CMDB在中國聯(lián)通IT運營平臺應用方案研究

楊潔艷，李 衡，莫 穹（中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信集團有限公司，北京 100033）

0 前言

配置管理數(shù)據(jù)庫（CMDB）是一個邏輯數(shù)據(jù)庫，用于支撐IT運營管理活動中，統(tǒng)一管理全量IT資源配置項全生命周期配置信息以及配置項之間關系并將信息共享給其他功能組件的核心技術組件。

IT 運營的核心即通過技術的手段促進企業(yè)IT 系統(tǒng)運行穩(wěn)定、容量事宜、成本優(yōu)化并最終體現(xiàn)在核心業(yè)務系統(tǒng)價值提升的目的。CMDB 能夠幫助企業(yè)摸清IT 資源家底，輔助故障定位，規(guī)范化企業(yè)IT 資源全生命周期閉環(huán)管理，容量統(tǒng)一規(guī)劃，成本計算準確，提升企業(yè)IT 資源效率，提升日常IT 運營效率和準確性，進而幫助提升企業(yè)業(yè)務應用系統(tǒng)的高效性和穩(wěn)定性，為企業(yè)帶來核心競爭力的提升。

本文主要針對中國聯(lián)通IT 運營平臺CMDB 模塊建設模式進行研究，從CMDB 發(fā)展歷程回顧、核心功能、應用價值入手，提高中國聯(lián)通IT 運營平臺CMDB模塊的建設需求、目標、系統(tǒng)定位、功能需求，并對CMDB的使用場景進行探討。

1 CMDB技術及網(wǎng)絡IT運營平臺建設要求

1.1 CMDB技術簡介

1.1.1 CMDB發(fā)展歷程回顧

1999 年，CMDB 伴隨ITIL V2 發(fā)布而誕生。這時CMDB的典型場景是資產信息的電子化，側重流程。

2007年，CMDB伴隨ITIL V3 發(fā)布而整體提升。強調IT 資源信息閉環(huán)管理，同時自動化發(fā)現(xiàn)工具的引入幫助企業(yè)極大簡化了配置數(shù)據(jù)初始化及維護工作。

近幾年，伴隨著全球范圍內“數(shù)字化轉型”的浪潮，云技術、容器技術、DevOps、AIOps的發(fā)展，越來越多的IT資源需要進行統(tǒng)一管理。CMDB技術作為企業(yè)IT運維標準化、自動化、數(shù)據(jù)化和智能化的基石，逐漸被IT從業(yè)人員重新認可，并提出了更高的要求。

1.1.2 CMDB核心功能

a）作為企業(yè)資產管理的基礎，為資產管理提供統(tǒng)一的配置數(shù)據(jù)。

b）與企業(yè)ITSM 流程深度集成，為流程提供統(tǒng)一的配置數(shù)據(jù)，實現(xiàn)IT資源全量，全生命周期閉環(huán)管理。

c）與企業(yè)的自動化運維平臺和工具集成，為IT運維場景提供統(tǒng)一的配置管理數(shù)據(jù)庫，供運維場景進行消費以及執(zhí)行數(shù)據(jù)的回寫。

d）企業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)集成，提供配置數(shù)據(jù)供監(jiān)控系統(tǒng)消費等。

1.1.3 CMDB主要應用價值

CMDB主要應用價值包括以下3個方面：

a）面向業(yè)務、IT基礎設施。

（a）層次化業(yè)務管理：層次化展現(xiàn)業(yè)務系統(tǒng)結構，建立自上而下的從業(yè)務到資源的管理機制，實現(xiàn)業(yè)務隱患早發(fā)現(xiàn)的管理目標。

