利用SNMP協(xié)議實現(xiàn)流量統(tǒng)計系統(tǒng)

張萬輝

摘 要：為了滿足工作需求，本文從網(wǎng)絡監(jiān)控的原理出發(fā)，介紹了SNMP協(xié)議的工作方法和一些簡單實用的開源工具，利用此協(xié)議和工具進行開發(fā)，實現(xiàn)了一個完整的流量統(tǒng)計系統(tǒng)。簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議（SNMP）是由一組網(wǎng)絡管理的標準組成，用來監(jiān)控各種網(wǎng)絡設備的運行，是網(wǎng)絡維護工作中廣泛應用的網(wǎng)絡協(xié)議。另外還用到了SNMP協(xié)議的開源工具SNMP4J、JAVA編程語言和DELPHI編程工具以及相關的輔助工具。本文主要介紹了流量數(shù)據(jù)采集的基本原理、系統(tǒng)的組成和設計的實現(xiàn)。

關鍵詞：網(wǎng)絡維護;SNMP協(xié)議;流量統(tǒng)計;JAVA;DELPHI

1.前言

隨著互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量的迅速增長，網(wǎng)管維護人員需要維護的設備數(shù)量也越來越多，為了保障網(wǎng)絡的穩(wěn)定運行，借助一些網(wǎng)絡監(jiān)控軟件是很有必要的。網(wǎng)管維護中心一直在使用CACTI這個開源的軟件來對所有的網(wǎng)絡交換機和路由器進行監(jiān)控。CACTI的實時監(jiān)控和畫圖的功能還是很不錯的，但是由于CACTI的數(shù)據(jù)存儲使用的是RRD數(shù)據(jù)庫，這是一種環(huán)型數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)的存儲不具有持久性，新的數(shù)據(jù)會覆蓋舊的數(shù)據(jù)，這樣不利于工作人員對網(wǎng)絡的運行趨勢進行分析。因此維護人員一直使用人工的方式，每天記錄下核心設備的運行參數(shù)，包括在線用戶數(shù)和端口流量峰值，把數(shù)據(jù)輸入到EXCEL表格中以形成流量統(tǒng)計報表。這種方式不但費時，而且費力，每天要花去幾個小時的時間，人工的方式還容易出錯。

1.1設計目的

為了解決人工流量統(tǒng)計效率低下的問題，決定自己動手開發(fā)一個流量統(tǒng)計系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)自動采集和生成報表的功能。

1.2設計思路

一臺主機用來運行數(shù)據(jù)采集程序，并且主機到各交換機的網(wǎng)絡必須可達，這是前提條件。

一臺數(shù)據(jù)庫服務器，程序采集到的數(shù)據(jù)需要寫入數(shù)據(jù)庫中。

最后開發(fā)一個客戶端程序讀取數(shù)據(jù)庫生成報表，如果使用B/S架構，還需要一臺WEB服務器。

如果程序占用資源不大，也可以把采集、數(shù)據(jù)庫和WEB服務部署在一臺服務器上。

在流量統(tǒng)計系統(tǒng)中，最關鍵的環(huán)節(jié)就是設備流量數(shù)據(jù)的采集，只要有了數(shù)據(jù)，無論需要生成什么樣的報表，都可以實現(xiàn)。端口流量的采集，可以利用流量差除以時間差來得出端口流量，兩次采集的時間間隔越長，對系統(tǒng)的資源占用也越高，得到的流量數(shù)據(jù)也越平均;時間間隔越短，就越容易抓取端口流量的峰值，但是流量誤差也越大。在本程序中，兩次流量采集的間隔時間準備設為10秒鐘。

下圖為系統(tǒng)結構圖：

2.系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

2.1需求分析

該系統(tǒng)需要具備如下功能：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)入庫、生成報表。需要的報表有：流量實時曲線報表、流量峰值報表和圖表、流量分析報表。

2.2SNMP協(xié)議介紹

SNMP是在TCP/IP協(xié)議棧之上的應用層協(xié)議，由三個部分組成：管理信息結構（SMI）、管理信息庫（MIB）和SNMP協(xié)議。SMI用于定義通過網(wǎng)絡管理協(xié)議可訪問的對象的規(guī)則，在MIB中，SMI定義了數(shù)據(jù)類型及網(wǎng)絡資源在MIB中的名稱或表示。MIB是由網(wǎng)絡管理協(xié)議訪問的管理對象數(shù)據(jù)庫，樹型結構，每個節(jié)點（OID）代表一個變量。本文主要使用V2版本的SNMP協(xié)議OID進行讀取，

