基于WBEM的網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

馬俊平 袁慧 孟浩華 金波

摘 要：隨著信息時(shí)代的來臨，眾多企業(yè)間的數(shù)據(jù)通信需求越來越大，但以往的信息資源管理系統(tǒng)無論在軟硬件方面還是在指令集方面往往自成體系，僅留下有限帶寬的端口與外界相連，形成了眾多類似于信息孤島的獨(dú)立系統(tǒng)，若要將這些系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合起來，成為一個(gè)地域分散但管理集中的高效資源管理系統(tǒng)是非常困難的。而WBEM（Web Based Enterprise Management）和CIM（Common Information Model）的出現(xiàn)則很好的解決了這一問題，目前已經(jīng)成為了企業(yè)信息統(tǒng)一資源管理的標(biāo)準(zhǔn)。在WBEM和CIM框架的基礎(chǔ)上構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)模型，并詳細(xì)分析了該模型下的各個(gè)具體功能需求，最終對(duì)以往的資源管理系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，設(shè)計(jì)出一款新型高效的基于WBEM的網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)，較好的滿足了企業(yè)級(jí)的信息管理需求，具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：WBEM；分布式；網(wǎng)絡(luò)資源；公共信息模型

中圖分類號(hào)： TN948.61 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-1098（2017）05-0070-07

Abstract：With the advent of the information age， the demand for data communication among many enterprises increased greatly. Previous information resources management system both in hardware and software aspects or in the instruction set often self-contained， leaving only a limited bandwidth port connected with the outside world. Finally， many independent system which similar to the information island were established. It is very difficult to combine these systems organically and build a regional decentralized but highly efficient resource management system for centralized management. The emergence of WBEM（Web Based Enterprise Management）and CIM（Common Information Model）is a very good solution to this problem ，which has become a unified enterprise information resource management standards. Based on the framework of WBEM and CIM， this paper constructs a network resource management system model， and analyzes the specific functional requirements of the model in detail. On the basis of these studies， this paper designs a network resource management system based on WBEM， which has a certain economic value and social value by meet the needs of enterprise information management.

Key words：WBEM；Distributed；Network resource；Public information model

目前我國(guó)企業(yè)，尤其是大中型企業(yè)，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理乃至調(diào)用的數(shù)字化改造。大量的數(shù)據(jù)、圖表、視頻資料均在各個(gè)企業(yè)內(nèi)部得到了有效的利用，極大的提高了企業(yè)的運(yùn)作效率和競(jìng)爭(zhēng)力，從而推動(dòng)了我國(guó)生產(chǎn)力的發(fā)展。但隨著信息儲(chǔ)量的逐漸增大，以及隨著企業(yè)間商業(yè)交流程度的逐漸加深，原先屬于各個(gè)企業(yè)內(nèi)部的信息卻很難同其他企業(yè)實(shí)現(xiàn)共享，更談不上統(tǒng)一調(diào)配和管理，其原因主要在于兩點(diǎn)，首先是原先各個(gè)企業(yè)在搭建信息系統(tǒng)時(shí)所采用的設(shè)備間存在差異，導(dǎo)致了兼容性問題；其次是之前各個(gè)企業(yè)所使用的信息管理系統(tǒng)各成體系，執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范也各不相同，因此導(dǎo)致彼此間的數(shù)據(jù)共享也存在較大的障礙[1]。為了解決這一逐漸凸顯的問題，則必須要建立企業(yè)間資源管理系統(tǒng)間的統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的規(guī)范，這一工作由DMTF（Distributed Management Task Force）完成了，該公司提出的WBEM目前已經(jīng)成為了被各個(gè)企業(yè)廣泛接受的資源統(tǒng)一管理的標(biāo)準(zhǔn)。而基于此理念推出的CIM則是一種建模工具，大大簡(jiǎn)化了管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程[2]。

本文首先對(duì)WBEM應(yīng)用模式進(jìn)行了探討，并介紹了公共信息模型（CIM）的基本架構(gòu)，并基于此框架設(shè)計(jì)了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)，以三層架構(gòu)（管理層、網(wǎng)關(guān)層和資源層）改進(jìn)了和優(yōu)化了傳統(tǒng)的存儲(chǔ)管理系統(tǒng)存在的問題，之后給出系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)并展開實(shí)驗(yàn)工作并分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1 WBEM及其相關(guān)技術(shù)介紹

