用于网络服务域中的服务规划和配置的图形数据库的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开内容涉及计算机网络，并且更具体地涉及将网络服务应用于穿越计算机网 络的预订者数据流量。
【背景技术】
[0002] 计算机网络是可以交换数据和共享资源的互连的计算设备的汇集。在基于分组的 网络中，计算设备通过将数据划分成被称为分组的小块来传达数据，这些分组跨网络从源 设备被个别地路由到目的地设备。目的地设备从分组提取数据并且将数据组装成它的原有 形式。将数据划分成分组使源设备能够仅重发可能在传输期间丢失的那些个别分组。
[0003] 被称为路由器的某些设备维护描述经过网络的路由的路由信息。"路由"可以一般 地被定义为在网络上的两个位置之间的路径。路由器包括维护路由信息的有时被称为管理 平面的控制平面和根据路由信息转发接收的分组的转发平面。
[0004] 网络服务提供商向传入分组提供服务，比如安全、隧道传输、虚拟专有网络、过滤、 负荷平衡、VoIP/多媒体处理和各种类型的应用代理（HTTP、XML、WAP等）。服务提供商也 提供被设计为提高用户的体验的质量的内容专属服务，例如，视频流传输和高速缓存。为了 提供这些新服务，服务提供商已经经常转向专门化的专用装置。在一些情况下，路由器已经 被修改为包括向传入分组应用各种服务的附加硬件或者软件。例如，在路由器的服务平面 中安装的线卡可以被配置为执行特定任务，比如以上描述的任务。
[0005] 部署服务并且对影响这样的服务的网络事件做出响应可能成本高和费时间。例 如，人工调配服务可能需要大量时间和人力资源以确定网络资源是否可用。在网络事件 (比如链路或者设备故障）的情况下，可能需要通过确定备选网络资源集合是否可用来人 工地重新调配服务。这样，人工调配服务可能造成更高运营成本，因为现有技术经常需要对 多个资源和这样的资源的相应能力的费时评估。
【发明内容】
[0006] -般而言，描述了用于在图形数据库中表示服务、网络资源以及在这样的服务与 资源之间的关系的技术，该图形数据库用来接近实时地验证、调配和管理服务。图形数据库 的顶点表示服务抽象化和网络资源，并且图形数据库的边表示在服务抽象化与资源之间或 者在网络资源与其它网络资源之间的关系。这里描述的图形数据库表示和映射技术可以可 由软件定义的联网（SDN)控制器用来比其它常规数据建模技术更高效地验证和调配用于 网络服务的请求以及存储在网络中提供的网络拓扑和服务的接近实时的表示。这样，在图 形数据库中对网络资源进行建模使SDN控制器能够比人工地验证和调配这样的服务更高 效地满足用于网络资源的请求。
[0007] 公开内容的技术利用图形数据库的性能以通过在SDN控制器处提供用于接收指 示用于服务的请求的标准数据互换格式化的消息的接口来提高对用于服务的请求的满足。 在一些示例中，接口向使用网络的客户提供用于以成本和时间有效方式请求和配置服务的 灵活性。例如，响应于接收具有用于配置服务的请求的数据互换格式化的消息，SDN控制器 可以查询图形数据库以确定网络资源集合是否可用于满足请求。通过在图形数据库中对网 络资源及其对应关系进行建模以及提供用于接收数据交换格式化的消息的接口（这些消 息指定用于网络资源的请求），公开内容的技术可以减少用于满足用于服务的请求的人工 验证和配置的数量，由此减少为了调配服务而需要的时间和工作的量。另外，公开内容的技 术可以响应于网络事件（比如链路和设备故障）而更新图形数据库。响应于网络事件，SDN 控制器可以查询图形数据库以自动地重新调配现有服务以使用不同网络资源。这样，公开 内容的技术可以减少用于在故障的情况下重新调配服务的故障恢复时间和人工工作的量。
