用于虚拟化核心源的IPDR通信系统的制作方法

用于虚拟化核心源的ipdr通信系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2021年1月21日提交的美国临时专利申请序列号63/139,941的权益。


背景技术：

3.本技术的主题涉及一种用于vcores的ipdr通信系统。
4.有线电视(catv)服务从通常被称为“头端”的中央递送单元向大批客户(例如，订户)提供内容，该中央递送单元通过包括混合光纤同轴(hfc)电缆厂的接入网(包括相关部件(节点、放大器和分路口))将内容频道从此中央递送单元分配给其客户。然而，现代有线电视(catv)服务网络不仅向客户提供诸如电视频道和音乐频道的媒体内容，还提供诸如互联网服务、视频点播、诸如voip的电话服务、家庭自动化/安全等的大量数字通信服务。这些数字通信服务继而不仅需要在从头端通过hfc(通常形成分支网络)到客户的下游方向上进行通信，还需要在通常通过hfc网络从客户到头端的上游方向上进行通信。
5.为此，catv头端历来包括单独的电缆调制解调器终端系统(cmts)以及视频头端系统，所述电缆调制解调器终端系统用于向有线电视客户提供高速数据服务，例如有线互联网、互联网语音协议等，所述视频头端系统用于提供视频服务，例如广播视频和视频点播(vod)。通常，cmts将包括以太网接口(或其它更传统的高速数据接口)以及射频(rf)接口，使得来自互联网的流量可以通过以太网接口、通过cmts被路由(或桥接)，然后到达连接到有线电视公司的混合光纤同轴(hfc)系统的rf接口上。下游流量从cmts递送到客户家中的电缆调制解调器和/或机顶盒，而上游流量从客户家中的电缆调制解调器和/或机顶盒递送到cmts。类似地，视频头端系统将视频提供给机顶盒、具有视频解密卡的电视，或能够解调和解密传入的加密视频服务的其它装置。许多现代catv系统已经在单一平台中将cmts的功能与视频递送系统(例如，edgeqam-正交振幅调制)组合在一起，所述单一平台通常称为集成cmts(例如，集成融合有线接入平台(ccap))-视频服务被准备并提供给i-ccap，该i-ccap然后将视频qam调制到适当的频率上。通常被称为分布式cmts(例如，分布式融合有线接入平台)的另外其它现代catv系统可以包括远程phy(或r-phy)，其通过将传统的集成ccap的物理层(phy)推送到网络的光纤节点来重定位该物理层(r-mac phy将mac和phy两者都重定位到网络的节点)。因此，虽然ccap中的核心执行较高层处理，但远程节点中的r-phy装置将从核心发送的下游数据从数字转换成模拟以在射频上发送到电缆调制解调器和/或机顶盒，并且将从电缆调制解调器和/或机顶盒发送的上游射频数据从模拟转换成数字格式以通过光学方式传输到核心。
附图说明
6.为了更好地理解本发明，并且为了展示如何实施本发明，现在将以举例的方式参考附图，在附图中：
7.图1示出了集成电缆调制解调器终端系统。
8.图2示出了分布式电缆调制解调器终端系统。
9.图3示出了分层网络处理堆栈。
10.图4示出了具有资源分配管理器和容器编排系统的服务器系统。
11.图5示出了具有容器和容器编排系统的服务器系统。
12.图6示出了具有与ipdr收集器互连的相应ipdr导出器的一组vcore。
13.图7示出了与ipdr收集器互连的一组vcore、杂乱服务、ipdr导出器。
具体实施方式
14.参考图1，集成cmts(例如，集成融合有线接入平台(ccap))100可以包括通常以分组化数据的形式经由互联网(或其它网络)发送和接收的数据110。集成cmts 100还可以从运营商视频聚合系统接收下游视频120，通常以分组化数据的形式。举例来说，广播视频通常从卫星递送系统获得，并且被预处理以通过ccap或视频头端系统递送至订户。集成cmts 100接收并处理接收的数据110和下游视频120。cmts 130可以通过rf分配网络将下游数据140和下游视频150传输到客户的电缆调制解调器和/或机顶盒160，所述rf分配网络可以包括其它装置，例如放大器和分路器。cmts 130可以通过网络从客户的电缆调制解调器和/或机顶盒160接收上游数据170，所述网络可以包括其它装置，例如放大器和分路器。cmts 130可以包括实现其所需能力的多个装置。
15.参考图2，由于不断增加的带宽需求、用于集成cmts的有限设施空间和功耗考虑，期望包括分布式电缆调制解调器终端系统(d-cmts)200(例如，分布式融合有线接入平台(ccap))。一般而言，cmts专注于数据服务，而ccap还包括广播视频服务。d-cmts 200使用网络分组化数据将i-cmts 100的部分功能向下游分配到诸如光纤节点的远程位置。示范性d-cmts 200可以包括远程phy架构，其中远程phy(r-phy)优选地是位于光纤和同轴电缆的接合处的光学节点装置。一般来说，r-phy常常包括系统的一部分的phy层。d-cmts 200可以包括d-cmts 230(例如，核心)，所述d-cmts包括通常以分组化数据的形式经由互联网(或其它网络)发送和接收的数据210。d-cmts 200还可以从运营商视频聚合系统接收下游视频220，通常以分组化数据的形式。d-cmts 230接收并处理接收的数据210和下游视频220。