CN112910686B - 流量分析系统、流量分析系统的运行方法及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的流量分析系统，包括两台采集服务器；与两台采集服务器均通信连接的两台采集点交换机，第一采集点交换机具有第一默认镜像端口和第一备用镜像端口，第一默认镜像端口与第一备用镜像端口发送相同的流量数据，第二采集点交换机具有第二默认镜像端口和第二备用镜像端口，第二默认镜像端口与第二备用镜像端口发送相同的流量数据；两台分流设备，第一分流设备与第一默认镜像端口、第二备用镜像端口均通信连接，第二分流设备与第二默认镜像端口、第一备用镜像端口均通信连接；均经由解码分析端口，与第一分流设备、第二分流设备通信连接的第一解码分析服务器和第二解码分析服务器。本系统能够避免分流设备单点故障导致流量数据丢失。

Description

流量分析系统、流量分析系统的运行方法及计算机可读存储 介质
技术领域
本发明涉及网络测试分析领域，具体涉及一种流量分析系统、流量分析系统的运行方法及计算机可读存储介质。
背景技术
在网络测试分析领域中，网络流量需要通过网络分流设备，也叫作测试接入端口(Test Access Port，简称TAP)分流给相关的分析设备。由于分析能力的限制，需要网络分流设备对网络流量进行汇聚、复制等处理，然后分发给不同的分析设备，这种网络分流设备称之为智能分流设备。随着安全溯源需求越来越重要，关键数据流量的采集可靠性要求越来越高，智能分流设备的单点故障问题已经不可忽视。
为了避免网络设备的单点故障，通常采用双网络设备双上联采集服务器(即，任一台网络设备均与两台采集服务器通信连接)的技术，例如：网络中的双路部署；路由器、防火墙中采用的虚拟路由器冗余协议(VRRP)；双路交换机虚拟互联网/生成树协议(VLAN/STP)技术等等。
然而，VRRP、VLAN/STP等解决方案中的网络设备是承载业务流量的网络设备，而智能分流设备是非侵入式网络设备，不支持VRRP以及VLAN/STP等协议。其次，智能分流设备解决的是流量的采集与复制，对于接收流量的解码分析服务器不能基于多层网络协议分配流量。在流量日志不可丢失的前提下，需要一种适用于智能分流设备的高可靠性的流量分析系统，保证一台智能分流设备出现故障时，另外一台智能分流设备仍然可以完成流量的采集与分配。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种流量分析系统，避免在网络流量分析中因智能分流设备单点故障导致流量数据丢失，提高流量分析系统的可靠性。
本发明提供的一种流量分析系统，具体包括两台采集服务器；与两台采集服务器均通信连接的第一采集点交换机和第二采集点交换机，第一采集点交换机具有第一默认镜像端口和第一备用镜像端口，第一默认镜像端口与第一备用镜像端口发送相同的流量数据，第二采集点交换机具有第二默认镜像端口和第二备用镜像端口，第二默认镜像端口与第二备用镜像端口发送相同的流量数据；第一分流设备和第二分流设备，第一分流设备与第一默认镜像端口、第二备用镜像端口均通信连接，第二分流设备与第二默认镜像端口、第一备用镜像端口均通信连接；均经由解码分析端口，与第一分流设备、第二分流设备通信连接的第一解码分析服务器和第二解码分析服务器。
上述流量分析系统中，将两台采集服务器、两台采集点交换机、两台分流设备以及两台解码分析服务器配置成对，每台采集点交换机、每台分流设备以及每个解码分析服务器均以双上联的方式连接到各自的信号源，保证了流量分析系统的高可靠性，不受单点故障的影响。采集点交换机的两个镜像端口发送的流量数据是相同的，从而完成对于的流量数据的备份。即使接受流量数据的其中一台分流设备出现故障，另一台分流设备也能接收到完整的流量数据，并将流量数据分配到对应的解码分析服务器中。因此，本发明提供的流量分析系统能够避免在网络流量分析过程中因分流设备单点故障导致流量数据丢失，提高流量分析系统的可靠性。
在本发明的技术方案提供的流量分析系统中，第一分流设备与第二分流设备通信连接，并且第一分流设备与第二分流设备之间定期发送心跳包。心跳包是一种分流设备的健康检测机制，按照一定的时间间隔发送，分流设备通过接受对端分流设备(配对的分流设备中的另一方)发送的心跳包及心跳包中的数据内容，可以监视对端分流设备的工作状态，在对端分流设备出现故障时，及时调整分流设备自身的工作方式，应对故障问题，避免流量数据丢失。
进一步地，在本发明的技术方案提供的流量分析系统中，心跳包中定义有输入端口数据和部分流量数据。由此心跳包不仅能够判断分流设备的工作状态(是否宕机)，还能根据心跳包的数据内容，判断分流设备与输入端口连接状态以及输入端口输入的数据是否有异常，并在输入端口连接失效或者输入数据异常时，及时调整应对，避免流量数据丢失。
