CN116633808A - 一种时间触发光纤通道网络下的数据监控系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种时间触发光纤通道网络下的数据监控系统及其方法，包括：数据监控模块和数据分析模块，其中，数据监控模块实时监控通信链路，在基于通信链路存在帧数据时，数据监控模块基于第一预设条件过滤部分帧数据，将剩余帧数据的帧数统计后，基于Snappy压缩算法存储；数据分析模块，基于Snappy压缩算法实时解压缩后，基于索引条件遍历所述帧数据后生成目标帧数据，将目标帧数据转存并进行可视化编译。本发明通过数据监控模块和数据分析模块进行帧数据的监控、压缩及解压缩的同时利用压缩算法进行高速压缩/解压缩，解决了传统的FC监控系统存在的无法对时间触发光纤通道网络中的帧数据实时监控及解析、磁盘写入溢出的问题。
Description
技术领域
本发明涉及时间触发光纤通道网络技术领域，具体涉及一种时间触发光纤通道网络下的数据监控系统及其方法。
背景技术
时间触发以太网( Time-Triggered Ethernet，TTE)在传统以太网的基础上加入了时间触发机制，进而使得传输具有更佳的时间特性，在技术上的研究也有一定成果，已应用到航电网络与车载网等领域。TTE网络与FC协议相结合的时间触发光纤通道网络（TimeTriggered Fiber Channel，TT-FC）既兼容了原FC相关业务，还具有良好的实时性。
而在航电网络中TT-FC网络对于数据通信的正确性和完整性有着较高的要求。所以在TT-FC网络中通过对某个终端或交换机实时捕获网络数据，网络中的数据进行监控并对重要数据进行存储与分析，为后面的网络故障排查与优化提供帮助。
但是普通FC监控系统具有以下不足：时间触发光纤通道网络中包含BE、RC、TT和PCF帧，传统FC监控软件不足以对TT-FC网络中帧数据进行实时监控和解析；TT-FC监控的性能瓶颈主要在于写入磁盘的速度，写入速度并不能满足软件接收数据帧的速度，所以当磁盘写入速度小于接收数据帧速度时，会出现磁盘写入溢出的问题。
综上所述，现有的FC监控系统存在无法对时间触发光纤通道网络中的帧数据实时监控及解析、磁盘写入溢出的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种时间触发光纤通道网络下的数据监控系统，通过改进数据压缩及解压缩方法，构建全新的虚拟输出队列，解决了传统的FC监控系统存在的无法对时间触发光纤通道网络中的帧数据实时监控及解析、磁盘写入溢出的问题。
为解决以上问题，本发明的技术方案为采用一种时间触发光纤通道网络下的数据监控系统，包括：数据监控模块和数据分析模块，其中，所述数据监控模块实时监控通信链路，在基于通信链路存在帧数据时，所述数据监控模块基于第一预设条件过滤部分帧数据，将剩余帧数据的帧数统计后，基于Snappy压缩算法存储；所述数据分析模块，基于Snappy压缩算法实时解压缩后，基于索引条件遍历所述帧数据后生成目标帧数据，将所述目标帧数据转存并进行可视化编译。
可选地，所述数据分析模块将所述目标帧数据转存时，若所述目标帧数据包含流消息的帧数据，则对所述包含流消息的帧数据进行流消息组帧，并进行可视化编译，以独立显示流消息单帧和流消息净荷内容。
可选地，所述数据分析模块将所述目标帧数据转存前，基于第二预设条件过滤部分帧数据，将剩余的所述目标帧数据进行转存。
可选地，所述索引条件的种类包括：帧号、扩展帧头、FC帧头、ASM/ELS帧头、PCF帧头和偏移位置。
可选地，所述帧数统计至少包括FPGA帧数统计、驱动接收、溢出帧数、写磁盘帧数、消息统计和数据帧帧数统计。
可选地，本发明提供，一种时间触发光纤通道网络下的数据监控方法，包括：实时监控通信链路，在基于通信链路存在帧数据时，基于第一预设条件过滤部分帧数据；将剩余帧数据的帧数统计后，基于Snappy压缩算法存储；基于Snappy压缩算法实时解压缩后，基于索引条件遍历所述帧数据后生成目标帧数据；将所述目标帧数据转存并进行可视化编译。
可选地，在进行路由交换时，实时监控通信链路，在基于通信链路存在帧数据时，基于第一预设条件过滤部分帧数据，包括：实时监控通信链路两端的网络终端和交换机，在所述网络终端或所述交换机输出帧数据时，所述数据监控模块监控所述帧数据并基于第一预设条件过滤部分帧数据。
可选地，所述数据监控方法还包括：将所述目标帧数据转存时，若所述目标帧数据包含流消息的帧数据，则对所述包含流消息的帧数据进行流消息组帧，并进行可视化编译，以独立显示流消息单帧和流消息净荷内容。
可选地，所述数据监控方法还包括：将所述目标帧数据转存前，基于第二预设条件过滤部分帧数据，将剩余的所述目标帧数据进行转存。