远程光纤节点280优选地包括远程phy装置290。远程phy装置290可以通过网络将下游数据240和下游视频250传输到客户的电缆调制解调器和/或机顶盒260，所述网络可以包括其它装置，例如放大器和分路器。远程phy装置290可以通过网络从客户的电缆调制解调器和/或机顶盒260接收上游数据270，所述网络可以包括其它装置，例如放大器和分路器。远程phy装置290可以包括实现其所需能力的多个装置。远程phy装置290主要包括与phy相关的电路(例如，下游qam调制器、上游qam解调器)，以及使用网络分组化数据连接到d-cmts 230的伪线逻辑。远程phy装置290和d-cmts 230可以包括数据和/或视频互连，例如下游数据、下游视频和上游数据295。应当注意，在一些实施例中，视频流量可以直接到达远程物理装置，从而绕过d-cmts 230。在一些情况下，可以在头端处提供远程phy和/或远程mac phy功能。
16.举例来说，远程phy装置290可以将从d-cmts 230接收的下游docsis(即，电缆数据业务接口规范)数据(例如，docsis 1.0、1.1、2.0、3.0、3.1和4.0，其中的每一者都通过引用全文并入本文中)、视频数据、带外信号转换成模拟的，以通过rf或模拟光学系统传输。举例来说，远程phy装置290可以将从诸如rf或线性光学系统的模拟介质接收的上游docsis和带外信号转换成数字的，以传输到d-cmts 230。可以看到，取决于特定配置，r-phy可以将
docsis mac和/或phy层的全部或一部分向下移动到光纤节点。
17.i-cmts装置通常是定制的硬件装置，由单个底盘组成，包括一系列插槽，每个插槽接收配备处理器、存储器以及上面支持的其他计算和网络功能的相应线卡。线卡中的每一个包括相同的硬件配置、处理能力和软件。每个线卡都执行i-cmts装置的功能，包括mac和phy功能。随着系统不断扩展以支持额外客户，系统还包括了额外线卡，以扩展系统的处理能力。不幸的是，实时动态地扩展线卡的数量以满足特定网络的需求是有问题的。
18.基于微处理器的商用现成(cots)服务器平台的计算能力正在增加，而此类系统的费用随着时间在降低。对于此类系统，如果需要，可以使用一个或多个cots服务器(在本文中通常称为虚拟机)对计算系统进行虚拟化和操作。使用在cots服务器和/或虚拟机上运行的容器技术，cots服务器可以仅使用单个操作系统操作。然后，可以使用软件容器隔离每个虚拟化应用程序，使得虚拟化应用程序可能看不到并且不知道在同一台机器上运行的其它虚拟化应用程序。通常，每个cots服务器包括一个或多个intel/amd处理器(或其它处理装置)，其具有运行操作系统软件的相关联存储器和网络能力。通常，cots服务器包括框架和操作系统，其中用户应用程序在此类框架上运行，并且操作系统是从实际操作系统抽象出来的。每个虚拟机都可以作为一个或多个在cots服务器上运行的软件应用程序被实例化和操作。多个软件容器可以在相同的cots服务器和/或相同的虚拟机上被实例化和操作。多个cots服务器通常包括在一个或多个数据中心中，每个数据中心都彼此通信。多个cots服务器可以位于不同地理区域以提供地理冗余。在一些实施例中，容器可以包括与虚拟机相同的功能，或反之亦然。在一些实施例中，通常称为容器组的容器化部件的分组可以呈虚拟机的形式。
19.在一些实施例中，cots服务器可以是“裸金属”服务器，其上通常包括操作系统以及驱动程序，以及容器编排系统的一部分。然后，一个或多个容器被添加到“裸金属”服务器中，同时由容器编排系统管理。本文中所描述的容器编排系统可以根据需要如同虚拟机编排系统那样工作，并且被称为虚拟机编排系统。在一些实施例中，“裸金属”服务器可以与运行于其上的操作系统上的容器，连同驱动程序以及容器编排系统一起使用。在一些实施例中，可以从cots服务器省略虚拟机。
20.包括在线卡和/或远程phy装置上的选定软件过程可以在“裸金属”服务器和/或虚拟机上运行，包括在cots服务器上运行的软件容器，包括“活动”和“备份”软件过程两者。由此类“裸金属”服务器和/或虚拟机提供的功能可以包括较高级别功能，例如，分组处理，所述分组处理包括路由互联网分组配置、通过伪线操作的第2层虚拟专用网络，以及多协议标签交换路由。由此类“裸金属”服务器和/或虚拟机提供的功能可以包括docsis功能，例如docsis mac和包封、信道配置、服务流管理、服务质量和速率限制、调度和加密。由此类“裸金属”服务器和/或虚拟机提供的功能可以包括视频处理，例如eqam和mpeg处理。
21.每个cots服务器和/或虚拟机和/或软件容器可以包含不同的硬件配置文件和/或框架。例如，cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机和/或软件容器的每者都可以在不同的处理器类型、每个处理器的不同数量的处理核心、每个处理器类型的不同量存储器、每个处理核心的不同量存储器、不同的加密能力、不同量的可用处理器外存储器、不同的存储器带宽(ddr)速度，以及各种类型和能力的网络接口，例如以太网卡上执行。以此方式，不同的cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机和/或软件容器可以具有取决于特定硬
