視頻會議云一體化監(jiān)控技術(shù)研究與實現(xiàn)

岳露露，宋英雄

（上海大學(xué)特種光纖與光接入網(wǎng)省部共建重點實驗室，上海 200072）

視頻會議云一體化監(jiān)控技術(shù)研究與實現(xiàn)

岳露露，宋英雄

（上海大學(xué)特種光纖與光接入網(wǎng)省部共建重點實驗室，上海 200072）

視頻會議與云計算和虛擬化技術(shù)結(jié)合而形成的視頻會議云是視頻會議系統(tǒng)未來的發(fā)展方向，但是，互聯(lián)網(wǎng)的不穩(wěn)定性會對視頻會議服務(wù)質(zhì)量有很大的影響。針對視頻會議云面臨的質(zhì)量保障難題，提出了視頻會議云一體化監(jiān)控技術(shù)，將視頻會議云涉及到的多個層面的各種指標(biāo)綜合起來，形成一體化監(jiān)控視圖。簡要介紹了視頻會議云一體化監(jiān)控的基本原理、特點和軟件總體架構(gòu)，并以Java為開發(fā)語言設(shè)計實現(xiàn)了視頻會議云一體化實時監(jiān)控系統(tǒng)，詳細(xì)論述了系統(tǒng)中比較重要的采集器模塊、數(shù)據(jù)庫設(shè)計和Web界面設(shè)計的內(nèi)容。結(jié)果顯示，該系統(tǒng)實際應(yīng)用效果良好。

視頻會議；云計算；虛擬化技術(shù)；一體化監(jiān)控

隨著通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻會議系統(tǒng)的應(yīng)用越來越普及，功能越來越豐富，系統(tǒng)越來越龐大、復(fù)雜，系統(tǒng)功能逐步向組件化方向發(fā)展。而云計算作為一種新興的共享基礎(chǔ)架構(gòu)的方法，具有分布式、虛擬化、動態(tài)可擴(kuò)展等諸多優(yōu)點，可以將巨大的系統(tǒng)池連接在一起，以提供各種IT服務(wù)。目前，云計算技術(shù)被廣泛應(yīng)用于視頻會議系統(tǒng)中，傳統(tǒng)基于硬件板卡的MCU被安裝在虛擬機(jī)上的軟件MCU所替代，并發(fā)展為公有/私有視頻會議云。借助云計算中的虛擬化技術(shù)，可以將視頻會議系統(tǒng)涉及到的各種IT資源、硬件、軟件、操作系統(tǒng)和存儲網(wǎng)絡(luò)等虛擬化，并放在視頻會議云平臺中統(tǒng)一管理。

雖然視頻會議云的出現(xiàn)極大地方便了視頻會議的普及和推廣，但由于使用基于互聯(lián)網(wǎng)的云計算和虛擬化技術(shù)，使其與傳統(tǒng)的硬件MCU相比，可靠性和穩(wěn)定性面臨嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。對于視頻會議云，如何保證其服務(wù)質(zhì)量是現(xiàn)在急需解決的問題之一。要想解決視頻會議云的質(zhì)量保障難題，監(jiān)控是基礎(chǔ)。在實際工作中，只有全方位監(jiān)控視頻會議云，才能及時監(jiān)控視頻會議運行，采集和監(jiān)控各項技術(shù)指標(biāo)的變化趨勢，及時發(fā)現(xiàn)和定位故障，提高視頻會議的服務(wù)質(zhì)量。本文提出的視頻會議云一體化監(jiān)控技術(shù)，解決了視頻會議云面臨的部分質(zhì)量保障難題。

1 視頻會議云

視頻會議云是指，將云計算和虛擬化技術(shù)應(yīng)用到視頻會議系統(tǒng)中，利用云計算的優(yōu)勢實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效的視頻會議服務(wù)。視頻會議云的主要優(yōu)點是：①低成本。對于普通用戶而言，只需租用視頻會議云平臺的云資源和云服務(wù)即可，無需自己購買大量硬件和軟件等基礎(chǔ)設(shè)施。②分布式部署，虛擬化按需服務(wù)，并行高容量計算。③高性能、可擴(kuò)展性和可伸縮性等。

視頻會議云主要以視頻會議運營商提供SaaS服務(wù)，租用給用戶的形式開展業(yè)務(wù)的。目前，市場上有思科的WebEx和微軟的Lync等產(chǎn)品。要想保證視頻會議的服務(wù)質(zhì)量穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)，對視頻會議云的監(jiān)控是非常重要的。

2 一體化監(jiān)控技術(shù)

2.1 基本原理和特點

視頻會議云一體化監(jiān)控的目標(biāo)是整個視頻會議云的各個層次，采集和分析不同層次的各種監(jiān)控指標(biāo)，并通過一體化展示來了解視頻會議云的健康狀況。系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)的Web服務(wù)方式進(jìn)行應(yīng)用部署，用戶通過Web網(wǎng)頁或客戶端，以HTTP方式與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令交互。一體化監(jiān)控技術(shù)改進(jìn)了監(jiān)控展現(xiàn)形式和界面操作等，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的不足。

