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i t 基础设施管理系统通用适配器的研究与实现 摘要 基于i t i l 标准的服务管理解决方案得到了广泛的认可，已经成 为业界事实上的工业标准。i t 基础设施管理是i t i l 管理框架中的基 础部分，它侧重于从技术角度对基础设施进行管理，其目标是确保i t 基础设施是稳定可靠的，能够满足业务需求和支撑业务运作。i t 基 础设施是一个典型的多厂商设备环境，管理接口种类繁多，因此开发 出能够适配多种接口的具有高可扩展性的通用接口适配器，是一个重 要的课题。 本论文首先介绍了i t i l 理论的基础知识，分析了课题的研究背 景及其重要性。然后以网络管理理论为基础，结合i t 基础设施的特 点，阐述了i t 基础设施管理系统的设计思想，分析了管理系统的功 能需求，并提出了管理系统软件体系结构。在此基础上，介绍了传统 接口适配器存在的问题。之后，根据这些问题提出了通用告警适配器 和基于x m l 的通用性能适配器的软件体系结构，并给出了模块详细 设计、主要数据结构、主要算法和流程设计。最后对论文加以总结并 提出需要进一步研究或改进的工作。 关键词：i t i li t 基础设施通用告警适配器通用性能适配器 r e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o n o fg e n e r a la d a p t e ri ni t i n f r a s t r u c t u r em a n a g e m e n ts y s t e m a b s t r a c t t h es e r v i c em a n a g e m e n ts o l u t i o nb a s e do ni t i ls t a n d a r d si sw i d e l v a c c e p t e da n di sa c t u a l l yt h ei n d u s t r i a ls t a n d a r d t h ei ti n f r a s t r u c t u r e m a n a g e m e n ti st h ef u n d a m e n t a lp a r to fi t i lf r a m e w o r k ，i tm a n a g e st h e i n f r a s t r u c t u r ew i 协e m p h a s i z i n gt e c h n i c a lp o i n ta n de n s u r et h a tt h ei t i n f r a s t r u c t u r ei ss t a b l ea n dc r e d i b l ea n ds h o u l ds u p p o r tt h er e q u i r e m e n t a n d o p e r a t i o n o fb u s i n e s s e s t h ei ti n f r a s t r u c t u r ei sa t y p i c a l m u l t i v e n d o rd e v i c ee n v i r o n m e n t ，t h e r ea r es o m a n ym a n a g e m e n t i n t e r f a c e si ni t ，s oi ti sn e c e s s a r yt od e v e l o pag e n e r a li n t e r f a c ea d a p t e r w i t hh i g hs c a l a b i l i t ya n du s a b i l i t y f i r s t l y t h eb a s i ck n o w l e d g eo f 1 1 1 li si n t r o d u c e da n dt h er e s e a r c h b a c k g r o u da n ds i g n i f i c a n c eo ft h i si s s u ei sa l s od e s c r i b e d s e c o n d l y i n t e r m so ft h en e t w o r km a n a g e m e n tt h e o r ya n dt h ec h a r a c t e r so fi t i n f i a s t r u c t u r e ，t h ed e s i g nc o n c e p t sa n df u n c t i o nr e q u i r e m e n t so ft h ei t i n f r a s t r u c t u r em a n a g e m e n ts y s t e ma r ei n t r o d u c e d ，a n dt h em a