[0008] 在一些示例中，一种方法包括：存储包括多个顶点的图形数据库，每个相应顶点 表示多个网络资源中的相应网络资源，并且图形数据库包括在多个顶点的集合之间的多个 边，每个相应边指示在多个网络资源中的至少两个相应网络资源之间的关系；在软件定义 的网络（SDN)控制器的应用编程接口处接收指示用于在网络内配置网络服务的服务请求 的数据交换格式化的消息；至少部分基于服务请求来查询图形数据库的多个顶点和多个边 的至少一部分以确定多个网络资源的集合是否可以满足用于在网络内调配网络服务的服 务请求；以及响应于确定多个网络资源的集合可以满足服务请求，由SDN控制器配置多个 网络资源的集合以在网络内提供网络服务。
[0009] 在一些示例中，一种非瞬态计算机可读介质包括指令，这些指令使控制器设备的 至少一个处理器：存储包括多个顶点的图形数据库，每个相应顶点表示多个网络资源中的 相应网络资源，并且图形数据库包括在多个顶点的集合之间的多个边，每个相应边指示在 多个网络资源中的至少两个相应网络资源之间的关系；在控制器设备的应用编程接口处接 收指示用于在网络内配置网络服务的服务请求的数据交换格式化的消息；至少部分基于服 务请求来查询图形数据库的多个顶点和多个边的至少一部分以确定多个网络资源的集合 是否可以满足用于在网络内调配网络服务的服务请求；以及响应于确定多个网络资源的集 合可以满足服务请求，配置多个网络资源的集合以在网络内提供网络服务。
[0010] 在一些示例中，一种控制器设备包括：至少一个处理器；用于存储包括多个顶点 的图形数据库的至少一个存储器，每个相应顶点表示多个网络资源中的相应网络资源，并 且图形数据库包括在多个顶点的集合之间的多个边，每个相应边指示在多个网络资源中的 至少两个相应网络资源之间的关系；服务调配模块，其在控制器设备的应用编程接口处接 收指示用于在网络内配置网络服务的服务请求的数据交换格式化的消息；其中服务调配模 块至少部分基于服务请求来查询图形数据库的多个顶点和多个边的至少一部分以确定多 个网络资源的集合是否可以满足用于在网络内调配网络服务的服务请求；以及路径调配模 块，其响应于确定多个网络资源的集合可以满足服务请求来配置多个网络资源的集合以在 网络内提供网络服务。
[0011] 在附图和以下描述中阐述了本公开内容的一个或者多个实施例的细节。其它特 征、目的和优点将从描述和附图以及从权利要求变得清楚。
【附图说明】
[0012] 图1图示了根据这里描述的技术的示例网络系统。
[0013] 图2是图示了根据本公开内容的技术的由示例控制器支持的示例服务链集合的 框图。
[0014] 图3是图示了根据这里描述的技术的示例控制器的框图，该控制器接收路径请 求、计算和调度满足路径请求的路径并且在路径计算域中建立请求的路径。
[0015] 图4是详细图示了根据本公开内容的技术的图3的服务调配模块的示例实现方式 的框图。
[0016] 图5是根据本公开内容的技术的在对网络中的网络资源和服务进行建模的图形 数据库中包括的图形的概念图。
[0017] 图6是图示了根据公开内容的技术的用于使用图形数据库来调配服务的控制器 的示例操作的流程图。
【具体实施方式】
[0018] 图1图示了根据这里描述的技术的示例网络系统。图1的示例网络系统包括作为 专有网络操作以向预订者设备16A_16N(统称为"预订者设备16"）提供基于分组的网络服 务的服务提供商网络2。也就是说，服务提供商网络2为预订者设备16提供网络接入的认 证和建立，从而使得预订者设备可以开始与TON 12交换数据分组，该TON 12可以是内部或 者外部的基于分组的网络，比如因特网。
