WO2012174934A1 - 一种心跳周期的自适应方法和装置 - Google Patents

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WO2012174934A1
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姜龙
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中兴通讯股份有限公司
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    • H04L43/16—Threshold monitoring

Definitions

  • the present invention relates to the field of communications technologies, and in particular, to an adaptive method and apparatus for a heartbeat cycle. Background technique
  • the network management server (referred to as the network management system) and the network element device (referred to as the network element) managed by the network management system can perform the communication by the network management system to check the network element or the network element periodically sends heartbeat messages to the network management system.
  • Link detection As shown in Figure 1, if the NMS performs periodic information exchange through the heartbeat packet, the NE sends a heartbeat packet to the NMS when the NE is working properly. The heartbeat packet indicates that the NE is in the Ready state. If the NMS receives the heartbeat packet, the link between the NMS and the NE is normal. If the NE is abnormally sent or the link is abnormal, the heartbeat packet is sent incorrectly. For example, the NMS does not receive the NE report within the specified period. The heartbeat packet indicates that the communication link between the NE and the NMS is faulty.
  • the existing network connection methods for sending and receiving heartbeat messages are mostly based on Ethernet.
  • the existing heartbeat detection mainly has the following problems.
  • the length of the heartbeat cycle is usually manually preset, but this cycle is often difficult to meet various application scenarios. If the network management system uses a fixed heartbeat cycle, it is possible to weaken the availability of the network management system.
  • the heartbeat packet brings impact to the performance of the network management system.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide an adaptive method and device for a heartbeat period, which adaptively dynamically adjusts the transmission period of the heartbeat message to avoid impact on the network management performance.
  • the adaptive method of the heartbeat period includes: calculating a reference heartbeat period according to a network load condition within a set time;
  • the recalculated current heartbeat period is enabled.
  • the calculating the reference heartbeat period according to the network load condition in the set time includes:
  • the current heartbeat period is
  • ⁇ , a, b points another 'J indicates the current network management
  • the values of the load status of the network element, a, b respectively represent the value of the load status of the network management and the network element when the last heartbeat message was received, (a, b, a, b' ⁇ l , which is the server weight , 1 ⁇ K 10.
  • determining, according to the deviation condition of the reference heartbeat period itself and the deviation between the reference heartbeat period and the current heartbeat period, whether the current heartbeat period needs to be recalculated specifically including:
  • n reference heartbeat cycles are calculated within a set time, and n reference heartbeat cycles are mutually The deviation between the deviation exceeds the set first threshold as a first condition, and the deviation between the average of the n reference heartbeat periods and the current heartbeat period exceeds the set second threshold as a second condition;
  • ⁇ is the current heartbeat period
  • ⁇ is the recalculated current heartbeat period
  • ⁇ 3 is the last calculated reference heartbeat period in the set time, or all reference heartbeat periods calculated within the set time Average; ", is the overshoot, and the range is 0.8 ⁇ ", ⁇ ⁇
  • 0 is the network adjustment value, 0 ⁇ 0 ⁇ 1.
  • the manner of determining whether the network is in a congested state includes:
  • the present invention further provides an apparatus for adapting a heartbeat period, including: a reference heartbeat period calculation module, configured to calculate a reference heartbeat period according to a network load condition within a set time;
  • a determining module configured to determine whether a current heartbeat period needs to be recalculated based on a deviation of the reference heartbeat period itself and a deviation between the reference heartbeat period and the current heartbeat period;
  • the current heartbeat period calculation module is configured to recalculate the current heartbeat period when the determining module determines that the current heartbeat period needs to be recalculated;
  • the current heartbeat cycle enable module is configured to enable the recalculated current heartbeat cycle when the network is not in a congested state.
  • the reference heartbeat period calculation module is specifically configured to: calculate a reference for the network element load situation carried in each heartbeat packet in combination with the network management load condition within a set time Heartbeat period, set the reference heartbeat period to T.
  • the current heartbeat period is ⁇ .
  • the calculation method is as follows:
  • the values of the load status of the network element, a, b respectively represent the values of the load status of the network management and the network element when the last heartbeat message was received, (a, b, a, b' ⁇ l, the server weight , 1 ⁇ K 10.
  • the determining module is specifically configured to:
  • n reference heartbeat periods are calculated within a set time, and the deviation between the n reference heartbeat periods exceeds the set first threshold as the first condition, the average of the n reference heartbeat periods and the current heartbeat period The deviation between the deviations exceeds the set second threshold is the second condition;
  • ⁇ is the current heartbeat period
  • ⁇ is the recalculated current heartbeat period
  • ⁇ 3 is the last calculated reference heartbeat period in the set time, or all reference heartbeat periods calculated within the set time
  • the current heartbeat cycle enabling module specifically includes:
  • the congestion state judging sub-module is configured to determine whether the packet loss rate of the heartbeat packet is greater than a set third threshold, and if yes, the network is in a congested state, otherwise the network is not in a congested state;
  • the heartbeat cycle enables a submodule to enable the recalculated current heartbeat period when the network is not in a congested state.