（b）全面的系統(tǒng)資源管理：提供對網(wǎng)絡、主機、存儲設備、安全設備、數(shù)據(jù)庫、中間件及應用軟件、機房環(huán)境等IT資源的全面管理。

b）面向維護管理者。運維服務管理：將人、技術與流程進行有效融合，實現(xiàn)日常運維工作的自動化、信息化和標準化。

c）面向領導決策者。

（a）綜合報表：對系統(tǒng)運行狀況的信息進行匯總，幫助領導更全面了解網(wǎng)絡系統(tǒng)的運行狀況和趨勢，為領導決策提供科學依據(jù)。

（b）規(guī)范運維過程：實現(xiàn)對運維工作的可查詢、可跟蹤、可掌控，提升運維人員解決事故隱患的能力，規(guī)范化管理，降低運維成本。

1.2 網(wǎng)絡IT運營平臺建設要求

中國聯(lián)通網(wǎng)絡IT 運營平臺通過大數(shù)據(jù)、云計算技術整合網(wǎng)絡IT 運營資源，系統(tǒng)采用微服務架構、容器化部署，針對中國聯(lián)通總部運營支撐自身系統(tǒng)及運維部OSS2.0 相關業(yè)務系統(tǒng)（主要包括智能監(jiān)控、沃運維、資源管理、客服支撐、統(tǒng)一采集與指令適配、數(shù)據(jù)共享、沃網(wǎng)絡、統(tǒng)一流程平臺與省分平臺系統(tǒng)等），實現(xiàn)對各業(yè)務系統(tǒng)自動化、智能化、可視化的運營，面向各級管理單位與建設商提供統(tǒng)一的IT運營與運維服務能力。

2 建設思路

2.1 IT運營平臺對全量IT資源管理的需求

2.1.1 全量資源圖譜需求

隨著IT 技術的迅猛發(fā)展，云、微服務、大數(shù)據(jù)等技術的大量應用，IT 架構日趨復雜，傳統(tǒng)清單式的資源管理模式已經(jīng)無法滿足IT 運營日常生產活動中對于IT 資源信息準確性以及關聯(lián)性的消費需求。本文所述項目通過“圖技術”建立數(shù)據(jù)項之間的“關系”并且可以在“關系”上增加屬性，大大降低了關系的維護復雜度，使得以業(yè)務中心、故障定位、變更影響分析、應用架構拓撲自動生成等運營場景的落地成為可能。將IT資源管理從“平面”的單表維護使用轉變?yōu)槊嫦蛉粘Ｉa運營場景的“立體化”維護與消費。

2.1.2 全生命周期閉環(huán)管理需求

中國聯(lián)通IT 運營平臺采用一體化設計分布式應用，包括智能監(jiān)控、沃運維、資源管理、客服支撐、統(tǒng)一采集與指令適配、數(shù)據(jù)共享、沃網(wǎng)絡、統(tǒng)一流程平臺等多個能力模塊，為改變以往煙囪式孤立運維模式，通過CMDB 系統(tǒng)建立統(tǒng)一IT 資源數(shù)據(jù)源，建立全量統(tǒng)一資源臺賬避免多平臺重復操作，降低IT 數(shù)據(jù)維護復雜性，提升維護效率以及準確率。通過與流程系統(tǒng)對接，實現(xiàn)流程系統(tǒng)覆蓋IT 資源從到貨、分配、變更、回收、報廢等全生命周期，使全過程變更可追溯及審計。

2.1.3 自動化能力提升IT資源管理效率

為提升IT 資源信息的準確性、降低維護工作量，CMDB需采用自動化手段提升IT資源管理效率。支持IPMI、SNMP、iLO、SSH、Restful 安全腳本等多種配置數(shù)據(jù)采集途徑。發(fā)現(xiàn)對象不僅包括標準的硬件和軟件，對于自行開發(fā)的應用可以提供腳本配置功能，實現(xiàn)對自行開發(fā)的應用系統(tǒng)的配置發(fā)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集除發(fā)現(xiàn)資源項的屬性信息外，還可以發(fā)現(xiàn)資源項之間的關聯(lián)關系、組成關系和依賴關系。數(shù)據(jù)采集可以對服務器、網(wǎng)絡、存儲、軟件等屬性和關聯(lián)關系實現(xiàn)集中發(fā)現(xiàn)，全網(wǎng)發(fā)現(xiàn)、指定子網(wǎng)、指定配置項3 種發(fā)現(xiàn)方式，能夠基于多種協(xié)議快速進行有條件的拓撲結構自動發(fā)現(xiàn)，并生成各種拓撲視圖進行展現(xiàn)，并保持網(wǎng)絡拓撲視圖自動更新，適應網(wǎng)絡結構的變化。