件而不同的处理能力。cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机和/或软件容器可以包含不同的软件配置文件。例如，cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机和/或软件容器的每者可以包括运行于其上的不同软件操作系统和/或其它服务，在本文中一般称为框架。以此方式，不同的cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机和/或软件容器可以具有根据特定软件配置文件而变化的不同软件处理能力。
22.参考图3，为了进行数据处理和跨网络传输数据，硬件和/或软件的架构可以多个不同平面的形式配置，每个平面执行不同的功能集合。在相关部分中，分层架构可以包括不同的平面，例如管理平面300、控制平面310、数据平面320和交换织构330，以实现数据分组的发送和接收。
23.例如，管理平面300通常可以被认为是用户交互或以其它方式被认为是正在运行的一般软件应用程序。管理平面通常配置、监测并提供为网络堆栈的所有层和系统的其他部分服务的管理和配置。
24.例如，控制平面310是指向交换功能的部件，交换功能常常包括系统配置、管理，以及路由表信息和转发信息的交换。通常，路由表信息交换的执行相对不频繁。控制平面310的路由控制器与其它交换机交换拓扑信息，并基于路由协议构建路由表。控制平面还可以创建用于转发引擎的转发表。一般来说，控制平面可以被认为是作出哪里发送流量的决策的层。由于未对每个到达的个体分组执行控制功能，因此它们往往不具有严格的速度限制。
25.例如，数据平面320解析分组标头用于进行交换，管理服务质量、过滤、介质访问控制、封装和/或排队。一般而言，数据平面承载数据流量，在电缆分配网络的情况下，数据流量可能很大。一般来说，数据平面可以被认为是主要通过交换织构根据控制平面逻辑沿着通往选定目的地的路径向下一跳转发流量的层。数据平面往往具有严格的速度限制，因为它正在每个到达的个体分组上执行功能。
26.例如，交换织构330提供网络拓扑，以经由一个或多个网络交换机互连网络节点。
27.随着系统不断扩展以支持额外客户，系统包括了附加的cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机和/或软件容器，以扩展整个系统的处理能力。为了提供处理冗余，可以包括一个或多个附加的cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机和/或软件容器，其被指定为“备份”，在检测到故障事件时交换用于“活动”过程。扩展cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机和/或软件容器的数据平面320以为动态变化的处理需求服务应当以特定方式执行，以确保对数据分组进行足够快速的处理，并为数据分组的传输提供足够的带宽，确保它们不会以其他方式丢失。
28.期望将数据平面虚拟化，特别是cots服务器和/或“裸金属”服务器上的远程phy功能的一部分。以此方式，用于电缆分配系统的mac核心可以在cots服务器和/或“裸金属”服务器上运行。通过本文引用，虚拟化远程phy mac核心在本文中可以被称为vcore实例。
29.参考图4，期望将平台作为服务并入，所述服务使用操作系统级虚拟化来以程序包递送软件，所述程序包通常被称为容器410。每个容器彼此隔离，并捆绑其自身的软件、库和配置文件。容器可以使用限定的信道彼此通信。一般而言，一个或多个应用程序及其从属项可能打包在可在cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机上运行的虚拟容器中。这种容器化提高了应用程序运行的灵活性和可迁移性，例如现场cots服务器、“裸金属”服务器、公共云cots服务器、私有云cots服务器或其他设备。由于每个容器相对较轻，单个cots服务
器和/或“裸金属”服务器和/或在cots服务器和/或“裸金属”服务器上操作的虚拟机可以同时运行若干容器。另外，cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机和/或容器可以分布在电缆分配系统内。
30.cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机可以包括容器编排系统420，以用于在一个或多个cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机之间实现容器410的应用程序部署、缩放和管理的自动化。优选地，运行容器编排系统420的计算装置与为数据平面应用程序提供容器的计算装置是分开的。应理解，图4中所示的虚拟机可以省略，例如cots b。容器的应用程序部署、缩放和管理可以包括跨越多个主机的集群，例如多个cots服务器。容器的部署、维护和缩放可以基于底层系统能力的特性，例如不同的处理器类型、每个处理器的不同处理核心数量、每个处理器类型的不同量的存储器、每个处理核心的不同量存储器、不同量的可用处理器外存储器、不同的存储器带宽(ddr)速度、不同的框架和/或网络接口的不同类型和能力，例如以太网卡。此外，容器编排系统420可以分配不同量的底层系统能力，例如特定处理器类型、选定数量的处理器(例如，1个或更多个)、每个选定处理器的特定数量的处理核心、每个处理器类型的选定量存储器、每个处理核心的选定量存储器、选定量的可用处理器外存储器、选定框架和/或网络接口的选定量和/或类型，例如以太网卡。容器编排系统420的对应代理可以包括在每个cots服务器(例如，cots a和/或cots b)上。