  • the present invention has at least the following advantages:
  • the adaptive method and device for the heartbeat period of the present invention realize dynamic adjustment of heartbeat messages
  • the sending period is to prevent the NMS or NE from being affected by the heartbeat packet sending period because the heartbeat packet sending period is too short or too long. At the same time, it avoids the waste of bandwidth and system resources caused by the heartbeat cycle not adapting to the network condition, and the impact on the network management performance.
  • Figure 1 is a schematic diagram of a heartbeat mechanism between a network element and a network element
  • FIG. 2 is a schematic flowchart of an adaptive method for a heartbeat period according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram of an apparatus for adapting a heartbeat period according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a data format of a heartbeat packet according to the present invention.
  • a first embodiment of the present invention includes the following specific steps:
  • the value of the load status of the network element, a, b, respectively, indicates the value of the load status of the network management and the network element when the last heartbeat message was received, 0 ⁇ a, b, a, b' ⁇ l , the load of the network management
  • the value of the status is the actual network traffic on the network management side divided by the maximum available network traffic.
  • the value of the network element load status is the actual network traffic on the NE side divided by the maximum available network traffic, which is the server weight, 1 ⁇ 2 ⁇ 10,
  • the value of ⁇ is set according to the performance of the server. The higher the performance of the server, the lower the value. If the set time is regarded as an execution cycle, the method can be executed after a set time is completed, and then proceeds to the next execution cycle.
  • Step 102 Determine whether it is necessary to recalculate the current heartbeat period based on the deviation condition of the reference heartbeat period itself and the deviation of the reference heartbeat period from the current heartbeat period. If yes, execute step 103, otherwise perform step 101.
  • the current heartbeat period can be configured by default for the NE. After the network management and the NE are successfully established, the NMS is configured with the Simple Network Management Protocol (SNMP) packets.
  • SNMP Simple Network Management Protocol
  • n reference heartbeat periods are calculated within a set time, and the deviation between the n reference heartbeat periods exceeds the set first threshold as the first condition, and the average of the n reference heartbeat periods and the current The deviation between the heartbeat cycles exceeds the set second threshold as the second condition;
  • Step 103 Recalculate the current heartbeat period, and the calculated formula is as follows:
  • ⁇ is the current heartbeat period
  • ⁇ is the recalculated current heartbeat period
  • ⁇ 3 is the last calculated reference heartbeat period in the set time, or all reference heartbeat periods calculated within the set time
  • the average value; ", is the overshoot, the value range is 0.8 ⁇ ", ⁇ ⁇ 1.2, according to the network size, when the network size is large, the value is appropriately increased, and vice versa, when the network size is small, the value is appropriately increased.
  • 0 is the network adjustment value, fine-tuned according to the current actual calculation effect, ( " l.
  • Step 104 Determine, according to the packet loss rate of the heartbeat packet, whether the network is in a congested state. If yes, it indicates that the recalculated current heartbeat period is not accurate, and step 105 is performed; otherwise, the recalculated current heartbeat period is accurate. Go to step 106.
  • the method for determining whether the network is in a congested state according to the packet loss rate of the heartbeat packet includes: determining whether a packet loss rate of the heartbeat packet is greater than a third threshold, and if so, the network In the congestion state, go to step 105, otherwise the network is not in the congestion state, go to step 106.
  • Step 105 Do not enable the recalculated current heartbeat period, that is, maintain the current heartbeat period unchanged, and perform step 101;
  • Step 106 Enable the recalculated current heartbeat period, that is, the network element sends a heartbeat message to the network management according to the recalculated current heartbeat period, and step 101 is performed.
  • a second embodiment of the present invention an apparatus for adapting a heartbeat cycle, as shown in FIG. 3, includes the following components:
  • the reference heartbeat cycle calculation module 10 is configured to calculate a reference heartbeat cycle according to a network load condition within a set time.
  • the reference heartbeat period calculation module 10 calculates a reference heartbeat period according to the network element load condition carried in each heartbeat packet in combination with the network management load condition, and sets the reference heartbeat period to ⁇ 1 current heartbeat period.
  • the calculation method is as follows:
  • the value of the load status of the network element, a, b, respectively, indicates the value of the load status of the network management and the network element when the last heartbeat message was received, 0 ⁇ a, b, a, b' ⁇ l , the load of the network management
  • the value of the status is the actual network traffic on the network management side divided by the maximum available network traffic.
  • the value of the network element load status is the actual network traffic on the NE side divided by the maximum available network traffic, which is the server weight, 1 ⁇ 2 ⁇ 10,
  • the value of ⁇ is set according to the performance of the server. The higher the performance of the server, the lower the value.
  • the determining module 20 is configured to determine whether it is necessary to recalculate the current heartbeat period based on the deviation condition of the reference heartbeat period itself and the deviation of the reference heartbeat period from the current heartbeat period.
  • n reference heartbeat periods are calculated within a set time, and the deviation between the n reference heartbeat periods exceeds the set first threshold as the first condition, and the average of the n reference heartbeat periods and the current The deviation between the heartbeat cycles exceeds the set second threshold as the second condition.
  • the determining module 20 determines whether the first condition and the second condition are satisfied at the same time, and if yes, determining The current heartbeat cycle is recalculated; otherwise it is determined that the current heartbeat cycle does not need to be recalculated.