該系統(tǒng)支持最新的廠商基礎(chǔ)架構(gòu)，具有高效的網(wǎng)絡(luò)管理平臺，統(tǒng)一友好的用戶界面，能夠有效地節(jié)省系統(tǒng)運行管理和設(shè)備維護(hù)成本。一體化監(jiān)控系統(tǒng)采用分層式模塊化架構(gòu)使該系統(tǒng)滿足目前和未來的需求。

該系統(tǒng)的主要特點是：①一體化監(jiān)控。對整個視頻會議云系統(tǒng)，從終端設(shè)備的音視頻狀態(tài)和各網(wǎng)元設(shè)備的運行狀態(tài)到應(yīng)用層面上，實行全方位、多角度監(jiān)控，并將各個監(jiān)控結(jié)果集成到統(tǒng)一的界面中。②以Web方式提供統(tǒng)一、友好的用戶界面，使用輕量級框架，簡化到移動端的遷移，用戶可以通過網(wǎng)頁瀏覽或者客戶端調(diào)用系統(tǒng)的功能操作，從而改善用戶體驗，提高系統(tǒng)的直觀性和使用的便利性。③采用SOAP或HTTP協(xié)議為主要通信協(xié)議，實現(xiàn)跨平臺監(jiān)控，并以SOAP或HTTP為公用接口與其他系統(tǒng)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交互，使系統(tǒng)具有良好的開放性。④分層模塊化架構(gòu)具有良好的擴(kuò)展性。系統(tǒng)分層實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集和傳輸，各層按照不同監(jiān)控對象和指標(biāo)封裝成不同的模塊，以便于前期開發(fā)和后期擴(kuò)展。

2.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

一體化監(jiān)控技術(shù)采用分層模塊化架構(gòu)。對于整個視頻會議云監(jiān)控過程，按照監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集、處理和展示進(jìn)行分層模塊化設(shè)計，各層封裝成獨立的模塊，各個模塊之間通過特定的協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。如果有新需求時，軟件開發(fā)和維護(hù)人員通過擴(kuò)展和新增相關(guān)模塊即可滿足需求，無需大幅改動現(xiàn)有軟件架構(gòu)和部署。系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)主要分為設(shè)備層、適配層、業(yè)務(wù)層和應(yīng)用層，各層功能獨立，可獨立升級和完善。設(shè)備層包括視頻會議云涉及到的多種層次，其他3層功能分別如下。

圖1 一體化監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)

2．2．1 適配層

適配層主要負(fù)責(zé)與外部系統(tǒng)或設(shè)備的交互，封裝與視頻會議系統(tǒng)中的設(shè)備交互所需的接口和外部應(yīng)用調(diào)用的API接口封裝等。適配層和設(shè)備通過SOAP或HTTP協(xié)議為MCU、網(wǎng)關(guān)和視頻終端等提供軟件服務(wù)。

2．2．2 業(yè)務(wù)層

業(yè)務(wù)層負(fù)責(zé)處理監(jiān)控邏輯，包括配置管理、告警分析、告警發(fā)送和數(shù)據(jù)歸檔等各種業(yè)務(wù)處理模塊。該層一方面通過適配層的API接口向下訪問設(shè)備層，采集被監(jiān)控實體的信息，分析、處理監(jiān)控數(shù)據(jù)；另一方面，將處理的監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)送給上層的應(yīng)用層，在Web界面按照功能模塊顯示和更新監(jiān)控數(shù)據(jù)，以供管理員和用戶查看監(jiān)控信息。

2．2．3 應(yīng)用層

應(yīng)用層主要負(fù)責(zé)為系統(tǒng)用戶呈現(xiàn)接口，主要是Web用戶界面，包含按功能模塊劃分的監(jiān)控策略配置、監(jiān)控數(shù)據(jù)查看、告警信息查看和告警故障處理等頁面。

3 軟件設(shè)計與實現(xiàn)

針對視頻會議云一體化監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)，按照監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理和展示流程，設(shè)計相關(guān)的采集器模塊、數(shù)據(jù)庫和Web界面。

3.1 采集器模塊

采集器主要是采集被監(jiān)控層對象的指標(biāo)數(shù)據(jù)，并將指標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)過業(yè)務(wù)功能模塊的分析處理，呈現(xiàn)在各個模塊相應(yīng)的頁面層。面向視頻云的特點，采集器設(shè)計原則如下：①在設(shè)計和實現(xiàn)上，不同的采集接口各自獨立。采集器提供接口，可查詢采集器的運行情況。②采集和持久化分開。采集的指標(biāo)數(shù)據(jù)先放到緩存，然后由專門的持久化線程存儲到數(shù)據(jù)庫中。如果數(shù)據(jù)庫連接異常，可能會丟失數(shù)據(jù)。③采集器一直處于運行狀態(tài)，但是，可啟動或停止采集任務(wù)。根據(jù)保存的配置參數(shù)決定是否啟動采集線程，采集器的配置參數(shù)保留在數(shù)據(jù)庫中，采集器記錄日志存放在本地文件。

