堆叠系统中记录流延迟的方法、装置、电子设备及存储介质与流程

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1.本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种堆叠系统中记录流延迟的方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

2.在堆叠环境中部署ipfix(ip flow information export，ip数据流信息输出)时，由于堆叠设备有至少两台独立的交换设备，每台交换设备有自己独立的芯片，芯片中的流表也是独立的。当一台交换设备上收到一条流时，出口可能有多个，并且可能分布在不同的交换设备上。虽然此时一条流在不同芯片的流表中都有独立的统计，但是由于对用户而言，这些设备在逻辑上是一台，所以软件系统需要将这多个统计按照流的key合并起来，只对用户呈现一条流的一份统计，只对一条流提供一份报文数、字节数、最大、最小及平均延迟值。
3.在堆叠设备上部署ipfix时，需要将多台设备上同属于一条流的统计合并起来。通常按照如下做法进行报文延迟信息的统计。
4.报文数、字节数：将同一条流在不同设备上的入口报文数(不包括堆叠系统中不同交换设备间的堆叠口)相加，在不同设备上的出口报文数(不包含堆叠口)相加。得到在堆叠设备上的总入口报文数和出口报文数。
5.最大延迟：将多份统计的最大延迟值加起来，作为流的最大延迟值；
6.最小延迟：将多份统计的最小延迟值加起来，作为流的最小延迟值；
7.平均延迟：将多份统计的平均延迟至加起来，作为流的平均延迟值。
8.以最小延迟值在两台交换设备上的传输为例，按照上述方案，两份统计中的最小延迟值很可能属于两个不同报文，因为一个报文在一台设备上的延迟值是最小的，但是在另一台设备上很可能延迟不是最小的。但是实际上，报文的延迟值应该是同一个报文在两台设备上转发过程中的延迟值的和，用户希望得到的是这样的延迟值中的最小值。所以理论上，按上述统计方案得到的最小延迟值会小于实际的最小延迟值。
9.如堆叠设备由设备a和设备b组成，报文从设备a进入堆叠设备，从设备b发出堆叠设备。
10.报文1在设备a延迟为100ns，在设备b延迟为1000ns，总延迟值1100ns；
11.报文2在设备a延迟为1000ns，在设备b延迟为100ns，总延迟值1100ns；
12.报文3在设备a延迟为200ns，在设备b延迟为200ns，总延迟值400ns。
13.按照上述方案，得到设备a的最小延迟值为100ns(即报文1)，设备b的最小延迟值为100ns(即报文2)，最终得到的最小延迟值是200ns。但是这3个报文在整个堆叠设备上转发过程中的最小延迟值为400ns(即报文3)，而该最小延迟值小于实际的最小延迟值。
14.因此，现有堆叠系统中布署的ipfix只能由各个设备上独立统计数据，没办法统计出流在堆叠设备上整个转发过程的最大、最小或平均延迟值。

技术实现要素：

15.本发明的目的在于提供一种堆叠系统中记录流延迟的方法、装置，以克服现有技术中存在的一个或多个技术问题。
16.为实现上述目的，本发明提出一种堆叠系统中记录流延迟的方法，包括：
17.堆叠系统中的交换设备收到通过ipfix记录流状态的报文，解析出报文的标识字段；
18.根据所述标识字段判断是否生成事件上报，并在是时上报包括所述标识字段的上报信息；
19.根据所述上报信息中的标识字段将属于同一条流的所有报文在堆叠系统中不同交换设备上的延迟信息进行汇总，得到所述流的总延迟值。
20.优选地，所述根据报文标识字段判断是否生成事件上报，并在是时上报包括所述标识字段的上报信息包括：
21.堆叠系统入端口和出端口间的每台交换设备的芯片根据报文标识字段判断是否生成事件上报，并在是时分别上报包括标识字段、流关键字及流延迟的上报信息。
