專利名稱：用于檢測網(wǎng)絡(luò)中狀態(tài)改變的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于利用可伸縮的端到端方案迅速檢測網(wǎng)絡(luò)異常或網(wǎng)絡(luò)延遲的較大改變的可伸縮分層系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
用戶或網(wǎng)絡(luò)操作員通常想要連續(xù)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的不同部分的狀態(tài)以迅速檢測異常。當(dāng)前網(wǎng)際路由協(xié)議進(jìn)行鏈路狀態(tài)監(jiān)視并調(diào)整路由表以繞過故障鏈路。然而，由于BGP(邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議)策略路由，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的路由變更信息通常不傳播給互聯(lián)網(wǎng)的其他部分。對(duì)于像覆蓋網(wǎng)絡(luò)或p2p(端到端)網(wǎng)絡(luò)的一些應(yīng)用，節(jié)點(diǎn)數(shù)量非常大并且廣泛分布。因此，迅速知道遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)周圍的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是相當(dāng)困難的。
一種直接的方式是連續(xù)地監(jiān)視有關(guān)的節(jié)點(diǎn)。然而，如果有關(guān)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量較大，則監(jiān)視過程不是可伸縮的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例包括利用基于虛擬坐標(biāo)的地圖嵌入處理以使監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)更加可伸縮并能夠處理網(wǎng)絡(luò)改變的動(dòng)態(tài)特性的分層方法。分層方案被包括進(jìn)來，該方案旨在通過將分層地圖嵌入與詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)感知探測(detailed topology aware probing)相結(jié)合來確定網(wǎng)絡(luò)中的延遲異常，并通過虛擬坐標(biāo)方案有選擇地診斷網(wǎng)絡(luò)延遲異常。針對(duì)描述虛擬坐標(biāo)的屬性的改變的選擇性診斷也被包括進(jìn)來。
用于節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中可伸縮狀態(tài)改變檢測的系統(tǒng)及方法包括將節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)位置嵌入到虛擬地圖環(huán)境中。節(jié)點(diǎn)集群由代表節(jié)點(diǎn)來代表，以形成節(jié)點(diǎn)及集群的層次結(jié)構(gòu)，其中代表節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改變意味著該集群的節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改變。通過有選擇地監(jiān)視代表節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改變，代表節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可伸縮監(jiān)視的能力。
用于節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中可伸縮狀態(tài)改變檢測的系統(tǒng)/方法包括在虛擬地圖環(huán)境中確定參考位置并且基于虛擬地圖環(huán)境中的參考位置確定節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)位置。基于虛擬地圖環(huán)境中的位置執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的集群化。節(jié)點(diǎn)集群用領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)(leader node)代表，其中領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改變意味著該集群的節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改變。監(jiān)視領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改變。
用于節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中可伸縮狀態(tài)改變檢測的另一個(gè)系統(tǒng)/方法包括將節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)位置嵌入到虛擬地圖環(huán)境中，并且用代表虛擬地圖表示節(jié)點(diǎn)集群，以形成代表節(jié)點(diǎn)的集群及子集群的虛擬地圖的層次結(jié)構(gòu)，以使代表虛擬地圖的狀態(tài)改變意味著集群或子集群的節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改變。有選擇地監(jiān)視代表虛擬地圖的狀態(tài)改變，以使代表虛擬地圖產(chǎn)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可伸縮監(jiān)視的能力。
