智慧協同網絡管理系統設計與實現

蓋清海

摘要：網絡管理系統只有具有用于管理智能協作網絡的接入網和核心網，才能有效地用于管理智能協作網絡。結合多年工作，開發出一種接入網絡和核心網絡管理系統，以幫助管理人員管理和控制整個網絡，并更好地管理和協調智能協作網絡中的服務，資源和組件。

關鍵詞：智慧協同網絡;分域管理系統;資源管理;映射管理

智能協調網絡管理系統必須實現集成的接入網和核心網管理，因此有必要將接入網管理系統（ANM）和核心網管理系統（CNM）分開。同時，為了直觀，方便地管理接入網和底層網絡，需要統一的管理系統平臺。通過此平臺，管理員可以根據需要選擇查看訪問網絡管理系統或基本網絡管理系統。

網絡管理系統平臺具有兩個功能：一個是顯示管理系統中包含的所有子管理系統，管理員可以通過鏈接來為特定的子管理系統平臺付費，另一個是子管理系統配置功能。管理員可以根據需要更改子管理系統的訪問地址，或者將新的訪問網絡添加到管理系統平臺的主網絡，以及對網絡管理子系統的新訪問。為了理解上述功能，需要網絡管理系統平臺維護所有子管理系統數據表，包括子管理系統名稱，訪問地址，連接時間和修改時間。

一、接入網管理設計設計

（一）整體架構

接入網管理系統基于OpenStack平臺的體系結構及其物理資源。 整個系統分為五個層：數據訪問層，數據庫，RESTfuI API交互層，管理層和用戶訪問層。

接入網管理系統的五層結構，虛擬資源層和物理資源層如下：

1、物理資源層由不同的物理資源組成，根據資源的類型可分為計算資源，存儲資源和網絡資源。特定的基礎結構包括服務器，交換機，路由器等。物理資源層提供了虛擬化所需的各種資源，直到最高的虛擬資源層，它還是虛擬化技術和OpenStack平臺的基礎。

2、在虛擬資源層中，使用openstack平臺對關鍵物理資源進行虛擬化，相應地管理計算機資源，存儲資源和網絡資源，以及管理頂層服務。

3、Restfui API交互層（稱為API交互層）為激光器提供管理系統服務。特定的服務API包括Nova API，中子API，Keystone API等。

4、數據訪問層主要為監視性能提供監視和報警功能，這是整個系統關注的重點。由于監視數據源（包括虛擬和物理組件）以及監視數據收集方法的復雜性，應在數據訪問層中開發用于數據監視數據的分類，收集和存儲的機制。借助Openstack公里項目，可以存儲和重建收集的組件數據，并選擇所需的數據來存儲分類，以避免完全定量的監控項目。

5、數據庫部分主要存儲在數據訪問層中接收到的監視數據，并提供數據管理和警報管理性能。數據庫分為兩個部分，物理組件和虛擬組件。它們存儲CPU，內存，帶寬等。并使用時間序列數據庫來存儲性能監視數據。

6、管理層涵蓋了所有系統管理功能，包括組件管理，網絡管理和性能管理。 Restfui API通過調用交互層并包括openstack平臺上的項目（包括nova，中子，keystone等）來提供有關關鍵虛擬組件和關鍵虛擬資源的關鍵管理的基本信息。重點是通過數據訪問層進行數據收集，以實現實時數據收集和資源歷史周期的監視。通過將數據庫中的數據與設置的閾值進行比較，可以確定警報操作的判斷。警報操作是向管理員發送警報電子郵件。

7）用戶訪問層為用戶提供對管理系統的訪問權，包括用于顯示管理系統界面并響應用戶操作的Web可視化模塊。

（2）統一資源管理機制

網絡上不同資源管理系統的操作基于openstack平臺，而在開放調用平臺上，通過API的其余部分執行對各種服務的調用。管理系統提供了一個界面，該界面捕獲用戶請求和頁面數據，將它們轉換并調用相應的API成為開放的運算符以完成相關操作。為了提高管理系統資源管理的效率和系統開發效率，應建立與OpenStack平臺資源交互的統一機制，包括請求方法，參數信息和數據傳輸格式。 ，并定制開發了統一的資源運作流程。管理系統與openstack平臺之間的交互過程如圖3-3所示。