22.优选地，根据所述上报信息中的标识字段将属于同一条流的所有报文在堆叠系统中不同交换设备上的延迟信息进行汇总，得到所述流的总延迟值包括：
23.记录每个上报报文从堆叠系统的入端口至堆叠系统出端口传输时的报文总延迟值；
24.根据上报信息中的标识字段将属于同一条流的所有报文总延迟值进行汇总，得到所述流的总延迟值。
25.优选地，记录每个上报报文从堆叠系统的入端口至堆叠系统出端口传输时的报文总延迟值包括：
26.如果报文在堆叠系统的入口和出口在同一交换设备上时，则报文在所述交换设备上的延迟值为该报文的报文总延迟值；
27.如果报文在堆叠系统的入口和出口在不同的交换设备时，则将所述不同交换设备上报的上报信息中的报文延迟值汇总后得到该报文的报文总延迟值。
28.优选地，所述报文在堆叠设备间的转发模式包括单播、组播和广播，在组播和广播模式下，所述堆叠系统包括多个出端口，每个出端口汇总报文在所述出端口的总延迟值。
29.优选地，所述延迟信息包括报文的延迟和抖动，所述总延迟值包括最大总延迟值、最小总延迟值和平均总延迟值。
30.本发明还提出一种堆叠系统中记录流延迟的装置，包括：
31.报文接收及解析模块，用于在堆叠系统中的交换设备收到通过ipfix记录流状态的报文，并解析出报文的标识字段；
32.事件上报模块，用于根据报文标识字段判断是否生成事件上报，并在是时上报包括所述标识字段的上报信息；
33.延迟记录模块，用于根据所述上报信息中的标识字段将属于同一条流的所有报文在堆叠系统中不同交换设备上的延迟信息进行汇总，得到所述流的总延迟值。
34.优选地，所述延迟记录模块包括：
35.报文总延迟记录模块，用于记录每个上报报文从堆叠系统的入端口至堆叠系统出
端口传输时的报文总延迟值；
36.流总延迟记录模块，用于根据上报信息中的标识字段将属于同一条流的所有报文总延迟值进行汇总，得到所述流的总延迟值。
37.优选地，所述报文总延迟记录模块记录的报文总延迟值包括：
38.如果报文在堆叠系统的入口和出口在同一交换设备上时，则报文在所述交换设备上的延迟值为该报文的报文总延迟值；
39.如果报文在堆叠系统的入口和出口在不同的交换设备上时，则将所述不同交换设备上报的上报信息中的报文延迟值汇总后得到该报文的报文总延迟值。
40.本发明还提出一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序时执行所述一种堆叠系统中记录流延迟的方法。
41.本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述一种堆叠系统中记录流延迟的方法。
42.本发明公开的堆叠系统中记录流延迟的方法，是一种基于事件采样的延迟值统计方法，其根据芯片事件的上报消息中唯一标识一个报文的标识字段，当该字段满足一定条件，芯片产生事件，在上报消息中记录此报文的标识字段，堆叠系统中报文转发的各个设备都会上报这类事件。操作系统收到上报信息后，根据上报消息中的标识字段将一个报文在多个设备上的信息合并起来，得到转发过程的所有延迟。这样，就可以统计到一条流部分满足上报条件报文的延迟值。据此，可以计算得到流采样后的报文延迟值及流的总延迟值，也可进一步计算流的抖动值。
43.与现有技术相比，本发明提出的堆叠系统中记录流延迟的方法，可以实现在堆叠场景下，准确记录每条流及属于同一条流的各报文在整个堆叠系统上基于标识字段采样后的延迟，以更优地管理网络。
附图说明
44.图1是本发明实施例堆叠系统中记录流延迟方法的流程框图；
45.图2是本发明实施例堆叠系统中通过ipfix上报事件信息的示意图；
46.图3是本发明实施例中场景一的示意图；
47.图4是本发明实施例中场景二的示意图；
48.图5是本发明实施例记录流延迟装置的模块图；
49.图6是本发明堆叠系统中记录流延迟装置的模块图。
具体实施方式
50.下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