用于監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)中狀態(tài)改變的系統(tǒng)包括連接到網(wǎng)絡(luò)并與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互以從網(wǎng)絡(luò)收集虛擬坐標(biāo)信息的服務(wù)器。虛擬地圖被存儲(chǔ)在與服務(wù)器相關(guān)的存儲(chǔ)器中。虛擬地圖包括節(jié)點(diǎn)及代表節(jié)點(diǎn)的虛擬坐標(biāo)，所述代表節(jié)點(diǎn)代表網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)組。監(jiān)視模塊定期更新地圖中的虛擬坐標(biāo)以檢測節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)組中的或之間的狀態(tài)改變。虛擬坐標(biāo)表示網(wǎng)絡(luò)的被監(jiān)視特性。
結(jié)合附圖閱讀，通過下面說明性的實(shí)施例的詳細(xì)描述將明白這些及其他目的、特性和優(yōu)點(diǎn)。


本申請(qǐng)將參考以下附圖在下面優(yōu)選實(shí)施例的描述中提供細(xì)節(jié)，其中圖1是示出被分配給虛擬地圖的地標(biāo)位置的示意圖；圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，示出用于監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)改變的方法的方框/流程圖；圖3是根據(jù)更詳細(xì)的實(shí)施例，示出用于監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)改變的方法的方框/流程圖；
圖4是示出相對(duì)于虛擬地圖中的地標(biāo)位置所確定的節(jié)點(diǎn)或主機(jī)位置的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，示出為節(jié)點(diǎn)組所選擇的代表或領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的示意圖；圖6是示出被細(xì)分以確定其中異?？赡芤寻l(fā)生的位置的節(jié)點(diǎn)集群的示意圖；圖7是示出確定其中異常可能已發(fā)生的段位置的示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例，示出用于監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)的方框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的示范性實(shí)施例提供可伸縮自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視系統(tǒng)及方法。目標(biāo)節(jié)點(diǎn)被分組成若干集群。集群中的節(jié)點(diǎn)優(yōu)選地在一個(gè)緊密區(qū)域中。換言之，節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變意味著其他節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變。然而，很難弄清楚哪些節(jié)點(diǎn)接近哪些節(jié)點(diǎn)。
采用了虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)，其中在因特網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)中選擇一組強(qiáng)制回應(yīng)命令發(fā)出點(diǎn)(ping points)、地標(biāo)節(jié)點(diǎn)或其他參考位置。測量從參考位置到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離。基于從參考位置到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)距離，以通過歐幾里得空間中的幾何距離估計(jì)網(wǎng)絡(luò)距離的方式，在2或3維歐幾里得空間中針對(duì)每個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)計(jì)算一組虛擬坐標(biāo)。因?yàn)樘摂M坐標(biāo)系統(tǒng)提供了估計(jì)主機(jī)之間的距離的方法，可應(yīng)用集群形成算法，例如K-均值(K-mean)來分組目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。接下來，從每個(gè)集群中選擇節(jié)點(diǎn)，并且僅監(jiān)視被選定的節(jié)點(diǎn)。監(jiān)視包括地標(biāo)節(jié)點(diǎn)定期測量從其本身到選定節(jié)點(diǎn)的距離。之后，計(jì)算選定節(jié)點(diǎn)的新虛擬坐標(biāo)。
如果選定節(jié)點(diǎn)的位置發(fā)生改變從而超過閾值，則該節(jié)點(diǎn)周圍的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)很可能也已改變。節(jié)點(diǎn)屬于的組被進(jìn)一步地調(diào)查。然而，不必監(jiān)視該組中所有節(jié)點(diǎn)。通過應(yīng)用一些集群形成算法，該組可被細(xì)分成若干子組，然后針對(duì)每個(gè)子組選擇質(zhì)心(centroid)或代表節(jié)點(diǎn)。質(zhì)心的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)可被再次獲得。如果一些質(zhì)心已改變其位置，則子組可被進(jìn)一步地細(xì)分。
網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變的節(jié)點(diǎn)可以被識(shí)別。該組節(jié)點(diǎn)可被稱為已識(shí)別節(jié)點(diǎn)。然而，實(shí)際上可能不知道網(wǎng)絡(luò)的有問題地區(qū)。為得到更詳細(xì)信息，可使用蹤跡路徑(traceroute)數(shù)據(jù)，假定可得到從地標(biāo)節(jié)點(diǎn)到所有目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的蹤跡路徑數(shù)據(jù)。
收集蹤跡路徑數(shù)據(jù)中涉及的區(qū)段集合。區(qū)段是一組連續(xù)的鏈路，在其上沒有附連分支。然后，針對(duì)每個(gè)區(qū)段，可迭代執(zhí)行下面的步驟。
