對于集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)控技術(shù)的研究

沈麗菁等

摘 要： 隨著集中式數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，國家電網(wǎng)公司越來越多的業(yè)務(wù)系統(tǒng)會向數(shù)據(jù)中心集中部署模式遷移，這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)存在諸多差異，如業(yè)務(wù)方向不同、技術(shù)路線不一等，而數(shù)據(jù)中心運(yùn)維工作對于各業(yè)務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)控的要求日益強(qiáng)烈。為了解決這一問題，在此旨在通過研究SNMP協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)現(xiàn)方法，建立完善的監(jiān)控模式、統(tǒng)一的監(jiān)控指標(biāo)集與科學(xué)的告警機(jī)制，最終實(shí)現(xiàn)基于SNMP的業(yè)務(wù)指標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)，對于提高集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)的使用水平和運(yùn)維人員的效率，降低管理成本具有重要的意義。

關(guān)鍵詞： 集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)； SNMP； 關(guān)聯(lián)監(jiān)控； 告警

中圖分類號： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）12?0150?04

0 引 言

在國家電網(wǎng)公司初步建成集中式數(shù)據(jù)中心的背景下，針對公司各已建和在建應(yīng)用系統(tǒng)逐步向集中部署模式遷移的現(xiàn)狀，亟需對新環(huán)境下集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行研究。現(xiàn)有的監(jiān)控方式存在監(jiān)控架構(gòu)異構(gòu)、監(jiān)控模式不完善、監(jiān)控指標(biāo)與評價(jià)體系不一致等問題，難以適應(yīng)集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)對監(jiān)控的需求。集中部署的業(yè)務(wù)系統(tǒng)用戶規(guī)模大，各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的特點(diǎn)明顯，實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線區(qū)別較大，這些特有的復(fù)雜度、差異度、專業(yè)度將為統(tǒng)一監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)帶來極大的挑戰(zhàn)。統(tǒng)一監(jiān)控的關(guān)鍵在于建立完善的監(jiān)控模式、統(tǒng)一的業(yè)務(wù)系統(tǒng)指標(biāo)集與自下而上的告警機(jī)制，保障公司信息化建設(shè)平穩(wěn)、有序、規(guī)范的向集中部署模式轉(zhuǎn)變，確保業(yè)務(wù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 研究思路

1.1 監(jiān)控模式

對集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控以監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)運(yùn)行為主線，并對支撐其的中間件、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、虛擬資源、主機(jī)、機(jī)房環(huán)境等資源進(jìn)行監(jiān)控。主要以圖形拓?fù)浞绞竭M(jìn)行信息展示，并提供實(shí)時(shí)查詢與統(tǒng)一告警。

業(yè)務(wù)運(yùn)行監(jiān)控包括對集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)指標(biāo)的實(shí)時(shí)收集和業(yè)務(wù)流程的檢測。業(yè)務(wù)流程的檢測分為主動探測和被動抓包兩種方式。即對集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行虛擬用戶的主動模擬業(yè)務(wù)探測；對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的通道通過鏡像等方式被動收集數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析，來判斷業(yè)務(wù)流的正常。

資源監(jiān)控是監(jiān)控與集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的中間件、數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等資源。對這些IT基礎(chǔ)資源進(jìn)行獨(dú)立的監(jiān)控，當(dāng)某一層出現(xiàn)問題時(shí)，其上一次層肯定是要受到關(guān)聯(lián)，原因的判斷主要根據(jù)告警發(fā)生的先后順序，來判斷故障源頭。如當(dāng)數(shù)據(jù)庫鏈接超過閾值時(shí)，其會占用大量內(nèi)存，使內(nèi)存占用率超過安全閾值。進(jìn)而使業(yè)務(wù)系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢，直至癱瘓。

圖1 監(jiān)控層級圖

通過對業(yè)務(wù)運(yùn)行監(jiān)控與資源監(jiān)控的深入分析與挖掘，梳理出能夠全面反映集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的監(jiān)控指標(biāo)，建立統(tǒng)一的指標(biāo)集與對應(yīng)的評價(jià)體系，從而實(shí)現(xiàn)對集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控。