WBEM和CIM是DMTF研發(fā)并推廣的核心技術(shù)，其目標(biāo)就是提出統(tǒng)一的資源管理規(guī)范與接口標(biāo)準(zhǔn)。WBEM具有良好的擴(kuò)展性，與下層的網(wǎng)絡(luò)通信模塊可以實(shí)現(xiàn)無縫銜接并支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，比如與簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP），公共管理協(xié)議（CMIP）等[3]，因此WBDM從研發(fā)誕生的那一刻起就是面向分布式網(wǎng)絡(luò)資源的，如文獻(xiàn)[4]中提出的電力企業(yè)信息系統(tǒng)運(yùn)行模型就是以此技術(shù)為基礎(chǔ)研發(fā)設(shè)計(jì)的。另一方面，公共信息管理模型（CIM）主要為系統(tǒng)開發(fā)者提供了便捷的框架是服務(wù)，包括了一系列的建模方法和相關(guān)的組件。這些組件具有良好的通用性，通過MOF文件來實(shí)現(xiàn)，無論設(shè)計(jì)的系統(tǒng)最終運(yùn)行在何種硬件設(shè)備上都可保證運(yùn)行良好，如文獻(xiàn)[5]提出將該技術(shù)應(yīng)用在智能電網(wǎng)設(shè)備管理方面，設(shè)計(jì)了CIM與CIM/E（電網(wǎng)通用模型規(guī)范）之間的映射體系，有效提高了智能電網(wǎng)的管理水平；文獻(xiàn)[6]則提出基于CIM構(gòu)建三維可視化系統(tǒng)的方法，提高了配電網(wǎng)的控制便捷性。

CIM框架是面向?qū)ο蟮模鴮?shí)例類對(duì)象則存儲(chǔ)在管理容器CIMOM中。服務(wù)提供者（Provider）完成實(shí)例庫(kù)CIMOM與其所服務(wù)和調(diào)用的資源之間的數(shù)據(jù)及指令的傳輸?shù)娜蝿?wù)。每一個(gè)CIM實(shí)例類在創(chuàng)建完畢后都需要Provider為其提供服務(wù)，否則將無法從CIMOM庫(kù)中調(diào)用相關(guān)的實(shí)例，這將對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)建產(chǎn)生很大的負(fù)面影響，由此可見Provider的重要性。這些部件所構(gòu)成的CIM框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

如上圖所示，位于最上層的是應(yīng)用管理層，負(fù)責(zé)與用戶的交互，數(shù)據(jù)的審核，界面的實(shí)現(xiàn)等功能；第二層為WBEM客戶端接口，向上對(duì)用戶進(jìn)程負(fù)責(zé)，將下層反饋的數(shù)據(jù)根據(jù)不同的端口提交至用戶；向下負(fù)責(zé)將不同應(yīng)用進(jìn)程的數(shù)據(jù)分別送至下層的某一CIM對(duì)象實(shí)例進(jìn)行解析；第三層即為對(duì)象管理層，負(fù)責(zé)調(diào)用CIMOM等類庫(kù)，而其調(diào)用指令必須通過下層的Provider接口來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)Provider還需要負(fù)責(zé)與不同的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議向通信，最終完成與其他管理系統(tǒng)之間的統(tǒng)一于協(xié)調(diào)[7-8]。

2 系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)

如圖2所示，考慮到本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)管的任務(wù)，因此在功能上并沒有涉及過于復(fù)雜的具體應(yīng)用，而是以監(jiān)測(cè)資源性能、分?jǐn)傁到y(tǒng)負(fù)荷等功能為主，劃分了三個(gè)功能模塊，分別為查看資源狀態(tài)、訂閱告警、均衡WEB服務(wù)請(qǐng)求。在整個(gè)的資源管理過程中，以某個(gè)用戶端發(fā)來的web請(qǐng)求為管理對(duì)象，整個(gè)服務(wù)資源由均衡服務(wù)器、WEB服務(wù)器以及數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器構(gòu)成，來訪用戶可以選擇以上三種功能中的一種，對(duì)服務(wù)器端發(fā)出請(qǐng)求，而系統(tǒng)通過對(duì)web請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)，在調(diào)用資源解決該請(qǐng)求后將其反饋回來訪用戶，從而完成一次的服務(wù)過程。

