路由架构包括：实现所述控制逻辑的控制逻辑平面，具体包括行动模板存储单元、行为树构建单元、行为树存储单元、控制逻辑编程接口单元；实现所述执行逻辑的执行逻辑平面，具体包括行为树遍历单元和协议行动调用单元。所述方法包括以下步骤：步骤S1、利用所述行为树构建单元，将存储在所述行动模板存储单元中的行动模板转换为机器可执行的行为树，将所述行为树以多叉树的形式存储在所述行为树存储单元中；步骤S2、获取路由协议，利用所述行为树遍历单元，通过遍历所述行为树存储单元中的行为树来确定所述路由协议当前节点的运行状态；以及步骤S3、基于所述运行状态，利用所述协议行动调用单元来执行满足所述行为树的转移条件的动作。

根据本发明第一方面提供的方法，在所述步骤S1中，将所述行动模板转换为所述行为树具体包括：步骤S11、确定第一行为树的根节点，所述第一行为树为原始行为树；步骤S12、获取所述行动模板中发生更新的行动模板，并生成与所述更新的行动模板对应的子树；步骤S13、基于所述根节点，将所述子树插入到所述第一行为树中以生成第二行为树；以及步骤S14、通过检查确定所述第二行为树不存在策略冲突。

根据本发明第一方面提供的方法，在所述步骤S3中，基于所述运行状态，利用所述协议行动调用单元来执行所述动作具体包括：步骤S31、根据所述运行状态确定返回值，所述返回值包括：所述当前节点为Condition和/或Cache_Fallback节点时，返回所述Condition和/或Cache_Fallback节点的运行状态；所述当前节点为Action节点时，返回所述路由协议中执行所述动作的Value值；所述当前节点处于Fallback和/或Sequence节点时，返回所述Fallback和/或Sequence节点的子树遍历结果；步骤S32、确定所述返回值为执行所述动作的Value值，并利用所述协议行动调用单元来执行所述动作。

根据本发明第一方面提供的方法，所述控制逻辑编程接口单元用于生成所述路由协议的控制逻辑，包括对所述行动模板进行配置管理的行动模板编程接口和对所述动作的执行进行配置管理的动作执行编程接口。

本发明第二方面提供了.一种基于行为树的路由控制系统。所述系统采用控制逻辑和执行逻辑分离的路由架构，其中，所述路由架构包括：实现所述控制逻辑的控制逻辑平面，具体包括行动模板存储单元、行为树构建单元、行为树存储单元、控制逻辑编程接口单元；实现所述执行逻辑的执行逻辑平面，具体包括行为树遍历单元和协议行动调用单元。所述系统具体包括：第一模块，被配置为，利用所述行为树构建单元，将存储在所述行动模板存储单元中的行动模板转换为机器可执行的行为树，将所述行为树以多叉树的形式存储在所述行为树存储单元中；第二模块，被配置为，获取路由协议，利用所述行为树遍历单元，通过遍历所述行为树存储单元中的行为树来确定所述路由协议当前节点的运行状态；以及第三模块，被配置为，基于所述运行状态，利用所述协议行动调用单元来执行满足所述行为树的转移条件的动作。

根据本发明第二方面提供的系统，所述第一模块具体被配置为，利用如下方式将所述行动模板转换为所述行为树：确定第一行为树的根节点，所述第一行为树为原始行为树；获取所述行动模板中发生更新的行动模板，并生成与所述更新的行动模板对应的子树；基于所述根节点，将所述子树插入到所述第一行为树中以生成第二行为树；以及通过检查确定所述第二行为树不存在策略冲突。。

根据本发明第二方面提供的系统，所述第三模块具体被配置为，基于所述运行状态，利用如下方式来执行所述动作：根据所述运行状态确定返回值，所述返回值包括：所述当前节点为Condition和/或Cache_Fallback节点时，返回所述Condition和/或Cache_Fallback节点的运行状态；所述当前节点为Action节点时，返回所述路由协议中执行所述动作的Value值；所述当前节点处于Fallback和/或Sequence节点时，返回所述Fallback和/或Sequence节点的子树遍历结果；确定所述返回值为执行所述动作的Value值，并利用所述协议行动调用单元来执行所述动作。

根据本发明第二方面提供的系统，所述控制逻辑编程接口单元用于生成所述路由协议的控制逻辑，包括对所述行动模板进行配置管理的行动模板编程接口和对所述动作的执行进行配置管理的动作执行编程接口。

