[发明专利]基于数据控制平面混合感知的服务功能链故障检测方法

权利要求书

1.一种基于数据控制平面混合感知的服务功能链故障检测方法，其特征在于，包括：构造包括数据平面、控制平面和知识平面的服务功能链故障检测架构，在所述数据平面中设置数据平面数据收集代理，在所述控制平面中设置控制平面SFC组件信息感知代理；

所述数据平面用于设计SFC数据包的带内网络遥测INT格式，实现网络状态信息随SFC数据包存储转发；通过数据平面数据收集代理收集细粒度的SFC状态信息，将收集的信息传输给知识平面的信息数据库中存储；

所述控制平面中的控制平面SFC组件信息感知代理收集SFC组件信息，将收集的信息传输给知识平面的信息数据库中存储；

从知识平面的信息数据库中读出数据，对数据进行预处理，利用深度学习算法对预处理后的数据进行SFC的故障检测与分类；

所述控制平面通过ONOS控制器收集数据平面网络拓扑信息，通过Kubernetes API-Server收集节点信息，该节点信息包括内存和计算资源，所述知识平面构建SFC动态信息库，实时存储全面的SFC网络状态及组件信息；

所述数据平面设计基于INT的SFC数据包格式，采用网络服务头部NSH协议封装SFC的数据包，将INT头部封装在UDP/TCP的负载中，使用IPv4 DSCP字段的前6位标记SFC数据包，后2位标记INT数据包；

在数据平面利用INT技术，通过P4编程语言对交换机进行编程，使交换机在数据包转发到交换机时，将网络状态信息封装在SFC数据包的INT报文段内，且随数据包转发至下一交换机，实现数据包转发过程中对数据平面SFC网络状态信息的细粒度遥测；

所述数据平面采用P4+MACVlan的网络方案，数据平面的交换机接收Kubernetes编排器和ONOS控制器的策略，支持容器部署及P4转发功能，实现交换机与Pod的连接；以交换机ID号为外键，时间戳为标志，在知识平面实现SFC节点与SFC节点之间的SFC网络状态信息的融合，实现每条SFC状态信息的完整性与直观性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据平面采用可编程P4交换机，采用INT被动探测方法，设计SFC数据包的INT格式，实现网络状态信息随SFC数据包存储转发，对数据平面协作控制平面混合感知的网络进行建模；从ONOS控制器获取虚拟网络服务部署信息，通过部署下发机制对虚拟网络功能进行服务编排，组合为服务功能链，数据平面在SFC终点将细粒度的SFC状态信息上交给数据平面网络信息收集代理。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SFC状态包括SFC组件状态和网络状态，分别用S_C和S_N表示，SFC组件包括SFC物理资源和虚拟资源，它们状态集合分别用S_P和S_V来表示，物理资源状态包括SFC的节点和链路，经量化处理抽象为集合其中分别表示物理节点、物理链路，物理节点资源用集合表示，其中，分别表示物理节点的计算资源和存储资源；虚拟资源用表示，其中分别表示VNF资源和虚拟链路状态；VNF资源用表示，其中分别表示VNF的计算资源和存储资源；网络状态抽象为S_N＝ID_SW,Q,ID_Port,T_Tp,D_Link,D_P，其中ID_SW,Q,ID_Port,T_Tp,D_Link,D_P分别表示交换机ID、队列深度、端口ID、吞吐量、链路时延和处理时延。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设计SFC的故障模型包括拥塞故障与路由黑洞两个多因故障类型，设计SFC的故障类型包括节点状态、节点资源利用率、虚拟网络功能状态、虚拟网络资源利用率、虚拟链路、拥塞和路由黑洞，所述拥塞故障类型考虑网络自身状态故障以及节点资源利用过高引起的拥塞故障两种情况，所述路由黑洞故障类型结合全局信息检测交换机完全丢包引起的故障。