2.2 IT運營平臺對CMDB建設目標

2.2.1 以應用為中心

IT 運維管理本身是以應用為中心進行的管理，因此優(yōu)秀的CMDB 建設應該是以業(yè)務和應用為中心，如此兩者才能匹配起來。

配置數(shù)據(jù)的入庫和存儲，配置數(shù)據(jù)的展示和查詢，配置數(shù)據(jù)的消費和數(shù)據(jù)回寫都是以應用為中心的。

2.2.2 從場景出發(fā)

基于企業(yè)日常運維工作以及下一步運維提升的目標梳理CMDB 消費場景，并在此基礎上確定需要在CMDB 中涵蓋哪些應用、業(yè)務、CI、CI 項、關聯(lián)關系；確保錄入的數(shù)據(jù)最終能在場景中得到使用和消費，而不是靜止的死數(shù)據(jù)；通過工具和流程將實現(xiàn)配置數(shù)據(jù)的讀寫閉環(huán)之后，數(shù)據(jù)的一致性、完整性和準確性是必然的結果。

2.2.3 “活”起來的數(shù)據(jù)

能將CMDB 與運維流程本身集成和打通，這樣CMDB 的數(shù)據(jù)一致性、準確性和完整性才有了保障。配置管理的生命周期是隨著IT 對象生命周期而運行的。

2.2.4 統(tǒng)一運維數(shù)據(jù)源

自動化運維以CMDB 為基礎，實現(xiàn)運維操作的自動化執(zhí)行和配置數(shù)據(jù)的統(tǒng)一讀寫；全棧監(jiān)控以CMDB為核心，調用自身的采集器和接入的采集對象，實現(xiàn)對象的運行信息、性能信息和安全信息等的統(tǒng)一采集、分析和告警服務。

2.2.5 自動化發(fā)現(xiàn)提升數(shù)據(jù)維護準確率與效率

CMDB 能夠實現(xiàn)自動化采集和維護絕大部分的配置信息，減輕維護工作量，提升效率和準確性。

2.2.6 開放式能力

CMDB 是IT 運維核心功能組件，需要對外提供數(shù)據(jù)并接受數(shù)據(jù)的寫入，因此需要CMDB 提供足夠豐富的API接口。

2.2.7 跨云環(huán)境資源支持

隨著企業(yè)的發(fā)展和IT 規(guī)模的持續(xù)擴展，CMDB 中入庫的對象和數(shù)據(jù)會越來越多。因此要求CMDB具備納管海量配置的能力，并且經(jīng)受過實體的業(yè)務環(huán)境的檢測。

2.2.8 全方位可視化展示

由于業(yè)務系統(tǒng)眾多，IT 環(huán)境復雜，迫切需要在CMDB中能夠看到企業(yè)整體的業(yè)務運維情況和IT環(huán)境情況。

2.3 CMDB在IT運營平臺中的定位

CMDB是中國聯(lián)通網(wǎng)絡IT運營平臺的核心系統(tǒng)組件，在日常生產運營活動以及DevOps 與AIOps 發(fā)展的路徑中都處于核心地位?；贗T 運維與技術運營需求和項目實踐，打破傳統(tǒng)資產管理的局限，從業(yè)務服務、應用運維、持續(xù)交付與IT 基礎設施管理視角出發(fā)，管理應用軟件生命周期中一切軟硬件IT 資源，提供準確信息供上層平臺及周邊系統(tǒng)場景消費的核心能力。