  • the current heartbeat period calculation module 30 is configured to recalculate the current heartbeat period when the judging module 20 determines that the current heartbeat period needs to be recalculated, and the formula is as follows:
  • ⁇ ' ⁇ + ⁇ 2 - ⁇ 3 2 + ⁇
  • ⁇ is the current heartbeat period
  • ⁇ is the recalculated current heartbeat period
  • ⁇ 3 is the last calculated reference heartbeat period in the set time, or all reference heartbeat periods calculated within the set time
  • the average value; ", is the overshoot, the value range is 0.8 ⁇ ", ⁇ ⁇ 1.2, according to the network size, when the network size is large, the value is appropriately increased, and vice versa, when the network size is small, the value is appropriately increased.
  • 0 is the network adjustment value, fine-tuned according to the current actual calculation effect, ( " l.
  • the current heartbeat cycle enabling module 40 is configured to enable the recalculated current heartbeat period when the network is not in a congested state.
  • the current heartbeat cycle enabling module 40 specifically includes:
  • the congestion state judging sub-module 41 is configured to determine whether the packet loss rate of the heartbeat packet is greater than a set third threshold, and if yes, the network is in a congested state, otherwise the network is not in a congested state;
  • the heartbeat cycle enable sub-module 42 is configured to enable the recalculated current heartbeat cycle when the network is not in a congested state.
  • the third embodiment of the present invention is based on the first and second embodiments, and combines an example of handshake and heartbeat detection between the network management system and the network element in the network management system, and details the adaptive process of the heartbeat period. details as follows:
  • the handshake process between the network management system and the network element includes the following steps:
  • Step A1 The network management system initiates a chain-building command based on the Transmission Control Protocol (TCP) to actively query the network element.
  • TCP Transmission Control Protocol
  • Step A2 It is determined whether the network element can be used normally. If the network element can be used normally, the network element feeds back the link establishment command, and starts to send the heartbeat message based on the UDP (User Datagram Protocol), and proceeds to step A6. If it can not be used normally, enter the step A3;
  • UDP User Datagram Protocol
  • the data format of the heartbeat packet is as shown in FIG. 4, and includes: an operation code, an identifier code, and a heartbeat information.
  • the heartbeat message further includes an ID (identity) code, which is used to uniquely identify the heartbeat message.
  • the uniqueness of the heartbeat information can be guaranteed to play a role in analyzing the link failure.
  • the operation code is used to indicate that the type of the packet is a heartbeat packet, which is different from other packets in the link.
  • the identifier is used to record the number of heartbeat packets sent by the NE. For example, one network element is sent for the first time.
  • the heartbeat message has a flag of 2, and the heartbeat message is incremented by 1 from the second heartbeat message.
  • the heartbeat information can include the network element load.
  • Step A3 The network management system does not receive any response from the network element, determines that the network element is broken, and updates the information of the link status.
  • Step A4 The network management reset receiving code is 0, and the current heartbeat period is reset to a default value, such as 5 seconds.
  • the network management device sets a receiving code for each network element, and the initial value is 0.
  • the network management system receives one network element each time. After the heartbeat message comes, it will correspond to the receiving code of the network element.
  • Step A5 Polling all the network elements that failed to establish the chain, and starting the chain-building operation again. This polling interval can be set to 5 minutes.
  • Step A6 When the feedback command of the first network element is received, the process proceeds to step A7.
  • Step A7 The network management system starts the heartbeat packet processing thread pool, waits to receive the heartbeat packet, and then enters the heartbeat packet processing flow.
  • the multi-threading mechanism of the thread pool is used to process the heartbeat packets in batches, which can better avoid the impact on the network management.
  • the processing flow of the heartbeat packet on the network management side includes the following steps:
  • Step Bl the network management receives the heartbeat message, and proceeds to step B2.
  • Step B2 a heartbeat message to start threading the heartbeat message, the operation code is obtained heartbeat packets, network element identification code and the load, calculated according to the reference heartbeat period T l NE and load the buffer of the network load and Reference heartbeat period ⁇ 1 If the heartbeat packet is reported by the NE for the first time in step B1, record the signature of the heartbeat packet as the first report of the heartbeat packet. Identification code, the concatenated reception code is 0, and then incremented by 1 each time;
  • Step B3 Set n to be a periodic oscillation threshold, where the value may be 10, if the deviation before the continuous n times Ti is within the offset m, m may take the value 2, and the difference from the current heartbeat period T is at the offset.
  • Step ⁇ 5 update the link status to be available for the link
  • Step ⁇ 6 Determine whether the network is congested.
  • the specific judgment method is: if the identifier of the currently received heartbeat message is subtracted from the received code and then the value of the first reported heartbeat message is greater than the set threshold, then It is considered that the packet loss rate exceeds the tolerable limit when the heartbeat packet is received by the network.
  • the received code is 0, and the identifier of the currently received heartbeat packet is recorded as the first heartbeat message.
  • the identifier of the network, and the network congestion flag is set to True; if the currently received heartbeat message is subtracted from the received code and the value of the first reported heartbeat message is less than the set threshold, then Keep the network congestion flag bit False;
  • Step B7 If the network congestion flag is True, the calculated heartbeat period T is inaccurate, so the current heartbeat period T is not modified, and the network congestion flag is set to False; if the network congestion flag is True, the calculation is performed.
