CN114079619B - 端口流量的采样方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种端口流量的采样方法和装置，涉及通信技术领域。该方法包括：获取设备的待采样端口的当前输出队列长度；根据所述当前输出队列长度，确定所述待采样端口的采样周期，所述采样周期与所述当前输出队列长度负相关；根据所述采样周期，对所述待采样端口的流量进行采样。

Description

端口流量的采样方法和装置
技术领域
本公开涉及通信技术领域，特别涉及一种端口流量的采样方法、端口流量的装置和非易失性计算机可读存储介质。
背景技术
为了应对网络拥塞问题，需要按周期对设备端口的流量进行采样，以监控网络状态。
在相关技术中，采用SNMP(Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议)轮询方式或者网路遥测方式采集设备端口流量的统计数据。
发明内容
本公开的发明人发现上述相关技术中存在如下问题：网络情况反应不及时，或者对网络资源的占用较高，导致流量采样的效果差。
鉴于此，本公开提出了一种端口流量的采样技术方案，能够在保证及时反应网络情况的前提下，降低网络资源的占用，从而提高流量采样的效果。
根据本公开的一些实施例，提供了一种端口流量的采样方法，包括：获取设备的待采样端口的当前输出队列长度；根据所述当前输出队列长度，确定所述待采样端口的采样周期，所述采样周期与所述当前输出队列长度负相关；根据所述采样周期，对所述待采样端口的流量进行采样。
在一些实施例中，所述根据所述当前输出队列长度，确定所述待采样端口的采样周期包括：在所述待采样端口的当前输出队列长度小于或等于长度阈值的情况下，确定所述采样周期为第一采样周期；在所述待采样端口的当前输出队列长度大于所述长度阈值的情况下，确定所述采样周期为第二采样周期，所述第二采样周期小于所述第一采样周期。
在一些实施例中，所述第二采样周期与所述待采样端口的当前输出队列长度和所述长度阈值的差值负相关。
在一些实施例中，所述长度阈值通过如下步骤确定：获取所述设备的各端口保持无拥塞运行的时长；根据时长大于时长阈值的端口的历史队列长度，确定所述长度阈值。
在一些实施例中，所述长度阈值通过如下步骤确定：获取所述设备的各端口的历史输出队列长度；根据各历史输出队列长度，确定所述各端口的利用率是否充足，是否发生拥塞；根据利用率充足且未发生拥塞的端口的历史输出队列长度，确定所述长度阈值。
在一些实施例中，所述第二采样周期与所述差值和放大系数的乘积负相关，所述放大系数根据实际需求设置。
在一些实施例中，所述第二采样周期为毫秒级的采样周期；所述根据所述采样周期，对所述待采样端口的流量进行采样包括：在所述采样周期为所述第二采样周期的情况下，利用网络遥测方式对所述待采样端口的流量进行采样。
根据本公开的另一些实施例，提供一种端口流量的采样装置，包括：获取单元，用于获取设备的待采样端口的当前输出队列长度；确定单元，用于根据所述当前输出队列长度，确定所述待采样端口的采样周期，所述采样周期与所述当前输出队列长度负相关；采样单元，用于根据所述采样周期，对所述待采样端口的流量进行采样。
在一些实施例中，所述确定单元在所述待采样端口的当前输出队列长度小于或等于长度阈值的情况下，确定所述采样周期为第一采样周期，在所述待采样端口的当前输出队列长度大于所述长度阈值的情况下，确定所述采样周期为第二采样周期，所述第二采样周期小于所述第一采样周期。
在一些实施例中，所述第二采样周期与所述待采样端口的当前输出队列长度和所述长度阈值的差值负相关。
在一些实施例中，所述获取单元获取所述设备的各端口保持无拥塞运行的时长；所述确定单元根据时长大于时长阈值的端口的历史队列长度，确定所述长度阈值。
在一些实施例中，所述获取单元获取所述设备的各端口的历史输出队列长度；所述确定单元根据各历史输出队列长度，确定所述各端口的利用率是否充足，是否发生拥塞，根据利用率充足且未发生拥塞的端口的历史输出队列长度，确定所述长度阈值。
