興安盟氣象局信息網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

◆李 敏 張曉磊 廉逸晗

(1.興安盟氣象局 內(nèi)蒙古 137400；2.烏蘭浩特市氣象局 內(nèi)蒙古 137400）

興安盟氣象局信息網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

◆李 敏1張曉磊1廉逸晗2

(1.興安盟氣象局 內(nèi)蒙古 137400；2.烏蘭浩特市氣象局 內(nèi)蒙古 137400）

隨著氣象信息網(wǎng)絡的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡規(guī)模相應日益擴大，其復雜程度也隨著不斷提高，承載業(yè)務種類也多樣化，因而發(fā)生網(wǎng)絡故障的機率也越來越頻繁。由于網(wǎng)絡故障或網(wǎng)絡運行狀態(tài)的不佳，會直接導致氣象業(yè)務效率的降低，甚至有可能會造成巨大損失，因此對信息網(wǎng)絡進行有效的管理和監(jiān)控，已成為興安盟網(wǎng)絡管理者的迫切要求。網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設計也成為信息網(wǎng)絡研究與建設必不可少的重要內(nèi)容與熱點問題。該系統(tǒng)通過對興安盟全盟信息網(wǎng)絡管理技術(shù)的研究，以我盟氣象部門廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)為原型，設計了信息網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，對系統(tǒng)的各個部分進行了研究與設計，并對設計中用到的短信告警相關(guān)技術(shù)進行了重點研究，信息網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)能對興安盟氣象網(wǎng)絡的IP配置、故障和網(wǎng)絡設備性能進行以故障管理為核心的綜合監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡配置的變化與網(wǎng)絡的故障，并進行故障的短信實時告警。

信息網(wǎng)絡監(jiān)控故障；短信實時；短信告警技術(shù)

0 引言

隨著氣象現(xiàn)代化的改革與發(fā)展，我盟氣象系統(tǒng)網(wǎng)絡規(guī)模不斷擴大，網(wǎng)絡復雜結(jié)構(gòu)日益提高，根據(jù)實際業(yè)務需求，全盟氣象系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)為：廣域網(wǎng)以星形拓撲網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)通過光纖與局域網(wǎng)節(jié)點相連接，廣域網(wǎng)采用路由器、三層核心交換機通過以太網(wǎng)口與局域網(wǎng)相連，路由器完成全網(wǎng)的路由功能，路由器之間采用SDH寬帶接入技術(shù)，利用vrrp、osfp和靜態(tài)路由相結(jié)合的方式構(gòu)成一個完全網(wǎng)狀網(wǎng)。局域網(wǎng)通過三層核心交換機與二層、三層交換機設備互聯(lián)，構(gòu)成整個局域網(wǎng)劃分成多個子網(wǎng)，子網(wǎng)通過綜合布線系統(tǒng)，為用戶提供以太網(wǎng)接入端口，各樓層放置較低檔的以太網(wǎng)交換機，為用戶提供數(shù)據(jù)交換。面對這樣復雜的網(wǎng)絡，發(fā)生網(wǎng)絡故障的概率也會相應增高，當網(wǎng)絡出現(xiàn)故障或運行不佳時，會導致資料共享和自動站、區(qū)域網(wǎng)、農(nóng)氣等多類氣象數(shù)據(jù)傳輸故障，如果網(wǎng)絡內(nèi)一個或多個網(wǎng)絡設備或網(wǎng)絡鏈路、服務器等發(fā)生故障，將會造成氣象數(shù)據(jù)上傳缺收等巨大業(yè)務損失，更為嚴重的是會導致預報無法準確預測，可能會給公眾和社會經(jīng)濟造成無法估量的影響，因此，必須有與之相匹配的監(jiān)控系統(tǒng)，只有通過興安盟信息網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)進行自動監(jiān)測、控制、管理與維護，才是正確的選擇。

1 信息網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的總體需求

綜上所述，由于網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的復雜性，為保障信息網(wǎng)絡的正常運行，研究設計了一個全盟氣象信息網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，以網(wǎng)絡進行故障管理為核心的監(jiān)控，其中包括配置、性能和故障監(jiān)控。當網(wǎng)絡故障發(fā)生時，能及時準確告警，網(wǎng)絡維護人員能及時解決網(wǎng)絡故障，保證業(yè)務正常運行。

故障監(jiān)測是對網(wǎng)絡鏈路運行情況、網(wǎng)絡設備和服務器狀態(tài)進行管理，實現(xiàn)全盟網(wǎng)絡的故障監(jiān)測和故障定位，進行故障的排除，收集處理網(wǎng)絡中的各種故障、告警及網(wǎng)絡運行狀態(tài)異常的信息。配置監(jiān)控對網(wǎng)絡設備的配置變化進行監(jiān)控，通過拓撲發(fā)現(xiàn)算法發(fā)現(xiàn)配置的變化情況，如路由的缺少、端口的變化、子網(wǎng)的改變等。性能監(jiān)控是指從網(wǎng)絡鏈路通信設備和服務器中采集相關(guān)的性能參數(shù)，通信設備主要是采集網(wǎng)絡流量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)鏈路流量的變化，服務器主要是采集存儲容量和停止使用的變化，根據(jù)情況進行相應的處理，配置監(jiān)控和性能監(jiān)控主要是通過對這兩項的管理參數(shù)進行采集實現(xiàn)的，主要通過信息網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)主動查詢的方式進行采集。性能監(jiān)控和配置監(jiān)控為故障監(jiān)控提供了重要的信息和依據(jù)。該系統(tǒng)通過對配置、性能等故障數(shù)據(jù)進行采集，將采集的數(shù)據(jù)自動入庫，為拓撲顯示、性能、告警數(shù)據(jù)的統(tǒng)計查詢提供數(shù)據(jù)源。并對采集的配置、性能故障數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計，及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡和性能異常等故障，進行告警，有利于網(wǎng)絡管理員及時對故障進行排除與恢復。系統(tǒng)應該提供WEB服務，提供系統(tǒng)數(shù)據(jù)的查詢、分析、設置和告警服務等。