51.结合图1和图2，本发明一实施例公开的堆叠系统中记录流延迟的方法，包括如下步骤：
52.s11，堆叠系统中的交换设备收到通过ipfix记录流状态的报文，并解析出报文的标识字段
53.本实施例以堆叠系统中包括第一设备a和第二设备b两台交换设备为例说明，第一
设备a和第二设备b都具有接收和发送报文的入口和出口，第一设备a和第二设备b间通过堆叠(stacking)口互联，堆叠系统中至少包括一个报文的入端口和至少一个出端口。第一设备a和第二设备b分别具有第一交换芯片和第二交换芯片，从第一设备a入口收到的报文，如果报文转发的出口在第二设备b上，则报文通过堆叠口从第一设备a发送至第二设备b。
54.配置时，在整个堆叠系统上使能ipfix功能，使得进入堆叠系统第一设备a或第二设备b的每一条流都被ipfix统计记录。第一交换芯片或第二交换芯片解析上报信息中标识报文的标识字段，本实施例中，该标识字段选择为ip报文的ip头中一个16bit的ip标识符字段，发送端在生成ip报文时，每生成一个报文，ip标识符值会增加1，报文因超过链路允许的最大长度而被分片为多个报文时，ip标识符可标识哪些被分片的报文属于同一个原报文，以便在接收端重新组装，因此，在一条流中，可以利用此值唯一标识一个报文。当然，在发明的其他实施例中，也可以选择其他标识字段作为辨别同属于同一条流的不同报文的标识。
55.s12，根据所述标识字段判断是否生成事件上报，并在是时上报包括所述标识字段的上报信息
56.以上述堆叠系统中包括第一设备a和第二设备b两台交换设备，单播流量的模式为例，其包括两种转发场景：
57.场景一：第一设备a收到报文，报文的转发出口也在第一设备a；
58.场景二：第一设备a收到报文，报文的转发出口在第二设备b；
59.对于场景一，结合图3，图5所示，报文在堆叠系统的入端口和出端口分别为第一设备a上报文的入口和出口。第一设备a收到报文，第一设备a的第一交换芯片开始处理报文，并解析出报文的ip标识符；接下来，第一交换芯片判断ip标识符是否生成事件，如判断ip标识符能否被n整除，其中n是由用户在堆叠设备上配置的一个整数，第一设备a和第二设备b的n值相同，如果能被整除，生成一个事件，上报包括ip标识符的上报信息a给堆叠系统的操作系统。
60.在本发明其他实施例中，生成事件上报的事件不限于ip标识符能否被n整除的事件，可以是流标识字段出现特殊状态变化时预设需要芯片主动上报的其他事件。上报信息a包括报文的ip标识符、流的key(关键字)、延迟等统计信息，流的key包括源ip地址、目的ip地址、tcp/udp源端口、tcp/udp目的端口、三层协议类型、服务类型(type-of-service)字节、输入逻辑接口七个字段。
61.操作系统收到事件的上报信息a后，存储相关信息，这种场景下操作系统无需处理的ip标识符，单独的这个事件代表报文在整个堆叠设备上的生命周期，亦即报文从堆叠系统的入端口到出端口间的转发周期。
62.对于场景二，结合图4，图5所示，报文在堆叠系统的入端口为第一设备a上的入口，报文在堆叠系统的出端口为第二设备b上的出口，因此，在完成场景一报文由第一交换芯片上报并存储上报信息后，在对报文进一步转发时发现出口在第二设备b上，于是通过第一设备a和第二设备b间的对接口将报文发送给第二设备b，第二设备b收到报文，第二交换芯片开始处理报文，类似的，第二交换芯片解析出报文的ip标识符，并判断ip标识符能否被n整除，如果能被整除，生成一个事件，上报包括ip标识符的上报信息b给操作系统。上报信息b中亦包括报文的ip标识符、流的key、延迟等统计信息。
63.操作系统收到事件上报信息后，存储相关信息，如图5中的软件流表中的统计信息
包括了各报文的ip标识符、延迟信息等。包括报文的ip标识符、延迟、入口出口信息等。操作系统根据ip标识符将上报信息归类，同一条流中，有相同ip标识符的上报信息属于同一条流。
