一種網絡機房智能管理助手的設計

駿捷（廣東）科技有限公司 陳文智

隨著網絡機房數據服務業務的不斷拓展，機房的規模不斷擴大，硬件設施數量與種類不斷增多，如何智能化進行網絡機房管理成為一項研究課題。本文給出了一種網絡機房智能管理助手的設計方法，對軟件整體架構進行了設計，對數據庫構建、智能輔助策略析出等技術進行了闡述，對豐富智能化管理系統構建理論具有一定意義。

網絡機房作為網絡服務與數據交換的管理機構，在實現網絡應用服務、維護數據交互穩定、保持網絡安全等方面具有關鍵作用。網絡機房一般配備有網絡服務器、應用工作站、數據交換機、網絡路由器、網絡防火墻、數據存儲站、各類PC應用計算機等。網絡機房中的設備設施是實現網絡應用的關鍵。隨著數據服務業務的不斷拓展，網絡機房的規模不斷擴大，硬件設施數量與種類不斷增多，如何高效快捷智能化進行網絡機房管理成為一項研究課題。本文給出了一種網絡機房智能管理助手的設計方法，給出了軟件整體架構設計，對數據庫設計、智能輔助策略析出等關鍵性技術進行了闡述。本文對豐富智能化管理系統構建理論具有一定意義。

1 系統架構設計

本文系統架構可分為三個部分，一是基礎數據庫部分，主要包括設備表格、軟件表格、軟硬件故障特征表格、應急預案表格、日志表格，能夠為系統功能實現提供基礎數據支撐；二是Web服務部分，主要包括語音識別Web服務、安全監管Web服務、通信報警Web服務、其他Web服務等，能夠為系統功能實現提供跨平臺的分布式應用程序調用支持；三是功能應用部分，主要包括智能監管、故障識別、人機交互、數據挖掘等，是本文所述的網絡機房智能管理助手的基礎功能外在表現。

2 關鍵技術

2.1 數據庫設計

本文將數據庫設計為五個表格，其中設備表格屬性包括：設備ID號、設備名稱、設備功能、安裝位置、保管員、維保電話、廠家信息、網絡地址、接口地址，設備ID號為檢索關鍵字。軟件表格屬性包括軟件ID號、軟件名稱、軟件功能、部署位置、管理員、維護電話、廠家信息、端口地址，軟件ID號為檢索關鍵字。軟硬件故障特征表格屬性包括設施類型、故障ID號、故障名稱、故障特征、一般處理方法，故障ID號為檢索關鍵字。應急預案表格屬性包括應急預案ID號、應急預案類型、應急預案內容、編寫者、審核人、效果反饋，應急預案ID號為檢索關鍵字。日志表格屬性包括日志來源、日志ID、日志類型、日志內容、日志變更記錄、管理員聯系方式，日志ID號為檢索關鍵字。

2.2 Web服務的綁定

Web服務是一種軟件接口，可達到跨平臺的遠程功能接口調用效果，通過SOAP協議獲取Web服務的接口信息，并進行面向端口的數據交互滿足系統搭建需求。本文在系統搭建中對語音識別、安全監管、通信報警等功能的實現采用遠程調用Web服務的模式，Web服務的綁定算法如下所述。

算法1：Web服務綁定算法。輸入：Web服務集合Q，用戶需求Ureq。輸出：Web服務。第一步：形式化定義Web服務，本文將Web服務形式化定義為一個四元組，即Web服務Webitem={ID，FUN，URL，Qos}，其中ID唯一標識一個Web服務，FUN標識了Web服務的功能，URL標識了Web服務的調用地址，Qos標識了Web服務的服務質量，如響應時間、用戶滿意度等，且Qos為小于1的實數。第二步，形式化用戶需求，本文將用戶需求形式化為一個三元組，即用戶需求Ureq={ID，FUN，Qos}，其中ID唯一標識一個用戶需求，FUN標識了用戶需要查詢的Web服務功能，Qos標識了用戶對服務質量的要求。第三步，構建服務本體統一服務屬性的描述語義，本文定義服務本體R={Orig，Seman}，其中Orig標識一般詞匯，Seman標識了對應的語義詞匯。第四步，進行語義標注，遍歷Web服務集合Q及用戶需求Ureq，假設當前元素為item，則遍歷服務本體R.Orig，若R.Orig中的元素ci與item相同，且ci對應的語義為Semank，則將item替換為Semank。第五步，Web服務析出，依次設定用戶需求為Ureq1={1，語音識別，0.6}，Ureq2={1，安全監管，0.8}，Ureq3={1，通信報警，0.9}，并以Ureq.FUN為關鍵字遍歷Web服務集合Q中全部Webitem.FUN，若當前元素Webitem.FUN與Ureq.FUN相等，且Webitem.Qos與Ureq.Qos相同，則輸出Web服務Webitem。