优选地，在本发明的技术方案提供的流量分析系统中，心跳包的发送周期为0.1-2秒。心跳包是监测分流设备是否异常的机制，因此发送心跳包的时间间隔不宜过长，时间间隔过长会导致相应的时间间隔内大量的流量数据丢失；发送心跳包的时间间隔也不宜过短，时间间隔过短会导致心跳包发送过于频繁，占用过多的数据流量。
本发明还提供了一种流量分析系统的运行方法，包括以下步骤：
当第一分流设备、第二分流设备均能够相互接收到对方发来的心跳包并且心跳包无错误时，第一分流设备屏蔽第二备用镜像端口的数据输入，所述第二分流设备屏蔽第一备用镜像端口的数据输入。
通过以上步骤，两台分流设备工作状态均无异常时，第一分流设备只需要接收并分配第一采集交换器发送的流量，第二分流设备只需要接收并分配第二采集交换器发送的流量，从而减轻了分流设备的流量数据吞吐负担，进一步地避免了解码分析服务器接收到重复的流量数据并进行重复的分析工作，也减轻了解码分析服务器的工作负担。
进一步地，本发明提供的流量分析系统的运行方法还包括以下步骤：
当第一分流设备无法接收到第二分流设备发来的心跳包或者心跳包发生错误时，第一分流设备取消对第二备用镜像端口的数据输入的屏蔽，并且，
当第二分流设备无法接收到第一分流设备发来的心跳包或者心跳包发生错误时，第二分流设备取消对第一备用镜像端口的数据输入的屏蔽。
通过以上步骤，当对端分流设备工作状态异常时，分流设备能够通过心跳包及时检知对端分流设备的异常，并立即开始接收和分配对端分流设备对应的采集交换器发送的流量数据，从而使得，当一台分流设备发生故障时，另一台分流设备能够及时地做出反应，同时接收并分配两台采集交换器发送的流量，避免了分流设备因单点故障导致的流量数据丢失。
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上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的流量分析系统的运行方法的步骤。
附图说明
图1是本发明一个实施方式中提供的流量分析系统的示意图；
图2是图1实施方式中第一分流设备31的输入端口判断工作流程图；
图3是图1实施方式中第二分流设备32的输入端口判断工作流程图。
附图标记：11-第一采集服务器，12-第二采集服务器，21-第一采集点交换机，211-第一默认镜像端口，212-第一备用镜像端口，22-第二采集点交换机，221-第二默认镜像端口，222-第二备用镜像端口，31-第一分流设备，32-第二分流设备，41-第一解码分析服务器，42-第二解码分析服务器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明的保护范围。
本发明的实施方式中提供了一种流量分析系统，其结构如图1所示，具体包括两台被选定相互配对的采集服务器，即第一采集服务器11和第二采集服务器12，用于采集数据并向下游传输。两台采集点交换机(第一采集点交换机21和第二采集点交换机22)双上联至两台采集服务器，即
第一采集点交换机21和第二采集点交换机22中的任何一台采集点交换机均与第一采集服务器11和第二采集服务器12中的任何一台采集服务器通信连接，从而避免采集点交换机的单点故障。第一采集点交换机21具有第一默认镜像端口211和第一备用镜像端口212，第一默认镜像端口211与第一备用镜像端口212发送相同的流量数据。第二采集点交换机22具有第二默认镜像端口221和第二备用镜像端口222，第二默认镜像端口221与第二备用镜像端口222发送相同的流量数据。
两台配对的分流设备，即第一分流设备31和第二分流设备32，双上联至两台采集点交换机，第一分流设备31与第一默认镜像端口211、第二备用镜像端口222均通信连接，第二分流设备32与第二默认镜像端口221、第一备用镜像端口212均通信连接。
此外，流量分析系统还包括两台配对的解码分析服务器，即第一解码分析服务器41和第二解码分析服务器42，两台解码分析服务器双上联至两台分流设备，并且与分流设备连接的端口均为解码分析服务器的解码分析端口。
在本实施方式提供的流量分析系统中，第一采集服务器11和第二采集服务器12位于数据流向的上游，用以采集数据并发送到下游的采集点交换机、分流设备、解码分析服务器等设备。在本实施方式中并不限定采集服务器的类型，可以是入门级服务器、工作组级服务器、部门级服务器和企业级服务器甚至是虚拟服务器等具备数据采集和发送功能的服务器。
在本实施方式中，第一采集点交换机21和第二采集点交换机22采用双上联的方式与两台采集服务器通信连接，即第一采集点交换机21和第二采集点交换机22均能够收到两台采集服务器发来的全部流量数据，由此能够避免采集点交换机单点故障而导致流量数据流失的问题。
