CN116471177A - 时间敏感网络动态配置管理系统、方法及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种时间敏感网络动态配置管理方法、系统及介质，方法包括NETCONF客户端订阅交换机端口状态变化通知；当NETCONF客户端接收到来自交换机的端口状态变化通知时，NETCONF客户端基于YANG数据模型获取各交换机LLDP邻接表信息，根据交换机LLDP邻接表信息构建网络拓扑图；根据构建的网络拓扑图以及来自集中式用户配置CUC的流信息，集中式网络配置CNC进行调度计算，并将计算得到的交换机配置信息通过NETCONF和YANG数据模型下发到TSN交换机，调整网络配置。本申请利用NETCONF的基于事务的配置机制和多个配置数据库功能，可以实现对多交换机复杂网络的快速、统一配置。
Description
技术领域
本申请涉及时间敏感网络通信技术领域，特别设计一种基于NETCONF和YANG模型的时间敏感网络动态配置管理方法、系统及介质。
背景技术
时间敏感网络（Time-Sensitive Networking，TSN）是由 IEEE802 TSN 工作组提出的一组支持基于以太网的高度确定性的通信标准，它可以将周期性实时数据流和非实时数据流共网传输。时间敏感网络（TSN）不仅能满足传统实时以太网的功能需求，而且在以太网基础上提供了确定性传输能力，保证数据传输具有低延迟、低抖动等特点。
IEEE 802.1Qcc标准提出了3种时间敏感网络配置模型的框架，其中，时间敏感网络设备的具体配置管理方案有待进一步研究。传统的基于CLI或SNMP的网络管理协议不适合实现较大规模、拓扑易变的网络系统配置管理。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种时间敏感网络动态配置管理方法、系统及介质，利用NETCONF的基于事务的配置机制和多个配置数据库功能，可以实现对多交换机复杂网络的快速、统一配置。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供一种时间敏感网络动态配置管理方法，包括以下步骤：
NETCONF客户端订阅交换机端口状态变化通知；
当NETCONF客户端接收到来自交换机的端口状态变化通知时，NETCONF客户端基于YANG数据模型获取各交换机LLDP邻接表信息，根据交换机LLDP邻接表信息构建网络拓扑图；
根据构建的网络拓扑图以及来自集中式用户配置CUC的流信息，集中式网络配置CNC进行调度计算，并将计算得到的交换机配置信息通过NETCONF和YANG数据模型下发到TSN交换机，调整网络配置。
在NETCONF客户端接收到来自交换机的端口状态变化通知之前，还包括：在终端创建NETCONF客户端，NETCONF客户端连接网络中交换机的NETCONF服务器，NETCONF客户端订阅交换机端口状态变化通知具体为，获得记载网络内部所有交换机的NETCONF配置信息，集中式网络配置CNC根据所有交换机的NETCONF配置信息创建NETCONF客户端，连接交换机内的NETCONF服务器并建立会话，客户端获得服务器中的NETCONF通知数据流，其中，所述通知数据流包含事件通知；
所述客户端找到包含端口连接状态变化事件的通知数据流并订阅，完成订阅后客户端等待来自服务器的通知信息，当网络中出现新的设备接入或者设备离线情况时，位于交换机内的NETCONF服务器发送消息通知集中式网络配置CNC中的NETCONF客户端，集中式网络配置CNC响应并作出相应调整。
所述终端的NETCONF客户端基于YANG数据模型获取各交换机LLDP邻接表信息，根据交换机LLDP邻接表信息构建网络拓扑图具体为，网络内所有终端和交换机开启LLDP服务，当完成LLDP交互后，交换机记录下每个端口连接的邻居信息，NETCONF客户端基于YANG数据模型获取各交换机的端口状态信息和邻接表信息，汇总并分析交换机端口状态信息和邻接表信息，构建整个网络拓扑，生成描述网络拓扑的json文件。
所述根据获取到的网络拓扑图以及来自集中式用户配置CUC的流信息，集中式网络配置CNC进行调度计算，并将计算得到的交换机配置信息通过NETCONF和YANG数据模型下发到TSN交换机具体为，集中式网络配置CNC得到网络拓扑的json文件以及来自集中式用户配置CUC的流信息，计算出各交换机的门控列表配置信息，配置信息用json文件表示，NETCONF客户端根据配置信息json文件，通过NETCONF和YANG数据模型完成TSN交换机的门控列表配置，先将配置信息下发到NETCONF服务器的candidate数据库，待收到校验通过信息后统一提交到running数据库。