2.4 CMDB建設功能要求

2.4.1 對于圖技術的支持

為了適應CMDB 的數(shù)據(jù)結構的變化，新型“圖”數(shù)據(jù)庫采用nosql 數(shù)據(jù)結構，這使得“Matrix”系統(tǒng)在資源模擬管理以及資源實例數(shù)據(jù)管理中，不再受到“關系”型數(shù)據(jù)庫字段定義的限制，資源管理更加靈活。

2.4.2 模型管理

提供配置管理維護工具，用來維護已有的或增加新的CI 類型與實例。配置項類型需要支持預置和自定義類型，并可以進行更新或擴展。可創(chuàng)建和修改配置數(shù)據(jù)模型，對配置數(shù)據(jù)對象、屬性、關系的定義進行增刪改查。按配置數(shù)據(jù)對象繼承關系樹狀瀏覽配置數(shù)據(jù)等對象的模型定義，可按照配置數(shù)據(jù)名稱模糊查詢。查看和維護（增刪改）某個配置數(shù)據(jù)對象（如路由器）的定義，包括名稱、描述、父類等。查看和維護（增刪改）某個配置數(shù)據(jù)的各屬性定義，包括名稱、描述、屬性編碼、屬性值類型、屬性單位等信息。

2.4.3 關系管理

資源關系管理是CMDB 的核心功能之一，通過其上的數(shù)據(jù)視圖層，資源關系可以實現(xiàn)故障的根因分析和變更影響分析。查看和維護（增刪改）某個資源的各關系定義，包括名稱、描述、方向、對端資源對象等信息。可以呈現(xiàn)某資源所有相關資源拓撲，也可指定關系類型，只呈現(xiàn)存在這種關系的資源拓撲，保證拓撲清晰。提供配置關系拓撲圖，動態(tài)展示各種配置之間多級關聯(lián)關系，協(xié)助分析變動影響范圍。例如：根據(jù)故障的主機，查詢出相關的系統(tǒng)、相關的業(yè)務等信息。支持配置項間關系定義和拓樸視圖，支持配置項之間的父子、關聯(lián)關系及關系屬性的定義，并生成拓撲關系視圖。提供CI關聯(lián)關系的展現(xiàn)，至少提供依賴、屬于、安裝、連接、使用等關聯(lián)關系（基于配置關系梳理結果）。

2.4.4 數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)維護指對資源管理數(shù)據(jù)庫中保存數(shù)據(jù)的增刪改維護操作，所有的增刪改操作要求必須符合資源管理流程和變更管理流程的管理要求。主要包括下述幾個方面。

a）新增數(shù)據(jù)功能：支持通過EXCEL批量導入配置項信息，可將標準格式的EXCEL 配置項數(shù)據(jù)表直接導入系統(tǒng)。支持批量錄入配置項信息，可通過手工批量錄入的方式建立配置項信息。支持批量導出EXCEL數(shù)據(jù)，可將配置項信息批量導出標準格式的EXCEL 表格。

b）修改數(shù)據(jù)功能：具備配置項分類和統(tǒng)一管理功能，可根據(jù)分類、地理位置、部門、使用狀態(tài)查詢和匯總。支持記錄配置項的變化情況，記錄配置項發(fā)生的新建、維修、調配、延期、報廢的變化情況。支持配置項屬性的自定義擴展功能，自定義字段包括輸入框、單/復選項按鈕、時間型輸入框、輸入文本區(qū)、下拉框，可定義必填項和非必填項；并可對自定義屬性信息進行查詢、變更。支持配置項屬性變更記錄功能，實現(xiàn)配置項及屬性變更的版本記錄。配置項與事件、問題、變更管理的關聯(lián)，即在事件、變更、問題管理流程中實現(xiàn)對配置項的關聯(lián)和變動內容記錄，并可查詢該配置項關聯(lián)的所有事件、問題、變更工單。

c）刪除數(shù)據(jù)功能：支持數(shù)據(jù)逐條和批量刪除功能，批量刪除應該具備刪除前提示功能；刪除與其他資源項有關聯(lián)關系的資源項時，系統(tǒng)應該有刪除提示。