在本实施方式中，第一采集点交换机21将接收到的流量数据发送或者复制到第一采集点交换机21的两个镜像端口(第一默认镜像端口211与第一备用镜像端口212)。第二采集点交换机22将接收到的流量数据发送或者复制到第二采集点交换机22的两个镜像端口(第二默认镜像端口221和第二备用镜像端口222)。通过设置两个发送相同流量数据的镜像端口，即使两个镜像端口中的其中一个发生故障时，流量数据仍然能够被完整地传送到分流设备。
在本实施方式中，第一分流设备31和第二分流设备32采用双上联的方式与两台采集点交换机的不同镜像端口通信连接，即第一分流设备31能够通过第一默认镜像端口211接收第一采集点交换机21发送的流量数据，并且能够通过第二备用镜像端口222接收第二采集点交换机22发送的流量数据。第二分流设备32能够通过第二默认镜像端口221收到第二采集点交换机22发送的流量数据，并且能够通过第一备用镜像端口212接收第一采集点交换机21发送的流量数据。当其中一台分流设备发生故障时，另一台分流设备仍然能够接收到两台采集点交换机发来的全部流量数据，由此能够避免分流设备单点故障而导致分流设备接收到的流量数据丢失的问题。
在本实施方式中，第一解码分析服务器41和第二解码分析服务器42均经由解码分析端口与两台分流设备通信连接，当其中一台分流设备发生故障时，另一台分流设备仍然能够将接收到的全部流量数据分配到对应的的解码分析服务器，由此能够避免分流设备单点故障而导致分流设备分配的流量数据丢失的问题。
在本实施方式中，以上流量分析系统的多层级的双上联结构可以避免在网络流量分析中因包括分流设备的各个流量传输节点的单点故障导致流量数据丢失，从而提高流量分析系统的可靠性。
具体而言，在本实施方式中的分流设备，包含第一分流设备31和第二分流设备32，为智能分流设备。智能分流设备可启用镜像端口并创建流量副本，以供各种监视设备使用。智能分流设备可以在需要监视的网络路径中的位置引入，复制流量数据并将其发送到网络监视工具或者网络分析工具，例如是本实施方式中提供的两台解码分析服务器。
继续参考图1，本实施方式中，第一分流设备31与第二分流设备32通信连接，并且第一分流设备31与第二分流设备32之间定期发送心跳包。心跳包是在两台设备之间定时通知对端设备自身工作状态的一个自定义的命令字段，按照一定的时间间隔发送，类似于心跳作为生命体征的预示作用，且具有一定时间间隔发送的节律特点，所以称作心跳包。心跳包的设置有较大的灵活性，发送和接收心跳包的时间间隔是可以调整的，并且心跳包还可以附带一些其他信息数据，定时在两台设备之间进行同步或者验证信息数据本身是否相同。因此，通过在流量分析系统的分流设备之间引入心跳机制，分流设备能够通过接受对端分流设备发送的心跳包及心跳包中的信息数据，判断对端分流设备的工作状态，再根据对端分流设备的工作状态，调整分流设备自身的输入端口设定或作出其他的预设动作。
在本实施方式提供的流量分析系统中，心跳包中定义有输入端口数据和部分流量数据，由此扩展了心跳包的检测功能，使其不限于对对端分流设备是否宕机的单一判断。例如，第一分流设备31可以通过第二分流设备32发来的心跳包，判断第二分流设备32输入流量数据的输入端口是否为预先设定的第二默认镜像端口221，由此得知第二分流设备32的流量数据输入是否有异常。再则，第一分流设备31可以通过第二分流设备32发来的心跳包中携带的流量数据，通过验证双方均接收到的流量数据是否相同，判断第二分流设备32输入流量数据的具体数据内容是否有异常。
优选地，在本实施方式提供的流量分析系统中，心跳包的发送周期为0.1-2秒。因为心跳包是监测分流设备工作状态的机制，并且心跳包的发送周期可以由使用者自行设置。若心跳包的发送周期超过2秒，时间间隔过长会造成较多流量数据的流失；另一方面，若心跳包的发送周期小于0.1秒，时间间隔过短，心跳包的发送过于频繁，会占用过多的数据流量影响分流设备本身的工作效率。因此，心跳包的发送周期应控制在0.1-2秒之间。更优选地，在本实施方式中，心跳包的发送周期为1秒。发送周期为1秒左右的心跳包能够在检测功能和流量数据占用上达到较优的平衡。
本发明的实施方式中还提供了一种流量分析系统的运行方法，包括以下步骤：
当第一分流设备31、第二分流设备32均能够相互接收到对方发来的心跳包时，第一分流设备31屏蔽第二备用镜像端口222的数据输入，第二分流设备32屏蔽第一备用镜像端口212的数据输入。