在一些实施例中，所述第二采样周期与所述差值和放大系数的乘积负相关，所述放大系数根据实际需求设置。
在一些实施例中，所述第二采样周期为毫秒级的采样周期；所述采样单元在所述采样周期为所述第二采样周期的情况下，利用网络遥测方式对所述待采样端口的流量进行采样。
根据本公开的又一些实施例，提供一种端口流量的采样装置，包括：存储器；和耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器装置中的指令，执行上述任一个实施例中的端口流量的采样方法。
根据本公开的再一些实施例，提供一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一个实施例中的端口流量的采样方法。
在上述实施例中，根据设备各个端口的队列长度，动态调整端口流量的采样周期。这样，能够在保证真实反应网络情况的前提下，降低网络资源的占用，从而提高流量采样的效果。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1示出本公开的端口流量的采样方法的一些实施例的流程图；
图2示出图1中步骤120的一些实施例的流程图；
图3示出本公开的端口流量的采样方法的另一些实施例的流程图；
图4示出本公开的端口流量的采样装置的一些实施例的框图；
图5示出本公开的端口流量的采样装置的另一些实施例的框图；
图6示出本公开的端口流量的采样装置的又一些实施例的框图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如前所述，SNMP轮询方式，只能实现采样周期为分钟级别(如5分钟)的流量采集，无法实现更加密集的流量采集。这就会造成无法展示更小时间粒度的真实流量情况(如微突发流量造成的瞬间时延增加、队列溢出导致的丢包现象等)。也就是说，一直进行低频率的数据采集，使得每个采样数据只能反应该采样周期的平均流量，无法反应网络真实状态。
网络遥测(network telemetry)采用订阅/发布的推模式(PUSH)，可以实现采样周期为毫秒级(如50毫秒)的批量数据采集上送，能够更好反应网络实时状态。但是，一直进行高频率的数据采集不仅增加了对网络资源占用，而且对采集和分析服务器的存储和分析性能提出了更高要求。
针对上述技术问题，本公开根据网络设备各个端口的队列长度，动态调整端口流量的采样周期。这样，可以在保证真实反应网络情况的前提下，减少采集数据对网络资源占用，降低大量采集数据的对服务器存储和数据分析的要求。例如，可以通过如下的实施例实现本公开的技术方案。
图1示出本公开的端口流量的采样方法的一些实施例的流程图。
如图1所示，该方法包括：步骤110，获取当前输出队列长度；步骤120，确定采样周期；和步骤130，对流量进行采样。
在步骤110中，获取设备的待采样端口的当前输出队列长度。例如，设备为网络设备，如交换机、路由器等。
在步骤120中，根据当前输出队列长度，确定待采样端口的采样周期。采样周期与当前输出队列长度负相关。
在一些实施例中，可以通过图2中的实施例确定采样周期。
图2示出图1中步骤120的一些实施例的流程图。
如图2所示，在执行了步骤110之后，步骤120可以包括：步骤1210，判断队列长度是否大于长度阈值；步骤1220，确定第一采样周期；和步骤1230，确定第二采样周期。
在步骤1210中，判断队列长度是否大于长度阈值。在不大于的情况下，执行步骤1220；在大于的情况下，执行步骤1230。
在步骤1220中，在待采样端口的当前输出队列长度小于或等于长度阈值的情况下，确定采样周期为第一采样周期。
在步骤1230中，在待采样端口的当前输出队列长度大于长度阈值的情况下，确定采样周期为第二采样周期。第二采样周期小于第一采样周期。
在一些实施例中，第二采样周期与待采样端口的当前输出队列长度和长度阈值的差值负相关。例如，第二采样周期与差值的指数负相关，可以通过如下的公式确定采样周期Tt：