2 信息網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設計

通過對系統(tǒng)需求的分析，設計了興安盟信息網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，包括系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的設計和各模塊的設計。采用分布式的體系結(jié)構(gòu)，其功能由各個模塊實現(xiàn)，模塊之間采用接口通信來完成，系統(tǒng)設計共有5個子模塊，分別為：拓撲發(fā)現(xiàn)計算模塊、性能采集模塊、流量監(jiān)控模塊、告警模塊、WEB服務器模塊。信息網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 信息網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

拓撲發(fā)現(xiàn)計算模塊是該系統(tǒng)的前端采集模塊，其利用ICMP、SNMP協(xié)議，通過拓撲發(fā)現(xiàn)算法，獲取網(wǎng)絡運行的一些數(shù)據(jù)變化，如子網(wǎng)、設置配置的變化，為拓撲計算提供數(shù)據(jù)，當發(fā)現(xiàn)異常，為告警模塊提供數(shù)據(jù)，及時產(chǎn)生告警。性能采集模塊使用SNMP協(xié)議，對監(jiān)控網(wǎng)絡的性能變化進行采集，是系統(tǒng)的前端采集模塊，可以按照要求進行定時或一次性采集，為性能的統(tǒng)計與分析提供一定數(shù)據(jù)源，當發(fā)現(xiàn)監(jiān)控的性能滿足告警條件時，及時產(chǎn)生告警。流量監(jiān)控模塊的功能是數(shù)據(jù)流量的采集，是該系統(tǒng)前端的采集模塊，該模塊通過對NETFLOW技術(shù)實現(xiàn)對流量的接收，獲取相關(guān)流量信息，通過分析這些信息，取得相應性能指標，為流量的統(tǒng)計與分析提供一定的數(shù)據(jù)源。告警模塊的功能是通過消除冗余警告，將拓撲發(fā)現(xiàn)計算模塊、性能采集模塊、流量監(jiān)控模塊采集的數(shù)據(jù)中得到的一些關(guān)聯(lián)告警進行消除，避免告警風暴的產(chǎn)生，準確定位故障，將告警信息精準的發(fā)給網(wǎng)絡管理者。WEB服務器模塊是通過瀏覽器提供WEB服務，為用戶提供數(shù)據(jù)的查詢、設置、分析與修改，可以通過WEB網(wǎng)頁查詢網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、鏈路及網(wǎng)絡終端的性能和所有故障信息及告警信息。

3 告警事件的研究

當網(wǎng)絡診斷為發(fā)生故障或運行狀態(tài)不佳時，會產(chǎn)生很多的告警，隨著告警事件的不斷增多，會產(chǎn)生告警風暴，告警風暴會造成診斷網(wǎng)絡故障的延時過長，造成故障的誤判，甚至會被忽略，更為嚴重的是廣播風暴會使信息網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓，影響系統(tǒng)的正常告警。所以，對一些關(guān)聯(lián)的告警事件進行處理，消除冗余告警，是信息網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)需要解決的一個重要問題。本系統(tǒng)消除冗余告警的關(guān)鍵是通過對告警事件關(guān)聯(lián)的處理、分析后，進行合并與轉(zhuǎn)化，消除掉不必要和無關(guān)聯(lián)告警，將多個相關(guān)告警合并為一條擁有更多信息的告警。以減少網(wǎng)絡流量和減輕不必要的數(shù)據(jù)存儲，這樣能快速對故障進行定位，及時恢復網(wǎng)絡。本系統(tǒng)使用Petri網(wǎng)事件關(guān)聯(lián)方法，通過Petri網(wǎng)建立模型處理告警事件，通過 Petri網(wǎng)模型可以完成的關(guān)聯(lián)處理為：（1）將多個告警壓縮為一個告警，如告警事件Event發(fā)生多次，可將其映射為一個事件，完成告警壓縮的關(guān)聯(lián)處理。（2）當告警事件Event已發(fā)生，則過濾掉該事件 Event，完成告警過濾關(guān)聯(lián)處理。（3）當告警事件Event1、Event2同時發(fā)生，如果Event1的優(yōu)先級高于Event2，則事件關(guān)聯(lián)結(jié)果為高優(yōu)先級Event1，抑制了優(yōu)先級Event2，完成了告警抑制關(guān)聯(lián)處理。（4）當告警事件Event1、Event2同時發(fā)生，如果 Event1

4 結(jié)論

本文介紹了網(wǎng)絡監(jiān)控的重要性，并講述了網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)原理，并針對當前復雜的興安盟氣象系統(tǒng)網(wǎng)絡，設計了興安盟信息網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)具有較強的實用性與通用性，對網(wǎng)絡配置、性能、運行狀態(tài)進行中和監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)配置的變化、性能的異常、運行的故障，并實時告警。管理者通過WEB服務，能夠查看網(wǎng)頁查詢網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、鏈路及網(wǎng)絡終端的性能和所有故障信息及告警信息。