選擇一個(gè)區(qū)段，并且如果該區(qū)段已增加了其延遲，則列出所有將受該區(qū)段的延遲增加的影響的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。如果選定的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的集合是已識(shí)別節(jié)點(diǎn)的子集，該區(qū)段則是導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變的可能候選對(duì)象。如果該集合是已識(shí)別節(jié)點(diǎn)的超集，則該區(qū)段不會(huì)是有問題的節(jié)點(diǎn)。可針對(duì)其他區(qū)段執(zhí)行該迭代序列。
按以上步驟選定的區(qū)段集合包括可能已導(dǎo)致問題的候選對(duì)象。在選定的區(qū)段集合中，選擇最小區(qū)段子集。該最小區(qū)段子集被認(rèn)為已導(dǎo)致已識(shí)別節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)改變。該算法中的一個(gè)探索是網(wǎng)絡(luò)改變的原因應(yīng)該盡可能小。為找出該集合，可使用直接的指數(shù)時(shí)間算法，例如僅嘗試所選區(qū)段的每個(gè)子集來檢查是否該子集導(dǎo)致已識(shí)別節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變。
本發(fā)明的實(shí)施例可以采取完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例或硬件和軟件元素兩者都包括的實(shí)施例的形式。在最優(yōu)實(shí)施例中，本發(fā)明被以軟件方式實(shí)現(xiàn)，其包括但不局限于固件、常駐軟件、微代碼等等。
更進(jìn)一步地，本發(fā)明可以采取從計(jì)算機(jī)可用的或計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)可獲得的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，該計(jì)算機(jī)可用的或計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)提供程序代碼以便由計(jì)算機(jī)或任何指令執(zhí)行系統(tǒng)使用或與之結(jié)合使用。出于這里的說明的目的，計(jì)算機(jī)可用的或計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)可以是任何裝置，其可以包含存儲(chǔ)、傳送、傳播或傳輸程序以便由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或與之結(jié)合使用。介質(zhì)可以是電子的、磁性的、光學(xué)的、電磁的、紅外線的或半導(dǎo)體系統(tǒng)(或裝置或設(shè)備)或傳播介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)的例子包括半導(dǎo)體或固態(tài)存儲(chǔ)器、磁帶、可折卸計(jì)算機(jī)軟盤、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、硬磁盤以及光盤。光盤的當(dāng)前例子包括高密度盤-只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)、高密度盤-讀/寫(CD-R/W)以及DVD。
適用于存儲(chǔ)及/或執(zhí)行程序代碼的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可包括直接或通過系統(tǒng)總線間接地連接到存儲(chǔ)器單元的至少一個(gè)處理器。存儲(chǔ)器單元可包括程序代碼的實(shí)際執(zhí)行期間所采用的本地存儲(chǔ)器、成批存儲(chǔ)設(shè)備以及高速緩沖存儲(chǔ)器，其提供至少一些程序代碼的暫時(shí)存儲(chǔ)以減少執(zhí)行期間從成批存儲(chǔ)設(shè)備取出代碼的次數(shù)。輸入/輸出或I/O設(shè)備(包括但不限于鍵盤、顯示器、定位設(shè)備等等)可被直接或者通過中間的I/O控制器連接到系統(tǒng)。
網(wǎng)絡(luò)適配器也可被連接到系統(tǒng)以使數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠通過中間私人或公共網(wǎng)絡(luò)變?yōu)檫B接到其他數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或遠(yuǎn)程打印機(jī)或存儲(chǔ)設(shè)備。調(diào)制解調(diào)器、電纜調(diào)制解調(diào)器以及以太網(wǎng)卡只是若干當(dāng)前可用類型的網(wǎng)絡(luò)適配器。
現(xiàn)在參考附圖，其中同樣的數(shù)字代表相同的或類似的元素，并且最初參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例說明性地示出了可伸縮網(wǎng)絡(luò)距離地圖服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)10可包括因特網(wǎng)、有線網(wǎng)、電話網(wǎng)、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)或任何其他分布式網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)10包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)20。這些節(jié)點(diǎn)20當(dāng)中，可定義地標(biāo)或測量點(diǎn)22。
每個(gè)節(jié)點(diǎn)20被分配了在虛擬地圖30中代表其位置的一組坐標(biāo)24。坐標(biāo)(例如，(x，y)坐標(biāo))反映相對(duì)于地圖30中的其他節(jié)點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)特性(例如，延遲、距離、業(yè)務(wù)擁塞、分組損失率、活動(dòng)性、安全性等等)。例如，x，y可以是位置；x可以是延遲而y是業(yè)務(wù)測量，等等。以所期望的特性的相對(duì)順序保持有效的方式確定被分配的坐標(biāo)24。例如，可以考慮一組節(jié)點(diǎn)間的往返時(shí)間(RTT)度量。每個(gè)節(jié)點(diǎn)22被分配了虛擬地圖30中歐幾里得空間坐標(biāo)，使得兩個(gè)坐標(biāo)之間的歐幾里德距離提供兩個(gè)相應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間的RTT。該過程可被定義為“地圖嵌入”過程。本發(fā)明利用地圖嵌入過程來可伸縮地確定網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的例如延遲改變、距離或其他特性。