Tc为第一采样周期，Qt为当前端口输出队列长度，Q0为长度阈值，为第二采样周期，k为根据实际需求设置的指数函数放大系数。
这样，可以保证。当Qt不超过Q0时，按照正常标准的采样周期(如分钟级)对端口的流量进行采集；当Qt大于Q0时，采样频率随当前输出队列长度的增长呈指数增大(如采样周期为毫秒级)。
例如，Qt不超过Q0时，选取正常标准采样周期为5分钟。
例如，当设备检测到某个端口的Qt为安全阈值Q0的1.5倍时，根据经验值，此时采样周期Tt取500毫秒较为合适。根据上述公式，此时指数函数放大系数k可以取常数值12.8。在这种情况下，输出队列长度超过长度阈值的端口应该向网管发送告警信息。
例如，当Qt为Q0的1.68倍时，此时该端口处于严重拥塞状态。根据上述公式得到端口流量采样周期为50毫秒。
例如，当设备检测到某个端口的Qt为Q0的2倍时，此时该端口输出队列已处于溢出状态，端口已经严重拥塞。根据上述公式得到端口流量采样周期为5毫秒。
在一些实施例中，设备端口采样周期还可以根据网络资源情况和采集分析服务器的处理能力做进一步优化调整。
在一些实施例中，获取设备的各端口保持无拥塞运行的时长；根据时长大于时长阈值的端口的历史队列长度，确定长度阈值。
例如，可以选取设备中长期无拥塞运行的端口的历史输出队列长度作为安全阈值。
当设备检测到某个端口的输出队列长度没有超过安全阈值时，采用正常标准的采样频率对端口流量进行采样并上送到采集服务器；当检测到某个端口的输出队列长度超过安全阈值时，根据端口的当前输出队列长度确定采样频率，端口流量采样频率随着端口的输出队列长度的变化而变化。
在一些实施例中，可以通过图3中的实施例确定长度阈值。
图3示出本公开的端口流量的采样方法的另一些实施例的流程图。
如图3所示，与图1、图2的实施例相比，该方法还包括：步骤310，获取历史输出队列长度；步骤320，确定利用率和拥塞；和步骤330，确定长度阈值。
在步骤310中，获取设备的各端口的历史输出队列长度。
在步骤320中，根据各历史输出队列长度，确定各端口的利用率是否充足，是否发生拥塞。
在一些实施例中，设备在长期运行下，观测到端口1的输出队列长度较小，则判断端口1带宽利用不足；观测到端口2的输出队列长度较合适，则判断端口2带宽利用率较为合理，队列时延能满足业务需求。
在步骤330中，根据利用率充足且未发生拥塞的端口的历史输出队列长度，确定长度阈值。
在这种情况下，可以选取端口2的历史输出队列长度作为长度阈值。当端口的当前输出队列长度不超过长度阈值时，按照正常标准的采样频率对端口的流量进行采集上报(如采样周期为5分钟)；否则，按照增加后的采样频率对端口的流量进行采集上报(如采样周期为50毫秒)。
例如，在历史输出队列长度大于第一阈值的情况下，确定该端口的利用率充足；在历史输出队列长度大于第二阈值的情况下，确定该端口的发生拥塞；在历史输出队列长度大于第一阈值且小于第二阈值的情况下，确定改端口利用率充足且未发生拥塞。
在确定了采样周期后，可以继续通过图1中的步骤130进行采样。
在步骤130中，根据采样周期，对待采样端口的流量进行采样。
在一些实施例中，第二采样周期为毫秒级的采样周期。在采样周期为第二采样周期的情况下，利用网络遥测方式对待采样端口的流量进行采样。
在上述实施例中，当端口的当前输出队列长度达到一定数值时，队列的细微增长都会导致采样频率迅速增大。一旦队列长度达到某个临界值(如长度阈值)，该端口发生拥塞的概率就很高。这时急剧减少采样周期(减少为秒级或亚秒级，如毫秒级)能够捕捉端口的微突发现象。
在一些实施例中，设备硬件实时检测每个端口的输出队列长度，依据上面实施例中的采样周期指数函数，确定每个端口的当前采样频率。端口流量采样频率根据当前队列长度的变化而变化。
在上述实施例中，当检测到端口的当前输出队列长度小于长度阈值时，采用正常标准的采样周期进行端口流量采样，采样周期可以分钟级别；当检测到某个端口输出队列长度大于长度阈值时，则根据上述任一个实施例中的自适应算法得到非正常采样周期来进行端口流量采样，此时的采样周期将是秒级或亚秒级。