n a g e m e n t s y s t e mf r a m e w o r ki sr e p r e s e n t e d t h e n ，t h ep r o b l e m so ft r a d i t i o n a l i n t e r f a c ea d a p t e ra r ei n t r o d u c e d w i t ht h e s e p r o b l e m s t h es o f i ；w a r e a r c h i t e c t u r e so f g e n e r a la l a r ma d a p t e ra n dp e r f o r m a n c ea d a p t e rb a s e do n x m la r ep u tf o r w a r d ，a n dt h em o d u l ed e s i g n ，p r i m a r yd a t as t r u c t u r e sa n d a l g o r i t h m s ，c e n t r a lw o r k i n gf l o wa r ea l s os t a t e d a tl a s t t h ec o n c l u s i o no f t h i sp a 口e ra n ds o m ef u t u r ew o r ka r eb r i e f l yi n t r o d u c e d k e yw o r d s ：i t i li ti n f r a s t r u c t u r eg e n e r a la l a r ma d a p t e r g e n e r a lp e r f o r m a n c ea d a p t e r 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：王垃日期：2 0 d - 7 犀斗目年日 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：王珏日期：2 啪1 年辱目戽目 翩繇舰何 蹶m q 叫 北京邮电大学硕士毕业论文r r 基础设施管理系统通用适配器的研究与实现 1 1 研究背景 第一章前言 随着信息技术的发展，各个运营商和企业越来越依靠各种i t 系统来支撑其 业务运行和向客户提供可靠的服务。然而，这些i t 系统规模庞大，技术复杂， 分布广泛，同时对运行质量和成本要求都很高。在各机构实际运营过程中， i t 运维人员面对如此众多、各种各样的设备和应用，往往显得力不从心，总是 疲于应付出现的各种问题。于是，如何对i t 基础设施进行规范化和流程化的管 理已经成为i t 领域的热点问题。 i t 基础架构库 1 0 n f o r m a l i o nt e c h n o l o g yi l f f r a s t r u c t u r el i b r a r y , i t i l ) 是一套e l i 英国国家计算机和电信局c c t a ( 现已并入英国商务部) 于8 0 年代中期开发的一 套针对i t 行业的服务管理标准库。i t i l 把各个行业在r r 管理方面最好的方法归 纳起来变成规范，旨在为企业的r r 部门提供一套计划、研发、实施和运维的标 准方法。i t i l 很快得到了r r 界的广泛认可，并日益成为业界事实上的工业标准 和广大r r 人员的工作指南，越来越多的机构采用参考i t i l 来建设和管理自己的 i t 系统以满足业务需求。 i t 基础设施管理在i t i l 中处于基础地位，直接对整个r r 环境和资源进行监 控和管理。i t 基础设施管理系统中接1 3 适配部分是保证与被管对象之间进行互 操作的关键，但是被管环境的特点是复杂庞大、技术种类多，其中管理接口种类 繁多、缺乏统一的标准，是典型的多厂商设备环境。因此构建i t 基础设施管理 系统通用接1 ：3 适配器具有十分重要的研究意义和实用价值。 目前国内外对通用接1 3 适配器进行了一些研究，文献【2 】提出了网络管理研 究中的未解决问题，其中包括了网络管理接口适应性的方法和技术，它指出网络 管理接口研究的目的主要是提高网络管理接口的适应性：文献【3 】提出了综合网 管通用接口平台的设计，但是其通用接口适配只是提供简单的数据预处理功能， 将采集上来的数据归一化为统一的接口信息模型；文献【4 】提出了基于x m l 的接 口协议适配器，主要是将各种异构的底层数据转换为统一的由x m l 描述的数据 再供上层处理；文献【5 】提出了q 3 接口适配系统的设计，它将管理a g e n t 分离成 通用a g e n t 和管理对象树( m i t ) 模块，并且将抽象出独立的通信网关模块，但是 整个适配器系统缺乏可扩展性，管理对象树不能够灵活的进行修改；文献【6 】提 出了基于x m l 的管理系统，设计了s n m p - t o x m l 的接口适配网关，但它主要 完成了x m l 文档和s n m p 协议之间的映射功能，缺少对数据采集和数据处理的 支持。 