本发明第三方面提供了一种存储有指令的非暂时性计算机可读介质，当所述指令由处理器执行时，执行根据本发明第一方面的基于行为树的路由控制方法中的步骤。

综上，本方案将路由协议的控制逻辑和执行逻辑进行分离，采用行动模板定义控制逻辑中动作、转移条件以及效果，通过遍历行动模板实现自动构建行为树，并周期性遍历行为树从而控制逻辑的运转。在定制协议状态时，只需增加/删除/修改行动模板，无须对路由协议进行重新设计与开发。该方案在模块化、扩展性方面具有明显优势，为控制平面的可编程化提供了一种切实可行的途径。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为根据本发明实施例的控制逻辑和执行逻辑分离的路由架构的示意图；

图2为根据本发明实施例的基于行为树的路由控制方法的流程图；

图3为根据本发明实施例的将行动模板转换为行为树的代码实现示意图；

图4为根据本发明实施例的行为树遍历单元根据路由协议运行状态确定返回值的代码实现示意图；

图5为根据本发明实施例的基于行为树来描述BGP协议的控制逻辑的示意图；

图6为根据本发明实施例的基于行为树的路由控制系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明第一方面提供了一种基于行为树的路由控制方法。所述方法采用控制逻辑和执行逻辑分离的路由架构。图1为根据本发明实施例的控制逻辑和执行逻辑分离的路由架构的示意图，如图1所示，所述路由架构100包括：（1）实现所述控制逻辑的控制逻辑平面100A，具体包括行动模板存储单元101、行为树构建单元102、行为树存储单元103、控制逻辑编程接口单元104；以及（2）实现所述执行逻辑的执行逻辑平面100B，具体包括行为树遍历单元105和协议行动调用单元106。

图2为根据本发明实施例的基于行为树的路由控制方法的流程图，如图2所示，所述方法包括：步骤S1、利用所述行为树构建单元102，将存储在所述行动模板存储单元101中的行动模板转换为机器可执行的行为树，将所述行为树以多叉树的形式存储在所述行为树存储单元103中；步骤S2、获取路由协议，利用所述行为树遍历单元105，通过遍历所述行为树存储单元103中的行为树来确定所述路由协议当前节点的运行状态；以及步骤S3、基于所述运行状态，利用所述协议行动调用单元106来执行满足所述行为树的转移条件的动作。

在步骤S1，利用所述行为树构建单元102，将存储在所述行动模板存储单元101中的行动模板转换为机器可执行的行为树，将所述行为树以多叉树的形式存储在所述行为树存储单元103中。

在一些实施例中，所述行动模板存储单元101用于存储表征路由协议控制逻辑的行动模板。所述行动模板是描述路由协议执行逻辑的模型语言，包括ACTION、CONDITION、EFFECT三要素。

在一些实施例中，所述行为树构建单元102将存储在所述行动模板存储单元101中的行动模板转换为机器可执行的行为树。具体包括：步骤S11、确定（生成）第一行为树的根节点，所述第一行为树为原始行为树；步骤S12、获取存储在所述行动模板存储单元101中的所述行动模板中发生更新的行动模板，并生成与所述更新的行动模板对应的子树；步骤S13、基于所述根节点，将所述子树插入到所述第一行为树中以生成第二行为树；以及步骤S14、通过检查确定所述第二行为树不存在策略冲突，例如独立子树。图3为根据本发明实施例的将行动模板转换为行为树的代码实现示意图。

在一些实施例中，将所述行为树以多叉树的形式存储在所述行为树存储单元103中。所述行为树存储单元103中用于存储表征路由协议控制逻辑的行为树。行为树中父节点和子节点是一对多的关系，按照多叉树存储在行为树存储库中。

在步骤S2，获取路由协议，利用所述行为树遍历单元105，通过遍历所述行为树存储单元103中的行为树来确定所述路由协议当前节点的运行状态。在一些实施例中，可以按照固定时间间隔遍历所述行为树，从而确定路由协议的运行状态。

在步骤S3，基于所述运行状态，利用所述协议行动调用单元106来执行满足所述行为树的转移条件的动作。

在一些实施例中，基于所述运行状态，利用所述协议行动调用单元106来执行所述动作具体包括：步骤S31、根据所述运行状态确定返回值；步骤S32、确定所述返回值为执行所述动作的Value值，并利用所述协议行动调用单元106来执行所述动作。也就是说，只有返回值为VALUE值，路由协议才会在本时钟周期内执行协议执行模块；否则，表明路由协议在本时钟周期内状态未改变，无须调用路由协议来执行所述动作。图4为根据本发明实施例的行为树遍历单元根据路由协议运行状态确定返回值的代码实现示意图。