1.2 技術(shù)路線

本文通過對集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行基于SNMP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議監(jiān)控的研究，為集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)控技術(shù)路線打下基礎(chǔ)。

簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（Simple Network Management Protocol，SNMP），由一系列協(xié)議組和規(guī)范組成，包含一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議（Application Layer Protocol）、數(shù)據(jù)庫模型（Database Schema）和一組資源對象。該協(xié)議能夠支持網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，用以監(jiān)測連接到網(wǎng)絡(luò)上的軟硬件平臺。

基于SNMP實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)一般由以下幾個(gè)部分組成：管理基站（SNMP Manager），管理代理（SNMP Agent），管理信息庫（Management Information Base，MIB）和管理協(xié)議。管理基站作為管理端，是運(yùn)維人員進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理的用戶接口，它具有向被管對象發(fā)送操作指令以及接收被管對象反饋信息的作用；管理代理（Management Agent）有兩種方式，一種是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如主機(jī)，網(wǎng)橋，路由器和集線器等；一種是軟件服務(wù)，如Net?SNMP等。這些設(shè)備或服務(wù)上的管理代理（Management Agent）都能夠接收來自管理端發(fā)送的指令信息，并且這些代理的狀態(tài)也能夠被管理基站監(jiān)視。管理代理（Management Agent）響應(yīng)管理端的指令并進(jìn)行相應(yīng)的操作，也可以在沒有請求的情況下向管理端發(fā)送信息；MIB是所有被管理對象的數(shù)據(jù)庫，代表網(wǎng)絡(luò)中所有可以管理的資源，如設(shè)備、服務(wù)等。每個(gè)MIB對象對應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)變量，每個(gè)數(shù)據(jù)變量則代表被管對象的某一個(gè)方面的信息，如主機(jī)內(nèi)存占用率、CPU使用率等；管理協(xié)議，即SNMP。它的基本功能是：取得（Get），設(shè)置（Set）和代理者主動向管理站通報(bào)重要事件（Trap）。

本文所述的對于集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)SNMP的監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)本身（包含其所在設(shè)備）具有向管理代理收發(fā)指令信息的功能，相當(dāng)于管理基站。圍繞各集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)，有許多被管對象需要被監(jiān)控，包括數(shù)據(jù)庫、中間件等軟件，還有主機(jī)、路由器、交換機(jī)等硬件，每個(gè)被管對象的信息以層次的方式組合，最終分解成數(shù)據(jù)變量固化于管理信息庫中，管理信息庫為每個(gè)對象定義對象標(biāo)識符（OID）作為惟一標(biāo)識。每個(gè)被管對象上都運(yùn)行著管理代理（SNMP Agent），作為與管理端通信的媒介。本文設(shè)計(jì)的管理代理實(shí)際上是一種SNMP服務(wù)，它不直接部署在業(yè)務(wù)系統(tǒng)，即被管對象上，也不是業(yè)務(wù)系統(tǒng)的一個(gè)組件。這個(gè)服務(wù)只負(fù)責(zé)維護(hù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)所有指標(biāo)數(shù)據(jù)的OID、獲取方式，這種獲取方式可能是一個(gè)數(shù)據(jù)庫查詢SQL或者一個(gè)可以調(diào)用的API接口等，以及處理來自客戶端的SNMP請求。

2 指標(biāo)模型

集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)控的基礎(chǔ)和關(guān)鍵是集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)的監(jiān)控指標(biāo)集。要實(shí)現(xiàn)對不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控，首要任務(wù)是建立相對統(tǒng)一的指標(biāo)集，并在指標(biāo)集的基礎(chǔ)上建立科學(xué)的評價(jià)體系，最終通過評價(jià)體系掌握各集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)的真實(shí)情況，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控。

指標(biāo)集的建立首先根據(jù)集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，參照國網(wǎng)前期的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)需要，開發(fā)出能夠準(zhǔn)確、充分地反映集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)情況的指標(biāo)，再參考國內(nèi)外成熟系統(tǒng)的先進(jìn)案例完善提升，形成業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)與應(yīng)用指標(biāo)兩大類型指標(biāo)的指標(biāo)集。