31.容器编排系统420可以包括容器化部件的分组，通常称为容器组430。容器组由共同位于同一cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或同一虚拟机上的一个或多个容器构成，它们可以共享同一cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或同一虚拟机的资源。每个容器组430优选地在集群内被分配唯一的容器组ip地址，这允许应用程序使用端口而没有冲突风险。在容器组430内，每个容器可以基于本地主机或其它寻址服务彼此参考，但一个容器组内的容器优选地没有直接寻址另一容器组内的另一容器的方式，因此，其优选地使用容器组ip地址或以其它方式寻址服务。
32.传统的d-cmts rphy核心可以实施为特别构建的既包括软件又包括硬件的器械，以实现期望的性能特性，例如确保数据分组传输的定时。由于其特性的固定性质，特别构建的器械不适合自动部署或自动缩放。与特别构建的器械相反，vcore实例优选地在运行在诸如linux的操作系统顶部的cots服务器和/或“裸金属”服务器上的软件中实现。vcore实例优选地以易于促进自动化技术的方式实施，例如生命周期管理、灵活缩放、健康监测、遥测等。不幸的是，在cots服务器和/或“裸金属”服务器上运行vcore实例往往会导致一些挑战，主要与数据平面部件有关。主要挑战之一涉及确保及时有效地向网络提供数据，以实现电缆数据分配环境的实时特性。电缆数据分配环境包括对数据分组递送定时的实时限制，这在典型的基于web的环境或数据库环境中不存在。
33.每个vcore实例优选地在容器内实施，其中每个容器的大小(例如，尺度、存储器、cpu、分配等)转换成分配给特定vcore实例的服务器硬件和软件资源的量。分配给每个特定vcore实例的服务器硬件和软件资源的量优选地是vcore实例可以容易地向其提供rphy mac核心服务的客户组(例如，服务组)数量和/或客户数量的函数。例如，可以将有限量的服务器硬件和软件资源分配给具有有限数量的客户组和/或客户的特定vcore实例。例如，可以将很大量的服务器硬件和软件资源分配给具有很大数量的客户组和/或客户的特定vcore实例。例如，选定服务器硬件资源优选地以非重叠方式在不同vcore实例之间分配，使
得每个vcore实例具有专用且可预测量的服务器硬件资源。例如，选定软件资源优选地以非重叠方式在不同vcore实例之间分配，使得每个vcore实例具有专用且可预测量的软件资源。举例来说，单个vcore可以是包括四个容器的kubernetes容器组，即(1)vcore管理容器、(2)数据平面容器、(3)控制平面容器和(4)vcore初始化容器。
34.例如，优选分配给每个vcore实例(cc)的cpu核心的数量可以是通过该vcore实例连接的总ussg(上游服务组——客户调制解调器和/或机顶盒组)(ussg)和总dssg(下游服务组——客户调制解调器和/或机顶盒组)(dssg)的函数。这可以表示为vcore：cc＝f1(ussg,dssg)。可以根据需要同样地分配其它硬件和/或软件特性。
35.例如，分配给每个vcore实例(cbw)的网络容量可以是连接到该vcore实例的总ussg(上游服务组——客户调制解调器和/或机顶盒组)(ussg)和总dssg(下游服务组——客户调制解调器和/或机顶盒组)(dssg)的函数。这可以表示为cbw＝f2(ussg,dssg)。可以根据需要同样地分配其它硬件和/或软件特性。
36.vcore实例的缩放可以指在cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机上的容器内自动创建和部署vcore实例的能力，所述vcore实例被适当地设定大小以服务于特定集合的远程物理装置和/或服务组(例如，有线电视客户集合)和/或有线电视客户。在一些情况下，vcore实例的缩放还可以包括自动修改cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机上的pod内的现有vcore实例的硬件和/或软件特性的能力，以适当地设定大小以服务于修改的特定集合的远程物理装置和/或服务组(例如，有线电视客户集合)和/或有线电视客户。
37.资源分配管理器470可以将cots服务器和/或“裸金属”服务器资源的合适量的硬件和软件分配或重新分配到每个特定的vcore实例(例如，cpu核心和/或存储器和/或网络容量)。分配或重新分配到每个vcore实例的此类cots服务器和/或“裸金属”服务器硬件和软件资源的量可以是其规模以及其它特征，例如各种其它资源分配的函数。资源分配管理器470的对应代理可以包括在每个cots服务器上(例如，cots a、cots b)。