北京邮电大学硕士毕业论文 l t 基础设旌管理系统通用适配器的研究与实现 1 2 本文要解决的问题 本文主要研究i t 基础实施管理系统接口适配层所面临的主要问题以及解决 这些问题的方法，概括的讲，涉及以下内容： i t 基础设施管理系统功能分析与体系架构 通用告警适配器的设计与实现 夺通用性能适配器的设计与实现 1 3 本文结构 本文共五章，第一章描述问题的背景和国内外的研究现状：第二章介绍了 i t i l 的理论和r r 服务管理平台的体系架构；第三章较为详细地描述了i t 基础设 施管理实现原则和方法；第四章重点介绍了告警和性能通用适配器的设计和实 现；第五章总结全文并提出论文研究中可进一步改进的地方。 1 4 研究生期间工作 笔者作为北京邮电大学网络管理研究中心的一名研究生，在学习期间参加多 个网络管理软件的分析、设计、开发和维护工作，以及网管接口的研究、测试工 作，对网络管理软件有较深的体会。参加的主要项目有： i t 基础设施管理系统的研究与开发：研究i t i l 规范和i t 基础设施的特点， 参与i t 基础设施管理系统需求分析和架构设计，主要负责完成系统接口适配层 的设计与开发，本文就主要是这项工作的总结； ， 夺i p v 6 网络管理与运营支撑系统的研究与开发：与中国两通研究院合作开发 i p v 6 网络管理与运营支撑系统，主要负责网络监控子系统采集部分的分析设计、 编码实现和测试； 夺t d s c d m a 网络管理系统的研究与开发：学习3 g 网管系统的国家行业标 准，参与项目开发、后期维护、与厂家联调等工作，主要负责完成了系统主要界 面、c o r b a 接口适配部分的设计与开发，并作为主要参加者之一，对普天的e m s 进行了互联互通的测试。 2 北京邮电大学硕士毕业论文 i t 基础设施管理系统通用适配器的研究与实现 2 1i t i l 框架简介，明 第二章综述 整个i t i l 框架主要由6 个模块构成，如图2 1 所示。 2 1 1i t 基础设施管理 图2 - 1i t i l 的框架 r r 基础设施管理能够为各机构提供可靠的盯服务和通讯保障，是1 1 r 服务管 理流程的基础是提高业务信息系统稳定性和效率的有效方法。i t 基础实施被 管对象包括主机、网络、数据库、中间件、存储、备份等设备和各系统的应用软 件。i t 基础设施管理通过采集被管对象的配置、性能和告警数据，并且提供相 应的管理功能，把它们按照一致的格式和方法进行存储、维护、处理和响应，从 而将整个复杂多样的r r 环境作为一个统一的整体来管理。 i t 基础设施管理的目标是确保1 1 r 基础设施是稳定可靠的，能够满足业务需 求和支撑业务运作。 2 1 2 i t 服务管理( i t s m ) 2 1 2 1i t 服务管理的定义 i t 服务管理主要包括以下几个比较重要的概念： i t ( i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ，信息技术) ：i t 所指范围相当广泛，包括技术基 础设施( 硬件、系统软件和通信设施) 、应用基础设施( 应用软件和数据库) 和设施 以及文档等。r r 是i s ( i n f o r m a t i o ns y s t e m ，信息系统) 的重要组成部分。 北京邮电大学硕士毕业论文r r 基础设施管理系统通用适配器的研究与实现 夺服务( s e r v i c e ) ：由i t 服务提供商支持的、以让客户感觉协调一致的方式满足 客户的一种或多种需求的可用系统或功能。 。 夺i t 服务o ys e r v i c e ) ：综合利用人、资源和程序，以满足客户的信息需求。 管理( m a n a g e m e a 0 ：在提供和交付服务中使用的概念和实践，它涉及到使用 各种资源，包括设备、人力、流程和理念等来实现某个目标，在这里是指交付恰 当的服务。 基于不同的出发点和侧重点，各种机构提出了各种各样的有关i t 服务管理 的定义。 国际1 1 r 领域的权威研究机构g a r t n e r 认为，i t s m 是一套通过服务级别协议 ( s l a ) 来保证i t 服务质量的协同流程，它融合了系统管理、网络管理、系统开发 管理等管理活动和变更管理、资产管理、问题管理等许多流程的理论和实践。 i t s m 领域的国际权威组织i t s m f ( i 蓍际i t 服务管理论坛1 则认为i t s m 是一 种以流程为向导、以客户为中心的方法，它通过整合i t 服务与组织业务，提高 组织i t 服务提供和服务支持的能力及其水平。 2 1 2 2盯服务管理的基本原理 i t 服务管理是一种以服务为中心的1 1 r 管理。它的基本原理可简单地用“二 次转换”来概括：第一次是“梳理”，第二次是“打包”，如图2 - 2 所示。 r 拄木瞥理 呻务提供方唧务接受方 国 l 壅堡筻墨山j ! 墨! ! | _ j 图2 - 2i t s i “基本原理示意图 首先，将纵向的各种技术管理工作，如服务管理、网络管理和系统软件管理 等，进行“梳理”，形成典型的流程，比如i t i l 中的1 0 个流程。