可以有任何數(shù)量的地標(biāo)或其他參考位置22；然而三個(gè)良好分布的地標(biāo)可給出優(yōu)選的結(jié)果。采用地標(biāo)22來提供參考，可對(duì)照地標(biāo)22來限定其他節(jié)點(diǎn)在虛擬坐標(biāo)地圖中的坐標(biāo)。
參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的一般實(shí)施例，示出了地圖嵌入過程。在方框102中，在N個(gè)節(jié)點(diǎn)的大集合當(dāng)中，只有一些節(jié)點(diǎn)M(其中M＜＜N)被選為領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)。這M個(gè)節(jié)點(diǎn)的集合包括被用于地圖嵌入過程的集群領(lǐng)導(dǎo)。如果需要，也可選擇單一節(jié)點(diǎn)。在多分辨率方案中，可建立多級(jí)集群或節(jié)點(diǎn)組。針對(duì)節(jié)點(diǎn)的每個(gè)分層，只有代表或領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)(或其虛擬地圖)需要被監(jiān)視。
在方框104中，利用期間間隔，這些M節(jié)點(diǎn)被嵌入到地圖中以確定這些節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。
如果坐標(biāo)存在改變(超出指定閾值)，則在方框106中，將節(jié)點(diǎn)標(biāo)記成檢測已改變的坐標(biāo)的候選節(jié)點(diǎn)?，F(xiàn)在，在方框108中，更詳細(xì)的過程(利用蹤跡路徑或其他軟件算法)被用來檢測該節(jié)點(diǎn)集合當(dāng)中何處網(wǎng)絡(luò)延遲已改變。
參考圖3及4，更詳細(xì)地示例說明利用地標(biāo)節(jié)點(diǎn)的地圖嵌入過程。在地標(biāo)節(jié)點(diǎn)已被選定、加到虛擬地圖中并且針對(duì)地標(biāo)節(jié)點(diǎn)，例如L1、L2、L3(如參考圖1及2所描述)確定坐標(biāo)之后，在方框202中，相對(duì)一組地標(biāo)節(jié)點(diǎn)22測量每個(gè)節(jié)點(diǎn)或主機(jī)節(jié)點(diǎn)20，例如測量RTT。圖4示出了計(jì)算虛擬地圖30中地標(biāo)22的坐標(biāo)24之間距離的節(jié)點(diǎn)或主機(jī)節(jié)點(diǎn)20。一旦確定相對(duì)這些地標(biāo)22的RTT，在方框204中，坐標(biāo)(x，y)25被分配給節(jié)點(diǎn)20，使得歐幾里得距離保持有關(guān)的度量。在方框206中，可采用集群形成算法來確定哪些節(jié)點(diǎn)一起組成集群以及為每個(gè)集群35定義領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)33(見圖5)。
參考圖5，節(jié)點(diǎn)20可被分組成節(jié)點(diǎn)集群35。可采用集群形成算法來確定哪些節(jié)點(diǎn)一起組成集群。優(yōu)選地，集群35中節(jié)點(diǎn)20在區(qū)域中彼此“接近”。換言之，節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變意味著其他節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變。當(dāng)難以確定哪些節(jié)點(diǎn)彼此“接近”時(shí)，采用虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)30(圖4)，其中在網(wǎng)絡(luò)10中選擇強(qiáng)制回應(yīng)命令發(fā)出點(diǎn)(ping point)集合(地標(biāo)22)。從地標(biāo)22到已經(jīng)確定的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)20的距離可被用來將節(jié)點(diǎn)分組成集群35，雖然可采用其他標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)集群35將定義其自己的領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)33，其為集群35的節(jié)點(diǎn)的代表。
再次參考圖3，在方框206中，在一個(gè)實(shí)施例中，基于從地標(biāo)22到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)20的網(wǎng)絡(luò)距離，以通過歐幾里得空間中的幾何距離估計(jì)網(wǎng)絡(luò)距離的方式，針對(duì)每個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)計(jì)算2(或3)維歐幾里得空間中的一組虛擬坐標(biāo)。因?yàn)樘摂M坐標(biāo)系統(tǒng)提供了估計(jì)主機(jī)(20)間的距離的方法，可應(yīng)用諸如K-均值(K-mean)的集群形成算法來組合目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。
在方框214中，選擇并監(jiān)視來自每個(gè)集群的節(jié)點(diǎn)(例如，領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)33)。在一個(gè)實(shí)施例中，只有選定節(jié)點(diǎn)被監(jiān)視。監(jiān)視假定地標(biāo)節(jié)點(diǎn)定期測量從其本身到選定節(jié)點(diǎn)的距離。之后，在方框216中計(jì)算選定節(jié)點(diǎn)的新虛擬坐標(biāo)。