2.1 查看資源運(yùn)行狀態(tài)功能

如前文所述，本系統(tǒng)最重要的功能就是實(shí)現(xiàn)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可隨時(shí)調(diào)用功能對(duì)系統(tǒng)中管理的資源的保存、執(zhí)行、運(yùn)行等情況進(jìn)行查看，也包括查看請(qǐng)求某個(gè)服務(wù)的總?cè)藬?shù)，完成服務(wù)次數(shù)，在某一時(shí)間段內(nèi)的訪問失敗次數(shù)以及在某段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)對(duì)所有服務(wù)請(qǐng)求的平均響應(yīng)時(shí)延等信息；對(duì)某一具體設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況也可執(zhí)行查看功能，例如可查到任意一臺(tái)服務(wù)器當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，如CPU的占有率、內(nèi)存的使用情況、運(yùn)行的進(jìn)程總數(shù)、同時(shí)在線最大人數(shù)、某時(shí)間點(diǎn)訪問該服務(wù)器的總?cè)藬?shù)等；而對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，則主要可查看當(dāng)前最大連接數(shù)、某條數(shù)據(jù)被調(diào)用次數(shù)等情況。

2.2 訂閱及告警功能

該功能主要通過事先預(yù)定的閾值來觸發(fā)告警，閾值設(shè)定的對(duì)象可根據(jù)用戶實(shí)際需求來確定。如可設(shè)定某數(shù)據(jù)庫(kù)的最大連接數(shù)，當(dāng)實(shí)際連接數(shù)超過該設(shè)定的最大值時(shí)，系統(tǒng)則自動(dòng)向進(jìn)程管理層發(fā)送告警信息，通過該層將告警反饋給操作用戶，同時(shí)給出提示，說明該告警的具體對(duì)象；也可對(duì)系統(tǒng)的平均響應(yīng)時(shí)延參數(shù)進(jìn)行預(yù)訂，當(dāng)超過該時(shí)延時(shí)，說明系統(tǒng)負(fù)荷過重，同樣給出告警信息；最后，還可對(duì)某具體的設(shè)備參數(shù)設(shè)定閾值，如某服務(wù)器的內(nèi)存和CPU的使用率等，可以看出，告警對(duì)象的靈活選擇可充分實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)對(duì)受管資源的全面監(jiān)控。

2.3 均衡WEB服務(wù)請(qǐng)求

當(dāng)受管資源的某個(gè)參數(shù)由于達(dá)到設(shè)定的閾值而發(fā)出告警后，說明當(dāng)前系統(tǒng)中某個(gè)設(shè)備承擔(dān)的負(fù)荷已經(jīng)超過安全值，而導(dǎo)致負(fù)荷過高的直接原因就是web請(qǐng)求數(shù)量過多，因此作為控制者與協(xié)調(diào)者的管理員必須考慮將原先的web請(qǐng)求分?jǐn)偟礁嗟膚eb服務(wù)器上。通常在系統(tǒng)內(nèi)一些設(shè)置專門的備用服務(wù)器，即均衡服務(wù)器，用以承擔(dān)不同的急需任務(wù)，減緩系統(tǒng)壓力。對(duì)于web服務(wù)器群而言，若系統(tǒng)內(nèi)的web申請(qǐng)數(shù)量已經(jīng)超過了所有web服務(wù)器能夠承受的最大請(qǐng)求數(shù)之和，則管理員可調(diào)配均衡服務(wù)器參與web請(qǐng)求處理，反之，若web請(qǐng)求數(shù)量下降，則可收回這些均衡服務(wù)器并調(diào)配給更需要資源的其他服務(wù)中，從而最大程度的利用了服務(wù)器資源。

3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)模型設(shè)計(jì)

下圖給出了本系統(tǒng)所采用的三層模型結(jié)構(gòu)，即管理層（Manager Layer）、網(wǎng)關(guān)層（Gateway Layer）和資源層（Resource Layer）。

3.2 管理層設(shè)計(jì)

1）界面設(shè)計(jì)

由于采用了web界面形式來進(jìn)行管理員同系統(tǒng)之間的交互任務(wù)，因此采用了當(dāng)前主流的JSP技術(shù)進(jìn)行界面的開發(fā)，界面以簡(jiǎn)潔、親和、功能邏輯安排合理等原則為依據(jù)，采用Tomcat5.0作為WEB服務(wù)器。操作界面如圖4所示。