[0019] 在图1的示例中，服务提供商网络2包括经由服务提供商核心网络7和网关8提供 到分组数据网络（PDN) 12的连通的接入网络6 ( "接入网络6")。服务提供商核心网络7和 TON 12提供可用于由预订者设备16请求和使用的基于分组的服务。作为示例，核心网络7 和/或TON 12可以例如提供批量数据递送、网际协议语音（VoIP)、网际协议电视（IPTV)、 短消息接发服务（SMS)、无线应用协议（WAP)服务或者客户专属应用服务。分组数据网络12 可以例如包括局域网（LAN)、广域网（WAN)、因特网、虚拟LAN (VLAN)、企业LAN、第3层虚拟 专有网络（VPN)、由运营接入网6的服务提供商运营的网际协议（IP)内部网、企业IP网络 或者其某个组合。在各种实施例中，PDN 12被连接到公有WAN、因特网或者被连接到其它网 络。分组数据网络12执行一个或者多个分组数据协议（PDP)，比如IP (IPv4和/或IPv6)、 X. 25或者点到点协议（PPP)，以实现TON 12服务的基于分组的传送。
[0020] 预订者设备16经由接入网络6连接到网关8以接收到用于由预订者设备16主控 的应用的预订者服务的连通。预订者可以例如表示企业、住宅预订者或者移动预订者。预 订者设备16可以例如是个人计算机、膝上型计算机或者与预订者关联的其它类型的计算 设备。此外，预订者设备16可以包括经由无线电接入网络（RAN)4访问服务提供商网络2 的数据服务的移动设备。示例移动预订者设备包括移动电话、具有例如3G无线卡的膝上型 或者台式计算机、具有无线能力的上网本、视频游戏设备、寻呼机、智能电话、个人数据助理 (PDA)等。预订者设备16中的每个预订者设备可以运行多种软件应用，比如字处理和其它 办公支持软件、web浏览软件、用于支持语音呼叫、视频游戏、视频会议和电子邮件的软件以 及其它软件。预订者设备16经由包括有线和/或无线通信链路的接入链路5连接到接入 网络6。术语"通信链路"如这里所用包括任何形式的有线或者无线传送介质，并且可以包 括中间节点，比如网络设备。接入链路5中的每个接入链路可以例如包括对称DSL网络、 WiMAX、T-1线、综合服务数字网络（ISDN)、有线以太网或者蜂窝无线电链路的方面。
[0021] 网络服务提供商操作或者在一些情况下租赁接入网络6的单元以提供在预订者 设备16与网关8之间的分组传送。接入网络6表示如下网络，该网络聚合来自一个或者多 个预订者的数据流量以用于向/从服务提供商的服务提供商核心网络7传送。接入网络6 包括执行通信协议以传送控制和用户数据以有助于在预订者设备16与网关8之间的通信 的网络节点。接入网络6可以包括宽带接入网络、网络、无线LAN、公共交换电话网络（PSTN) 或者其它类型的接入网络，并且可以包括或者另外提供用于蜂窝接入网络（比如图1的无 线电接入网络（RAN)4)的连通。示例包括符合通用移动电信系统（UMTS)架构、被称为长期 演进（LTE)的UMTS演进、由因特网工程任务组（IETF)标准化的移动IP以及由第3代伙伴 项目（3GPP)、第3代伙伴项目2 (3GPPP/2)和全球微波接入互操作性（WiMAX)论坛提出的其 它标准的网络。
[0022] 服务提供商核心网络7(下文为"核心网络7"）向附着到用于接入TON 12的接入 网络6的预订者设备16A-16M赋予基于分组的连通。核心网络7可以表示由服务提供商所 有和运营以互连可以包括接入网络6的多个网络的公有网络。核心网络7可以实施多协 议标签切换（MPLS)转发并且在这样的实例中可以被称为MPLS网络或者MPLS主干。在一 些实例中，核心网络7表示赋予来自一个或者多个服务提供商的服务的多个互连的自治系 统，比如因特网。PDN 12可以表示例如由客户边缘设备（比如客户边缘交换机或者路由器） 耦合到核心网络7的边缘网络。PDN 12可以包括数据中心。