这是第一次转 换。流程主要是i t 服务提供商内部使用的，客户对这些流程并不感兴趣。还需 将这些流程按需“打包”成特定的i t 服务，然后提供给客户。这是第二次转换。 4 北京邮电大学硕士毕业论文i t 基础设施管理系统通用适配器的研究与实现 第一次转换将技术管理转化为流程管理，第二次转换将流程管理转化为服务管 理。 2 1 2 3 i t 服务管理流程 i t 服务管理的十个核心流程可以划分为两大系列，一是服务支持( s e r v i c e s u p p o r t ) ，包括事件管理、问题管理、配置管理、变更管理和发布管理；二是服务 提供, ( s e r v i c ed e l i v e r y ) ，包括服务等级管理、持续性、可用性、能力和财务管理。 2 1 2 3 1服务支持 事件管理：对于任何来源和类型的事件，触发相应管理流程进行记录、分类、 设定严重级别、分派、跟踪等工作。 问题管理：通过对问题的识别、记录、评估、分析、预测、回顾等操作，从 系统中查找和隔离根源问题并解决。 夺配置管理：记录各种i t 相关资产与配置信息，包括硬件资产、软件资产、 文档资产、资产关联、人员组织等，并形成共享的资产配置库。 变更管理：定义一系列标准化的方法和流程，管理和指导对流程、配置、事 件问题状态、版本、服务质量等所有变更操作，保证变更顺利进行。 夺版本管理：记录和跟踪r r 服务流程的版本变化。 2 1 2 3 2服务提供 夺服务级别管理：通过与各个1 1 r 用户的协商，确定1 1 r 服务质量标准加以实施， 并进行不间断的监控与改进，从而达到提高i t 服务质量的目的。 夺容量管理：通过统计、优化、预测和规划r r 系统及r r 服务的资源能力，保 证i t 容量能够满足业务需求。 夺可用性管理：通过对i t 基础架构、服务及人员组织等方面的管理和优化， 以合理的成本实现最优的i t 整体可用性。 夺i t 服务财务管理：对i t 环境和服务的成本和收益进行统计与控制，保证r r 预算的执行，以达到效果与成本的合理平衡。 1 1 r 服务连续性管理：管理备份、容灾、应急计划等，使1 1 r 环境能够在发生 故障或灾难时用最短的时间恢复服务，避免违反s l a 的情况出现。 北京邮电大学硕士毕业论文l t 基础设施管理系统通用适配器的研究与实现 2 1 3 业务管理 业务管理这个模块指导业务管理者以自己习惯的思维模式分析i t 问题，深 入了解i t 基础架构支持业务流程的能力，以及r r 服务管理在提供端到端r r 服 务过程中的作用，以协助他们更好地处理与服务提供方之间的关系，实现商业利 益。 2 1 4 应用管理 i t 服务管理包括对应用系统的支持、维护和运作。应用系统一般是由客户 或i t 服务提供者或第三方开发的。为了确保应用系统满足客户需求并方便对其 进行支持和维护，i t 服务管理的职能应该合理地延伸，介入应用系统的开发、 测试和部署。应用管理模块指导i t 服务提供方协调应用系统的开发和维护，以 使它们一致地为客户的业务运作提供支持和服务。 2 1 5 安全管理 安全管理模块主要目标是保护i t 基础架构，使其避免未经授权的使用。i t i l 的安全管理模块侧重的是从政策、策略和方法的角度指导如何进行安全管理，它 并没有具体说明安全管理的步骤和任务。 2 。1 6 玎服务管理规划与实施 i t , q 务管理规划与实施模块的作用是指导如何实施上述模块中的各个流程， 包括对这些流程的整合。它指导客户确立远景目标，分析和评价现状，确定合理 的目标并进行差距分析，确定任务的优先级，以及对流程的实施情况进行评审。 6 北京邮电大学硕士毕业论文i t 基础设施管理系统通用适配器的研究与实现 第三章i t 基础设施管理系统功能需求与体系结构 3 1i t 基础设施管理系统管理功能 i t 基础设施管理系统实现对i t 基础设施的统一监控。被监控对象包括主机、 网络、数据库、中间件、存储、备份等设备和各系统的应用软件。l t 基础设施 管理系统的管理功能主要包括资源管理、故障管理、性能管理、拓扑管理、辅助 公共功能等方面。如图3 1 所示： 3 1 1 资源管理 图3 - 1 高层用例示意图 资源管理主要完成对i t 基础设施中的资源进行管理的功能，主要包括资源 信息的采集和处理、资源的配置信息同步、资源的配置数据上传等功能。 3 , 1 1 1资源数据采集 系统提供三种获取资源数据信息的方式： 1 ) 自动采集 系统中的大部分资源信息都可以采用自动采集的方式获取。自动采集的采集 参数配置采用基于咀。的方式，当网管系统中加入新的设备类型时，只需要更 新数据采集模块的配置文件即可实现对新的设备类型的信息的采集。 网管系统自动采集的采集规则由管理员自行定义，自动采集的条件设置包 括：采集周期、开始采集时间、采集范围等，系统根据采集条件设置自动从网元 采集配置数据，完成配置更新。 北京邮电大学硕士毕业论文i 丁基础设施管理系统通用适配器的研究与实现 2 ) 手动采集 系统提供手动设置采集范围采集资源信息的功能，系统根据用户设置根据设 置的条件立即采集指定范围的数据。 