64.s13，根据所述上报信息中的标识字段将属于同一条流的所有报文在堆叠系统中不同交换设备上的延迟信息进行汇总，得到所述流的总延迟值
65.具体地，对于上述场景一，由于报文的入、出口都在第一设备a上，因此可以判断出报文在本堆叠系统中的生命周期已结束，报文在第一设备a上的延迟值就是报文的报文总延迟值。而一条流中，会有多个属于这条流的报文的ip标识符满足被n整除的条件，软件系统获得这些报文的报文总延迟值后将其汇总后，得到一条流的总延迟值，并据此计算得到最大延迟值、最小延迟值和平均延迟值。于是，得到了一条流基于ip标识符采样后的最大、最小、平均延迟值。同理地，本发明中记录流延迟的方法也适用于记录流的抖动信息，也就是说，本发明延迟值亦包括抖动值。
66.进一步地，对于流的最大延迟值，汇总是将属于同一条流的所有报文的最大延迟值比较，出其中最大的报文延迟值为流的最大延迟值；对于流的最小延迟值，汇总是将属于同一条流的所有报文的最小延迟值比较，出其中最小的报文延迟值为流的最小延迟值；对于流的平均延迟值，汇总是将属于同一条流的所有报文的延迟值平均后得到的延迟值为流的平均延迟值。
67.对于场景二，由于报文的入、出口分别在第一设备a和第二设备b上，亦即报文在堆叠系统的入端口和出端口间交换设备包括第一设备a和第二设备b，第一交换芯片和第二交换芯片分别上报报文的上报信息给操作系统，当操作系统软件收到第一交换芯片和第二交换芯片上报的信息后，对于属于同一个ip标识符亦即属于同一个报文的上报信息，根据出入口信息发现此报文在堆叠系统中的转发过程已经完整，因此，将第一交换芯片和第二交换芯片的上报信息中的延迟值汇总起来，就是报文在堆叠设备上的报文总延迟。
68.一条流中，会有多个属于同一流的报文的上报信息，软件系统通过获得这些报文上报信息中报文总延迟值并将其汇总后得到一条流的总延迟值，并据此计算得到流的最大延迟值、最小延迟值、平均延迟值。于是，得到了一条流基于ip标识符采样后的最大、最小、平均延迟值。
69.本发明堆叠系统中流延迟的记录方法除上述所述的流单播模式外，也适用于组播、广播的模式，组播和广播与单播场景下记录流延迟的方法相似，主要区别在于，单播时，同一个ip标识符的上报信息在每台设备上最多只会收到一份，但是组播时，同一个ip标识符的上报信息，软件在每台设备上可能收到多份。因此，组播场景下，软件根据上报信息的出入口信息，对多个不同的出口分别汇总得到多个总延迟值。
70.如在组播场景下，第一设备a收到一个报文，按照组播转发，在第一设备a上有两个出口，在第二设备b上有两个出口。第一设备a收到报文后，将报文复制三份，两份发送给第一设备a的两个出口，一份发送给第一设备a和第二设备b间的堆叠口。第二设备b从堆叠口收到报文后，复制两份报文，发给第二设备b的两个出口。
71.组播场景下，对于同一个ip标识符，软件可能会收到下面三类上报信息：
72.a.上报信息的入口在第一设备a，出口在第一设备a。
73.b.上报信息的入口在第一设备a，出口是第一设备a和第二设备b间的堆叠口。
74.c.上报信息的入口是堆叠口，出口在第二设备b。
75.对于a类，堆叠系统的入端口为第一设备a的入口，堆叠系统的出端口为第一设备a的出口，上报信息是一条完整的转发路径，延迟值就是在整个堆叠系统的延迟值。根据多个不同的出口，可以得到多个总延迟值。
76.对于b类，上报信息只会有1条，c类上报信息根据第二设备b的出口可能会有多条。c类上报信息的延迟值加上b类上报信息的延迟值就是整个堆叠设备的延迟值。根据第二设备b的多个不同出口，可以得到多个总延迟值。
77.本发明实施例还公开了一种堆叠系统中记录流延迟的装置，如图6所示，其包括：
78.报文接收及解析模块，用于在堆叠系统中的交换设备收到通过ipfix记录流状态的报文，并解析出报文的标识字段；
79.事件上报模块，用于根据报文标识字段判断是否生成事件上报，并在是时上报包括所述标识字段的上报信息；