38.vcore实例包括用于数据分组传输的数据平面软件以及数据平面的其它功能。数据平面软件可以包括用于管理数据平面的数据分组的一组数据平面库和网络接口控制器(nic)驱动程序。优选地，与像典型网络处理软件的kernel空间相反，数据平面软件在用户空间中操作，因此它不使用操作系统内核和容器管理网络驱动程序和插件。例如，数据平面软件可以包括队列管理器、缓冲器管理器、存储器管理器和/或用于分组处理的分组框架。数据平面软件可以使用与内核隔离的cpu核心，这意味着操作系统调度的过程不在这些隔离的cpu核心上运行。在数据平面软件与操作系统软件之间分开cpu核心确保了操作系统软件执行的任务不会干扰数据平面软件及时处理数据分组。另外，在数据平面软件和操作系统软件之间分开cpu核心使得两者都能够使用相同的物理中央处理单元，尽管是相同物理中央处理单元的不同核心。另外，也可以分开其它硬件和/或软件能力，例如，选定的处理器(例如，1个或更多个)、每个选定处理器的特定数量的处理核心、每个处理器类型的选定量的存储器、每个处理核心的选定量的存储器、选定量的可用处理器外存储器、选定框架和/或选定量和/或类型的网络接口。
39.还希望每个vcore实例具有远离其他vcore实例和操作系统软件的专用网络带宽能力。为了为vcore实例提供专用网络带宽，物理网络接口卡可以被虚拟化，使得多个不同
的软件应用程序可以利用相同的网络接口卡，每个网络接口卡具有保证量的可用带宽。网络接口卡优选地使用单一根输入/输出虚拟化技术(sr-iov)进行虚拟化。sr-iov将nic物理功能(例如，pf)划分成一个或多个虚拟功能(vf)。pf和vf的能力通常不同。一般来说，pf支持队列、描述、卸载、硬件锁、硬件链路控制等。一般来说，vf支持基于队列和描述符的网络特征。
40.vcore实例的自动化创建、部署和移除可以由容器编排系统420执行。
41.参考图5，vcore实例530可以在cots服务器和/或“裸金属”服务器500上操作，充当用于通过收敛互连网络连接的一个或多个远程物理装置(通常位于相同枢纽中)的远程phy mac核心。vcore实例530可以包括数据平面软件532。vcore实例530中的每个通常被称为pod。cots服务器500可以与互联网560、一组网络交换机570、远程物理装置580和客户590通信。cots服务器和/或“裸金属”服务器，包括在其上操作的vcore实例，通常是具有以下特性中的一个或多个的相对高性能服务器：
42.硬件：
43.至少一个管理nic 510通常连接到单独的管理网络512。管理nic 510主要用于协调和管理服务器应用程序，服务器应用程序还可以管理数据流量。
44.优选地，包括至少两个(用于冗余)数据平面nic 514(即，数据平面物理网络接口)以及sr-iov和ptp(ieee 1588)522以用于数据分组的硬件时间戳能力。数据平面nic 514用于提供与远程物理装置和客户调制解调器和/或此类远程物理装置后方的机顶盒/消费场所设备的连接。vcore实例530可以各自包括通往每个数据平面nic 514的虚拟功能534网络接口。
45.另外，硬件可以包括用于des加密的专用装置。
46.软件：
47.优选地，cots服务器和/或“裸金属”服务器上的操作系统是linux os，例如ubuntu、redhat等。
48.cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机包括容器软件。
49.cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机和/或其它服务器包括容器编排系统的至少一部分。
50.cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机和/或其它服务器包括资源分配管理器(ram)520，其至少部分地管理用于vcore实例的软件和/或硬件资源的服务器分配，包括例如：cpu核心、存储器、vf、mac地址等。ram 520还可以提供服务器配置，包括os配置、驱动程序支持等、诊断和健康状况监测。cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机和/或其它服务器可以包括编排应用540，其至少部分地管理vcore(例如，容器和/或容器组)的管理。
51.cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机和/或其它服务器可以基于整个系统的祖主时钟运行ptp应用程序522，其同步cots服务器和/或“裸金属”服务器和/或虚拟机和/或vcore实例520的系统时钟。为了提高准确性，ptp应用程序522优选基于硬件时间戳和存在于nic 514上的精确硬件时钟。
52.容器初始化和针对容器的资源分配可以通过分布式方式执行。初始vcore初始化582可以用于执行或以其它方式导致执行实例化vcore的默认配置。vcore编排584可以用于
执行或以其它方式导致执行实例化vcore的管理以及针对特定vcore的资源分配。以此方式，初始vcore初始化582和vcore编排584一起工作以实例化vcore，将资源分配给vcore，并管理配备资源的实例化vcore。初始vcore初始化582优选地与服务器上的编排应用540结合操作以实例化默认vcore。vcore编排584优选地与服务器上的编排应用540一起操作以执行vcore的编排。vcore编排584优选地与ram 520一起操作，以为vcore分配资源。