2.3 智能人機交互

本文設計智能人機交互場景為三類：一是面向基礎數據庫的信息問答，用戶可通過應用客戶端向系統提出相關問題，如此網絡機房的設備清單是什么？ID號為001的交換機網絡接口地址是什么？系統能夠根據用戶問題檢索數據庫，并輸出問題答案。二是基于Web服務的機房安全管理。網絡機房設備常年運行，機房管理員可查看Web服務提供的網絡機房視頻監控畫面，收聽查閱報警信息，實現智能化機房管理。三是當系統故障時，用戶可將狀態錄入系統，系統根據用戶輸入的信息并結合系統基礎數據向用戶提供故障識別智力支持，并提供故障輔助處理。

算法2：人機交互問答算法。輸入：用戶問題。輸出：問題答案。第一步：格式化用戶問題，本文將用戶問題格式定義為三個部分，一是問題類型，包括軟件、硬件、日志、預案、故障五個類型；二是屬性信息，如名稱、ID號、位置等；三是關鍵字，即屬性對應的數值如交換機、路由器等。第二步，獲取用戶問題中的類型信息，并進行數據庫檢索。若問題類型為軟件則檢索軟件表格，若問題類型為硬件則檢索設備表格，若問題類型為日志則檢索日志表格，若問題類型為預案則檢索應急預案表格，若問題類型為故障則檢索軟硬件故障特征表格。第三步，獲取用戶問題中的屬性信息，進行數據挖掘，并返回問題答案。以檢索軟件表格為例，遍歷軟件表格，假如當前記錄的屬性與用戶問題中的屬性一致，且屬性值相同，則輸出此數據記錄。

算法3：故障識別算法。輸入：故障基本特征。輸出：故障判定結果及處理措施。第一步，構建故障識別神經網絡如算法4所述，建立故障特征與故障判斷及處理措施的神經網絡關聯關系。用戶輸入故障基本特征后，經過神經網絡感應，輸出判斷結果。第二步，構建故障識別快速檢索庫，用戶輸入故障特征后，通過信息檢索得到故障判定結果。定義故障識別快速檢索庫為一個關系集合Gbase={Relations}，其中Relations為一個關系集合，其元素格式為，Tz標識了故障特征，Info為故障信息，Steps為故障處理措施。故障檢索庫的構建采用專家判斷法和實踐結論法，即通過專家實踐經驗來為Gbase.Relations中的元素進行賦值。第三步，獲取用戶輸入的故障基本特征，通過故障快速檢索庫進行特征匹配，若匹配成功則輸出故障判定結果，并輸出處理措施；否則，將用戶錄入的故障基本特征輸入到神經網絡進行感應，得到判定結果并輸出處理措施。

算法4：故障識別神經網絡構建算法。輸入：故障列表及其特征和處理措施集合，輸出故障識別神經網絡。第一步，構建神經元，定義神經元為一個四元組，神經元Sitem={Id，input，Sense，Output}，其中Id唯一標識一個神經元，input標識了神經元的輸入信息，Sense標識了神經元的感知單元，Output標識了神經元的輸出信息。定義神經元的感知規則為：當有信息發向神經元Sitem時，神經元Sitem從Input接收信息，然后通過Sense對Input中的信息進行感知，若產生反應則通過Output輸出邏輯真，若沒有反應則通過Output輸出邏輯假。這里感知可以是簡單的字符串匹配，也可以是復雜的邏輯關系。第二步，構建單個故障檢測神經子網。定義故障檢測子網為一個三元組，即故障檢測子網Znet={Sitems，Info，Steps}，其中Sitems為一個神經元集合，Info為故障信息，Steps為故障處理措施。假設故障p的特征數量為n，則構建n個神經元，即Znet.Sitems，令每個神經元的Sense依次賦值為故障p的特征值，將故障p的故障信息賦值給Znet.Info，將故障p的故障處理措施賦值給Znet.Steps。故障檢測子網的故障判斷規則為：用戶向故障檢測子網發送信息后，故障檢測子網中的各個神經元遍歷所有信息，當有反應的神經元達到系統設定的閥值時，故障檢測子網判定故障匹配，并輸出Znet.Info和Znet.Steps。第三步，構建故障識別神經網絡。將故障識別神經網絡形式定義為一個三元組，即故障識別神經網絡Snet= {Znets，Infos，Steps}，其中Znets為一個神經子網集合，Info為故障信息集合，Steps為故障處理措施集合。遍歷故障列表及其特征和處理措施集合，假設當前元素為故障p，構建故障p的故障檢測神經子網，并賦值Snet。故障識別神經網絡的運行規則為：用戶向故障檢測神經網絡發送信息后，故障檢測神經網絡中的故障檢測子網遍歷所有接收到的信息，進而故障檢測子網中的各個神經元遍歷所有信息，當有反應的神經元達到系統設定的閥值時，故障檢測子網判定故障匹配，并輸出Snet.Infos中對應的故障信息及Snet.Steps中對應的故障處理措施。

結語：為了提升網絡機房管理的智能化水平，本文給出了一種網絡機房智能管理助手的設計方法，對基礎數據庫、Web服務、功能應用三個系統架構組成部分進行了介紹；對數據庫表格設計、Web服務的綁定、智能人機交互方法進行了詳細闡述；給出了Web服務綁定算法、人機交互問答算法、故障識別算法、故障識別神經網絡構建算法，對豐富智能化管理系統構建理論具有一定意義。