80.延迟记录模块，用于根据所述上报信息中的标识字段将属于同一条流的所有报文在堆叠系统中不同交换设备上的延迟信息进行汇总，得到所述流的总延迟值。
81.通过在堆叠系统中使能ipfix功能，使得进入堆叠系统每台交换设备的每一条流都被ipfix统计记录，报文接收及解析模块通过交换设备的芯片接收并解析报文中的标识字段，本实施例中的标识字段选择为ip标识符。
82.事件上报模块根据报文标识字段判断是否生成事件上报，将报文进入堆叠系统交换设备的入口定义为堆叠系统的入端口，将报文转发出堆叠系统交换设备的出口定义为堆叠系统的出端口，在堆叠系统的入端口至出端口间的每台交换设备，其交换芯片都要根据报文标识字段判断是否生成事件上报，并在是分别上报各自的上报信息。
83.延迟记录模块将上报信息中的标识字段将属于同一条流的所有报文在堆叠系统中不同交换设备上的延迟信息进行汇总，得到所述流的总延迟值。延迟记录模块进一步包括报文总延迟记录模块和流总延迟记录模块，报文总延迟记录模块用于记录每个上报报文从堆叠系统的入端口至堆叠系统出端口传输时的报文总延迟值；当堆叠系统的入端口和出端口在同一交换设备上时，则报文在所述交换设备上的延迟值为该报文的报文总延迟值；当堆叠系统的入端口和出端口在不同的交换设备上时，则将所述不同交换设备上报的上报信息中的报文延迟值汇总后得到该报文的报文总延迟值。
84.基于以上堆叠系统中记录流延迟的方法，本发明还公开了一种电子设备，电子设备可以包括但不限于：个人计算机、服务器计算机、工作站、桌面型计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、移动电子设备、智能电话、平板计算机、蜂窝电话、个人数字助理(pda)、手持装置、消息收发设备、可佩戴电子设备、消费电子设备等等。该电子设备可实现上述所述的堆叠系统中记录流延迟的方法，使得，提高安全性。具体地，电子设备包括至少一个存储器、至少一个处理器以及计算机程序，至少一个存储器被耦合到所述至少一个处理器，其中，计算机程序存储于存储器中并可在处理器中运行所述堆叠系统中记录流延迟的方法等。实施时，处理器执行该计算机程序时可实现上述方法中的各个步骤，以实现判断。
85.这里的计算机程序可被分割成一个或多个单元，所述一个或者多个单元被存储在所述存储器中，并由所述存储器执行，以完成本发明。其中，一个或多个单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该计算机程序指令段用于描述计算机程序在所述
电子设备中的执行过程。
86.需要说明的是，这里的电子设备包括并不限于上述所述的存储器、处理器和计算机程序，也可包括其它，如用于输入预测信息的输入设备(如键盘等)、显示屏、通信接口等等，这些部件通过总线进行相互间的通信。
87.本发明还揭示了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可实现堆叠系统中记录流延迟的方法。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、可执行文件或某些中间形式等，所述计算机可读介质可以包括能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ro m，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access mem ory)等等。
88.本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

技术特征：