在方框218中，新虛擬坐標(biāo)與舊虛擬坐標(biāo)相比較，并且如果選定節(jié)點(diǎn)的位置發(fā)生改變從而超過閾值，則該節(jié)點(diǎn)周圍的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)很可能也已改變。在方框220中，因?yàn)橄到y(tǒng)可能沒有監(jiān)視組中的所有節(jié)點(diǎn)，已發(fā)生超過閾值的改變的組被進(jìn)一步地調(diào)查以確定何處已發(fā)生改變。
在方框222中，通過應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)集群形成算法，組被細(xì)分成若干子組。在方框224中，針對(duì)每個(gè)子組選擇或計(jì)算質(zhì)心，并且針對(duì)質(zhì)心再次檢查網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)(方框208)。如果一些質(zhì)心已改變其位置，則在方框226中，子組被進(jìn)一步地細(xì)分。
參考圖6，監(jiān)視領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)(或虛擬地圖)，直到遇到超過閾值的改變。如果這樣的問題存在，則集群形成程序細(xì)分集群(或集群的虛擬地圖)35成子集群(或子集群的虛擬地圖)40及42。針對(duì)每個(gè)子集群40及42確定質(zhì)心45及47并執(zhí)行監(jiān)視以進(jìn)一步地識(shí)別哪個(gè)子集群已遇到改變。每個(gè)子集群40及42然后可以被進(jìn)一步地細(xì)分成子子集群50，如此類推，直到已識(shí)別出狀態(tài)改變。
通過提供節(jié)點(diǎn)的集群化及解除集群，提供了用于監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的分層系統(tǒng)，其完全可伸縮成任何規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)或任何數(shù)量的節(jié)點(diǎn)。如果一切順利進(jìn)行，則可以在高層次上監(jiān)視系統(tǒng)，或在故障點(diǎn)中在非常低的層次上，或以任何粒度組合來進(jìn)行監(jiān)視。
也應(yīng)該理解，虛擬地圖可以以和節(jié)點(diǎn)相同的分層方式來布置。這樣，可以監(jiān)視集群的虛擬地圖，并且如果發(fā)生改變，則通過下降虛擬地圖的層次，直到問題可以被識(shí)別并解決，問題可以被放大。虛擬地圖可被如此處所描述地用于監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)代替。
在一個(gè)實(shí)施例中，利用分層布置的虛擬地圖可進(jìn)行節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的可伸縮狀態(tài)改變檢測。節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)位置被嵌入到虛擬地圖環(huán)境中。節(jié)點(diǎn)集群可由代表虛擬地圖表示，以形成表示節(jié)點(diǎn)的集群及子集群的虛擬地圖層次結(jié)構(gòu)，使得代表虛擬地圖的狀態(tài)改變意味著集群或子集群的節(jié)點(diǎn)中的狀態(tài)改變。有選擇地監(jiān)視代表虛擬地圖的狀態(tài)改變，并且代表虛擬地圖產(chǎn)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可伸縮監(jiān)視的能力。
再次參考圖3，在方框228中，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變的節(jié)點(diǎn)可以被識(shí)別。該組節(jié)點(diǎn)可被稱作已識(shí)別節(jié)點(diǎn)。然而，沒有明確地知道實(shí)際成為問題部分網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域。為得到更詳細(xì)的信息，可使用蹤跡路徑數(shù)據(jù)或其他數(shù)據(jù)，假定可得到從地標(biāo)到所有目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的蹤跡路徑數(shù)據(jù)。在方框230中，蹤跡路徑數(shù)據(jù)中涉及的區(qū)段集合得到收集。區(qū)段是一組連續(xù)的鏈路，在其上沒有附連分支。然后，對(duì)于每個(gè)區(qū)段，在檢測算法中執(zhí)行并迭代下面步驟。
在方框232中，選擇一個(gè)區(qū)段。在方框234中，如果該區(qū)段已改變其延遲或其他被監(jiān)視特性已改變，則列出所有會(huì)受區(qū)段的延遲增加的影響的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。在方框236中，如果選定的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的集合是已識(shí)別節(jié)點(diǎn)的子集，則該區(qū)段是導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變的可能候選對(duì)象。在方框238中，如果該集合是已識(shí)別節(jié)點(diǎn)的超集，則該區(qū)段不可能是有問題的節(jié)點(diǎn)。針對(duì)其他區(qū)段執(zhí)行迭代。
選定區(qū)段的集合包括可能已導(dǎo)致問題的候選對(duì)象。在選定區(qū)段集合當(dāng)中，優(yōu)選地選擇最小區(qū)段子集。該最小區(qū)段子集可被斷定為已導(dǎo)致已識(shí)別節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)改變。該算法中的一個(gè)探索包括網(wǎng)絡(luò)改變的原因應(yīng)該盡可能小。為找出集合，可使用直接的指數(shù)時(shí)間算法，例如僅嘗試所選區(qū)段的每個(gè)子集來檢查是否該子集導(dǎo)致已識(shí)別節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變。
參考圖7，其中示例性示出了表明節(jié)點(diǎn)20之間的區(qū)段60的區(qū)段地圖。每個(gè)區(qū)段60可具有針對(duì)具體區(qū)段所計(jì)算或測量的時(shí)間或其他特性。利用如上所述的區(qū)段分析可以比較這些特性。