在一些实施例中，所述返回值包括：（1）所述当前节点为Condition和/或Cache_Fallback节点时，返回所述Condition和/或Cache_Fallback节点的运行状态，例如SUCCESS、FAIL；（2）所述当前节点为Action节点时，返回所述路由协议中执行所述动作的Value值；（3）所述当前节点处于Fallback和/或Sequence节点时，返回所述Fallback和/或Sequence节点的子树遍历结果。

在一些实施例中，所述协议行动调用单元106对行动模板中ACTION字段值所对应的动作执行加载、卸载以及调用，将行为树遍历结果转化为路由协议从而具体执行相关操作。协议行动调用单元106采取类似于Linux中insmod/delmod的方式对动作的执行进行管理。在扩展行动模板中的ACTION类型时，需同步加载所述动作，并对ACTION的属性值和所述动作进行绑定，通过ACTION属性值确定调用的动作。

在一些实施例中，所述控制逻辑编程接口单元104用于生成所述路由协议的控制逻辑，包括对所述行动模板进行配置管理的行动模板编程接口和对所述动作的执行进行配置管理的动作执行编程接口。

在一些实施例中，以BGP协议为例，采用行为树描述其控制逻辑，通过实例呈现基于行为树的路由控制方法在扩展性和模块化方面具有的优势。图5为根据本发明实施例的基于行为树来描述BGP协议的控制逻辑的示意图，如图5所示，S1-S6分别表示BGP协议中IDLE、CONNECT、ACTIVE、OPENSENT、OPENCONFIRM、ESTABLISHED的状态；动作用—>表示，共7个动作；

为行为树的转移条件。BGP协议行为树示意图刻画了BGP在当前环境状态下采取的动作。在BT最左侧子树中，假定当前状态为S1时，执行动作S1—>S2；否则，不执行动作S1—>S2。该状态转移所要达到目标与FSM中IDLE和CONNECT两个状态转移是一致的。同时，BGP协议BT描述对每个状态间的关联性和序列性不做强制限定，在扩展或删减状态时，只需要调整状态和动作，通过行为树构建算法自动生成BGP协议BT。

本发明第二方面提供了.一种基于行为树的路由控制系统。所述系统采用控制逻辑和执行逻辑分离的路由架构，所述路由架构100包括：实现所述控制逻辑的控制逻辑平面100A，具体包括行动模板存储单元101、行为树构建单元102、行为树存储单元103、控制逻辑编程接口单元104；实现所述执行逻辑的执行逻辑平面100B，具体包括行为树遍历单元105和协议行动调用单元106。

图6为根据本发明实施例的基于行为树的路由控制系统的结构图，如图6所示，所述系统600具体包括：第一模块601，被配置为，利用所述行为树构建单元102，将存储在所述行动模板存储单元101中的行动模板转换为机器可执行的行为树，将所述行为树以多叉树的形式存储在所述行为树存储单元103中；第二模块602，被配置为，获取路由协议，利用所述行为树遍历单元105，通过遍历所述行为树存储单元103中的行为树来确定所述路由协议当前节点的运行状态；以及第三模块603，被配置为，基于所述运行状态，利用所述协议行动调用单元106来执行满足所述行为树的转移条件的动作。

根据本发明第二方面提供的系统，所述第一模块601具体被配置为，利用如下方式将所述行动模板转换为所述行为树：确定第一行为树的根节点，所述第一行为树为原始行为树；获取所述行动模板中发生更新的行动模板，并生成与所述更新的行动模板对应的子树；基于所述根节点，将所述子树插入到所述第一行为树中以生成第二行为树；以及通过检查确定所述第二行为树不存在策略冲突。。

根据本发明第二方面提供的系统，所述第三模块603具体被配置为，基于所述运行状态，利用如下方式来执行所述动作：根据所述运行状态确定返回值，所述返回值包括：所述当前节点为Condition和/或Cache_Fallback节点时，返回所述Condition和/或Cache_Fallback节点的运行状态；所述当前节点为Action节点时，返回所述路由协议中执行所述动作的Value值；所述当前节点处于Fallback和/或Sequence节点时，返回所述Fallback和/或Sequence节点的子树遍历结果；确定所述返回值为执行所述动作的Value值，并利用所述协议行动调用单元106来执行所述动作。