本发明的首要改进之处为时间触发光纤通道网络下的数据监控系统，通过数据监控模块和数据分析模块进行帧数据的监控、压缩及解压缩的同时利用Snappy压缩算法进行高速压缩/解压缩，解决了传统的FC监控系统存在的无法对时间触发光纤通道网络中的帧数据实时监控及解析、磁盘写入溢出的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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附图。
图1是本发明的时间触发光纤通道网络下的数据监控系统的简化模块连接图；
图2是本发明的时间触发光纤通道网络下的数据监控方法的简化流程图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明实施例，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
如图1所示，一种时间触发光纤通道网络下的数据监控系统，包括：数据监控模块和数据分析模块，所述数据监控模块实时监控通信链路，在基于通信链路存在帧数据时，所述数据监控模块基于第一预设条件过滤部分帧数据，将剩余帧数据的帧数统计后，基于Snappy压缩算法存储；所述数据分析模块，基于Snappy压缩算法实时解压缩后，基于索引条件遍历所述帧数据后生成目标帧数据，将所述目标帧数据转存并进行可视化编译。其中，所述数据监控模块和数据分析模块均可以搭载于TT-FC网络监控卡中；所述第一预设条件的种类可以包括：逻辑“与”、逻辑“或”，包含字段大于、小于、等于、不等于、大于等于和小于等于条件等；所述数据监控模块基于Snappy压缩算法存储帧数据时，可将帧数统计数据及所述帧数据进行可视化编译，以供用户通过显示模块观测；将所述目标帧数据转存并进行可视化编译时，可以是将所述目标帧数据转存至分析数据文件中；基于索引条件遍历所述帧数据后生成目标帧数据时，可以将帧头着色显示，以供进行可视化编译时，用户能够更加直观观测到目标信息。
进一步的，所述数据分析模块将所述目标帧数据转存时，若所述目标帧数据包含流消息的帧数据，则对所述包含流消息的帧数据进行流消息组帧，并进行可视化编译，以独立显示流消息单帧和流消息净荷内容。
更进一步的，Snappy压缩算法被配置为：对于数列S，编码时，当发现子数列Si,j与Sm,n相同，则可将Sm,n替换为元组(i,j−i+1)；解码时，则将元组(i,n)替换为子数列Si,i+n-1。匹配串开始位置为j，j将以一定步长s增长，我们把找过的j存于数组T中，而模式串开始位置i必须T中获取，不限定模式串和匹配串的最大长度，而是限定它们的最小长度为m=4，并直到无法匹配为止，假设最终匹配长度为l，则Si,i+1与Sj,j+1匹配。我们将Sj,j+1编码为一个三元组，在数组中将用三个位置去表示它，具体参数见下面的说明：
匹配过程为：j=j+s；T=T+j，把j放入数组T；i=Tu，从T中获取i，u暂且为随机数；若Si,i+1==Sj,j+1, l>m则认为两个子串相匹配找到一个匹配后需要对其编码，假设把编码结果放在数组D中，其上一次编码后的位置为d，而模式串上一次最后匹配位置为v，
（1）编码模式串
Dd= tag0
Dd+1= i-v+1
Dd+2= Sv,i
d = d + 2 + (i - v + 1)
编码后的第一个数是编码标记 tag0
，是一个指定数值，用于解码时进行辨识；第二个数是模式串长度；第三个数开始是模式串的拷贝，Dd+2中的结束位以:表示省略，因为长度可由Sv,|i|确定。这是对不需要压缩的数据，即模式串，进行一个简单拷贝，我们也把该数据称为literal。
（2）编码匹配串
Dd= tag1
Dd+1= j - i
Dd+1= l
d = d + 3
V = i + l
用3个数表示，tag1是编码标记，是一个指定数值，j−i是模式串相对于匹配串的位移，l为匹配长度
编码完成后，重复匹配过程，直到数组末尾。同时，解压缩流程与其相反，在数据分析打开文件时，由于可能进行了流式压缩，为了进行解压缩，要在每次压缩缓存块时，保存压缩后的数据长度到索引文件，以此用于在打开数据文件时的分块解压缩。
进一步的，所述数据分析模块将所述目标帧数据转存前，基于第二预设条件过滤部分帧数据，将剩余的所述目标帧数据进行转存。其中，所述第二预设条件的种类可以包括：逻辑“与”、逻辑“或”，包含字段大于、小于、等于、不等于、大于等于和小于等于条件等
更进一步的，所述数据分析模块将所述目标帧数据转存前，基于第二预设条件过滤部分帧数据，将剩余的所述目标帧数据进行可视化编译后，可以根据用户预设条件将剩余的所述目标帧数据进行转存，或将转存前的所述目标帧数据全部转存，或根据用户预设条件将所述目标帧开始位置0~结束位置100%中的任意部分进行部分转存。
进一步的，所述索引条件的种类包括：帧号、扩展帧头、FC帧头、ASM/ELS帧头、PCF帧头和偏移位置。
进一步的，所述帧数统计至少包括FPGA帧数统计、驱动接收、溢出帧数、写磁盘帧数、消息统计和数据帧帧数统计。
