SIGCOMM 2022最佳论文为网管带来重磅福音！

摘要

对于网络运营（NetOps）团队来讲，将新设备接入现有的SDN网络是一个痛苦的过程，因为新设备的配置模型和SDN控制器中的统一数据模型通常不一致，这就需要大量的细致工作。在本方案中，我们提出了一个辅助框架NAssim，用以帮助NetOps加快将新设备同化到SDN网络的过程。我们的解决方案有一个统一的解析器框架，将不同的设备用户手册解析成初步的配置模型；一个严格的验证器，通过正式的语法分析、模型层次验证和经验数据验证来确认模型的正确性；一个基于深度学习的映射算法，使用最先进的神经语言处理技术，在经过验证的配置模型和SDN控制器中的模型之间产生人类可理解的推荐映射。总之，NAssim通过直接从设备手册中学习，产生SDN控制器和人类专家都能理解的数据模型，将NetOps从最乏味的任务中解放出来。我们的评估显示，NAssim可以将同化过程加快9.1倍。在这个过程中，我们还发现并纠正了四个主流厂商设备手册中的243个错误，并发布了一个经过验证和专家整理的解析手册语料的数据集，供未来研究使用。

简介

机器之心编辑部对论文有详细介绍，摘录简介如下：

为了实现这一设计，研究者需要解决以下几个挑战：

• 配置手册制式异构性：不同设备商的手册制式没有统一规范，是各设备商自行组织和撰写，这给自动化地 “读懂” 手册造成了挑战。
• 配置手册的歧义性错误：手册是由人撰写的文档，在文档维护过程中难以避免会出现人工错误，由于配置手册可能包含上万个配置命令说明页面，人工逐一排查是不现实的。自动化地解决这一难点是从手册中提取准确可靠的设备配置模型的关键。
• 设备原生配置模型和控制器统一配置模型的异构性：随着设备功能逐步升级，通常有大量可选的配置命令和参数，人工进行配置模型映射繁琐且容易出错。需要一个强大的配置语义理解模型进行自动化配置语义推理和映射。

最终，研究者设计了一个助力网络配置管理最后一公里的辅助框架 NAssim， 在设计过程中主要在以下三个方面进行了创新。

首先，NAssim 设计了统一的手册解析框架解决配置手册制式异构性的挑战。研究者基于对一些主流设备厂商手册的深入调研分析，洞察到尽管多设备商配置手册制式不一，但配置手册的基础功能 “向用户展示如何配置设备” 是不变的。因此，手册通常需要描述设备所支持的所有配置命令及其功能、配置参数及其含义描述、配置命令的工作视图和配置样例。基于这一洞察，研究者设计了一种设备商无关的统一格式，用于归一化不同设备商配置手册的制式差异，同时平衡了可扩展性和可读性。研究者进一步设计了测试驱动的流程，保障为主流设备商定制解析器的过程更为高效和可靠。

其次，NAssim 设计了严谨的校验器解决配置手册的歧义性错误的挑战。研究者设计了三个层面的校验。在命令级层面，研究者通过将配置手册序言的语法说明形式化为 BNF 范式，并用解析器生成工具生成语法解析器，对配置命令模版进行自动化校验。在命令互关系级层面，研究者利用配置手册的配置样例推理出配置命令间的层级关系，提取出富含语义信息的设备配置层级模型，并能刻画存在可能歧义的推理。在命令片段级，研究者进一步利用现网具有正确性保障的配置文件，对设备配置模型进行校验。

最后，NAssim 设计了基于配置语义模型的映射器解决设备原生配置模型和控制器统一配置模型的异构性的挑战。研究者设计了配置语义理解 AI 模型 NetBERT 进行自动化配置语义推理和映射，通过语义相似度计算，NetBERT 输出异构配置模型之间的映射推荐，运维专家可进一步审阅确认，提升运维效率。

NAssim 的效果究竟如何呢？研究者分别对厂商设备配置模型构建阶段（VDM Construction Phase）和配置模型映射阶段（VDM-UDM Mapping Phase）进行了详细评估。自动构建阶段的评估表明，NAssim 解析器框架 + 校验器可以成功从四个主流设备商的配置手册中构建出可靠的设备配置模型，在构建过程中，校验器识别出配置手册中超过 200 个歧义性错误。映射阶段的评估表明，经过配置领域适应的 NetBERT 模型达到了最佳的配置映射推荐效果。以 top k 召回率（recall@top k）为指标，在映射华为设备的配置模型到控制器统一模型的实验中，recall@top 10 为 89%，这意味着如果允许推荐 10 个映射，则只有 11% 的情况下，运维工程师需要去翻阅配置手册，提升了 9 倍运维工程师效率。