區(qū)段或節(jié)點(diǎn)可以被預(yù)先表征。一個(gè)可能的方案會(huì)是在受控環(huán)境或模型中設(shè)置節(jié)點(diǎn)，并且隨著各種延遲的引入，觀察所報(bào)告的結(jié)果以及探測業(yè)務(wù)。通過利用根據(jù)本發(fā)明的工具使延遲改變與引入的探測業(yè)務(wù)相關(guān)來分析輸出。
參考圖8，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，說明性地示出了用于映射以及監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)300。服務(wù)器310被連接到網(wǎng)絡(luò)305。網(wǎng)絡(luò)305包括地標(biāo)322，其可包括網(wǎng)絡(luò)305中的節(jié)點(diǎn)或其他識(shí)別標(biāo)志。地標(biāo)322給主機(jī)節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)320提供測量信息。除地標(biāo)322之外或代替地標(biāo)322，也可采用其他參考?；趯哟谓Y(jié)構(gòu)的層次或系統(tǒng)已設(shè)置的方式，節(jié)點(diǎn)320可包括一個(gè)或多個(gè)領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)的集群及/或單一節(jié)點(diǎn)。地標(biāo)322提供了參考，其中相對(duì)該參考確定節(jié)點(diǎn)320的虛擬坐標(biāo)。
距離或其他信息被輸入給服務(wù)器310，其處理該信息以將坐標(biāo)分配給節(jié)點(diǎn)320。該信息被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫或庫312中以建立用于分類和關(guān)聯(lián)(集群)主機(jī)節(jié)點(diǎn)320的虛擬地圖環(huán)境。庫312也存儲(chǔ)用于執(zhí)行在監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)時(shí)所用的多個(gè)服務(wù)的模塊。例如，分別連同其各自的應(yīng)用編程接口314、316、318及319，說明性地示出距離估計(jì)模塊330、搜索模塊332、服務(wù)器選擇模塊334及定期監(jiān)視模塊336。可增加及提供其他模塊以代替或補(bǔ)充說明性地示出的模塊。
基于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的虛擬坐標(biāo)，距離估計(jì)模塊330執(zhí)行距離計(jì)算。搜索模塊332允許針對(duì)特定的節(jié)點(diǎn)、硬件、性能信息或其他標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)搜索。搜索模塊332允許系統(tǒng)查找已遭遇特定的改變或特定值的改變的節(jié)點(diǎn)或區(qū)段。服務(wù)器選擇模塊334允許確定領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)或質(zhì)心來給提供特征節(jié)點(diǎn)/服務(wù)器以進(jìn)行監(jiān)視，而不是監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)。定期監(jiān)視模塊336尋找舊的及新虛擬坐標(biāo)之間的狀態(tài)改變。定期測試狀態(tài)的這些更新并與閾值相比較以確定問題是否存在。其他模塊可被增加或替代那些圖8中示出的模塊。監(jiān)視模塊發(fā)送信息或測量請(qǐng)求給特定的主機(jī)節(jié)點(diǎn)320(主機(jī)IP)，并且節(jié)點(diǎn)響應(yīng)以虛擬地圖中所接收及更新的信息。
本系統(tǒng)及方法可被作為網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)視服務(wù)提供。分層(集群的層次)允許系統(tǒng)不考慮節(jié)點(diǎn)數(shù)量而容易地被伸縮為大、小網(wǎng)絡(luò)。可通過購買運(yùn)行本發(fā)明的方法的程序存儲(chǔ)設(shè)備來提供該服務(wù)。
已描述了利用虛擬坐標(biāo)映射來檢測狀態(tài)改變的系統(tǒng)及方法的最優(yōu)實(shí)施例(本意是說明性的而非限制性的)，注意到，根據(jù)以上教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可做出修改及變化。因此可以理解，在所揭示的由附加權(quán)利要求概述的本發(fā)明范圍及精神內(nèi)的具體實(shí)施例中可做出改變。利用由專利法要求的細(xì)節(jié)及特性，從而已描述了本發(fā)明的方面，在附加的權(quán)利要求中闡述了由專利特許證所要求及期望保護(hù)的方面。
權(quán)利要求
1.一種用于節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的可伸縮狀態(tài)改變檢測的方法，包括步驟將節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)位置嵌入到虛擬地圖環(huán)境中；用代表節(jié)點(diǎn)代表節(jié)點(diǎn)集群，以形成節(jié)點(diǎn)及集群的層次結(jié)構(gòu)，其中代表節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改變意味著集群的節(jié)點(diǎn)中的狀態(tài)改變；以及有選擇地監(jiān)視代表節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改變，使得代表節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可伸縮監(jiān)視的能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中節(jié)點(diǎn)及集群的層次結(jié)構(gòu)包括節(jié)點(diǎn)組的多層結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中有選擇地監(jiān)視的步驟包括在多個(gè)不同的集群層次上監(jiān)視領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，以提供網(wǎng)絡(luò)的可伸縮監(jiān)視。