进一步的，所述数据监控模块实时监控通信链路两端的网络终端和交换机，在所述网络终端或所述交换机输出帧数据时，所述数据监控模块监控所述帧数据并基于第一预设条件过滤部分帧数据。
本发明通过数据监控模块和数据分析模块进行帧数据的监控、压缩及解压缩的同时利用Snappy压缩算法进行高速压缩/解压缩，解决了传统的FC监控系统存在的无法对时间触发光纤通道网络中的帧数据实时监控及解析、磁盘写入溢出的问题。
相应的，如图2所示，本发明提供，一种时间触发光纤通道网络下的数据监控方法，包括：
S1：实时监控通信链路，在基于通信链路存在帧数据时，基于第一预设条件过滤部分帧数据，包括：实时监控通信链路两端的网络终端和交换机，在所述网络终端或所述交换机输出帧数据时，所述数据监控模块监控所述帧数据并基于第一预设条件过滤部分帧数据。
S2：将剩余帧数据的帧数统计后，基于Snappy压缩算法存储；
S3：基于Snappy压缩算法实时解压缩后，基于索引条件遍历所述帧数据后生成目标帧数据；
S4：将所述目标帧数据转存并进行可视化编译。
进一步的，将所述目标帧数据转存时，若所述目标帧数据包含流消息的帧数据，则对所述包含流消息的帧数据进行流消息组帧，并进行可视化编译，以独立显示流消息单帧和流消息净荷内容。
更进一步的，将所述目标帧数据转存前，基于第二预设条件过滤部分帧数据，将剩余的所述目标帧数据进行转存。
以上对本发明实施例所提供的时间触发光纤通道网络下的数据监控系统及其方法进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
Claims (10)
1.一种时间触发光纤通道网络下的数据监控系统，其特征在于，包括：数据监控模块和数据分析模块，其中，
所述数据监控模块实时监控通信链路，在基于通信链路存在帧数据时，所述数据监控模块基于第一预设条件过滤部分帧数据，将剩余帧数据的帧数统计后，基于Snappy压缩算法存储；
所述数据分析模块，基于Snappy压缩算法实时解压缩后，基于索引条件遍历所述帧数据后生成目标帧数据，将所述目标帧数据转存并进行可视化编译。
2.根据权利要求1所述的数据监控系统，其特征在于，所述数据分析模块将所述目标帧数据转存时，若所述目标帧数据包含流消息的帧数据，则对所述包含流消息的帧数据进行流消息组帧，并进行可视化编译，以独立显示流消息单帧和流消息净荷内容。
3.根据权利要求2所述的数据监控系统，其特征在于，所述数据分析模块将所述目标帧数据转存前，基于第二预设条件过滤部分帧数据，将剩余的所述目标帧数据进行转存。
4.根据权利要求1所述的数据监控系统，其特征在于，所述索引条件的种类包括：帧号、扩展帧头、FC帧头、ASM/ELS帧头、PCF帧头和偏移位置。
5.根据权利要求1所述的数据监控系统，其特征在于，所述帧数统计至少包括FPGA帧数统计、驱动接收、溢出帧数、写磁盘帧数、消息统计和数据帧帧数统计。
6.根据权利要求1所述的数据监控系统，其特征在于，所述数据监控模块实时监控通信链路两端的网络终端和交换机，在所述网络终端或所述交换机输出帧数据时，所述数据监控模块监控所述帧数据并基于第一预设条件过滤部分帧数据。
7.一种时间触发光纤通道网络下的数据监控方法，其特征在于，包括：
实时监控通信链路，在基于通信链路存在帧数据时，基于第一预设条件过滤部分帧数据；
将剩余帧数据的帧数统计后，基于Snappy压缩算法存储；
基于Snappy压缩算法实时解压缩后，基于索引条件遍历所述帧数据后生成目标帧数据；
将所述目标帧数据转存并进行可视化编译。
8.根据权利要求7所述的数据监控方法，其特征在于，在进行路由交换时，实时监控通信链路，在基于通信链路存在帧数据时，基于第一预设条件过滤部分帧数据，包括：
实时监控通信链路两端的网络终端和交换机，在所述网络终端或所述交换机输出帧数据时，所述数据监控模块监控所述帧数据并基于第一预设条件过滤部分帧数据。
9.根据权利要求7所述的数据监控方法，其特征在于，所述数据监控方法还包括：
将所述目标帧数据转存时，若所述目标帧数据包含流消息的帧数据，则对所述包含流消息的帧数据进行流消息组帧，并进行可视化编译，以独立显示流消息单帧和流消息净荷内容。
10.根据权利要求9所述的数据监控方法，其特征在于，所述数据监控方法还包括：
将所述目标帧数据转存前，基于第二预设条件过滤部分帧数据，将剩余的所述目标帧数据进行转存。
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| 白焱等: ""基于时间触发光纤通道网络的交换调度算法"", 《电子科技大学学报》, vol. 51, no. 3 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116633808B (zh) | 2023-10-03 |
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