2.4.5 資源檢索功能

系統(tǒng)提供資源搜索的能力，能夠對所有配置信息通過模糊搜索的方式進行數(shù)據(jù)查詢。全文檢索支持對配置信息的附件信息進行檢索，同時系統(tǒng)還提供了最近搜索記錄功能，能將最近、常用的搜索的關鍵字進行記錄，通過點擊快速進行檢索。支持高級檢索功能。支持對配置項高級檢索功能，可進行復雜的模糊查詢，并可將自定義字段作為查詢條件。提供對某一CI 資源（配置項）的關聯(lián)工單（歷史事件記錄、問題記錄、變更記錄等）信息查詢。

2.4.6 自動發(fā)現(xiàn)

自動發(fā)現(xiàn)是以自動化采集為手段，以控制、規(guī)范和優(yōu)化為目的，并為配置數(shù)據(jù)管理提供準確配置數(shù)據(jù)信息的配置數(shù)據(jù)屬性和關系獲取手段。配置自動發(fā)現(xiàn)是通過與被管對象接口進行配置數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)采集到的原始數(shù)據(jù)整合為對象型配置數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)整合功能，將實際采集到的數(shù)據(jù)信息與配置數(shù)據(jù)管理定義的數(shù)據(jù)模型進行映射，并根據(jù)預先設定的規(guī)則，自動更新或人工確認后更新配置數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫，以提高配置數(shù)據(jù)的準確性，降低人工錄入的工作量和人為錯誤。

2.4.7 變更審計

可對設備、軟件等資源配置數(shù)據(jù)進行基本維護。查看配置項數(shù)據(jù)的變更歷史?？蓪Χ鄠€配置項的屬性進行比對，呈現(xiàn)差異；復合配置項比對時同時比對所含部件。配置項數(shù)據(jù)能夠通過屬性變更記錄進行查看和搜索相關變更信息?？梢詫ε渲庙椄髯侄芜M行變更，變更的字段信息提供審計功能，顯示增加、修改、刪除等字段變更信息審計。

2.4.8 準確性對比

對設備、軟件等資源配置數(shù)據(jù)進行基本維護。查看配置項數(shù)據(jù)的變更歷史。可對多個配置項的屬性進行比對，呈現(xiàn)差異；復合配置項比對時同時比對所含部件。支持資產信息的一致性能力對比。其中也包含業(yè)務信息的一致性對比能力，例如不遵循變更過程的人為應用變更行為；另外一方面包含資產的變更對比情況，例如服務器的配置。

2.4.9 能力開放

系統(tǒng)遵循CMDBf標準為周邊系統(tǒng)提供開放式API接口，平臺的所有資源數(shù)據(jù)可以通過Webservice、Restful等標準接口輸入輸出，并與服務管理過程中的配置消費和配置維護進行有效聯(lián)動，供外部應用調用；提供基于JSON 數(shù)據(jù)格式的標準的API接口，可以方便地和第三方系統(tǒng)進行對接。

2.4.10 全生命周期閉環(huán)

系統(tǒng)借助開放式API接口與周邊數(shù)據(jù)生產與消費產品模塊實現(xiàn)打通，實現(xiàn)以CMDB 為核心的統(tǒng)一資源管理，建立全量統(tǒng)一資源臺賬避免多平臺重復操作，降低IT數(shù)據(jù)維護復雜性，提升維護效率以及準確率。

2.4.11 狀態(tài)采集

具備自主的采集能力，能夠實現(xiàn)CI 配置項狀態(tài)的主動周期性采集，確保各種資源管理視圖中可見的資源狀態(tài)為實時狀態(tài)，為資源運營管理人員了解資源現(xiàn)狀以及DevOps的持續(xù)集成與持續(xù)發(fā)布提供管理基礎。