53.如前所述，包括vcore实例的cots服务器具有至少部分由ram 520管理的资源分配。在cots服务器启动阶段期间，ram可以创建多个资源池(cpu核心、数据平面网络vf、加密vf等)，之后，ram可以在容器编排系统540请求部署时将资源从每个池分配到vcore pod或将资源出租给vcore pod。此外，ram 520可以根据需要管理可以被选择性地转移给专用硬件的数据加密和解密。
54.ram 520可以包括rest api，其可以用于分配和释放资源，并且也可以用于确定资源可用性和分配状态。ram 520还可以定期检查资源池状态，并且将检查结果放到存储器内密钥值数据库高速缓存，以保持持久性，并且在cots服务器崩溃时使用该高速缓存的数据。存储器内密钥值数据库高速缓存优选不适于容易地随机访问，更适合在cots服务器崩溃时将数据重建回到存储器中。
55.vcore实例配置通常由至少两个部分组成。第一部分可以是rphy mac核心配置。rphy mac核心配置包括例如docsis、rf、rpd、cable-mac、ip寻址、路由等。第二部分可以是数据平面配置532。数据平面配置532，特别是用于rphy mac核心装置的虚拟数据平面的配置，包括例如由数据平面532使用的cpu核心id、由数据平面432使用的数据平面网络vf地址、用于接口的mac地址、用于加密卸载的加密vf地址、存储器分配等。在许多实施例中，rphy mac核心配置由多个系统操作员在实际配置之前提供。可以基于在初始化阶段期间由vcore实例自身从ram 520接收的资源信息来确定数据平面532的vcore实例。一般来说，vcore优选执行mac层功能。
56.如前所述，vcore一般来说是cmts核心的软件实施，其包括在公共互联网和消费场所设备之间路由数据分组的数据平面功能。vcore提供cmts服务的能力是底层硬件(通常是cots服务器)的能力的函数。在数据中心内维护的此类cots服务器通常包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器中的每一个通常包括多个集成核心(例如，4、8、16、20或更多个)。一般来说，每个处理器的每个核心可以被视为其自身的计算系统，因为它具有其自身的指令管道、解码器、堆栈和可用存储器。可分解成较小并行处理块的软件程序可以通过将所述独立处理块调度到多核处理器的不同核心且以至少部分并行方式执行所述独立处理块而被显著加速。例如，可以将一组10个独立功能拆分到10个核心上，并且如果每个功能需要等量的时间来完成，则执行速度通常比在单核处理器的单个核心或多核处理器的单个核心上运行所有10个独立功能快10倍。因此，将软件程序分解成子程序，以及调度将在处理器的多个核心上同时执行的所述子程序，提供了处理的加速，并且当考虑处理器内的所有核心时，在每秒运行更多指令的意义上提高了硬件效率。
57.对于vcore，通常希望保留至少一个核心以用于选择性计算密集操作，例如实时数据平面分组处理，以最大化数据分组的执行吞吐量。
58.取决于一组一个或多个服务组可能需要的计算资源，期望向vcore提供足够多计算资源以提供有效且及时的处理。例如，向vcore分配太少的核心和/或vnic带宽将使资源
服务非常匮乏，导致向客户提供的服务质量降低。而且，取决于一组一个或多个服务组可能需要的计算资源，期望向vcore不提供过剩多计算资源以提供有效且及时的处理。例如，分配过多核心和/或将过多的vnic带宽保留给vcore不会有效利用整个cots服务器硬件，从而在cots服务器上留下未使用的功能。为vcore适当地选择一个或多个核心和/或vnic带宽是合乎需要的。此外，需要高效地安装和配置vcore，以分配适当的资源。
59.参考图6，vcore700中的每一个可以使用网际协议细节记录(即，ipdr)流式传输协议来收集和记录在网络上产生的数据流量统计数据。ipdr协议是与docsis协议集成的服务。vcore收集基于每位客户的基于网际协议的服务使用情况的信息。以此方式，ipdr数据可以包含关于vcore内的每个流的信息和关于网络上的每个客户装置(例如，电缆调制解调器)的消费使用信息。可以观察到，ipdr数据可以包括与客户有关的信息。ipdr数据可以包括各种不同类型的数据，例如有利于业务应用的收费和计费。ipdr数据还可以包括关于网络容量、客户使用情况、主动网络维护、下游数据使用情况、上游数据使用情况、客户标识、vcore标识、vcore配置、vcore使用情况、客户配置等的网络信息。其他类型的ipdr数据可以包括例如vcore名称、系统正常运行时间、vcore系统正常运行时间、vcore ipv4地址、vcore ipv6地址、电缆调制解调器mac地址、电缆调制解调器ipv4地址、电缆调制解调器ipv6地址、电缆调制解调器服务质量版本、电缆调制解调器注册状态值、电缆调制解调器最后注册时间等。每个vcore收集的ipdr数据由相应的ipdr导出器710发送至位于中心位置的ipdr收集器720。ipdr收集器720定期从相应的ipdr导出器710接收更新。举例来说，可以基于时间(例如，每15分钟)，当事件触发它时(例如，电缆调制解调器重置)以及当ipdr收集器询问数据时(例如，临时)，收集ipdr模式类型。以此方式，收集关于网络特性、vcore特性、客户特性以及网络、vcore和客户的数据使用情况的大量数据。ipdr导出器710捕获每个客户的数据，并生成ipdr数据(例如，数据对象)，这些数据通过网络发送给ipdr收集器720，ipdr收集器定期以异步方式收集和报告接收到的数据。利用大量的vcore，例如数百个vcore，它产生大量tcp/ip连接，这可能对ipdr收集器720造成负担。而且，ipdr导出器往往需要托管vcore的对应服务器上的计算资源，而这些资源可能并不容易获得。此外，对用于相应vcore的大量ipdr导出器的管理和配置，包括相应ipdr导出器的ip地址分配，也十分繁重。