3 ) 手工录入 对于网管系统中的所有被管资源( 包括可自动采集的资源) ，系统均提供手工 录入资源信息的方式。对于可自动采集的资源，其配置信息除自动采集的信息外 还包含一些用户自定义的配置项，如设备位置、设备编号、管理员、管理员联系 方式、设备保修期等。 3 1 1 2姿源的配置信息同步 为了适应网络中的配置数据经常发生变更的情况，如网元的增加、修改和删 除等，系统提供资源配置信息同步的功能，帮助用户保持系统运行过程中网管系 统的数据与现网数据的同步。 配置信息同步的方式可分为自动同步和手动同步两种通过资源数据定时采 集后的更新，配置数据能够实现与网络信息变化实时同步或准实时同步，用户也 可以手动触发某个资源的配置信息立即同步。 3 1 1 3 资源数据处理 3 1 1 3 1资源数据查询 网管系统可查询路由器、交换机、服务器、端口、链路等被管对象的资源数 据，网管系统支持按照被管对象的各种属性( 如路由器的友好名称、口地址、设 备型号、设备厂商、设备物理位置、设备管理员、保修期等) 对配置信息进行灵 活的条件组合查询，并可灵活地重置查询的条件。系统对查询的结果支持排序以 及导出的功能。 3 1 1 3 2资源统一管理 用户可通过资源管理器对网管系统中的被管资源进行统一管理，资源管理器 支持对被管资源的手动添加、修改、删除的操作，通过资源管理器也可方便的查 看其告警、性能以及配置信息。 3 1 1 3 3 配置数据统计 8 北京邮电大学硕士毕业论文j t 基础设施管理系统通用适配器的研究与实现 网管系统提供按行政区域、厂商、设备类型等对配置信息进行灵活查询与统 计并生成相应的报表的功能，报表统计的结果以图形方式( 直方图、曲线图、饼 图等1 或表格方式显示。 系统支持自定义报表功能，用户设置报表的生成规则及相关参数( 如统计时 间范围、统计类型、统计项等) ，系统根据用户设置的报表的形式和格式，周期 性自动生成报表。 3 1 2 故障管理 网管系统提供强大的故障管理功能。网管系统实时采集被管对象的告警信息 ( 包括t r a p 、性能越门限告警等) ，通过告警预处理将非关注的告警过滤，压缩重 复的告警并重定义相关告警后，将真正有用的告警信息以列表、视图、声音等形 式呈现给运维人员。故障管理提供告警前转功能，将重要告警信息通过电子邮件 和短信息的方式及时告知相关运维人员，此外，故障管理还提供了功能强大，设 置灵活的查询功能，包括对活跃告警和历史告警的查询。 3 1 2 1告警数据采集与预处理 系统提供丰富的告警接口适配模块，能够适配现在大多数接口协议 ( c o r b a 、s n m p 、s y s l o g 等) ，它将告警信息格式化为标准的告警结构，再交由 上层预处理模块进行处理。 系统为用户提供了强大的告警预处理功能，有效地帮助用户提高处理告警信 息的工作效率。例如，通过对告警信息的采集过滤，可以将用户非关注告警信息 在其产生后直接丢弃；通过对告警信息的显示过滤，可以把用户真正关心的告警 信息呈现出来；通过对告警信息的压缩，可以抑制重复告警的大量上报，避免真 正有用的、关键的告警信息被大量无用的告警信息所淹没；通过对告警信息的重 定义，用户可以重新设置告警信息的告警级别，方便以后对同类告警信息的处理。 3 1 2 2 告警查询 系统提供对当前活跃告警和历史告警进行查询的功能。通过设置相应的查询 条件，如告警网元名称、告警对象编号、告警对象类型、告警类型、告警级别、 告警原因、告警发生时间、最后一次发生时间、所属厂家、告警计数等等，系统 可以显示所有符合查询条件的相应告警的详细信息，并且可以按照不同的颜色 区分告警级别的严重与否。 9 北京邮电大学硕士毕业论文i t 基础设施管理系统通用适配器的研究与实现 3 1 2 3 告警根原因和业务影响性分析 系统提供根原因和业务影响性分析的功能，根据告警关联性分析模型对告警 事件之间的关系进行分析，定位故障根原因( r o o tc a u s e ) ，帮助运维人员提高故 障处理效率，保证基础设施稳定有效的运行。通过业务视图的建立，将与具体业 务相关的被管资源关联起来，从而可以根据它们之间的关系初步的分析出故障可 能的影响性范围，提高对业务运行状态的准确分析和故障修复的速度。 3 1 3 性能管理 网管系统提供对i t 基础设旆中的资源的性能数据的管理功能，性能管理可 分为性能数据采集、性能数据处理、性能门限管理以及性能数据展现四部分。 性能管理在数据采集、越门限数据处理方面与系统中的其他模块协同完成。 其中通过数据采集模块与适配层软件通信，实现性能数据的从设备厂家网管采集 的功能；在性能数据处理过程中如果发现性能数据越门限，将触发相应告警。 3 1 3 1性能数据采集 用户可以对性能数据采集任务周期进行设置。周期包括：5 分钟，1 0 分钟， 1 5 分钟，2 0 分钟，3 0 分钟，6 0 分钟6 种选择。性能数据采集模块根据用户定制 的采集周期来采集性能数据，默认的采集周期为5 分钟。 性能数据采集由基于x m l 的通用性能适配器完成。