  • the heartbeat period T is accurate, and proceeds to step B8; step B8, determines whether the values of T and T are the same, if different, changes the current heartbeat period, and proceeds to step B9; if the same, does not operate, the process ends;
  • Step B9 Reset the heartbeat period T to T, and send the reset based on the SNMP packet.
  • the adaptive method and device for the heartbeat period of the present invention can dynamically adjust the sending period of the heartbeat message, so as to prevent the network management or the network element from being too heavy or too long due to the excessively long or too long network load. Business is affected. At the same time, it avoids the waste of bandwidth and system resources caused by the heartbeat cycle not adapting to the network condition, and the impact on the network management performance.

Abstract

本发明公开了一种心跳周期的自适应方法和装置，在设定的时间内，根据网络负载情况计算参考心跳周期；基于参考心跳周期自身的偏差情况以及参考心跳周期与当前心跳周期的偏差情况确定是否需要对当前心跳周期重新计算；对当前心跳周期重新计算后，当网络不处于拥塞状态时，启用重新计算的当前心跳周期。本发明实现动态调整心跳报文的发送周期，避免网管或网元在网络负载过大的情况下由于心跳报文发送周期设置不合适而导致重要业务受到影响。同时，避免心跳周期不适应网络状况时导致的带宽与系统资源浪费，以及对网管性能带来的沖击。

Description

一种心跳周期的自适应方法和装置 技术领域
本发明涉及通信技术领域， 尤其涉及一种心跳周期的自适应方法和装 置。 背景技术
在网络管理系统中， 网管服务器 （简称网管） 与其所管理的网元设备 (简称网元）之间， 可以通过网管轮询检查网元、 或者网元定期向网管发 送心跳报文的方式进行通信链路检测。 如图 1 所示， 如果网管通过心跳报 文进行周期性的信息交流， 在网元工作正常的情况下， 网元向网管发送心 跳报文， 该心跳报文中标明当前该网元处于就绪状态， 网管接收到该心跳 报文则认为网管与网元之间的链路正常； 若由于网元异常或者链路异常导 致心跳报文发送错误， 比如网管在限定的周期内未收到网元上报的心跳报 文， 则表明网元与网管之间的通信链路发生故障。
现有的收发心跳报文的网络连接方式多借助于以太网方式， 现有心跳 探测主要存在以下问题。
1、 心跳周期难以设定
心跳周期的长度一般采用人工预先设置， 但这个周期往往很难满足各 种不同的应用场景。 如果网络管理系统采用固定的心跳周期， 有可能弱化 网络管理系统的可用性。
2、 心跳报文给网管的性能带来沖击
当网管下连接的网元数量众多时， 所有网元同时上报心跳报文给网管， 会给网管的性能带来极大的沖击。 如果需要及时发现链路异常等故障， 就 要提高心跳报文的发送频率， 网管需要频繁处理心跳报文数据， 影响了网 管的效率， 且发送心跳报文的频率过高还会造成网络负担加重， 严重的会 造成网络瘫痪。 发明内容
本发明要解决的技术问题是， 提供一种心跳周期的自适应方法和装置， 自适应动态调整心跳报文的发送周期， 避免对网管性能带来的沖击。
本发明采用的技术方案是， 所述心跳周期的自适应方法， 包括： 在设定的时间内， 根据网络负载情况计算参考心跳周期；
基于参考心跳周期自身的偏差情况以及参考心跳周期与当前心跳周期 的偏差情况确定是否需要对当前心跳周期重新计算；
对当前心跳周期重新计算后， 当网络不处于拥塞状态时， 启用重新计 算的当前心跳周期。
进一步的， 所述在设定的时间内， 根据网络负载情况计算参考心跳周 期， 具体包括：
在设定的时间内， 对每个心跳报文中携带的网元负载情况结合网管负 载情况， 计算一个参考心跳周期， 设参考心跳周期为 Tl 当前心跳周期为
Τ, a、 b分另' J表示当前网管
Figure imgf000004_0001