所述NETCONF客户端监听来自NETCONF服务器的通知，当NETCONF客户端接收到通知并核实为端口变化通知后，自动调整网络配置。
第二方面，本申请实施例提供一种时间敏感网络动态配置管理系统，包括，
监听组件，用以通过NETCONF客户端订阅交换机端口状态变化通知；
拓扑发现模块，用以获取各交换机LLDP邻接表信息，根据交换机LLDP邻接表信息构建网络拓扑图；
调度计算模块，用以根据构建的网络拓扑图以及来自集中式用户配置CUC的流信息，集中式网络配置CNC进行调度计算，并将计算得到的交换机配置信息通过NETCONF和YANG数据模型下发到TSN交换机；
交换机配置模块，用以根据调度计算模块下发到TSN交换机的交换机配置信息进行网络配置调整。
还包括NETCONF客户端创建模块，用以在终端创建NETCONF客户端，NETCONF客户端连接网络中交换机的NETCONF服务器。
所述调度计算模块包括交换机信息解析单元和端口配置单元，交换机信息解析单元用以计算各交换机的门控列表配置信息，所述端口配置单元通过时间槽增删、时间槽配置以及时间槽查询完成TSN交换机的门控列表配置。
第三方面，本申请实施例提供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程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上所述的时间敏感网络动态配置管理方法的步骤。
与现有技术相比，本申请的有益效果是：
本申请提出采用NETCONF通知机制监测网络拓扑状态，当检测到网络拓扑发生变化时进行自动化调整的网络管理方法。实现对时间敏感网络系统的动态配置管理，简化管理人员的操作。当网络存在冗余链路时，部分设备发生故障后能迅速重新获取网络拓扑信息及端口生成树状态，自动完成新的网络配置。同时，利用NETCONF的基于事务的配置机制和多个配置数据库功能，可以实现对多交换机复杂网络的快速、统一配置。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本申请一种基于NETCONF和YANG模型的时间敏感网络动态配置管理方法流程图；
图2是拓扑发现模块架构图；
图3是网络配置模块架构图；
图4是通过NETCONF和yang数据模型配置交换机的流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。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定义和解释。
术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
术语“第一”、“第二”等仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
本申请的基于NETCONF和YANG模型的时间敏感网络动态配置管理方法主要用于时间敏感网络系统，特别是TSN交换机的配置管理。
如图1和图2，本申请实施例的基于NETCONF和YANG模型的时间敏感网络动态配置管理方法包括：
步骤S101：启动网络内所有终端设备以及交换机的LLDP服务，管理员将网络内所有交换机的IP地址、端口号、NETCONF用户名、密码填写到启动配置文件config.ini内。启动通知监听组件，该组件为每一个交换机创建一个NETCONF客户端并与交换机内的NETCONF服务器建立会话。NETCONF客户端通过<get>查询“/netconf-state/streams”，得到服务器支持的通知数据流以及关于数据流的描述。找到其中包含端口状态变化通知（interface-event）的数据流，通过<create-subscription>创建该数据流的订阅请求。如果订阅成功，服务器会返回OK。会话仍在进行中，等待某一时刻交换机端口状态发生变化，服务器将发出一个通知。