2）CIMOM設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)由于需要對(duì)分布于異地的不同受管資源進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控和管理，因此在管理層需要以統(tǒng)一的CIM標(biāo)準(zhǔn)來建立模型，由于統(tǒng)一了參數(shù)類型和編碼方式，因此程序的可閱讀性大大增加了，管理者也可以更加方便的對(duì)系統(tǒng)中的不同資源進(jìn)行管理，這也是CIMOM的核心內(nèi)容[9]。建模工具目前有多種可選，本設(shè)計(jì)選用WBEM Service來實(shí)現(xiàn)，該工具是純Java實(shí)現(xiàn)的，可以很好地實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的功能。

1） CIM建模

CIM建模需要編寫MOF文件來實(shí)現(xiàn)。MOF擁有自成一系的代碼書寫規(guī)則?，F(xiàn)以對(duì)web服務(wù)器建模為例，介紹其部分代碼：

[Provider（"java： ManaWebServ-Provider"）]

Class ManaWebServ

{[Key] string Name；//WEB服務(wù)器的名稱

[Key] string IPAddress；

[Key] string PortID；

real32 CPUPer；

real32 memoryPer；//WEB服務(wù)器的相關(guān)參數(shù)，如IP地址，端口號(hào)、CPU使用率和內(nèi)存使用率等。

Boolean getWebSerMet（

[IN] string IPAddress，[IN] string portID，

[OUT] real32 CPUPer，[OUT] real32 memoryPer，

[OUT] uint64 RequestNum，[OUT] uint64 RejectNum，

[OUT] real32 AverDelayTime）；//得到WEB服務(wù)器平均響應(yīng)時(shí)延

uint64 normal Detail（

[IN] string UserIP，[IN] string Userport，

[IN] string IPAddress，[IN] string portID，

[IN] string maxNum，[IN] string invalue，

[IN] string attend，[OUT] uint64 revalue）；

//實(shí)現(xiàn)訂閱告警功能需要用到的相關(guān)參數(shù)及類型}；

在利用MOF完成建模工作后，即可使用WBEM Service隨附的mofcomp工具將其編譯并存儲(chǔ)進(jìn)WBEM Service中，至此WEB服務(wù)器就以建設(shè)完畢，除此之外，系統(tǒng)中還有一些資源也可以采用同樣的流程完成建模工作，如Database服務(wù)器，均衡服務(wù)器等，其過程不再贅述。

為了實(shí)現(xiàn)資源管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)式架構(gòu)，在完成服務(wù)器建模后，還需將其同系統(tǒng)資源相關(guān)聯(lián)，即使得WEB服務(wù)器可以同某個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)相掛鉤，以下為使用Provider實(shí)現(xiàn)該功能的部分代碼：

[Association， Provider（"java：Con-Provider-WebServiceServer "）]

class DecInfoSearch

{

[key]Manager WebService Depart owns；

[key]Manager WebServer Depart is owned by；

}；

圖5給出了系統(tǒng)查詢某設(shè)備信息的結(jié)果：

圖6給出了查詢某網(wǎng)絡(luò)資源系統(tǒng)設(shè)備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的結(jié)果：

2） Provider的實(shí)現(xiàn)

如前文所述，Provider在管理層和網(wǎng)關(guān)層之間起到了重要的承接與協(xié)調(diào)作用，為web請(qǐng)求分配合適的資源，或者向某用戶進(jìn)程反饋服務(wù)結(jié)果，而這一過程是通過簡(jiǎn)單對(duì)象訪問協(xié)議SOAP來實(shí)現(xiàn)的[10]。首先，管理層根據(jù)web請(qǐng)求的需要，遵循SOAP發(fā)出消息至網(wǎng)關(guān)層，由于資源層無法直接解析該消息，因此需要在這里進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，并采用Java管理擴(kuò)展，即JMX技術(shù)與下層建立通信。資源層在收到上次傳達(dá)的指令后，根據(jù)解析的結(jié)果執(zhí)行對(duì)應(yīng)的計(jì)算和操作，并在完成后將結(jié)果封裝，送交回上層，網(wǎng)關(guān)層收到反饋后，執(zhí)行逆操作，把信息轉(zhuǎn)換成上層可識(shí)別的格式并上交，最終管理層收到了來自下層的服務(wù)反饋，可以與管理者實(shí)現(xiàn)交互。在WBEM標(biāo)準(zhǔn)中有四種Provider的類接口：

