Cacti在IP城域網性能監控的應用

李瑞旻

網絡管理中，采集網絡性能值并建立高效的監測系統，是保證網絡正常運行的重要手段。隨著互聯網用戶日益增加，各運營商的IP城域網規模越來越大，流量直線攀升，城域網中雙機熱備等冗余技術的應用使得網絡復雜性增加，原有的監控軟件已不能滿足現有網絡監控要求。通過比較目前主流網絡監控開源軟件，選擇Cacti搭建IP城域網性能監控系統。以下介紹Cacti的工作原理及部分插件的使用方法，并對網絡性能監控中在線用戶數、光功率指標的實現方法進行了說明。

1 Cacti簡介

Cacti是一套用PHP語言編寫的開源軟件，使用SNMP協議對網絡性能數據進行采集，并利用RRDtool繪圖引擎來繪圖。只要知道網絡設備各性能數據的MIB庫對應的OID編碼，維護人員就可以通過Cacti的繪圖引擎、及報表功能直觀展現各項網絡性能。

Cacti主要有三大功能模塊：SNMP數據采集模塊、Mysql配置信息存儲模塊、RRDtool數據存儲及繪圖模塊。系統架構如圖1所示。

圖1 Cacti架構

其工作流程如下：采集模塊通過SNMP協議定期采集需要監控的網絡設備性能，并將數據采集存儲為RRD文件，當用戶需要查詢某臺設備的性能數據，由Cacti查詢Mysql數據庫中該設備對應的性能存儲文件RRD編號及繪圖所需的模板信息，然后調用RRDtool工具根據模板信息進行相關數據繪圖，并通過瀏覽器的方式將性能圖形展現給用戶。

1．1 SNMP協議

SNMP屬于應用層協議，承載在UDP之上，SNMP的管理結構的核心思想是在每個網絡節點上存放一個管理信息庫 （MIB），由各網絡設備負責維護，監控管理軟件通過SNMP協議對這些設備進行輪詢而對管理信息庫進行管理。

MIB定義了網絡設備的各項屬性，并由對象識別符OID唯一指定。MIB是一個樹形結構，Cacti通過SNMP協議的snmpget或snmpwalk命令，遍歷MIB樹形目錄中的各節點OID，獲取設備的運行狀態、性能參數等指標。

1．2 RRDtool

RRDtool是一款開源的數據存儲和繪圖軟件，扮演了一個后臺工具的角色，將采集數據存儲為rrd文件；同時根據用戶請求從相應的RRD讀取數據，創建網絡性能的趨勢圖，這使得RRDtool看起來又像是前端工具。

1．3 Cacti的數據采集方式

在Cacti中定義了2種數據獲取方式：SNMP查詢和Script查詢。這2種方式都使用序列Index的方式獲取設備某一類相同采集指標的性能值，比如在采集路由器端口性能時，采集每個端口的Index值以區分不同端口，再根據每個端口的Index值采集端口狀態、流量等性能值。但二者應用有所不同，SNMP方式通過定義在XML文件中的OID值及OID的匹配參數執行snmpwalk命令來采集數據，具有MIB的網絡設備都可以使用SNMP查詢方式。Script則是通過定義在XML文件中的php和perl二種可執行文件來采集性能數據，在php和perl文件中大多定義了有關服務器的性能采集，例如服務及進程狀態、服務器并發用戶數等指標，這類指標通過操作系統的相關命令更容易獲取，因此服務器性能的采集大多采用Script方式。

2 Weathermap插件及告警管理

Weathermap插件可以用最直觀的方式來展現網絡的流量信息，方便網絡維護人員了解全網設備的運行狀況，及時發現流量異常情況。Weathermap插件流量展現圖如圖2所示，圖中不同顏色代表鏈路的利用率，流量的采集周期為1min，因此當設備端口、鏈路發生故障，或者有攻擊造成的異常流量，維護人員可通過顏色變化情況迅速發現故障和攻擊方向。

圖2 Weathermap插件流量展現圖

告警管理是網絡監控系統中最重要的功能模塊，Cacti通過Threshold插件完成閾值告警功能，Threshold插件針對網絡設備的各項性能參數分別設置告警閾值。對于設置閾值的設備，Cacti將采集的數據與設定的相應閾值進行比較，如果發現不在閾值范同之內，Cacti就會立即通過聲音和郵件方式告知網絡管理人員。Cacti軟件自身沒有聲音告警功能，給網管監控帶來不便。為此，分析軟件的告警流程，通過修改thold＿graph．php文件的相關代碼實現了聲音告警，保證了系統告警功能及時、有效。

3 系統性能監控管理

系統性能管理主要實現各網絡設備的端口性能監控，編寫代碼使用SNMP查詢方式，實現了BAS設備在線用戶數統計和網絡設備光接口性能查詢功能。

3．1 在線用戶數性能統計

目前，甘肅鐵通網絡中采用ME60作為BAS設備，并使用雙機熱備的冗余技術，在線用戶數是BAS設備關鍵性能指標之一，熱備用戶采用2臺BAS同時上線。以前的網管軟件只能采集BAS整機的上線用戶數，造成熱備用戶統計數據有誤差，通過編寫SNMP查詢代碼，采集BAS設備不同域下的上線用戶來區分熱備和非熱備用戶，并通過Aggregate插件對BAS設備下各個域的上線用戶數求和，實現了ME60設備在線用戶數統計功能。ME60在線用戶數統計如圖3所示。

圖3 ME60在線用戶數統計

3．2 光口性能統計

隨著網絡發展，網絡設備的互聯普遍使用10Gb／s、2．5Gb／s光接口，為保障網絡安全，監控設備光接口性能值也日益重要。Cacti可自定義采集數據使用的XML文件，對光模塊的各項參數進行查詢，系統可生成全省光模塊信息和各光口的光功率信息，光模塊性能參數統計如圖4所示，網絡維護人員通過對光鏈路的相關性能分析，及時發現光衰耗增大的鏈路，有效避免因光功率降級造成網絡中斷。

圖4 光模塊性能參數統計

4 結束語

本文對Cacti采集數據的相關原理進行說明，并使用搭建的監控系統完成了對網絡設備重要指標的監控，解決了現網中存在的一些問題。主要完成的工作：①通過Weathermap插件直觀反映全網流量的視圖；②修改Threshold插件的相關代碼實現聲音告警；③編寫相關代碼解決在線用戶數和光模塊性能統計。目前系統已投入運行，方便了網絡維護人員對全網性能的監控工作，提高網絡管理水平。

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