与网元的负载状况的数值， a，、 b，分别表示上次心跳报文接收时网管与网元 的负载状况的数值， （ a、 b、 a，、 b' < l , 为服务器权值， 1 < K 10。
进一步的， 所述基于参考心跳周期自身的偏差情况以及参考心跳周期 与当前心跳周期的偏差情况确定是否需要对当前心跳周期重新计算， 具体 包括：
假设在设定的时间内计算出 n个参考心跳周期， n个参考心跳周期互相 之间的偏差超过设定的第一阈值为第一条件， n个参考心跳周期的平均值与 当前心跳周期之间的偏差超过设定的第二阈值为第二条件；
判断第一条件和第二条件是否同时满足， 若是， 则确定需要对当前心 跳周期重新计算； 否则确定不需要对当前心跳周期重新计算。
进一步的， 所述对当前心跳周期重新计算的公式如下：
Τ' = Τ + ^] Τ2 -βΤ3 2 + θ
其中， Τ 为当前心跳周期， Τ，是重新计算的当前心跳周期， τ3为在设 定的时间内最后一个计算出的参考心跳周期、 或者在设定的时间内计算出 的所有参考心跳周期的平均值； "、 为超调量， 取值范围为 0.8 < "、 β <
1.2, 0为网络调整值， 0 < 0 < 1。
进一步的， 判断网络是否处于拥塞状态的方式， 包括：
判断心跳报文的丟包率是否大于设定的第三阈值， 若是， 则网络处于 拥塞状态， 否则网络不处于拥塞状态。 基于上述方法， 本发明还提供一种心跳周期的自适应装置， 包括： 参考心跳周期计算模块， 用于在设定的时间内， 根据网络负载情况计 算参考心跳周期；
判断模块， 用于基于参考心跳周期自身的偏差情况以及参考心跳周期 与当前心跳周期的偏差情况确定是否需要对当前心跳周期重新计算；
当前心跳周期计算模块， 用于当所述判断模块判断出需要对当前心跳 周期重新计算时， 重新计算当前心跳周期；
当前心跳周期启用模块， 用于当网络不处于拥塞状态时， 启用重新计 算的当前心跳周期。
进一步的， 所述参考心跳周期计算模块， 具体用于： 在设定的时间内， 对每个心跳报文中携带的网元负载情况结合网管负载情况， 计算一个参考 心跳周期， 设参考心跳周期为 T 当前心跳周期为 Τ, 计算方法如下:
0.1Γ,^<0.1
τ = ^Γ,0.1< <10 , 其中 S = ^(Aa + b†/(Aa'+bf , a、 b分另' J表示当前网管 10Γ,^>10
与网元的负载状况的数值， a，、 b，分别表示上次心跳报文接收时网管与网元 的负载状况的数值， （ a、 b、 a，、 b'<l, 为服务器权值， 1 < K 10。
进一步的， 所述判断模块， 具体用于：
假设在设定的时间内计算出 n个参考心跳周期， n个参考心跳周期互相 之间的偏差超过设定的第一阈值为第一条件， n个参考心跳周期的平均值与 当前心跳周期之间的偏差超过设定的第二阈值为第二条件；
判断第一条件和第二条件是否同时满足， 若是， 则确定需要对当前心 跳周期重新计算； 否则确定不需要对当前心跳周期重新计算。
进一步的， 所述当前心跳周期计算模块对当前心跳周期重新计算时， 采用的公式如下：
Τ' = Τ + ^αΤ2 -βΤ3 2 +θ
其中， Τ 为当前心跳周期， Τ，是重新计算的当前心跳周期， τ3为在设 定的时间内最后一个计算出的参考心跳周期、 或者在设定的时间内计算出 的所有参考心跳周期的平均值； "、 为超调量， 取值范围为 0.8<"、 β < 1.2, 0为网络调整值， 0<0<1。
进一步的， 所述当前心跳周期启用模块， 具体包括：
拥塞状态判断子模块， 用于判断心跳报文的丟包率是否大于设定的第 三阈值， 若是， 则网络处于拥塞状态， 否则网络不处于拥塞状态；
心跳周期启用子模块， 用于当网络不处于拥塞状态时， 启用重新计算 的当前心跳周期。
采用上述技术方案， 本发明至少具有下列优点：
本发明所述心跳周期的自适应方法和装置， 实现动态调整心跳报文的 发送周期， 避免网管或网元在网络负载过大的情况下由于心跳报文发送周 期过短或者过长而导致重要业务受到影响。 同时， 避免心跳周期不适应网 络状况时导致的带宽与系统资源浪费， 以及对网管性能带来的沖击。 附图说明
图 1 为网元向网元间心跳机制示意图；
图 2 为本发明第一实施例心跳周期的自适应方法流程示意图； 图 3 为本发明第二实施例心跳周期的自适应装置结构示意图； 图 4 为本发明心跳报文的数据格式示意图。 具体实施方式 下结合附图及较佳实施例， 对本发明进行详细说明如后。
本发明第一实施例， 一种心跳周期的自适应方法， 如图 2所示， 包括 以下具体步驟：
步驟 101 , 在设定的时间内， 根据网络负载情况计算参考心跳周期。 具体的， 在设定的时间内， 对每个心跳报文中携带的网元负载情况结 合网管负载情况， 计算一个参考心跳周期， 设参考心跳周期为 Tl 当前心 跳周期为 Τ, 计算方法如下： τ =
Figure imgf000007_0001
, a、 b分另' J表示当前网管 10Γ,^ > 10