圖2 采集器模塊程序設(shè)計流程圖

采集器提供基于HTTP協(xié)議的service供一體化監(jiān)控系統(tǒng)或其他外部系統(tǒng)調(diào)用，以重啟或停止采集器和查詢采集器的運行狀態(tài)。采集器啟動時，采集引擎由spring在后臺加載，從數(shù)據(jù)庫讀入配置數(shù)據(jù)后，啟動工作，按照采集接口協(xié)議和對象的不同設(shè)置線程池，并行采集設(shè)備的指標(biāo)。根據(jù)本地配置參數(shù)決定是否自動開始采集，采集開始時，采集引擎依次啟動采集策略所對應(yīng)的采集線程，當(dāng)設(shè)備數(shù)量多時，單個線程需要采集的指標(biāo)數(shù)過多，則需要用多線程來處理。采集器程序設(shè)計流程如圖2所示。

3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

一體化監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫必須考慮海量數(shù)據(jù)的高效率存儲和訪問，同時，滿足高并發(fā)讀寫、高可擴(kuò)展性和高可用性。所以，系統(tǒng)采用非關(guān)系型文檔數(shù)據(jù)庫MongoDB來存儲和管理系統(tǒng)的監(jiān)控信息。表1列舉了MongoDB數(shù)據(jù)庫和一般的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（比如MySQL）的優(yōu)點。

表1 MongoDB與MySQL的比較

一體化監(jiān)控系統(tǒng)中不同模塊設(shè)計建立獨立的表結(jié)構(gòu)，用戶可以通過Web頁面增加、編輯或者刪除這些表的內(nèi)容。比如，配置管理模塊的監(jiān)控指標(biāo)表結(jié)構(gòu)如表2所示。

表2 監(jiān)控指標(biāo)表

3.3 Web界面設(shè)計

Web界面主要提供用戶交互的功能，用戶通過瀏覽器訪問系統(tǒng)，與此同時，系統(tǒng)將業(yè)務(wù)邏輯控制層分析和處理后的監(jiān)控信息按照功能模塊的劃分展現(xiàn)在瀏覽器不同的界面上返回給用戶。因此，Web界面主要包含多個負(fù)責(zé)不同功能的用戶界面，按照功能模塊的劃分，主要有監(jiān)控策略配置頁面、監(jiān)控數(shù)據(jù)查看頁面、告警信息查看頁面和告警聯(lián)系組管理頁面，具體如圖3所示。

監(jiān)控策略配置頁面提供給用戶靈活定義監(jiān)控對象和監(jiān)控指標(biāo)以及配置告警策略的功能，包括監(jiān)控策略的添加、修改，監(jiān)控對象的添加、刪除，監(jiān)控指標(biāo)的添加、刪除，告警閾值類型、告警等級、告警閾值、匹配次數(shù)和告警聯(lián)系組管理員的配置。用戶可以根據(jù)需要選擇與視頻會議云相關(guān)的各個層次的監(jiān)控對象和指標(biāo)進(jìn)行配置，以實現(xiàn)對整個視頻會議云的一體化監(jiān)控。

監(jiān)控數(shù)據(jù)查看頁面根據(jù)監(jiān)控策略配置監(jiān)控對象的指標(biāo)，將采集器模塊采集的監(jiān)控數(shù)據(jù)實時展現(xiàn)在監(jiān)控數(shù)據(jù)查看頁面，為用戶提供一體化監(jiān)控視圖，而且頁面定時刷新。指標(biāo)的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和歸檔數(shù)據(jù)除了可以圖形展示外，還支持表格形式展示。

告警信息查看頁面將告警分析模塊產(chǎn)生的告警信息和取消告警信息呈現(xiàn)在告警信息查看頁面，包括告警內(nèi)容、告警題目、告警級別和告警時間等，用戶可以通過設(shè)置告警開始時間和告警結(jié)束時間查看一定時間段內(nèi)系統(tǒng)的告警信息，以及時發(fā)現(xiàn)和定位故障。

告警聯(lián)系組管理頁面主要提供告警發(fā)送模塊需要的告警聯(lián)系組管理人員的配置，包括告警聯(lián)系人的配置信息、告警發(fā)送方式和告警聯(lián)系人的添加、刪除。

4 結(jié)束語

本文針對視頻會議云面臨的質(zhì)量保障難題，提出了視頻會議云一體化監(jiān)控技術(shù)，對其關(guān)鍵技術(shù)原理、特點和總體架構(gòu)進(jìn)行了論述，并以Java為開發(fā)語言設(shè)計和實現(xiàn)了該系統(tǒng)，為用戶提供了一體化的監(jiān)控視圖。該系統(tǒng)在上海華訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有限公司的視頻會議協(xié)作管理平臺VMS3.0中已經(jīng)部署應(yīng)用，顯示該系統(tǒng)實際應(yīng)用效果良好。

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〔編輯：白潔〕

TP311

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.13.045

2095-6835（2017）13-0045-03

岳露露（1992—），女，工程碩士，主要研究領(lǐng)域是計算機(jī)軟件。宋英雄（1973—），男，博士生導(dǎo)師，主要研究領(lǐng)域為光接入網(wǎng)、光通信。