虽然在i t 基础设施中， 被管资源多种多样，是一个典型的多厂商设备环境，但是这些资源大多数都提供 标准的s n m p 管理功能，因此可通过s n m p 协议获取各种管理信息。 系统提供性能数据自动入库的手段，采集的原始性能数据将作为基本数据存 放在数据库中，性能数据处理将以数据库中原始数据为基本数据来源。 3 1 3 2性能数据处理 性能数据处理功能主要包括对采集到的性能数据的存储、性能越门限告警、 性能数据分析等。 性能数据处理对采集来的原始数据进行格式转换、检错纠错，形成内部标准 性能记录数据。处理后的数据存到数据库中，供分析和呈现使用，性能数据的保 留时间可配置。系统同时提供对性能数据备份、清除等管理功能。 ： 性能数据的阀值的分析处理按指定的规则进行，产生的告警根据值的大小以 北京邮电大学硕士毕业论文i t 基础设施管理系统通用适配器的研究与实现 及对象的性能门限设置而产生相应级别的告警，告警通过告警管理接口，直接发 送到故障管理系统，在故障管理系统中可以根据告警的内容配置模板，重新定义 告警的内容，全面的描述该性能数据超出阀值的情况，方便分析、排除故障。 性能数据分析包括指标分析统计功能可以针对指标的若干内容进行，如历史 最高值、晟低值、限定时间段的平均值、限定时间段的指标值变化趋势、同一指 标不同资源之间的比较等。 3 1 3 3 性能门限管理 性能门限管理负责管理对象的性能门限设置，包括添加、修改、删除门限记 录等。 用户通过设置对象的性能指标的门限值可以及时发现被管对象的性能问题， 当性能数据越过门限值时将产生相应的告警。性能门限的设置方式有按对象设置 以及按类型设置两种。 3 1 3 4 性能数据展现 系统提供从不同的角度展现性能数据的功能，可分为性能数据实时监视、性 能数据查询、性能趋势分析比较以及性能统计报表。 1 ) 性能数据实时监视 系统提供在拓扑图上实时监视选中网元的当前各类实时性能数据的功能，性 能实时监视数据的更新周期依赖于性能数据采集中设置的该对象的性能采集周 期。 2 ) 性能数据查询 用户可以通过指定查询对象、时间以及性能指标的范围来查看对象性能数 据，系统支持对查询结果的排序及导出。 3 ) 性能趋势分析比较 系统支持对指定对象的某一时间段，按照不同的时间粒度对性能数据进行分 析并生成性能趋势曲线，同时用户也可以对选定的一组对象的相同时间段的性能 趋势进行分析比较，分析比较的结果支持图形( 包括柱状图、曲线图、折线图等) 。 4 ) 性能统计报表 报表系统从数据库中收集数据进行报表的统计和展现。管理员能够按照需求 自行定制报表，包括日报表、周报表、月报表和年报表等；报表的数据以各种方 式采集的性能数据、分析统计数据为基本数据来源，支持直线，柱状等图，统计 的结果可以导出及打印。 北京邮电大学硕士毕业论文 i t 基础设施管理系统通用适配器的研究与实现 3 1 4 拓扑管理 拓扑管理功能结合g i s 电子地图技术，将i t 基础设施中网络资源拓扑关系 以图形方式进行呈现，能够动态、实时显示网络的运行状态，方便用户直观的了 解资源的配置及状态信息并对网络中的资源进行监控。同时，还将各种与业务相 关的资源关联起来，以业务视图的方式进行呈现，能够直观的呈现业务的运行状 态以及各种业务配置信息。 拓扑管理包含拓扑自动发现、拓扑视图以及链路管理三部分。 3 1 4 1拓扑自动发现 拓扑自动发现用于发现r r 基础设施中的网络设备，自动生成网络拓扑结构， 为拓扑视图及链路管理提供数据来源。 拓扑自动发现可以发现设备的类型以及设备配置信息并支持多i p 地址设备 的发现。通过拓扑自动发现，网管系统可及时地发现网络中拓扑结构的变化以及 设备配置信息的变化，并自动更新拓扑结构及设备配置信息，达到网管系统拓扑 结构与网络实际拓扑结构的同步。拓扑结构的变更包括设备的增加、修改、删除、 以及设备连接关系变化等。拓扑自动发现提供网管系统定时拓扑自动发现和管理 员手工触发两种方式。 1 ) 网管系统定时拓扑自动发现 用户可设置拓扑自动发现的定时任务，设置的条件包括：开始时间、周期以 及自动发现的范围( 范围包含开始i p 地址以及结束i p 地址) ，拓扑自动发现的定 时周期和开始时间可以根据网络的实际情况设置，网管系统根据制定的规则定时 执行拓扑自动发现。 2 ) 管理员手工触发拓扑自动发现 系统支持手工触发拓扑自动发现的功能，用户可设置发现过滤规则立即发现 指定范围的数据，发现过滤的条件包括开始i p 地址以及结束i p 地址等。当被管 网络中新增加设备时，用户可以通过此功能立即发现新增加的设备。手工触发网 络拓扑自动发现的方式有两种：种子以及范围方式。种子路由方式用于发现被管 网络中指定范围的网络层设备，范围方式用于发现子网内设备。 3 1 4 2 拓扑视图 拓扑视图以拓扑自动发现的数据作为数据来源，根据设备的物理位置以及网 络的层次结构从多角度呈现了网络中的资源的拓扑结构以及运行状态。网管系统 北京邮电大学硕士毕业论文 r r 基础设施管理系统通用适配器的研究与实现 监视网络中设备的运行情况，并将监视结果实时的反映到拓扑视图中，为用户提 供了友好便捷的管理方式进行相关资源的监视管理工作。 