与网元的负载状况的数值， a，、 b，分别表示上次心跳报文接收时网管与网元 的负载状况的数值， 0 < a, b、 a，、 b' < l , 网管的负载状况的数值为网管侧 的实际网络流量除以最大可用网络流量， 网元的负载状况的数值为网元侧 的实际网络流量除以最大可用网络流量， 为服务器权值， 1 < 2 < 10, Λ的 取值依据服务器性能来设定， 服务器性能越高， 的取值越低。 若将设定的时间看成一个执行周期， 本方法可以在一个设定的时间执 行完成后， 紧接着进入下一个执行周期。
步驟 102,基于参考心跳周期自身的偏差情况以及参考心跳周期与当前 心跳周期的偏差情况确定是否需要对当前心跳周期重新计算， 若是， 则执 行步驟 103 , 否则执行步驟 101。 当前心跳周期可以是网元默认配置的， 也 可以是网管与网元建链成功后， 网管基于 SNMP ( Simple Network Management Protocol , 简单网络管理协议 )报文为网元配置的。
具体的，假设在设定的时间内计算出 η个参考心跳周期， η个参考心跳 周期互相之间的偏差超过设定的第一阈值为第一条件， η个参考心跳周期的 平均值与当前心跳周期之间的偏差超过设定的第二阈值为第二条件；
判断第一条件和第二条件是否同时满足， 若是， 则确定需要对当前心 跳周期重新计算； 否则确定不需要对当前心跳周期重新计算。
步驟 103 , 对当前心跳周期重新计算， 采用的计算的公式如下：
Figure imgf000008_0001
其中， Τ 为当前心跳周期， Τ，是重新计算的当前心跳周期， τ3为在设 定的时间内最后一个计算出的参考心跳周期、 或者在设定的时间内计算出 的所有参考心跳周期的平均值； "、 为超调量， 取值范围为 0.8 < "、 β < 1.2, 依据网络规模设定， 当网络规模大时适当增加 的值， 反之， 网络规 模较小时适当增加 的值， 0为网络调整值， 根据当前实际计算效果进行微 调， （ " l。
步驟 104, 根据心跳报文的丟包率判断网络是否处于拥塞状态的方式， 若是， 则表明重新计算的当前心跳周期并不准确， 执行步驟 105; 否则表明 重新计算的当前心跳周期是准确的， 执行步驟 106。
具体的， 根据心跳报文的丟包率判断网络是否处于拥塞状态的方式， 包括： 判断心跳报文的丟包率是否大于设定的第三阈值， 若是， 则网络处 于拥塞状态， 执行步驟 105 , 否则网络不处于拥塞状态， 执行步驟 106。 步驟 105 ,不启用重新计算的当前心跳周期，即维持当前心跳周期不变， 执行步驟 101 ;
步驟 106 , 启用重新计算的当前心跳周期， 即网元按照重新计算的当前 心跳周期向网管发送心跳报文， 执行步驟 101。
本发明第二实施例， 一种心跳周期的自适应装置， 如图 3 所示， 包括 如下组成部分：
参考心跳周期计算模块 10, 用于在设定的时间内， 根据网络负载情况 计算参考心跳周期。
具体的， 参考心跳周期计算模块 10在设定的时间内， 对每个心跳报文 中携带的网元负载情况结合网管负载情况， 计算一个参考心跳周期， 设参 考心跳周期为 τ1 当前心跳周期为 Τ, 计算方法如下：
Τι = , a、 b分另' J表示当前网管
Figure imgf000009_0001
与网元的负载状况的数值， a，、 b，分别表示上次心跳报文接收时网管与网元 的负载状况的数值， 0 < a, b、 a，、 b' < l , 网管的负载状况的数值为网管侧 的实际网络流量除以最大可用网络流量， 网元的负载状况的数值为网元侧 的实际网络流量除以最大可用网络流量， 为服务器权值， 1 < 2 < 10, Λ的 取值依据服务器性能来设定， 服务器性能越高， 的取值越低。
判断模块 20, 用于基于参考心跳周期自身的偏差情况以及参考心跳周 期与当前心跳周期的偏差情况确定是否需要对当前心跳周期重新计算。
具体的，假设在设定的时间内计算出 n个参考心跳周期， n个参考心跳 周期互相之间的偏差超过设定的第一阈值为第一条件， n个参考心跳周期的 平均值与当前心跳周期之间的偏差超过设定的第二阈值为第二条件。
判断模块 20判断第一条件和第二条件是否同时满足， 若是， 则确定需 要对当前心跳周期重新计算； 否则确定不需要对当前心跳周期重新计算。 当前心跳周期计算模块 30 ,用于当判断模块 20判断出需要对当前心跳 周期重新计算时， 重新计算当前心跳周期， 采用的公式如下：
Τ' = Τ + ^αΤ2 -βΤ3 2 + θ
其中， Τ 为当前心跳周期， Τ，是重新计算的当前心跳周期， τ3为在设 定的时间内最后一个计算出的参考心跳周期、 或者在设定的时间内计算出 的所有参考心跳周期的平均值； "、 为超调量， 取值范围为 0.8 < "、 β < 1.2, 依据网络规模设定， 当网络规模大时适当增加 的值， 反之， 网络规 模较小时适当增加 的值， 0为网络调整值， 根据当前实际计算效果进行微 调， （ " l。
当前心跳周期启用模块 40, 用于当网络不处于拥塞状态时， 启用重新 计算的当前心跳周期。 当前心跳周期启用模块 40, 具体包括：
拥塞状态判断子模块 41 , 用于判断心跳报文的丟包率是否大于设定的 第三阈值， 若是， 则网络处于拥塞状态， 否则网络不处于拥塞状态；