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，進(jìn)一步包括在虛擬坐標(biāo)地圖中更新虛擬坐標(biāo)，以確定網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改變的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的方法，進(jìn)一步包括通過細(xì)分集群或節(jié)點(diǎn)組來調(diào)查在哪里已發(fā)生改變的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的方法，進(jìn)一步包括確定被細(xì)分的集群的質(zhì)心，并且如果集群的狀態(tài)已改變，則進(jìn)一步細(xì)分該集群的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中有選擇地監(jiān)視的步驟包括確定已改變狀態(tài)的所識(shí)別節(jié)點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的方法，其中確定已改變狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)的步驟包括如果連接節(jié)點(diǎn)的區(qū)段的被監(jiān)視特性已改變，則列出被影響的節(jié)點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的方法，進(jìn)一步包括將被影響的節(jié)點(diǎn)與已改變狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)相比較以確定對(duì)狀態(tài)改變負(fù)責(zé)的候選對(duì)象的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中被監(jiān)視的狀態(tài)改變包括延遲改變、距離改變、安全、分組損失率及/或活動(dòng)性改變。
11.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中嵌入坐標(biāo)位置的步驟包括計(jì)算虛擬地圖環(huán)境中的距離。
12.一種包括具有計(jì)算機(jī)可讀程序的計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，計(jì)算機(jī)可讀程序使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行步驟將節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)位置嵌入到虛擬地圖環(huán)境中；用代表節(jié)點(diǎn)代表節(jié)點(diǎn)集群，以形成節(jié)點(diǎn)及集群的層次結(jié)構(gòu)，其中代表節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改變意味著集群的節(jié)點(diǎn)中的狀態(tài)改變；以及有選擇地監(jiān)視代表節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改變，使得代表節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可伸縮監(jiān)視的能力。
13.一種用于節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中可伸縮狀態(tài)改變檢測的方法，包括步驟確定虛擬地圖環(huán)境中的參考位置；基于虛擬地圖環(huán)境中的參考位置確定節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)位置；基于虛擬地圖環(huán)境中的位置將節(jié)點(diǎn)組成集群；用領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)代表節(jié)點(diǎn)集群，其中領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改變意味著集群的節(jié)點(diǎn)中的狀態(tài)改變；以及監(jiān)視該領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改變。
14.根據(jù)權(quán)利要求13中所述的方法，其中代表節(jié)點(diǎn)集群的步驟包括創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)集群及子集群的層次結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14中所述的方法，其中監(jiān)視的步驟包括在多個(gè)不同集群層次上監(jiān)視領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)以提供網(wǎng)絡(luò)的可伸縮監(jiān)視。
16.根據(jù)權(quán)利要求13中所述的方法，進(jìn)一步包括在虛擬坐標(biāo)地圖中更新虛擬坐標(biāo)，以確定網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改變的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16中所述的方法，進(jìn)一步包括通過細(xì)分集群來調(diào)查在哪里已發(fā)生改變的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求17中所述的方法，進(jìn)一步包括確定被細(xì)分的集群的質(zhì)心，并且如果集群的狀態(tài)已改變，則進(jìn)一步細(xì)分該集群的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求13中所述的方法，其中監(jiān)視的步驟包括確定已改變狀態(tài)的所識(shí)別節(jié)點(diǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19中所述的方法，其中確定已改變狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)的步驟包括如果區(qū)段的被監(jiān)視特性已改變，則列出被影響的節(jié)點(diǎn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20中所述的方法，進(jìn)一步地包括將被影響的節(jié)點(diǎn)與已改變狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)相比較以確定對(duì)狀態(tài)改變負(fù)責(zé)的候選對(duì)象的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求13中所述的方法，其中被監(jiān)視的狀態(tài)改變包括延遲改變、距離改變、安全、分組損失率及/或活動(dòng)性改變。