这种自适应的流量采集方法既能大幅降低对资源的占用，又能精准捕捉端口因拥塞导致的微突发现象。
图4示出本公开的端口流量的采样装置的一些实施例的框图。
如图4所示，端口流量的采样装置4包括获取单元41、确定单元42和采样单元43。
获取单元41获取设备的待采样端口的当前输出队列长度。
确定单元42根据当前输出队列长度，确定待采样端口的采样周期。采样周期与当前输出队列长度负相关
采样单元3根据采样周期，对待采样端口的流量进行采样。
在一些实施例中，在待采样端口的当前输出队列长度小于或等于长度阈值的情况下，确定单元42确定采样周期为第一采样周期。在待采样端口的当前输出队列长度大于长度阈值的情况下，确定单元42确定采样周期为第二采样周期。第二采样周期小于所述第一采样周期。
在一些实施例中，第二采样周期与待采样端口的当前输出队列长度和长度阈值的差值负相关。
在一些实施例中，第二采样周期与差值和放大系数的乘积负相关，放大系数根据实际需求设置。
在一些实施例中，获取单元41获取设备的各端口保持无拥塞运行的时长；确定单元42根据时长大于时长阈值的端口的历史队列长度，确定长度阈值。
在一些实施例中，获取单元41获取设备的各端口的历史输出队列长度；确定单元42根据各历史输出队列长度，确定各端口的利用率是否充足，是否发生拥塞；确定单元42根据利用率充足且未发生拥塞的端口的历史输出队列长度，确定长度阈值。
在一些实施例中，第二采样周期为毫秒级的采样周期；采样单元43在采样周期为第二采样周期的情况下，利用网络遥测方式对待采样端口的流量进行采样。
图5示出本公开的端口流量的采样装置的另一些实施例的框图。
如图5所示，该实施例的端口流量的采样装置5包括：存储器51以及耦接至该存储器51的处理器52，处理器52被配置为基于存储在存储器51中的指令，执行本公开中任意一个实施例中的端口流量的采样方法。
其中，存储器51例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)、数据库以及其他程序等。
图6示出本公开的端口流量的采样装置的又一些实施例的框图。
如图6所示，该实施例的装置6包括：存储器610以及耦接至该存储器610的处理器620，处理器620被配置为基于存储在存储器610中的指令，执行前述任意一个实施例中的端口流量的采样方法。
存储器610例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)以及其他程序等。
端口流量的采样装置6还可以包括输入输出接口630、网络接口640、存储接口650等。这些接口630、640、650以及存储器610和处理器620之间例如可以通过总线660连接。其中，输入输出接口630为显示器、鼠标、键盘、触摸屏、麦克、音箱等输入输出设备提供连接接口。网络接口640为各种联网设备提供连接接口。存储接口650为SD卡、U盘等外置存储设备提供连接接口。
本领域内的技术人员应当明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开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，本公开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非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
至此，已经详细描述了根据本公开的端口流量的采样方法、端口流量的装置和非易失性计算机可读存储介质。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
可能以许多方式来实现本公开的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (14)

