一种面向多模态网元设备的网络模态配置系统及方法

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术1.本发明涉及多模态网络平台研发技术领域，尤其涉及一种面向多模态网元设备的网络模态配置系统及方法。背景技术：2.为了实现网元基础设备的全维可定义特征，多模态网络将可编程能力引入数据平面，同时将一定的计算能力和存储能力扩展至转发流水线中，从而支持各种主流技术体制应用的承载。然而现有可编程转发技术仅针对单一网络模态功能的加载与验证做理论性验证，在表达规范、验证效率和故障定位等方面存在许多技术障碍与限制。此外，不同模态的网络功能与各种报文处理逻辑交织在一起，导致数据平面功能的复杂度陡然上升，难以保证各种异构流水线在相同物理承载网络中的可靠性和共存性。技术实现要素：3.为了解决实际生产环境下多模态网元的模态加载和功能验证问题，本发明提供一种面向多模态网元设备的网络模态配置系统及方法，可以克服现有方法存在的表达规范欠缺、验证效率低下和故障定位失效缺陷。4.一方面，本发明提供一种面向多模态网元设备的网络模态配置系统，包括：程序规范编译模组、程序功能验证模组和程序故障定位模组；所述程序规范编译模组，用于提供语言规范，并采用所述语言规范将输入的数据平面功能验证程序进行编译解析；所述程序功能验证模组，用于将待验证的数据平面功能程序分解为单模态功能程序、数据流匹配表项和多模态共存映射关系并对分解后的三部分程序进行编码，以及根据程序规范编译模组的编译解析结果和自身的编码结果生成多模态程序功能验证条件；所述程序故障定位模组，用于在模拟环境中对所述程序功能验证模组生成的多模态程序功能验证条件进行求解来验证数据平面功能程序的功能完整性和正确性，并定位得到各模态功能程序存在的缺陷与故障。5.进一步地，所述语言规范包括前提定义、单模态预期行为定义和单设备预期行为定义；所述前提定义，用于对网元节点中的数据流状态进行假设，所述数据流状态包括交换机的初始状态、输入报文的协议头部堆栈和中间元数据；所述单模态预期行为定义，用于允许指定单个模态流水线的正确性；所述单设备预期行为定义，用于将假设和断言插入到数据平面功能程序的指定位置，对单设备上共存的模态进行功能分离与性能约束。6.进一步地，所述程序功能验证模组包括单模态功能程序编码单元、数据结构编码单元、多模态功能共存编码单元、流水线组件编码单元和多模态网元gcl生成器；所述单模态功能程序编码单元，用于将单模态功能程序编码为单分支程序；所述数据结构编码单元，用于将数据流匹配表项定义为选择条件下的对应分支；所述多模态功能共存编码单元，用于根据多模态共存映射关系对异构执行平台的共享资源进行编码；所述流水线组件编码单元，用于根据所述单模态功能程序编码单元、数据结构编码单元和多模态功能共存编码单元输出的结果对流水线组件进行编码，所述流水线组件包括解析器、匹配动作单元和逆解析器；所述多模态网元gcl生成器，用于对所述流水线组件编码单元的编码结果和程序规范编译模组的编译解析结果进行gcl编码优化，生成对应的gcl方程组，所述gcl是指命令保护语言。7.进一步地，所述程序故障定位模组，具体用于利用smt求解器对生成的gcl方程组进行求解，生成多模态网元功能配置报告，然后根据所述报告中的错误行为缩小故障模态的范围，接着通过模拟每个模态的修复程序来进一步查明有缺陷的代码片段。8.进一步地，所述程序故障定位模组，还用于指出可能修复断言错误的解决方案，所述解决方案包括替换表项，和/或，更换执行动作中的语句。9.另一方面，本发明提供一种面向多模态网元设备的网络模态配置系统进行数据平面功能程序验证的方法，包括：步骤1：程序规范编译模组采用设定的语言规范将输入的数据平面功能验证程序进行编译解析；步骤2：程序功能验证模组将待验证的数据平面功能程序分解为单模态功能程序、数据流匹配表项和多模态共存映射关系并对分解后的三部分程序进行编码；然后根据步骤1的编译解析结果和自身的编码结果生成多模态程序功能验证条件；步骤3：程序故障定位模组在模拟环境中对步骤2生成的多模态程序功能验证条件进行求解来验证数据平面功能程序的功能完整性和正确性，并定位得到各模态功能程序存在的缺陷与故障。10.本发明的有益效果：本发明提供的一种面向多模态网元设备的网络模态配置系统及方法，设置了程序规范编译模组、程序功能验证模组和程序故障定位模组；其中，程序规范编译模组针对各种模态流水线的关键属性进行正确性表达，确认规范语法定义的标准性和适用性；程序功能验证模组用于将所有模态功能程序及其对应的验证条件进行归一化编码，为进一步的问题求解和故障定位创造条件；程序故障定位模组用于在模拟环境中快速验证数据平面功能的完整性和正确性，及时定位各模态功能程序存在的缺陷与故障。本发明不仅可以定位各种网络模态程序中的语句缺失错误，还可以以表操作的粒度加快程序调试过程，大大降低了多技术体制共存条件下各网络模态的配置问题，提高了多模态网元设备中不同异构平台的资源利用率。本发明提供的配置系统可以应用于基于多模态网络环境的垂直行业应用部署过程中。附图说明11.图1为本发明实施例提供的一种面向多模态网元设备的网络模态配置系统的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种面向多模态网元设备的网络模态配置系统进行数据平面功能程序加载和验证的方法的流程示意图。具体实施方式12.