网管系统中的拓扑视图包括：网络综合监视以及物理网络拓扑图。 1 ) 网络综合监视提供对用户权限范围之内的所有的设备状态及网络运行状态 的监视功能，支持从设备状态监视、性能监视、告警监视以及其他状态监视四个 角度设置网络监视策略。用户可定制网络监视策略对网络中的资源进行监视，监 视资源的状态信息、告警信息以及性能数据等。： 2 ) 物理拓扑视图以地理视图、层次图等方式显示物理网络拓扑结构，用户可直 观的了解资源的分布等情况。物理网络拓扑包含三层网络拓扑视图、路由设备 子网连接关系图、子网路由设备连接关系图以及二层网络拓扑视图四种。 3 1 4 3链路管理 系统提供对链路的管理功能，包括链路配置管理、链路性能管理、链路告警 管理以及链路监视 3 1 4 3 i链路配置管理 系统提供对链路的配置信息的管理，链路配置信息包括：链路的序号、起始 设备类型、起始设备、起始端口、终止设备类型、终止设备、终止端口、链路带 宽等。网管系统周期性的采集链路信息，并将链路变化情况同步到数据库中。 3 1 4 3 2链路性能管理 网管系统支持对链路性能信息的管理。链路的性能指标有：链路的流量、包 数、错误包数、组播包数、丢包率、误码率、利用率等，用户可针对这些性能指 标设置性能门限，当链路的性能取值落在门限值之外时，网管系统根据设置的门 限规则产生相应的告警。 3 1 4 3 3链路告警管理 链路的告警包括链路性能越门限告警、链路故障告警等。 3 1 4 3 4 链路监视 网管系统支持对链路状态以及性能的监视，用户可以通过网络综合监视界面 北京邮电大学硕士毕业论文r r 基础设施管理系统通用适配器的研究与实现 或物理网络拓扑视图监视链路。在物理网络拓扑视图中链路的状态及颜色可根据 采集的数据以及链路的告警状态实时改变，系统还支持针对具体的链路实时监视 其性能数据的功能。 3 1 5 辅助公共功能 3 1 5 1安全管理 网管系统提供安全管理的功能，具体包括用户管理和日志管理等功能。用户 管理功能提供了对网管系统用户进行统一的身份管理和操作鉴权的功能，能够对 用户进行添加、删除、修改，对用户的权限按照角色进行权限分配和控制。日志 管理功能提供了对系统访问日志和系统操作日志的管理功能，系统访问日志记录 用户每次登录的详细情况，系统操作日志记录用户每次操作的详细内容。并且都 提供了灵活的查询方式。 3 1 5 2自身管理 网管系统提供自身管理的功能，为正常使用网管系统、及时发现网管系统自 身的问题提供了监控手段。用户可在系统自身管理功能中完成对网管软件以及网 管设备的管理监控，监控设备以及网管系统进程的运行状态。 3 2i t 基础设施管理系统软件体系结构 9 1 根据上一节介绍的系统的主要功能与分类，软件体系结构如图3 2 所示。在 i t 基础设施管理系统中，系统主要由接口适配层、数据处理层和数据展现层三 个层面来实现。 。 北京邮电大学硕士毕业论文r r 基础设施管理系统通用适配器的研究与实现 数据展现层 致据处理层 lm e s s a g e d i s t n b u t i 。n d i s p a t c hn g i 堑盐笪堡ii 堡丝笪堡jl 童塑笪堡i i 故障管理ii 告警根原因和业务影响性分析l 公共管理功能 lm e s s a g e - d i s t r i b u t i 。n d i s p a t c hn g 接口适配层 二二l 重茎薹重薹 二二二二匡重薹重茎亘 二二二二二i 重重茎薹口 罔管接口 图3 - 2i t 基础设施管理系统软件体系结构图 + 各层模块之间通过消息总线相互连接，消息总线采用天元公司的网络管理系 统分布处理中间件解决方案m e t a r v i e wd p p ( d i s t r i b u t i v ep r o c e s sp l a t f o r m ) 。消息 总线负责传送实时性数据和交互的命令，另外m e t a r v i e wd p p 平台支持即插即用 的软件模块配置方式，使得系统具有很强的扩展性与开放性，这种特性可以在后 期方便地纳入对其他设备及网络的管理，而系统整体架构不会变化。 3 2 1 数据展现层 数据展现层主要为i t 维护人员提供统一的、友好的用户界面，显示各种网 络拓扑以及应用业务拓扑信息，方便地进行配置信息查询与统计。同时集中显示 来自数据采集层和数据处理层经过相关处理后的告警事件，提供性能数据查询以 及统计分析功能。并且，还能够以用户自定义的方式灵活显示多种报表。 用户界面可以为客户端或浏览器的方式。针对告警信息，还可以通过e - m a i l 或手机短信的方式进行前转。 3 2 2 数据处理层 数据处理层是网管功能的实现层，是这个基础设施管理系统的操作控制核 心，完成所有的管理功能。接1 2 适配层将获取的数据经过基本处理后通过消息中 间件发送给对应的管理功能模块，主要包括告警根原因和业务影响性分析等。数 北京邮电大学硕士毕业论文 r r 基础设施管理系统通用适配器的研究与实现 据处理层还负责将接口适配层采集的原始数据进行过滤、统计、分析或计算形成 系统数据供数据展现层使用；另外接收来自数据展现层的操作请求，执行相应的 管理功能。 