1.一种堆叠系统中记录流延迟的方法，其特征在于，包括：堆叠系统中的交换设备收到通过ipfix记录流状态的报文，解析出报文的标识字段；根据所述标识字段判断是否生成事件上报，并在是时上报包括所述标识字段的上报信息；根据所述上报信息中的标识字段将属于同一条流的所有报文在堆叠系统中不同交换设备上的延迟信息进行汇总，得到所述流的总延迟值。2.根据权利要求1所述的堆叠系统中记录流延迟的方法，其特征在于，所述根据报文标识字段判断是否生成事件上报，并在是时上报包括所述标识字段的上报信息包括：堆叠系统入端口和出端口间的每台交换设备的芯片根据报文标识字段判断是否生成事件上报，并在是时分别上报包括标识字段、流关键字及流延迟的上报信息。3.根据权利要求1所述的堆叠系统中记录流延迟的方法，其特征在于，根据所述上报信息中的标识字段将属于同一条流的所有报文在堆叠系统中不同交换设备上的延迟信息进行汇总，得到所述流的总延迟值包括：记录每个上报报文从堆叠系统的入端口至堆叠系统出端口传输时的报文总延迟值；根据上报信息中的标识字段将属于同一条流的所有报文总延迟值进行汇总，得到所述流的总延迟值。4.根据权利要求3所述的堆叠系统中记录流延迟的方法，其特征在于，记录每个上报报文从堆叠系统的入端口至堆叠系统出端口传输时的报文总延迟值包括：如果报文在堆叠系统的入口和出口在同一交换设备上时，则报文在所述交换设备上的延迟值为该报文的报文总延迟值；如果报文在堆叠系统的入口和出口在不同的交换设备时，则将所述不同交换设备上报的上报信息中的报文延迟值汇总后得到该报文的报文总延迟值。5.根据权利要求1所述的堆叠系统中记录流延迟的方法，其特征在于，所述报文在堆叠设备间的转发模式包括单播、组播和广播，在组播和广播模式下，所述堆叠系统包括多个出端口，每个出端口汇总报文在所述出端口的总延迟值。6.根据权利要求1所述的堆叠系统中记录流延迟的方法，其特征在于，所述延迟信息包括报文的延迟和抖动，所述总延迟值包括最大总延迟值、最小总延迟值和平均总延迟值。7.一种堆叠系统中记录流延迟的装置，其特征在于，包括：报文接收及解析模块，用于在堆叠系统中的交换设备收到通过ipfix记录流状态的报文，并解析出报文的标识字段；事件上报模块，用于根据报文标识字段判断是否生成事件上报，并在是时上报包括所述标识字段的上报信息；延迟记录模块，用于根据所述上报信息中的标识字段将属于同一条流的所有报文在堆叠系统中不同交换设备上的延迟信息进行汇总，得到所述流的总延迟值。8.根据权利要求7所述的堆叠系统中记录流延迟的装置，其特征在于，所述延迟记录模块包括：报文总延迟记录模块，用于记录每个上报报文从堆叠系统的入端口至堆叠系统出端口传输时的报文总延迟值；流总延迟记录模块，用于根据上报信息中的标识字段将属于同一条流的所有报文总延
迟值进行汇总，得到所述流的总延迟值。9.根据权利要求8所述的堆叠系统中记录流延迟的装置，其特征在于，所述报文总延迟记录模块记录的报文总延迟值包括：如果报文在堆叠系统的入口和出口在同一交换设备上时，则报文在所述交换设备上的延迟值为该报文的报文总延迟值；如果报文在堆叠系统的入口和出口在不同的交换设备上时，则将所述不同交换设备上报的上报信息中的报文延迟值汇总后得到该报文的报文总延迟值。10.一种电子设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序时执行所述权利要求1至6任一项中所述的方法。11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任意一项所述的方法。

技术总结

本发明公开了一种堆叠系统中记录流延迟的方法，属于网络通信技术领域，所述方法包括堆叠系统中的交换设备收到通过IPFIX记录流状态的报文，并解析出报文的标识字段，根据所述标识字段判断是否生成事件上报，并在是时上报包括所述标识字段的上报信息，根据所述上报信息中的标识字段将属于同一条流的所有报文在堆叠系统中不同交换设备上的延迟信息进行汇总，得到所述流的总延迟值。本发明方法实现了在堆叠场景下，准确记录每条流及属于同一条流的各报文在整个堆叠系统上基于标识字段采样后的延迟，以更优地管理网络。本发明还公开了堆叠系统中记录流延迟的装置、电子设备及存储介质。介质。介质。