60.参考图7，为了减少与图6的架构相关联的限制，期望不在每个vcore上使用ipdr导出器将ipdr数据提供给ipdr收集器以定期收集ipdr数据。每个相应的vcore 800都将ipdr810的数据提供给消息传递服务820，而不是相应vcore充当个体ipdr导出器。
61.消息传递服务820优选是适合于实时数据馈送的流处理服务。消息传递服务优选地使用基于二进制tcp的协议，其使用“消息集”抽象，将消息一起作为“主题”822。主题822有助于将不同类型的数据分组到不同组中。举例来说，可以在匹配上游统计数据的“usutilstats”主题内提供上游vcore数据。例如，可以在匹配下游统计数据的“dsutilstats”主题内提供下游vcore。举例来说，可以在“cpe”的主题内提供电缆调制解调器ipv6地址数据。此外，不同的选定数据可以分组到单个主题中。以这种方式，所有ipdr数据被选择性地提供给主题中的一个。此外，每个相应的vcore以相同的方式向相同的主题集提供其各自的ipdr数据。因此，消息传递服务的每个主题将具有来自所有vcore的该主题的所有ipdr数据。优选地，包括在相应主题中的数据集优选地彼此不同。消息传递服务可以使用任何合适的技术，例如apache kafka来实现。apache thrift可以用于定义被置于受支持
的每种记录类型的消息传递服务中的数据，其中每种记录类型使用单独的消息主题。
62.ipdr服务830消耗每个主题822内的数据，从而从消息传递服务820中移除数据。ipdr服务830由此以有组织的方式从消息传递服务820接收来自每个vcore 800的所有ipdr数据810。
63.ipdr导出器840从ipdr服务830接收数据，并以网际协议详情记录(即ipdr)流式传输协议中包括的单个流的形式提供ipdr数据。ipdr导出器840被配置为通过网络860向ipdr收集器850提供网际协议详情记录(即ipdr)流式传输协议。ipdr收集器850包括单个互连，以从ipdr导出器840接收来自多个vcore的数据。ipdr流式传输协议优选地符合ipdr/sp规范(2004)，所述ipdr/sp规范以全文引用的方式并入本文中。ipdr导出器840负责与ipdr收集器850的连接，用于维持每种类型ipdr会话的会话，并且将数据发送至ipdr收集器850。这样，从ipdr收集器850的角度来看，系统的配置似乎包括单个ipdr导出器840，同时支持大量vcore，进而支持大量客户。ipdr服务830和ipdr导出器840服务可以根据需要是独立的服务或组合。
64.ipdr导出器840包括宁静服务(例如，rest api——表示状态转移)，该服务以安全、统一和无状态的方式向调用客户端暴露api。rest api可以用于预配ipdr会话类型、ipdr导出器以及ipdr收集器。而且，api可以集成到用户界面中，以(1)启用或禁用ipdr导出器运行；(2)预配、启用或禁用ipdr收集器；(3)预配ipdr导出器作为与ipdr收集器连接的接受器或发起器；(4)优选以与主题一致的方式启用或禁用选定的ipdr会话类型；(5)检索ipdr收集器针对ipdr会话类型活动针对什么的信息；以及(6)检索ipdr导出器服务统计数据。优选地，ipdr导出器通过使用提供rest api的基于网络云的服务来管理vcore上的ipdr数据收集。
65.在另一个实施例中，ipdr导出器和ipdr收集器可以被直接从消息传递服务读取数据并且使其可用于后续分析的服务替换。
66.聚合工作的一部分是控制指向ipdr收集器的活动会话量。每个ipdr记录类型都是指向ipdr收集器的单个会话。在docsis ipdr中，每种记录类型都具有与之关联的ipdr会话id。ipdr导出器服务维持这种行为。当流式传输ipdr数据时，该协议可以使用“ipdr start”消息，随后是许多ipdr数据分组，并以“ipdr stop”消息结束。作为数据聚合的结果，可能针对相同的ipdr数据类型存在若干开始和停止消息，因为包括了许多vcore。例如，ipdr基于时间的数据的收集可以在数百个vcore之间交错。一旦vcore向消息传递系统写入，ipdr服务就可能消耗数据，而ipdr导出器可以发送数据。ipdr收集器可以以任何合适的方式处理多个vcore之间的区别，例如在ipdr消息内使用vcore主机名称。
67.应注意，ipdr服务和ipdr导出器无需以不同方式处理基于事件或基于时间的ipdr数据，其中每个vcore收集基于时间和基于事件的ipdr数据并且将数据置于消息传递系统中。