[0023] 在包括有线/宽带接入网络的网络2的示例中，网关8可以例如表示宽带网络网 关（BNG)、宽带远程接入服务器（BRAS)、MPLS提供商边缘（PE)路由器、核心路由器或者网关 或者线缆调制解调器端接系统（CMTS)。在包括蜂窝接入网络作为接入网络6的网络2的示 例中，网关8可以表示移动网关，例如，网关通用分组无线电服务（GPRS)服务节点（GGSN)、 接入网关（aGW)或者分组数据网络（PDN)网关（PGW)。在其它示例中，可以在交换机、服务 卡或者其它网元或者部件中实施关于网关8描述的功能。
[0024] 监管网络2的至少部分的网络服务提供商通常向与接入服务提供商网络的设备 (例如，预订者设备16)关联的预订者赋予服务。赋予的服务可以例如包括传统因特网接 入、网际协议语音（VoIP)、视频和多媒体服务以及安全服务。如以上关于接入网络6描述的 那样，核心网络7可以支持连接到服务提供商网络接入网关以提供对赋予的服务的访问的 多个类型的接入网络基础结构。在一些实例中，网络系统可以包括附着到具有可变架构的 多个不同接入网络6的预订者设备16。
[0025] -般而言，预订者设备16中的任何一个或者多个预订者设备可以通过向网关8发 送会话请求来请求授权和数据服务。网关8转而通常访问认证、授权和记账（AAA)服务器 11以认证请求网络接入的预订者设备。一旦被认证，预订者设备16中的任何预订者设备 就可以朝着服务提供商核心网络7发送预订者数据流量以便访问和接收由TON 12提供的 服务，并且这样的分组跨越网关8作为至少一个分组流的部分。图1中所示的流26表示来 自任何一个或者多个预订者设备16并且被引向TON 12的一个或者多个上游分组流。术语 "分组流"、"流量流"或者简称为"流"是指从特定源设备始发并且向特定目的地设备发送的 分组集合。单个分组流在上游（由预订者设备16之一发源）或者下游（去往预订者设备 16之一）方向上例如可以由5元组标识：〈源网络地址，目的地网络地址，源端口，目的地端 口，协议〉。这一5元组主要地标识接收的分组对应于的分组流。η元组是指从5元组抽取 的任何η项。例如，用于分组的2元组可以是指用于分组的〈源网络地址，目的地网络地址 >或者〈源网络地址，源端口〉的组合。另外，预订者设备可以在认证服务提供商网络2并 且建立用于接收数据服务的通信会话时始发多个分组流。
[0026] 如这里描述的那样，服务提供商网络2包括具有服务节点10A-10N的群集的服务 综合体9,这些服务节点为网络服务提供执行环境。也就是说，服务节点10中的每个服务节 点应用一个或者多个服务。作为示例，服务节点10可以应用分组流的防火墙和安全服务、 承运商级网络地址翻译（CG-NAT)、媒体优化（语音/视频）、IPSec/VPN服务、深度分组检 查（DPI)、HTTP过滤、计数、记账、收费和负荷平衡或者向网络流量应用的其它类型的服务。 服务节点10中的每个服务节点以这一方式表示服务实例。
[0027] 虽然被图示为可以表示数据中心的服务综合体9的部分，但服务节点10可以例如 由核心网络7的一个或者多个交换机或者虚拟交换机耦合。在一个示例中，服务节点10中 的每个服务节点可以在虚拟计算环境中作为虚拟机运行。另外，计算环境可以包括一般计 算设备（比如基于x86处理器的服务器）的可伸缩群集。作为另一示例，服务节点10可以 包括通用计算设备和专用装置的组合。随着被虚拟化，由服务节点10提供的个别网络服务 可以通过分配虚拟化的存储器、处理器利用、存储和网络策略以及水平地通过添加附加负 荷平衡的虚拟机恰如在现代数据中