1.一种端口流量的采样方法，包括：
获取设备的待采样端口的当前输出队列长度；
根据所述当前输出队列长度，确定所述待采样端口的采样周期，所述采样周期与所述当前输出队列长度负相关；
根据所述采样周期，对所述待采样端口的流量进行采样；
其中，所述根据所述当前输出队列长度，确定所述待采样端口的采样周期包括：
在所述待采样端口的当前输出队列长度小于或等于长度阈值的情况下，确定所述采样周期为第一采样周期；
在所述待采样端口的当前输出队列长度大于所述长度阈值的情况下，确定所述采样周期为第二采样周期，所述第二采样周期小于所述第一采样周期，所述第一采样周期为分钟级别，所述第二采样周期为亚秒级别或毫秒级别。
2.根据权利要求1所述的采样方法，其中，
所述第二采样周期与所述待采样端口的当前输出队列长度和所述长度阈值的差值负相关。
3.根据权利要求1所述的采样方法，其中，所述长度阈值通过如下步骤确定：
获取所述设备的各端口保持无拥塞运行的时长；
根据时长大于时长阈值的端口的历史队列长度，确定所述长度阈值。
4.根据权利要求1所述的采样方法，其中，所述长度阈值通过如下步骤确定：
获取所述设备的各端口的历史输出队列长度；
根据各历史输出队列长度，确定所述各端口的利用率是否充足，是否发生拥塞；
根据利用率充足且未发生拥塞的端口的历史输出队列长度，确定所述长度阈值。
5.根据权利要求2所述的采样方法，其中，
所述第二采样周期与所述差值和放大系数的乘积负相关，所述放大系数根据实际需求设置。
6.根据权利要求1-5任一项所述的采样方法，其中，
所述根据所述采样周期，对所述待采样端口的流量进行采样包括：
在所述采样周期为所述第二采样周期的情况下，利用网络遥测方式对所述待采样端口的流量进行采样。
7.一种端口流量的采样装置，包括：
获取单元，用于获取设备的待采样端口的当前输出队列长度；
确定单元，用于根据所述当前输出队列长度，确定所述待采样端口的采样周期，所述采样周期与所述当前输出队列长度负相关；
采样单元，用于根据所述采样周期，对所述待采样端口的流量进行采样；
其中，
所述确定单元在所述待采样端口的当前输出队列长度小于或等于长度阈值的情况下，确定所述采样周期为第一采样周期，在所述待采样端口的当前输出队列长度大于所述长度阈值的情况下，确定所述采样周期为第二采样周期，所述第二采样周期小于所述第一采样周期，所述第一采样周期为分钟级别，所述第二采样周期为亚秒级别或毫秒级别。
8.根据权利要求7所述的采样装置，其中，
所述第二采样周期与所述待采样端口的当前输出队列长度和所述长度阈值的差值负相关。
9.根据权利要求7所述的采样装置，其中，
所述获取单元获取所述设备的各端口保持无拥塞运行的时长；
所述确定单元根据时长大于时长阈值的端口的历史队列长度，确定所述长度阈值。
10.根据权利要求7所述的采样装置，其中，
所述获取单元获取所述设备的各端口的历史输出队列长度；
所述确定单元根据各历史输出队列长度，确定所述各端口的利用率是否充足，是否发生拥塞，根据利用率充足且未发生拥塞的端口的历史输出队列长度，确定所述长度阈值。
11.根据权利要求8所述的采样装置，其中，
所述第二采样周期与所述差值和放大系数的乘积负相关，所述放大系数根据实际需求设置。
12.根据权利要求7-11任一项所述的采样装置，其中，
所述采样单元在所述采样周期为所述第二采样周期的情况下，利用网络遥测方式对所述待采样端口的流量进行采样。
13.一种端口流量的采样装置，包括：
存储器；和
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行权利要求1-6任一项所述的端口流量的采样方法。
14.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述的端口流量的采样方法。
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