68.ipdr收集器可以包括特殊类型的ipdr收集，在本文中一般称为临时的，其中ipdr收集器从相应的vcore请求特定ipdr类型的ipdr数据。可以通过任何合适方式处理临时ipdr请求。处理临时ipdr请求的一种方式是ipdr收集器针对特定ipdr记录类型向一个或多个vcore发送消息。作为响应，vcore将数据写入临时消息类型，所述临时消息类型接着被处理且如前所述提供给ipdr收集器。另一种处理临时性的方式是，ipdr收集器使用针对vcore
的基于snmp(或其他技术)的请求收集所请求的ipdr记录类型数据。该ipdr记录类型数据以与消息传递系统分开的方式被创建并流式传输到ipdr收集器。
69.此外，前述实施例中的每一个中的每个功能块或各种特征可以由电路实施或执行，电路通常是集成电路或多个集成电路。被设计成执行本说明书中描述的功能的电路可以包括通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用或通用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、或分立硬件部件或其组合。通用处理器可以是微处理器，或者，处理器可以是常规处理器、控制器、微控制器或状态机。上述通用处理器或每个电路可以由数字电路配置，或可以由模拟电路配置。此外，当由于半导体技术进步出现了制造接替当前集成电路的集成电路的技术时，也能够使用这些技术制造的集成电路。
70.应当理解，本发明不限于已经描述的特定实施例，并且可以在不脱离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下在其中作出变化，本发明的范围如根据通行法律的原则，包括等同原则或将权利要求的可执行范围扩大到其字面范围之外的任何其他原则所解释的。除非上下文另外指示，否则权利要求中对元件的实例数目的引用(无论是对一个实例或多于一个实例的引用)都至少需要所述元件的指定实例数目，但并不意图从权利要求的范围中排除具有比所述元件的实例更多的实例的结构或方法。当用于权利要求中时，词语“包括”或其派生词以非排他性含义使用，所述非排他性含义不旨在排除所要求保护的结构或方法中其它元件或步骤的存在。

技术特征：
1.一种网际协议详情记录数据采集系统，包括：(a)通过包括远程光纤节点的传输网络连接到多个第一客户装置的头端，所述远程光纤节点将接收的数据转换成适合在同轴电缆上为所述多个第一客户装置提供的模拟数据，其中所述头端包括至少一个服务器，所述服务器中的每一个服务器包括相应的处理器；(b)在所述头端的所述服务器中的一个服务器上实例化的第一vcore，所述第一vcore被配置成通过所述传输网络向所述多个第一客户装置提供数据平面服务；(c)所述第一vcore向消息传递服务提供适合于网际协议详情记录的数据；(d)网际协议详情记录导出器，所述导出器从所述消息传递服务接收所述数据并且将网际协议详情记录数据提供给网际协议详情记录收集器。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述网际协议详情记录数据是数据对象。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述消息传递服务是流处理服务。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述消息传递服务将不同类型的数据分组到不同主题中。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述主题中的至少两个主题具有非重叠类型的数据。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述网际协议详情记录导出器提供符合ipdr/sp规范的数据。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述网际协议详情记录收集器发信号通知所述第一vcore以提供适合于网际协议详情记录的数据。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述发信号通知基于snmp协议。9.一种网际协议详情记录数据采集系统，包括：(a)通过包括远程光纤节点的传输网络向多个第一客户装置提供数据服务的虚拟化电缆调制解调器终端系统(cmts)，所述远程光纤节点将接收的数据转换成适合在同轴电缆上为所述多个第一客户装置提供的模拟数据，其中所述头端包括至少一个服务器，所述服务器中的每一个服务器包括相应的处理器；(b)在所述头端的所述服务器中的一个服务器上实例化的第一虚拟化电缆调制解调器终端系统，所述第一虚拟化电缆调制解调器终端系统被配置成通过所述传输网络向所述多个第一客户装置提供数据平面服务；(c)所述第一虚拟化电缆调制解调器终端系统向消息传递服务提供适合于网际协议详情记录的数据；(d)网际协议详情记录导出器，所述导出器从所述消息传递服务接收所述数据并且将网际协议详情记录数据提供给网际协议详情记录收集器。

技术总结
一种系统包括vCore和消息传递系统以接收IPDR数据。来自消息传递系统的IPDR数据由IPDR导出器发送至IPDR收集器。导出器发送至IPDR收集器。导出器发送至IPDR收集器。


技术研发人员：R
受保护的技术使用者：艾锐势企业有限责任公司
技术研发日：2022.01.20
技术公布日：2023/9/9