心跳周期启用子模块 42, 用于当网络不处于拥塞状态时， 启用重新计 算的当前心跳周期。
本发明第三实施例， 本实施是在第一、 二实施例的基础上， 结合网络 管理系统中网管与网元之间握手和心跳探测的实例， 详细介绍一下心跳周 期的自适应的过程， 具体如下：
一、 网管与网元之间的握手流程， 包括如下步驟：
步驟 A1、网管基于 TCP( Transmission Control Protocol,传输控制协议 ) 发起建链命令， 主动查询网元。
步驟 A2、 判断网元是否可以正常使用， 若可以正常使用， 则网元会对 建链命令进行反馈， 并基于 UDP ( User Datagram Protocol, 用户数据包协 议）开始发送心跳报文， 进入步驟 A6, 若不可以正常使用， 则进入步驟 A3;
心跳报文的数据格式如图 4所示， 包括： 操作码、 标示码和心跳信息， 可选的， 心跳报文还包括 ID ( Identity, 身份标识）码， 用于唯一标识该心 跳报文， 可以保证心跳信息的唯一性， 在具体分析链路故障时起到作用。 操作码用于表示该报文的类型是心跳报文， 以区别于链路中的其他报文； 标示码用于记录网元发出的心跳报文个数， 比如： 一个网元第一次发出的 心跳报文的标示码为 2,从第二次发出的心跳报文开始标示码以 1为步进递 增； 心跳信息中可以包含网元负载情况。
步驟 A3、 网管没有收到网元的任何响应， 判定网元断链， 更新链路状 态的信息。
步驟 A4、 网管重置接收码为 0, 重置当前心跳周期为默认值， 如 5秒； 网管对每个网元分别设置一个接收码， 初值为 0, 网管每次接收到一个网元 发来的心跳报文后， 将对应该网元的接收码力口 1。
步驟 A5、 轮询建链失败的所有网元， 再次发起建链操作。 这个轮询时 间间隔可以设置为 5分钟。
步驟 A6、 接收到第一个网元的建立命令反馈时进入步驟 A7。
步驟 A7、 网管启动心跳报文处理线程池， 等待接受处理心跳报文， 之 后会进入心跳报文处理流程。 采用线程池的多线程机制来批量处理心跳报 文， 能更好的避免造成对网管的沖击。
二、 网管侧的心跳报文处理流程， 包括如下步驟：
步驟 Bl、 网管收到心跳报文， 进入步驟 B2;
步驟 B2、 启动心跳报文线程处理该心跳报文， 获得该心跳报文的操作 码、 标示码以及网元负载情况， 根据网元负载情况和网管负载情况计算参 考心跳周期 Tl 并緩存此次参考心跳周期 Τ1 如果步驟 B1 中是网元首次 上报的心跳报文， 记录该次心跳报文的标示码作为首次上报心跳报文的标 识码， 并置接收码为 0, 之后每次递增 1;
步驟 B3、 设定 n为周期震荡阈值， 这里可以取值 10, 如果连续 n次 Ti之前的偏差在偏移量 m以内， m可以取值 2, 且与当前心跳周期 T之差 在偏移量 k之外， k值可以取 1 , 则进入步驟 B4, 否则令 T，=T, 进入步驟 Β5;
步驟 Β4、 计算心跳周期 Τ，， 如 Γ ' = Γ +
Figure imgf000012_0001
, 其中， T为当前心跳周 期， T，是重新计算的当前心跳周期， T3为在设定的时间内最后一个计算出 的参考心跳周期、 或者在设定的时间内计算出的所有参考心跳周期的平均 值；
步驟 Β5、 更新链路状态为链路可用；
步驟 Β6、 判断网络是否存在拥塞， 具体判断方法是： 如果当前接收到 的心跳报文的标示码减去接收码再减去首次上报心跳报文的标示码得到的 数值大于设定的阈值， 则认为因为网络拥塞导致收到非连续编号的心跳报 文即丟包率超过可容忍的限度， 此时置接收码为 0, 并记录当前接收到的心 跳报文的标示码作为首次上报心跳报文的标识码， 且设置网络拥塞标志位 为 True; 如果当前接收到的心跳报文的标示码减去接收码再减去首次上报 心跳报文的标示码得到的数值未达到设定的阈值， 则保持网络拥塞标志位 为 False;
步驟 B7、如果网络拥塞标志位为 True, 则说明计算的心跳周期 T，不准 确， 故不修改当前心跳周期 T, 设置网络拥塞标志位为 False; 如果网络拥 塞标志位为 True, 则说明计算的心跳周期 T，是准确的， 进入步驟 B8; 步驟 B8、 判断 T与 T，的值是否相同， 若不同， 则改变当前心跳周期， 进入步驟 B9; 若相同， 则不动作， 流程结束；
步驟 B9、 重置心跳周期 T为 T，， 并基于 SNMP报文下发重置后的当 本发明所述心跳周期的自适应方法和装置， 实现动态调整心跳报文的 发送周期， 避免网管或网元在网络负载过大的情况下由于心跳报文发送周 期过短或者过长而导致重要业务受到影响。 同时， 避免心跳周期不适应网 络状况时导致的带宽与系统资源浪费， 以及对网管性能带来的沖击。
通过具体实施方式的说明， 应当可对本发明为达成预定目的所采取的 技术手段及功效得以更加深入且具体的了解， 然而所附图示仅是提供参考 与说明之用， 并非用来对本发明加以限制。

Claims

权利要求书
1、 一种心跳周期的自适应方法， 其特征在于， 包括：
在设定的时间内， 根据网络负载情况计算参考心跳周期；