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。13.实施例1如图1所示，本发明实施例提供一种面向多模态网元设备的网络模态配置系统，包括程序规范编译模组、程序功能验证模组和程序故障定位模组；所述程序规范编译模组，用于提供语言规范，并采用所述语言规范将输入的数据平面功能验证程序进行编译解析；具体地，网络工程师依据支持的语法描述数据平面的功能特征以形成用于对待加载和验证的数据平面功能程序进行验证的数据平面功能验证程序。该程序规范编译模组旨在提供一种简单高级的声明性规范语言，以便将输入的数据平面功能验证程序进行编译解析，以确保规范语法定义的标准性和适用性，正确表达各种模态流水线的关键属性，为下一步的验证求解创造前提条件。14.作为一种可实施方式，所述语言规范包括前提定义、单模态预期行为定义和单设备预期行为定义；所述前提定义用于对网元节点中的数据流状态进行假设，所述数据流状态包括交换机的初始状态、输入报文的协议头部堆栈和中间元数据；所述单模态预期行为定义用于允许指定单个模态流水线的正确性，即在流水线中的任意位置以任意条件检查数据报文的比特值；所述单设备预期行为定义，用于将假设和断言插入到数据平面功能程序的指定位置，形成整个网络设备的功能规范，对单设备上共存的模态进行功能分离与性能约束。15.所述程序功能验证模组，用于将待验证的数据平面功能程序分解为单模态功能程序、数据流匹配表项和多模态共存映射关系并对分解后的三部分程序进行编码，以及根据程序规范编译模组的编译解析结果和自身的编码结果生成多模态程序功能验证条件；具体地，程序功能验证模组旨在将所有模态功能程序及其对应的验证条件进行归一化编码，本发明实施例中，归一化编码方式是：遵循dijkstra算法将输入翻译为命令保护语言（gcl），以确保验证条件的复杂度在可以求解的范围之内。16.作为一种可实施方式，所述程序功能验证模组包括单模态功能程序编码单元、数据结构编码单元、多模态功能共存编码单元、流水线组件编码单元和多模态网元gcl生成器。所述单模态功能程序编码单元用于将单模态功能程序编码为单分支程序。所述数据结构编码单元用于将数据流匹配表项定义为选择条件下的对应分支；例如，将数据流匹配表项的动作索引、动作参数编码为固定长度的位向量（bitvector），继而将整个匹配动作表转化为树状结构的搜索算法，可以显著降低表项匹配的复杂度。所述多模态功能共存编码单元用于根据多模态共存映射关系对异构执行平台的共享资源进行编码，这样做的目的在于确保各模态功能流水线在相互独立的前提下能够复用数据平面资源，提高设备资源利用率。所述流水线组件编码单元用于根据所述单模态功能程序编码单元、数据结构编码单元和多模态功能共存编码单元输出的结果对流水线组件进行编码，所述流水线组件包括解析器、匹配动作单元和逆解析器。所述多模态网元gcl生成器用于对所述流水线组件编码单元的编码结果和程序规范编译模组的编译解析结果进行gcl编码优化，生成对应的gcl方程组。17.其中，通过在有向无环图中执行拓扑排序操作将单模态功能程序编码为单分支程序；以及，针对数据平面的流水线组件进行gcl编码优化，可以有效解决解析器状态爆炸问题。18.所述程序故障定位模组，用于在模拟环境中对所述程序功能验证模组生成的多模态程序功能验证条件进行求解来验证数据平面功能程序的功能完整性和正确性，并定位得到各模态功能程序存在的缺陷与故障。19.作为一种可实施方式，所述程序故障定位模组具体用于利用smt求解器对生成的gcl方程组进行求解，生成多模态网元功能配置报告，然后根据报告中的错误行为缩小故障模态的范围，接着通过模拟每个模态的修复程序来进一步查明有缺陷的代码片段。20.此外，程序故障定位模组，还用于指出可能修复断言错误的解决方案，例如：替换表项，和/或，更换执行动作中的语句。另外，需要说明的是，由于一个断言错误可能存在多种修复方式，因此，程序故障定位模组应当给出修复程序片段的最小范围。21.本发明实施例提供的网络模态配置系统不仅支持网络工程师便捷地表达报文逻辑规范，还能够在期望时间范围内有效验证大规模模态功能部署的正确性，同时在检测到功能故障时能够准确地定位数据平面程序或控制表项中的错误。该系统支持验证特定的模态程序片段，或者任意合法表项下的数据平面功能正确性，最终构建一种模态共存的超融合网络功能设备。22.实施例2基于上述的面向多模态网元设备的网络模态配置系统，如图2所示，本发明实施例还提供一种面向多模态网元设备的网络模态配置系统进行数据平面功能程序验证的方法，包括以下步骤：s101：程序规范编译模组采用设定的语言规范将输入的数据平面功能验证程序进行编译解析；s102：程序功能验证模组将待验证的数据平面功能程序分解为单模态功能程序、数据流匹配表项和多模态共存映射关系并对分解后的三部分程序进行编码；然后根据步骤s101的编译解析结果和自身的编码结果生成多模态程序功能验证条件；s103：程序故障定位模组在模拟环境中对步骤s102生成的多模态程序功能验证条件进行求解来验证数据平面功能程序的功能完整性和正确性，并定位得到各模态功能程序存在的缺陷与故障。23.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。









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