步骤S102：启动拓扑发现模块，根据config.ini中记录的交换机信息创建NETCONF客户端并与交换机内的NETCONF服务器创建会话。NETCONF客户端首先通过<get>查询“/interfaces”，得到交换机端口状态信息，包括端口连接状态、速率、MAC地址、生成树状态等信息。根据交换机端口状态信息构建交换机对象，并填写网络拓扑topology.json文件中的交换机描述部分。接下来，NETCONF客户端通过<get>查询“/lldp”，获得该交换机的LLDP邻接表信息，包括邻居系统名、系统描述、端口ID、端口描述等信息。根据LLDP邻接表信息整理出网络中的终端设备和设备连接情况，构建终端对象，并填写网络拓扑topology.json文件中的终端描述部分和连接描述部分内容。至此，得到了完整的网络拓扑描述文件，其中描述了网络中所有的交换机、终端和连接信息。
步骤S103：CNC获取到网络拓扑信息topology.json和来自CUC的流信息flow.json,通过调度计算模块得到各交换机的门控列表配置文件gcl.json。启动交换机配置模块，如图3和图4，具体步骤如下：
根据config.ini中记录的交换机信息创建NETCONF客户端并与交换机内的NETCONF服务器创建会话。
导入演算结果gcl.json，把其中的信息转换为YIN模型（YANG IndependentNotation，即YANG模型的等效XML语法），作为NETCONF配置信息。其中包括待配置的端口信息switch.portPayloadList 、各端口待配置的时间槽信息switch.slotPayloadList。同时，通过NETCONF中的<get>操作，生成原有的端口与时间槽信息的YIN模型switch.originalPayloadList。
对各交换机NETCONF服务器中的candidate配置数据库进行操作，首先根据switch.originalPayloadList删除原有gcl配置，再依次根据switch.portPayloadList与switch.slotPayloadList下发端口配置与各端口的时间槽配置。
检查candidate数据库中的配置是否已满足需求，若不满足则提示错误信息并结束该流程。
将candidate数据库中的配置通过NETCONF的commit操作复制到running库并使之生效。此时，配置成功并结束该流程。
步骤S104：通知监听组件的NETCONF客户端等待来自服务器的通知。当接收到通知后，检查通知内容是否为端口状态变化通知（interface-event）。如果不是，继续监听等待来自服务器的通知。如果通知内容是端口状态变化通知，说明网络拓扑发生了变化，需要重新进行拓扑发现、调度计算和交换机配置，因此重复上述步骤S102和步骤S103。
本申请实施例提供一种时间敏感网络动态配置管理系统，包括，
监听组件，用以通过NETCONF客户端订阅交换机端口状态变化通知；
拓扑发现模块，用以获取各交换机LLDP邻接表信息，根据交换机LLDP邻接表信息构建网络拓扑图；
调度计算模块，用以根据构建的网络拓扑图以及来自集中式用户配置CUC的流信息，集中式网络配置CNC进行调度计算，并将计算得到的交换机配置信息通过NETCONF和YANG数据模型下发到TSN交换机；
交换机配置模块，用以根据调度计算模块下发到TSN交换机的交换机配置信息进行网络配置调整。
还包括NETCONF客户端创建模块，用以在终端创建NETCONF客户端，NETCONF客户端连接网络中交换机的NETCONF服务器。
所述调度计算模块包括交换机信息解析单元和端口配置单元，交换机信息解析单元用以计算各交换机的门控列表配置信息，所述端口配置单元通过时间槽增删、时间槽配置以及时间槽查询完成TSN交换机的门控列表配置。
本申请适用于工业自动化、汽车、变电系统等多领域，能实时监测由设备故障、设备调整等引起的网络变化，并自动完成新的网络配置。
本申请实施例提供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程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上所述的时间敏感网络动态配置管理方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、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。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种时间敏感网络动态配置管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
NETCONF客户端订阅交换机端口状态变化通知；