3 2 3 接口适配层f l o i 接口适配层是一个屏蔽网络管理协议细节的网络管理应用支持平台，它为数 据处理层提供通过统一的a p i 调用。 接口适配层主要完成各种协议的适配、数据格式的转换，将采集得到的数据 经过一定的预处理适配为本管理系统统一的数据格式，存入数据库供上层应用进 行处理。 按照功能不同，接口适配层可划分为相对独立的三个模块：告警适配器、性 能适配器、配置适配器。管理系统同时引入域( d o m a i n ) 的概念，一个被管域包含 以上三个适配器，负责管理本域中基础设施。域采用d o m a i n i d 来标识。 3 3 传统适配器存在的问剐3 4 ，司 3 3 1 告警适配器 如图3 3 所示，传统告警适配器的功能比较简单，主要有适配不同的接口协 议、标准化告警数据、存入数据库和上报告警信息。 图3 - 3 告警适配器功能结构图 传统告警适配器存在的主要问题有： 适配器模块结构属于“紧耦合”模式，即告警的接收与处理没有分离，当增 加或减少一种新的被管接口时候，需要对以前的适配器代码进行修改，缺乏可扩 1 6 北京邮电大学硕士毕业论文l t 基础设施管理系统通用适配嚣的研究与实现 展性。 缺少对告警信息进行基础的相关性分析，这就往往会造成大量无用的告警信 息，增加了上层管理功能的处理负担，降低了故障处理的效率。 缺少对告警信息进行自动化的操作，如告警自动清除、告警升级、告警重定 义、告警前转等，从而增加了运维人员的工作量，降低了故障响应速度。： 3 3 2 性能适配器 如图3 4 所示，性能适配器主要负责通过管理接1 2 1 周期性采集各种性能数据， 进行格式化、过滤后存入性能数据库。 图3 - 4 性能适配器功能结构图 传统性能适配器存在的主要问题有： 需要采集的性能指标和过滤条件往往固定在适配器程序中，不能够灵活配 置，缺乏可扩展性； 。 对多个被管设备或应用没有实施并发采集的策略，降低了数据的实时性，使 得性能统计与分析出现误差。 1 7 北京邮电大学硕士毕业论文r r 基础设糟管理系统通用适配器的研究与实现 第四章通用适配器的设计与实现 4 1 问题解决方案 4 1 i 告警适配器 解决上文所提到的告警适配器存在的问题，即告警适配器功能简单、结构“紧 耦合”，关键就是要将告警的接收和处理相分离，并对告警信息进行基础的相关 性分析和自动化处理。具体方法如下： 1 ) 抽象出统一的监听接i ：1 通用告警处理部分通过调用监听接口就可以启动接口适配模块，从而屏蔽了 底层接口差异性。接口适配模块实现监听接口成为单独的告警采集线程 ( 1 i s t e n e r ) ，通用告警处理模块通过配置文件初始化相应的l i s t e n e r ，这样当增加或 减少一种被管接口的时候，就只需要修改配置文件，具有良好的可扩展性。 2 ) 采用队列存储告警信息 抽象的监听接口实现了告警接收与告警处理的分离，然而告警往往具有突发 性和数量多的特点，因此告警接收和告警处理不能使用串行工作的机制，两个模 块须能够并发工作。实际上，告警接收和告警处理是提供者、消费者模式，可以 通过队列将告警信息缓存，告警处理模块从队列中依次取出告警信息进行处理。 采用队列缓冲机制，同时也保证了告警的时序性。 3 1 基于规则的相关性分析和自动化处理， 通用告警处理模块包含了相关性分析和自动化处理的功能，基于规则的处理 过程和采用多种设计模式i l l 】的结构，减少了公共功能的重复开发，增强了适配器 的复用性。 4 1 2 性能适配器 解决上文所提到的性能适配器存在的问题，即可扩展性差和数据采集的效率 低、实时性差的问题，关键就是要将性能指标改为可配置的形式，对数据只进行 简单的处理，同时采用并发采集策略。具体方法如下； 1 1 基于x m l l l 2 l 的采集模版 采用x m l 文档描述需要采集的性能指标以及它们之间的关系，可以灵活地 对性能指标进行配置，增强了适配器的可扩展性 2 ) 采集线程池 1 8 北京邮电大学硕士毕业论文 i t 基础设施管理系统通用适配器的研究与实现 对每个被管网元启动一个采集线程能够明显的提高数据采集的实时性，但是 这样会对系统造成极大的负荷。采用线程池技术，可以有效的降低负荷，同时又 保证了数据采集的实时性。 4 2 通用适配器功能需求分析 4 2 1 通用告警适配器 图4 - 1 告警适配器功能结构图 4 2 1 1 告警采集与标准化 告警适配器通过数据通信网( o c t 0 与被管基础设施之间组成通信链路，使用 c o r b a 、s n m p 、t c p i p 、t e l n e t 、f t p 等多种接口方式与告警源建立链接。一 般适配器获取告警的方式有两种，一种是被动的接收实时的告警事件( 如s n m p t r a p 、s y s l o g 、c o r b a n o t i f i c a t i o n ) ，另一种是适配器主动地轮询被管对象的状 态、日志等( 如t c l n c t 、p i n g ) 。告警采集模块是适配器的最底层，它