InstanceProvider： 可獲得動(dòng)態(tài)更新的在CIMOM中可用的實(shí)例表；

PropertyProvider： 可獲得受管資源的相關(guān)信息。

MethodProvider： 為CIM類中的方法提供相應(yīng)的操作，這些方法通常是由MOF定義的。

AssociationProvider：為不同的部件之間建立關(guān)聯(lián)。

系統(tǒng)模型中的Provider完全實(shí)現(xiàn)了以上四種Provider接口。管理員還可以根據(jù)實(shí)際需要，通過invokeMethod方法來創(chuàng)建自定義的方法，創(chuàng)建完畢之后在Provider中定義，隨后就可在客戶端實(shí)現(xiàn)調(diào)用。

3.3 網(wǎng)關(guān)層和資源層的設(shè)計(jì)

網(wǎng)關(guān)層和資源層位于系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)的下兩層，其中網(wǎng)關(guān)層利用Apache組織開發(fā)的Muse來實(shí)現(xiàn)，Muse可以方便的構(gòu)建連接管理層和資源層的標(biāo)準(zhǔn)通信接口，這也是網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)之所以能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一管理的關(guān)鍵所在；另一方面，網(wǎng)關(guān)層也要實(shí)現(xiàn)通過SOAP對(duì)消息進(jìn)行解析和轉(zhuǎn)化這一重要功能，使得管理層和資源層能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的溝通。資源層則利用成熟的JMX技術(shù)與大量的異構(gòu)資源進(jìn)行連接和通信。

4 系統(tǒng)測(cè)試分析

在系統(tǒng)原型測(cè)試中管理的WEB請(qǐng)求服務(wù)是項(xiàng)目信息搜索服務(wù)，客戶可根據(jù)某一項(xiàng)目的名稱或項(xiàng)目號(hào)對(duì)其詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行查找，包括該項(xiàng)目在多個(gè)不同單位內(nèi)的相關(guān)信息均可陳列出來，在該網(wǎng)路資源管理系統(tǒng)中，整個(gè)結(jié)構(gòu)由一臺(tái)均衡服務(wù)器，一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，兩臺(tái)WEB服務(wù)器，一臺(tái)后備WEB服務(wù)器組成，其結(jié)構(gòu)如圖7所示。

在該系統(tǒng)中，可以隨時(shí)查看信息搜索服務(wù)的狀態(tài)，以及所有設(shè)備在某一時(shí)間點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)。Web訪問利用Jmeter模擬大量用戶同時(shí)登陸查找的情況，在登陸人數(shù)不斷波動(dòng)，以及web請(qǐng)求數(shù)量不斷改變的情況下，觀察各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；另一方面，設(shè)定web服務(wù)器的訂閱訪問量為500，當(dāng)超過此數(shù)量時(shí)系統(tǒng)發(fā)出告警，并啟用均衡服務(wù)器充當(dāng)web服務(wù)器，從而減少服務(wù)器承擔(dān)的訪問壓力，而當(dāng)訪問數(shù)量不斷下降并低于設(shè)定的最大值500后，均衡服務(wù)器重新收回。因此訂閱告警功能以及均衡服務(wù)功能都能實(shí)現(xiàn)。并且實(shí)現(xiàn)的管理與硬件無關(guān)性，在進(jìn)行管理時(shí)可以把所有的資源都進(jìn)行CIM建模，達(dá)到統(tǒng)一管理的目的，圖8為該系統(tǒng)執(zhí)行搜索信息服務(wù)時(shí)的各個(gè)參數(shù)的波動(dòng)曲線。由圖中可以看出，本系統(tǒng)可較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)各種設(shè)備性能的動(dòng)態(tài)監(jiān)控功能。

5 總結(jié)

本文在WBEM和CIM框架技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)，有效的提高了對(duì)被管資源的監(jiān)控水平，并將原先互不歸屬，很難統(tǒng)一管理的大量處于異地的異構(gòu)設(shè)備有機(jī)結(jié)合起來，忽略其設(shè)備的差異性，實(shí)現(xiàn)了資源的高效利用。本設(shè)計(jì)為企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢和使用提供了一種新的方案，并通過測(cè)試驗(yàn)證了其已具備實(shí)用價(jià)值。

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（責(zé)任編輯：李 麗）