業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)主要反映系統(tǒng)本身的運(yùn)行狀況及關(guān)聯(lián)資源如服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、中間件等的狀態(tài)，（視運(yùn)維工作需要擴(kuò)展）如表1所示。

業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用指標(biāo)主要反映集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)水平情況，由于不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)有著各自特有的核心業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)流程，所以應(yīng)用指標(biāo)也不相同，以國家電網(wǎng)公司集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)電子商務(wù)平臺為例，其應(yīng)用指標(biāo)（視運(yùn)維工作需要擴(kuò)展）如表2所示。

之后本文針對指標(biāo)集建立了一套評價(jià)體系，為運(yùn)行指標(biāo)模塊和應(yīng)用指標(biāo)模塊分別賦予權(quán)重（可配置），根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，指標(biāo)集中的每個(gè)指標(biāo)參照評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)會得到相應(yīng)的分?jǐn)?shù)（滿分10分），最后匯總出一個(gè)總分，這個(gè)總分即為反映該集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)總體情況的重要依據(jù)之一。

3 MIB設(shè)計(jì)

要實(shí)現(xiàn)基于SNMP對集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)的監(jiān)控，首先需要完成MIB的定義，將集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要監(jiān)控的對象信息以變量的形式固化到管理信息庫中，才能被管理代理識別并被管理端訪問。

根據(jù)管理信息庫的對象命名樹結(jié)構(gòu)，企業(yè)的管理信息庫對象為：

對象標(biāo)識符（OID）：.iso.ide_org.dod.internet.private.enterprises

MIB節(jié)點(diǎn)：.1.3.6.1.4.1

將國家國家電網(wǎng)公司的私有管理信息庫（Management Information Base，MIB）的根節(jié)點(diǎn)定義在企業(yè)管理信息庫對象下：

對象標(biāo)識符（OID）：.iso.ide_org.dod.internet.private.enterprises.sg

MIB節(jié)點(diǎn)：.1.3.6.1.4.1.****（基于安全性的考慮，本文采用*代替實(shí)際節(jié)點(diǎn)值）

在此根節(jié)點(diǎn)下擴(kuò)展所有集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)的監(jiān)控信息，形成國家電網(wǎng)公司集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)監(jiān)控的樹形結(jié)構(gòu)。

首先根據(jù)國家電網(wǎng)公司的業(yè)務(wù)分類定義業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，再在此業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)下定義監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，形成對于業(yè)務(wù)監(jiān)控的根節(jié)點(diǎn)：

業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)

對象標(biāo)識符（OID）：.iso.ide_org.dod.internet.private.enterprises.sg.bus

MIB節(jié)點(diǎn)：.1.3.6.1.4.1.****.1

監(jiān)控節(jié)點(diǎn)

對象標(biāo)識符（OID）：.iso.ide_org.dod.internet.private.enterprises.sg.bus.kpi

MIB節(jié)點(diǎn)：.1.3.6.1.4.1.****.1.1

對于集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)的監(jiān)控，按照其所屬的業(yè)務(wù)分類，在業(yè)務(wù)監(jiān)控根節(jié)點(diǎn)下分層定義，以國家電網(wǎng)公司物資管理業(yè)務(wù)為例：

對象標(biāo)識符（OID）：.iso.ide_org.dod.internet.private.enterprises.sg.bus.kpi.mat.elc

MIB節(jié)點(diǎn)：.1.3.6.1.4.1.****.1.1.1.1

其中：節(jié)點(diǎn).mat代表物資管理業(yè)務(wù)；節(jié)點(diǎn).elc代表物資管理業(yè)務(wù)下的電子商務(wù)平臺（系統(tǒng)）。

電子商務(wù)平臺的運(yùn)行指標(biāo)與應(yīng)用指標(biāo)就定義在系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的葉節(jié)點(diǎn)上，以電子商務(wù)平臺的運(yùn)行指標(biāo)“健康運(yùn)行時(shí)長”為例，其節(jié)點(diǎn)定義如下：