2.3相關工具的選擇

1、編程語言：本系統(tǒng)服務端使用JAVA語言進行開發(fā)?？蛻舳耸褂肈elphi編寫。

2、協(xié)議開發(fā)工具：SNMP4J它是用JAVA來實現(xiàn)SNMP協(xié)議的開源項目，它支持以命令行的形式進行管理與響應。

3、WEB服務器：WEB服務采用一個基于J2EE的開放源代碼的應用服務JBOSS。

4、MVC框架：SSH 為 struts+spring+hibernate的一個輕量級集成框架，是目前較流行的一種Web應用程序開源框架。

5、報表工具：JFreeChart是JAVA平臺上的一個開放的圖表繪制類庫。本系統(tǒng)使用此工具在WEB頁面上生成曲線報表。

6、數(shù)據(jù)庫：本系統(tǒng)使用SQLSERVER2000數(shù)據(jù)庫

7、輔助工具：MIBBrowser是一個免費的工具，可以利用SNMP協(xié)議讀取設備的MIB，非常適合輔助開發(fā)。

2.4流量采集功能的實現(xiàn)

本系統(tǒng)需要采集的流量有用戶數(shù)和數(shù)據(jù)流量。其中用戶流量主要針對BAS認證設備。用戶數(shù)的采集比較簡單，對于華為的MA5200F設備，用戶流量的OID是.1.3.6.1.2.1.31.1.1.1.6.1610719231，可以利用MIBBrowser進行數(shù)據(jù)遍歷，同時使用交換機命令display access-user來進行數(shù)據(jù)的核對。

把流量采集的代碼包裝成JAVA對象，并實現(xiàn)Runnable方法。另外把所有的網(wǎng)絡設備以自定義的格式寫到文本文件里，用來做配置文件，里面記錄每個設備的IP地址、共同體、OID等。使用程序讀取配置文件，每個設備生成一個Runnable對象，就可以使用多線程的方式進行流量采集了。

2.5數(shù)據(jù)庫的設計

數(shù)據(jù)庫使用的是SQLSERVER2000，最主要的表有兩個，分別記錄了所有的設備端口流量和在線用戶數(shù)。這兩個表都有要設備類型、設備名稱和采集時間等字段。為了加速統(tǒng)計每日的流量峰值，還需要增加一個記錄每日峰值的表，定時的把每日的峰值錄入表中。系統(tǒng)5分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，運行時間久了數(shù)據(jù)量也是很大的，所以還要為數(shù)據(jù)庫增加索引，以提高查詢速度。

2.6 報表、圖表的展示

流量的數(shù)據(jù)采集入庫完成以后，剩下的就是報表或圖表的生成了?？梢愿鶕?jù)需要生成各種樣式的圖表，以下是使用Delphi和JAVA生成的報表。

2.7系統(tǒng)試運行時解決的問題

1、 在程序測試運行階段，定時觀察程序的運行內存，發(fā)現(xiàn)內存占用隨著運行時長而變大，最后程序崩潰，說明程序使用的資源未及時釋放，在代碼中發(fā)現(xiàn)有部分使用過的資源沒有釋放，導致內存泄漏。排除了BUG后，程序運行正常。

2、在WEB報表查詢過程中，多次點擊查詢導致WEB程序卡死。這由于每次查詢都要讀取數(shù)據(jù)庫并生成報表，這個過程需要時間，如果過于頻繁就容易造成服務癱瘓。于是使用AJAX和緩存技術，減少頁面刷新和查詢重復提交的次數(shù)，解決了此問題。

3.開發(fā)時的注意事項

1、注意區(qū)分端口入流量和出流量;

2、采集流量時，使用Counter64數(shù)據(jù)類型（無符號64位）的OID，有更大的取值范圍;

3、采集到的流量是端口的累積流量，而不是每秒的流量，需要取兩次流量取差值，再除以時間差;

4、采集設備時鐘和流量時，要注意數(shù)據(jù)歸零的問題，由于取值范圍有限，設備的運行時間和累積流量達到最大時，會重新開始計數(shù)。所以在取流量差值和時間差值是，如果差值小于0，就需要再加上當前數(shù)據(jù)類型的最大值。

5、用過的資源要及時關閉，以免內存泄漏導致系統(tǒng)崩潰。

6、保證數(shù)據(jù)庫支持的并發(fā)數(shù)，避免在數(shù)據(jù)寫庫時出現(xiàn)瓶頸。

4.結束語

作者以在遼河油田信息工程公司網(wǎng)管維護中心工作期間開發(fā)的項目為基礎， 設計了這個利用SNMP協(xié)議實現(xiàn)的流量統(tǒng)計系統(tǒng)， 并在實際使用中對設備在線用戶數(shù)和端口流量進行采集、入庫，最后用WEB和客戶端的方式生成統(tǒng)計報表， 各項功能均能實現(xiàn)。由于SNMP協(xié)議被廣泛的應用在網(wǎng)絡設備上，還可以根據(jù)需要對系統(tǒng)進行擴展，用來對其它支持此協(xié)議的設備進行統(tǒng)計。希望本論文所寫的設計方案對相關方面的開發(fā)設計有所借鑒。

參考文獻：

[1]陳海蓉，張玉明. SNMP 協(xié)議及其應用開發(fā). 華北電力大學學報. 2001，28（3）

[2]邵 旭，劉 紅，傅海陽. SNMP Agent 和嵌入式 Web網(wǎng)管系統(tǒng)的研究與綜合設計. 北京郵電大學學報（自然科學版）. 2001，24（4）

（遼河油田信息工程公司 ?遼寧 盤錦 ?124010）