基于参考心跳周期自身的偏差情况以及参考心跳周期与当前心跳周期 的偏差情况确定是否需要对当前心跳周期重新计算；
对当前心跳周期重新计算后， 当网络不处于拥塞状态时， 启用重新计 算的当前心跳周期。
2、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述在设定的时间内， 根据网络负载情况计算参考心跳周期， 具体包括：
在设定的时间内， 对每个心跳报文中携带的网元负载情况结合网管负 载情况， 计算一个参考心跳周期， 设参考心跳周期为 Tl 当前心跳周期为 Τ, 计算方法如下： τ =
Figure imgf000014_0001
, a、 b分另' J表示当前网管 10Γ, ^ > 10
与网元的负载状况的数值， a，、 b，分别表示上次心跳报文接收时网管与网元 的负载状况的数值， （ a、 b、 a，、 b' < l , 为服务器权值， 1 < K 10。
3、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述基于参考心跳周期 自身的偏差情况以及参考心跳周期与当前心跳周期的偏差情况确定是否需 要对当前心跳周期重新计算， 具体包括：
假设在设定的时间内计算出 n个参考心跳周期， n个参考心跳周期互相 之间的偏差超过设定的第一阈值为第一条件， n个参考心跳周期的平均值与 当前心跳周期之间的偏差超过设定的第二阈值为第二条件；
判断第一条件和第二条件是否同时满足， 若是， 则确定需要对当前心跳周 期重新计算； 否则确定不需要对当前心跳周期重新计算。
4、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述对当前心跳周期重 新计算的公式如下：
Τ' = Τ + ^αΤ2 -βΤ3 2 + θ ,
其中， Τ 为当前心跳周期， Τ，是重新计算的当前心跳周期， τ3为在设 定的时间内最后一个计算出的参考心跳周期、 或者在设定的时间内计算出 的所有参考心跳周期的平均值； "、 为超调量， 取值范围为 0.8 < "、 β < 1.2, 0为网络调整值， 0 < 0 < 1。
5、 根据权利要求 1至 4任一所述的方法， 其特征在于， 判断网络是否 处于拥塞状态的方式， 包括：
判断心跳报文的丟包率是否大于设定的第三阈值， 若是， 则网络处于 拥塞状态， 否则网络不处于拥塞状态。
6、 一种心跳周期的自适应装置， 其特征在于， 包括：
参考心跳周期计算模块， 用于在设定的时间内， 根据网络负载情况计 算参考心跳周期；
判断模块， 用于基于参考心跳周期自身的偏差情况以及参考心跳周期 与当前心跳周期的偏差情况确定是否需要对当前心跳周期重新计算；
当前心跳周期计算模块， 用于当所述判断模块判断出需要对当前心跳 周期重新计算时， 重新计算当前心跳周期；
当前心跳周期启用模块， 用于当网络不处于拥塞状态时， 启用重新计 算的当前心跳周期。
7、 根据权利要求 6所述的装置， 其特征在于， 所述参考心跳周期计算 模块， 具体用于： 在设定的时间内， 对每个心跳报文中携带的网元负载情 况结合网管负载情况， 计算一个参考心跳周期， 设参考心跳周期为 Tl 当
0.1Γ,^<0.1
τ = ^Γ,0.1< <10 , 其中 S = ^(Aa + b†/(Aa'+bf , a、 b分另' J表示当前网管 10Γ,^>10
与网元的负载状况的数值， a，、 b，分别表示上次心跳报文接收时网管与网元 的负载状况的数值， （ a、 b、 a，、 b'<l, 为服务器权值， 1 < K 10。
8、 根据权利要求 6所述的装置， 其特征在于， 所述判断模块， 具体用 于：
假设在设定的时间内计算出 n个参考心跳周期， n个参考心跳周期互相 之间的偏差超过设定的第一阈值为第一条件， n个参考心跳周期的平均值与 当前心跳周期之间的偏差超过设定的第二阈值为第二条件；
判断第一条件和第二条件是否同时满足， 若是， 则确定需要对当前心 跳周期重新计算； 否则确定不需要对当前心跳周期重新计算。
9、 根据权利要求 6所述的装置， 其特征在于， 所述当前心跳周期计算 模块对当前心跳周期重新计算时， 采用的公式如下： Τ' = Τ+^](π2-βΤ3 2+θ, 其中， Τ 为当前心跳周期， Τ，是重新计算的当前心跳周期， Τ3为在设 定的时间内最后一个计算出的参考心跳周期、 或者在设定的时间内计算出 的所有参考心跳周期的平均值； "、 为超调量， 取值范围为 0.8<"、 β < 1.2, 0为网络调整值， 0<0<1。
10、 根据权利要求 6至 9任一所述的装置， 其特征在于， 所述当前心 跳周期启用模块， 具体包括：
拥塞状态判断子模块， 用于判断心跳报文的丟包率是否大于设定的第 三阈值， 若是， 则网络处于拥塞状态， 否则网络不处于拥塞状态；
心跳周期启用子模块， 用于当网络不处于拥塞状态时， 启用重新计算 的当前心跳周期。
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