對象標(biāo)識符（OID）：.iso.ide_org.dod.internet.private.enterprises.sg.bus.kpi.mat.elc.run

MIB節(jié)點(diǎn)：.1.3.6.1.4.1.****.1.1.1.1.1

至此，就完成了集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)監(jiān)控指標(biāo)在管理信息庫中的定義，而且該管理信息庫易維護(hù)，方便其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)及監(jiān)控指標(biāo)的擴(kuò)展。

4 SNMP Agent設(shè)計(jì)

5 告警設(shè)計(jì)

科學(xué)、完備的告警機(jī)制可以為運(yùn)維人員日常工作提供規(guī)范、有效的告警信息，輔助運(yùn)維人員進(jìn)行故障判斷，縮短故障解決時(shí)間，減輕運(yùn)維壓力與被動性，為信息運(yùn)維提供有力技術(shù)支撐。告警設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于建立告警模型，本文通過對集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)及其相關(guān)聯(lián)IT資源的梳理，根據(jù)IT資源的層級架構(gòu)（見圖1的監(jiān)控層級圖）建立集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)層級告警模型，自下而上分為動力環(huán)境告警層、硬件/網(wǎng)絡(luò)（包括虛擬環(huán)境）告警層、軟件/服務(wù)告警層、業(yè)務(wù)系統(tǒng)告警層，以拓?fù)湫问浇蛹夑P(guān)系，故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)按時(shí)間順序發(fā)出告警。引入智能判斷機(jī)制，根據(jù)告警級別、告警層級對故障進(jìn)行智能判斷，并生成關(guān)聯(lián)分析報(bào)告，供運(yùn)維人員分析參考。

一般的告警機(jī)制屬于“事后告警”，告警發(fā)出時(shí)，故障已經(jīng)發(fā)生，失去防患于未然的意義。對于集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)的告警設(shè)計(jì)，除常規(guī)的告警設(shè)計(jì)外，更加側(cè)重于對于故障的預(yù)防，加入預(yù)警的設(shè)計(jì)。預(yù)警設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于指標(biāo)閾值的估算，閾值越精確，預(yù)警的價(jià)值也越大。本文基于國家電網(wǎng)公司多年的歷史性能數(shù)據(jù)，根據(jù)平均值計(jì)算出資源性能指標(biāo)數(shù)據(jù)的趨勢曲線，當(dāng)趨勢指標(biāo)數(shù)據(jù)超出閾值時(shí)，即存在發(fā)生告警的可能。提供靈活配置告警類別、嚴(yán)重級別、告警閾值的告警規(guī)則，系統(tǒng)依據(jù)用戶配置的告警規(guī)則提供包括短信、郵件、語音等多種方式的告警服務(wù)功能，通過告警管理降低管理被動性，逐步實(shí)現(xiàn)無人值守的運(yùn)維管理。

6 結(jié) 語

本文從國家電網(wǎng)公司集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)的監(jiān)控需求出發(fā)，開展對集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)控技術(shù)的研究。首先根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，梳理出能夠全面反映業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的監(jiān)控指標(biāo)，建立統(tǒng)一的指標(biāo)集與評分體系；然后采用基于SNMP協(xié)議的管理代理方式完成MIB與SNMP Agent設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)指標(biāo)的固化；之后通過告警模型的設(shè)計(jì)支撐業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)維管理；最終克服傳統(tǒng)監(jiān)控方式存在的不足，實(shí)現(xiàn)了對集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控。目前，本文所述的統(tǒng)一監(jiān)控技術(shù)已應(yīng)用于國家電網(wǎng)公司集中式數(shù)據(jù)中心，對于已遷移的集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)指標(biāo)集的固化，評價(jià)模型也已用于日常考核，對于集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控已初見成效。隨著更多的業(yè)務(wù)系統(tǒng)完成遷移，對于集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)控的研究成果將對提高運(yùn)維人員的效率，提升集中部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實(shí)用化水平與應(yīng)用水平，降低管理成本發(fā)揮越來越重要的作用。

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