良好的交互模式可以在系統的開發和運行中發揮更有效的作用。許多現有的核心Web體系結構都是以REST形式開發的。其余的內容由Roy Thomas Welling在其博士論文中首次介紹給我們，這是一種新型的Internet應用程序，它融合了規范的電影建筑風格。與XML-RPC和soap相比，其余的更為簡單和輕便。

其余的基于資源并在HTTP協議上運行。 REST充分利用了HTTP的現有功能，例如HTTP動詞，HTTP標頭和HTTP狀態代碼。它標識四種類型的資源操作，并調用適當的HTTP請求方法以完成資源操作，即，接收（接收一個或多個特定資源），郵件（創建資源），部署（升級特定資源）和刪除特定資源）。

選擇數據傳輸格式時，JSON是當今最重要的體系結構。與XML之類的傳統數據格式相比，其格式更簡潔，更易于讀取，寫入和使用。 Openstack平臺上的所有服務都稱為Conscious Style，因此訪問網絡管理系統使用Conscious Style和JSON數據格式與關鍵資源進行交互。

對于相對較小的請求，您可以直接從相關的API進行調用。對于具有更多操作的請求，需要組合多個API調用。該API需要Compute API（用于管理虛擬機和密鑰對），Network API（用于管理網絡資源，例如路由器，變電站等）和Block Storage API（用于管理虛擬機存儲）。與OpenStack平臺進行交互之前，需要管理用戶請求，以便可以將數據格式轉換為特定的API要求，可以編寫特殊的JSON數據來請求某些服務以進行請求處理。

二、組網方案設計

在智能協作網絡中，組件身份分為訪問標識符（AID）和路由標識符（RID）。使用這兩個地圖，可以解析用戶身份和位置。在接入網絡中，訪問標識符AID用于反映網絡組件的身份，而在核心網絡中，路由標識符RID用于獲取組件位置信息。本文將智能協同網絡和用于網絡分發的OpenFlow網絡創新機制集成在一起。路由器僅負責運輸和映射，而控制器負責控制數據傳輸策略和映射管理服務器。 。

三、總體模塊設計

核心網絡管理系統的總體模塊設計如圖4所示，重點是管理服務器設計。

管理服務器是整個網絡控制的核心。它在控制級別工作。它連接開放流協議并與之交互，并通過收集整個網絡拓撲和資源來創建全局網絡控制功能。管理服務器包括可視化模塊，分離圖模塊，狀態感知模塊，狀態測量模塊，動態路由模塊，數據包分析模塊和轉發分發模塊。包括分離圖模塊，狀態測量模塊，動態路由模塊和策略分發模塊是基于網絡功能和映射功能的新核心模塊。其他模塊由openflow控制器實現。

可視化模塊：調用每個程序提供的其余接口，并顯示節點信息，拓撲，地圖信息和策略選項以路由到Web界面。

獨立的映射模塊：負責注冊，查詢和維護映射記錄，以及分發分發功能。提供一個新創建的終端救濟映射關系服務，存儲并維護一個關系映射，當交換機發送映射關系請求時，它將到達映射輸入表，并將映射關系發送到交換機的南部接口。同時，北部API接口還提供了映射元素的接口顯示。

狀態感知模塊：負責網絡資源的實時感知，包括拓撲信息發現模塊和感知修改模塊。拓撲發現模塊負責收集網絡拓撲信息，生成實時拓撲結構，并為管理服務器提供全局視圖;集中器感知模塊負責檢測連接到網絡管理服務器的所有交換機，同時通過特定協議提供正常的連接。該模塊是OpenFlow的本機實現，向其他模塊提供AP1調用以修改基本拓撲和信息。

狀態測量模塊：基于狀態感知來檢測網絡的狀態，包括實時流量監控，鏈路使用率計算和鏈路延遲計算。該模塊獲得的數據可以用作動態路由模塊參數，以方便路由策略的計算。

動態路由模塊：實施動態路由算法，制定數據包轉發策略，狀態感知模塊根據狀態數據收集的鏈接以及用戶數據包傳輸請求。

路由策略分配模塊：分析動態路由模塊生成的轉發策略，并根據整個路徑的雙流分配策略，通過南部接口將轉發策略分配為交換表。

軟件包分析模塊：分析通過交換機發送的數據包，以為系統中的其他模塊提供基本信息。

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