[发明专利]一种反映网络多维资源的动态网络图谱数据库构建方法

说明书

本发明公开了一种反映网络多维资源的动态网络图谱数据库的构建方法，该方法采集并存储网络视图中各个节点和链路的实时信息，包括节点CPU使用率、节点内存使用率、节点名称、节点IP和链路时延、链路带宽、链路丢包率，使用内存数据库构建分布式图数据库，加入了多级存储机制和增量索引设计，进行数据老化并将历史数据存入磁盘。本发明将网络拓扑中的节点分为三个层次：集中管理中心、分布式代理测量点和普通端节点，集中管理中心下发测量指令给代理测量点，代理测量点上报测度数据给管理中心，实现动态网络图谱数据库的更新。

技术领域

本发明属于网络测量技术领域，尤其涉及一种反映网络多维资源的动态网络图谱数据库的构建方法。

背景技术

网络管理随着计算机网络而趋于复杂。计算机网络是一些设备和线路的集合，这些设备和线路可以提供由计算机之间传送数据的方法，使在不同地点的用户共享资源。网络管理从宏观上的流量控制到细节处的包处理都需要管理设备对网络各项参数整体而有效的感知。在测量网络各项多维资源过程中，如何存储网络的各项参数成为使网络能够正常、安全、高效、合理地使用和运行的关键。为了保证管理方法对网络系统中的各种设备检测、分析与控制的鲁棒性和可靠性，需要设计可动态反映网络多维资源的图谱数据库。

目前公开文献中的针对于真实网络拓扑环境的图存储数据库目前有三个主流方向：基于关系型数据库构建图数据库、原生图数据库、在NoSQL数据库上封装一层逻辑的图结构。

(1)基于关系型数据库构建图数据库

由于关系型数据库已发展相当成熟，有着相当丰富的设计经验，具有很大的优势。但是其缺点也十分明显：关系型数据库是面向磁盘优化的，最大化利用磁盘顺序读写的优势，在面对图大量的随机访问速度会偏慢；当面对海量数据的读写效率极低；数据库难以横向扩展，面对瞬息万变的网络状态，数据库无法像 web server那样简单的通过添加更多的硬件和服务节点来拓展性能。

(2)原生图数据库

摒弃了关系型数据库的设计模式，使用链表来实现图存储，查询速度有了很大的提升，直接使用图的概念在设计和使用较为简便。然而处理海量数据时，查询和插入操作会极其缓慢，需要大量的内存。当内存不够时，性能会降低并且无版本控制。

(3)使用NoSQL存储的分布式图数据库

其优点和缺点都很突出。它可以通过添加机器横向拓展来支持海量数据；支持海量的并发事务处理和图操作处理；强一致性和实时性；可存储多个版本，可进行版本控制。但它只是在NoSQL数据库上封装了一层图的逻辑，无法表现网络的实时变化信息。另一方面，它基于磁盘存储，其存取速度受I/O瓶颈限制，无法满足实时网络的快速变化。

综上所述，本发明使用了NoSQL存储的分布式图数据库，并采用内存数据库作为内核支持。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种反映网络多维资源的动态网络图谱数据库的构建方法，基于真实的网络结构中建立网络拓扑结构视图，并存储视图中各个节点和链路的实时信息形成动态网络图谱数据库。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是一种反映网络多维资源的动态网络图谱数据库的构建方法。

如图1所示为动态网络图谱的设计示意图。

其中处理层进行相关的一系列分析操作，包括记录节点名称、节点IP、节点CPU使用情况、节点内存使用情况，记录链路时延、链路带宽、丢包率。

接口层提供了一系列可以对多维资源视图进行操作(如图中节点和边的查询和增删)的各种API，这些API向上层隐藏了下层的实现细节，使上层用户使用时就好像直接对视图进行操作。

应用层直接向用户提供服务，如查看最优路径、查看网络状态等。