当一台分流设备无法接受到另一台分流设备发来的心跳包或者心跳包发生错误时，接受心跳包的分流设备启用默认镜像端口和备用镜像端口的数据输入。具体而言，当第一分流设备31无法接收到第二分流设备32发来的心跳包或者心跳包发生错误时，第一分流设备31取消对第二备用镜像端口222的数据输入的屏蔽，并且，当第二分流设备32无法接收到第一分流设备31发来的心跳包或者心跳包发生错误时，第二分流设备32取消对第一备用镜像端口212的数据输入的屏蔽。心跳包发生错误的情况包括但不限于提供流量数据的输入端口发生错误、流量数据异常等。
在本实施方式提供的流量分析系统的运行方法中，第一分流设备31的输入端口判断工作流程如图2所示。第一分流设备31始终与第一采集点交换机21的第一默认镜像端口211保持通信连接，接收第一采集点交换机21发送的流量数据。在第一分流设备31能够接收到第二分流设备32发来的心跳包并且心跳包无错误，即第二分流设备32正常工作时，屏蔽第二采集点交换机22的第二备用镜像端口222，拒绝接收第二采集点交换机22发送的流量数据。由此，一台分流设备只接收对应的一台采集点交换机发送的流量数据，实现了对分流设备流量输入的合理分配，使得两台分流设备无需接收同样的流量数据，大大减轻了分流设备的流量数据吞吐负担。另一方面，在第一分流设备31无法接收到第二分流设备32发来的心跳包或者心跳包发生错误，即第二分流设备32工作状态出现异常时，第一分流设备31取消对第二备用镜像端口222的数据输入的屏蔽，第一分流设备31同时接收第一采集点交换机21和第二采集点交换机22发送的流量数据，由此避免因第二分流设备32异常导致第二采集点交换机22发送的流量数据丢失。
在本实施方式提供的流量分析系统的运行方法中，第二分流设备32的输入端口判断工作流程如图3所示，与第一分流设备31的输入端口判断工作流程基本一致，在此不再赘述。
通过以上步骤，本发明的实施方式中提供的流量分析系统的运行方法，既能在分流设备均正常工作时，合理分配分流设备接收和分配的流量数据，减轻分流设备的吞吐负担，进而减轻解码分析服务器的工作负担；又能在分流设备发生单点故障时，避免因单点故障导致流量数据丢失。
在本发明的实施方式中还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的流量分析系统的运行方法的步骤。
至此，已经结合附图描述了本发明的技术方案。但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于上述具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种流量分析系统，其特征在于，包括
两台采集服务器；
与所述两台采集服务器均通信连接的第一采集点交换机和第二采集点交换机，所述第一采集点交换机具有第一默认镜像端口和第一备用镜像端口，所述第一默认镜像端口与所述第一备用镜像端口发送相同的流量数据，所述第二采集点交换机具有第二默认镜像端口和第二备用镜像端口，所述第二默认镜像端口与所述第二备用镜像端口发送相同的流量数据；
第一分流设备和第二分流设备，所述第一分流设备与所述第一默认镜像端口、所述第二备用镜像端口均通信连接，所述第二分流设备与所述第二默认镜像端口、所述第一备用镜像端口均通信连接；
均经由解码分析端口，与所述第一分流设备、所述第二分流设备通信连接的第一解码分析服务器和第二解码分析服务器。
2.如权利要求1所述的流量分析系统，其特征在于，所述第一分流设备与所述第二分流设备通信连接，并且所述第一分流设备与所述第二分流设备之间定期发送心跳包。
3.如权利要求2所述的流量分析系统，其特征在于，所述心跳包中定义有输入端口数据和部分流量数据。
4.如权利要求2所述的流量分析系统，其特征在于，所述心跳包的发送周期为0.1-2秒。
5.一种如权利要求2-4中任一项所述的流量分析系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
当所述第一分流设备、所述第二分流设备均能够相互接收到对方发来的心跳包并且所述心跳包无错误时，所述第一分流设备屏蔽所述第二备用镜像端口的数据输入，所述第二分流设备屏蔽所述第一备用镜像端口的数据输入；
当所述第一分流设备无法接收到所述第二分流设备发来的心跳包或者心跳包发生错误时，所述第一分流设备取消对所述第二备用镜像端口的数据输入的屏蔽，并且，
当所述第二分流设备无法接收到所述第一分流设备发来的心跳包或者心跳包发生错误时，所述第二分流设备取消对所述第一备用镜像端口的数据输入的屏蔽。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求5所述的流量分析系统的运行方法的步骤。
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