当NETCONF客户端接收到来自交换机的端口状态变化通知时，NETCONF客户端基于YANG数据模型获取各交换机LLDP邻接表信息，根据交换机LLDP邻接表信息构建网络拓扑图；
根据构建的网络拓扑图以及来自集中式用户配置CUC的流信息，集中式网络配置CNC进行调度计算，并将计算得到的交换机配置信息通过NETCONF和YANG数据模型下发到TSN交换机，调整网络配置。
2.根据权利要求1所述的时间敏感网络动态配置管理方法，其特征在于，在NETCONF客户端接收到来自交换机的端口状态变化通知之前，还包括：在终端创建NETCONF客户端，NETCONF客户端连接网络中交换机的NETCONF服务器，NETCONF客户端订阅交换机端口状态变化通知具体为，获得记载网络内部所有交换机的NETCONF配置信息，集中式网络配置CNC根据所有交换机的NETCONF配置信息创建NETCONF客户端，连接交换机内的NETCONF服务器并建立会话，客户端获得服务器中的NETCONF通知数据流，其中，所述通知数据流包含事件通知；
所述客户端找到包含端口连接状态变化事件的通知数据流并订阅，完成订阅后客户端等待来自服务器的通知信息，当网络中出现新的设备接入或者设备离线情况时，位于交换机内的NETCONF服务器发送消息通知集中式网络配置CNC中的NETCONF客户端，集中式网络配置CNC响应并作出相应调整。
3.根据权利要求1所述的时间敏感网络动态配置管理方法，其特征在于，所述终端的NETCONF客户端基于YANG数据模型获取各交换机LLDP邻接表信息，根据交换机LLDP邻接表信息构建网络拓扑图具体为，网络内所有终端和交换机开启LLDP服务，当完成LLDP交互后，交换机记录下每个端口连接的邻居信息，NETCONF客户端基于YANG数据模型获取各交换机的端口状态信息和邻接表信息，汇总并分析交换机端口状态信息和邻接表信息，构建整个网络拓扑，生成描述网络拓扑的json文件。
4.根据权利要求3所述的时间敏感网络动态配置管理方法，其特征在于，所述根据获取到的网络拓扑图以及来自集中式用户配置CUC的流信息，集中式网络配置CNC进行调度计算，并将计算得到的交换机配置信息通过NETCONF和YANG数据模型下发到TSN交换机具体为，集中式网络配置CNC得到网络拓扑的json文件以及来自集中式用户配置CUC的流信息，计算出各交换机的门控列表配置信息，配置信息用json文件表示，NETCONF客户端根据配置信息json文件，通过NETCONF和YANG数据模型完成TSN交换机的门控列表配置，先将配置信息下发到NETCONF服务器的candidate数据库，待收到校验通过信息后统一提交到running数据库。
5.根据权利要求4所述的时间敏感网络动态配置管理方法，其特征在于，所述NETCONF客户端监听来自NETCONF服务器的通知，当NETCONF客户端接收到通知并核实为端口变化通知后，自动调整网络配置。
6.一种时间敏感网络动态配置管理系统，其特征在于，包括，
监听组件，用以通过NETCONF客户端订阅交换机端口状态变化通知；
拓扑发现模块，用以获取各交换机LLDP邻接表信息，根据交换机LLDP邻接表信息构建网络拓扑图；
调度计算模块，用以根据构建的网络拓扑图以及来自集中式用户配置CUC的流信息，集中式网络配置CNC进行调度计算，并将计算得到的交换机配置信息通过NETCONF和YANG数据模型下发到TSN交换机；
交换机配置模块，用以根据调度计算模块下发到TSN交换机的交换机配置信息进行网络配置调整。
7.根据权利要求6所述的一种时间敏感网络动态配置管理系统，其特征在于，还包括NETCONF客户端创建模块，用以在终端创建NETCONF客户端，NETCONF客户端连接网络中交换机的NETCONF服务器。
8.根据权利要求6所述的一种时间敏感网络动态配置管理系统，其特征在于，所述调度计算模块包括交换机信息解析单元和端口配置单元，交换机信息解析单元用以计算各交换机的门控列表配置信息，所述端口配置单元通过时间槽增删、时间槽配置以及时间槽查询完成TSN交换机的门控列表配置。
9.一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存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如权利要求1至5任一项所述的时间敏感网络动态配置管理方法的步骤。
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