2.5 CMDB應用場景及技術實現(xiàn)簡析

2.5.1 應用場景

2.5.1.1 云資源聯(lián)動管理

a）資源模型整合——依據(jù)企業(yè)云平臺管理云資源類型，現(xiàn)有資源管理平臺拓展并支持云資源，包括云資源池、物理主機、存儲、虛擬機、虛擬網(wǎng)絡、MySQL 集群、Redis集群、Hadoop等。

b）云資源聯(lián)動——物理資源在納管與分配過程中將信息同步發(fā)送給云平臺；虛擬資源新增、變更與刪除，聯(lián)動自動化監(jiān)控與自動化通知安全系統(tǒng)。

c）云資源納管——以云平臺數(shù)據(jù)為基礎數(shù)據(jù)納入CMDB、監(jiān)控與安全，確保數(shù)據(jù)準確、完整。

2.5.1.2 監(jiān)控全面覆蓋

監(jiān)控覆蓋物理設施層、資源池、云服務、服務實例與租戶應用各層，進行集中監(jiān)控，主動監(jiān)控云數(shù)據(jù)中心的運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)故障并產生告警，系統(tǒng)管理員進行快速故障恢復來最小化故障的業(yè)務影響。

2.5.1.3 運維管理流程閉環(huán)

中國聯(lián)通網(wǎng)絡IT 運營平臺面向集團與省分各中心/部門提供IT 資源的運營支撐與運維支撐服務。在原有的運維服務體系中如何更好地提供運維服務支撐，實現(xiàn)運維生產活動閉環(huán)管理，實現(xiàn)對于運維管理活動中支撐人員與代維廠家的支撐服務質量進行科學全面的計量管理，提出了更高的要求。

a）完善企業(yè)私有云平臺上線后的運維服務體系，補充與新增相關流程，完善相關管理制度與維護職責，效率更高、質量更好地支撐運維工作。

b）實現(xiàn)對支撐人員與代維廠家的支撐服務質量進行科學全面的計量管理。

c）建立“運維工作臺”，集成日常運維工作中的所有活動，促使運維人員可以在一個頁面中實現(xiàn)全部運維工作，提升運維工作的效率。

圖1 示出的是云資源聯(lián)動管理場景下CMDB 應用模式。

2.5.2 技術實現(xiàn)

CMDB 產品采用開放式微服務架構，支持無狀態(tài)事務化處理，能夠獨立運行且靈活橫向擴展，支持當下新技術的應用，具有持續(xù)迭代發(fā)展能力，能夠不斷滿足未來建設發(fā)展需要（見圖2）。

此技術架構具有以下特點。

a）數(shù)據(jù)層采用關系數(shù)據(jù)庫+NoSQL 型數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)結構多元化、靈活。

b）基礎平臺服務層提供TCP、HTTP 等市場主流協(xié)議的即時通信能力，同時采用開源、免費的輕量級應用框架，支持所有應用的分布式結構，可實現(xiàn)負載均衡。

c）應用層提供了靈活開放的與其他廠家平臺對接的能力?？赏ㄟ^容器將業(yè)務邏輯發(fā)布出去，表現(xiàn)形式主要為restful形式的接口、移動端的SDK。

d）展現(xiàn)層采用成熟、互聯(lián)網(wǎng)化的jQuery、html、D3JS、CSS 等渲染用戶界面，支持IE7+以及Chrome、Firefox等主流瀏覽器。

e）利用Nginx 的能力，符合內部的規(guī)范要求，將服務通過接口統(tǒng)一發(fā)布出去，實現(xiàn)平臺網(wǎng)絡安全策略。

3 結束語

中國聯(lián)通網(wǎng)絡IT 運營平臺CMDB 系統(tǒng)采用圖數(shù)據(jù)庫技術，以應用為中心，打造全面支撐技術運營所需的全量資源圖譜。依托自動化手段主動采集配置數(shù)據(jù)，借助流程實現(xiàn)資源閉環(huán)管理，面向自動化、持續(xù)交付、ITSM 流程、監(jiān)控與故障定位、根因分析等場景提供一體化數(shù)據(jù)消費，是全棧智能運維的基石。

圖1 云資源聯(lián)動管理場景下CMDB應用模式

圖2 CMDB技術架構示意圖