根据本发明第二方面提供的系统，所述控制逻辑编程接口单元104用于生成所述路由协议的控制逻辑，包括对所述行动模板进行配置管理的行动模板编程接口和对所述动作的执行进行配置管理的动作执行编程接口。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种基于行为树的路由控制方法，其特征在于，

所述方法采用控制逻辑和执行逻辑分离的路由架构，其中，所述路由架构包括：

实现所述控制逻辑的控制逻辑平面，具体包括行动模板存储单元、行为树构建单元、行为树存储单元、控制逻辑编程接口单元；

实现所述执行逻辑的执行逻辑平面，具体包括行为树遍历单元和协议行动调用单元；

所述方法包括以下步骤：

步骤S1、利用所述行为树构建单元，将存储在所述行动模板存储单元中的行动模板转换为机器可执行的行为树，将所述行为树以多叉树的形式存储在所述行为树存储单元中；

步骤S2、获取路由协议，利用所述行为树遍历单元，通过遍历所述行为树存储单元中的行为树来确定所述路由协议当前节点的运行状态；

步骤S3、基于所述运行状态，利用所述协议行动调用单元来执行满足所述行为树的转移条件的动作。

2.根据权利要求1所述的基于行为树的路由控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，将所述行动模板转换为所述行为树具体包括：

步骤S11、确定第一行为树的根节点，所述第一行为树为原始行为树；

步骤S12、获取所述行动模板中发生更新的行动模板，并生成与所述更新的行动模板对应的子树；

步骤S13、基于所述根节点，将所述子树插入到所述第一行为树中以生成第二行为树；

步骤S14、通过检查确定所述第二行为树不存在策略冲突。

3.根据权利要求1所述的基于行为树的路由控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，基于所述运行状态，利用所述协议行动调用单元来执行所述动作具体包括：

步骤S31、根据所述运行状态确定返回值，所述返回值包括：

所述当前节点为Condition节点或Cache_Fallback节点时，返回所述Condition节点或Cache_Fallback节点的运行状态；

所述当前节点为Action节点时，返回所述路由协议中执行所述动作的Value值；

所述当前节点为Fallback节点或Sequence节点时，返回所述Fallback节点或Sequence节点的子树遍历结果；

步骤S32、确定所述返回值为执行所述动作的Value值，并利用所述协议行动调用单元来执行所述动作。

4.根据权利要求1所述的基于行为树的路由控制方法，其特征在于，所述控制逻辑编程接口单元用于生成所述路由协议的控制逻辑，包括对所述行动模板进行配置管理的行动模板编程接口和对所述动作的执行进行配置管理的动作执行编程接口。

5.一种基于行为树的路由控制系统，其特征在于，

所述系统采用控制逻辑和执行逻辑分离的路由架构，其中，所述路由架构包括：

所述系统具体包括：

第一模块，被配置为，利用所述行为树构建单元，将存储在所述行动模板存储单元中的行动模板转换为机器可执行的行为树，将所述行为树以多叉树的形式存储在所述行为树存储单元中；

第二模块，被配置为，获取路由协议，利用所述行为树遍历单元，通过遍历所述行为树存储单元中的行为树来确定所述路由协议当前节点的运行状态；

第三模块，被配置为，基于所述运行状态，利用所述协议行动调用单元来执行满足所述行为树的转移条件的动作。

6.根据权利要求5所述的基于行为树的路由控制系统，其特征在于，所述第一模块具体被配置为，利用如下方式将所述行动模板转换为所述行为树：

确定第一行为树的根节点，所述第一行为树为原始行为树；

获取所述行动模板中发生更新的行动模板，并生成与所述更新的行动模板对应的子树；

基于所述根节点，将所述子树插入到所述第一行为树中以生成第二行为树；

通过检查确定所述第二行为树不存在策略冲突。

7.根据权利要求5所述的基于行为树的路由控制系统，其特征在于，所述第三模块具体被配置为，基于所述运行状态，利用如下方式来执行所述动作：

根据所述运行状态确定返回值，所述返回值包括：

确定所述返回值为执行所述动作的Value值，并利用所述协议行动调用单元来执行所述动作。

8.根据权利要求5所述的基于行为树的路由控制系统，其特征在于，所述控制逻辑编程接口单元用于生成所述路由协议的控制逻辑，包括对所述行动模板进行配置管理的行动模板编程接口和对所述动作的执行进行配置管理的动作执行编程接口。

9.一种存储有指令的非暂时性计算机可读介质，当所述指令由处理器执行时，执行根据权利要求1-4中任一项所述的基于行为树的路由控制方法中的步骤。