23.根據(jù)權(quán)利要求13中所述的方法，其中確定節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)位置的步驟包括計(jì)算虛擬地圖環(huán)境中的距離。
24.一種包含計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括計(jì)算機(jī)可讀程序，其中當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，計(jì)算機(jī)可讀程序使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求13中所述的步驟。
25.一種用于監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)中狀態(tài)改變的系統(tǒng)，包括被連接到網(wǎng)絡(luò)并與網(wǎng)絡(luò)交互以從網(wǎng)絡(luò)收集虛擬坐標(biāo)信息的服務(wù)器；存儲(chǔ)在與服務(wù)器相關(guān)的存儲(chǔ)器中的虛擬地圖，該虛擬地圖包括節(jié)點(diǎn)及代表節(jié)點(diǎn)的虛擬坐標(biāo)，代表節(jié)點(diǎn)代表網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)組；以及定期更新地圖中的虛擬坐標(biāo)以檢測節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)組中的或之間的狀態(tài)改變的監(jiān)視模塊，虛擬坐標(biāo)表示網(wǎng)絡(luò)的被監(jiān)視特性。
26.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步地包括閾值差，其中監(jiān)視模塊比較新虛擬坐標(biāo)與舊的虛擬坐標(biāo)以確定狀態(tài)改變是否已發(fā)生。
27.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的系統(tǒng)，其中監(jiān)視模塊在多個(gè)不同集群層次上監(jiān)視領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)以提供網(wǎng)絡(luò)的可伸縮監(jiān)視。
28.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的系統(tǒng)，其中監(jiān)視模塊細(xì)分節(jié)點(diǎn)集群以調(diào)查狀態(tài)改變。
29.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的系統(tǒng)，其中監(jiān)視模塊確定被細(xì)分集群的代表節(jié)點(diǎn)并進(jìn)一步監(jiān)視被細(xì)分集群的代表以調(diào)查被細(xì)分集群的狀態(tài)。
30.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的系統(tǒng)，其中被監(jiān)視的狀態(tài)改變包括延遲改變、距離改變及/或業(yè)務(wù)改變。
31.一種用于節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中可伸縮狀態(tài)改變檢測的方法，包括步驟將節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)位置嵌入到虛擬地圖環(huán)境中；用代表虛擬地圖表示節(jié)點(diǎn)集群以形成表示節(jié)點(diǎn)的集群及子集群的虛擬地圖的層次結(jié)構(gòu)，使得代表虛擬地圖的狀態(tài)改變意味著集群或子集群的節(jié)點(diǎn)中的狀態(tài)改變；以及有選擇地監(jiān)視代表虛擬地圖的狀態(tài)改變，使得代表虛擬地圖產(chǎn)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可伸縮監(jiān)視的能力。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于檢測網(wǎng)絡(luò)中狀態(tài)改變的系統(tǒng)及方法。用于節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中可伸縮狀態(tài)改變檢測的系統(tǒng)及方法包括將節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)位置嵌入到虛擬地圖環(huán)境中。節(jié)點(diǎn)的集群用代表節(jié)點(diǎn)來代表，以形成節(jié)點(diǎn)及集群的層次結(jié)構(gòu)，其中代表節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改變意味著集群的節(jié)點(diǎn)中的狀態(tài)改變。通過有選擇地監(jiān)視代表節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改變，代表節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可伸縮監(jiān)視的能力。
文檔編號(hào)H04L29/06GK1925437SQ200610110789
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月29日
發(fā)明者薩姆比特·薩胡, 德班簡·薩哈, 普拉沙恩特·普拉德漢, 麥克爾·R.·哈雷 申請(qǐng)人:國際商業(yè)機(jī)器公司