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        高校數(shù)字圖書館網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

        2011-07-21 10:19:40夏正偉
        圖書館學(xué)刊 2011年10期
        關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)管理插件湖北省

        夏正偉 方 吉

        (1.武漢大學(xué)圖書館,湖北 武漢 430072;2.華中科技大學(xué)圖書館,湖北 武漢 430074)

        夏正偉 男,1979年生。碩士,館員。研究方向:數(shù)字圖書館、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)安全。

        方 吉 男,1982年生。碩士,館員。研究方向:數(shù)字圖書館、存儲(chǔ)管理、云計(jì)算。

        1 引言

        湖北省高等學(xué)校數(shù)字圖書館是依托現(xiàn)代化的分布式網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)及數(shù)字圖書館技術(shù),服務(wù)于湖北省全省110多家高校、數(shù)百萬(wàn)用戶的區(qū)域性數(shù)字圖書館共享服務(wù)體系[1]。為了向湖北全省上百萬(wàn)讀者提供穩(wěn)定的文獻(xiàn)資源信息服務(wù),必須運(yùn)用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)建立一個(gè)適合湖北省高等學(xué)校數(shù)字圖書館分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的監(jiān)控管理系統(tǒng),向管理人員提供系統(tǒng)運(yùn)行管理、設(shè)備與應(yīng)用服務(wù)監(jiān)控、故障通知和服務(wù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)等功能。

        針對(duì)湖北省高等學(xué)校數(shù)字圖書館網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理的需求,提出了一個(gè)基于Nagios的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)的框架,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備、主機(jī)以及各種應(yīng)用服務(wù)的故障預(yù)警及部分故障的自動(dòng)修復(fù)、性能采集和展現(xiàn)。管理人員通過(guò)瀏覽器隨時(shí)隨地對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控;對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的采集,則為領(lǐng)導(dǎo)層提供準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)信息和趨勢(shì)預(yù)測(cè),為湖北省高校數(shù)字圖書館的下一步建設(shè)提供參考。

        2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)

        調(diào)研發(fā)現(xiàn),國(guó)內(nèi)外圖書館在數(shù)字圖書館高速發(fā)展的過(guò)程中遇到了不同程度的網(wǎng)絡(luò)管理與監(jiān)控問(wèn)題,主要是以下幾個(gè)方面[2]:

        ①數(shù)字圖書館環(huán)境下設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)增長(zhǎng)較快、數(shù)量繁多,傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理手段無(wú)法滿足需求;

        ②圖書館對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理軟件基本上沒(méi)有資金投入計(jì)劃,圖書館界技術(shù)部門人員溝通交流相對(duì)較少,數(shù)字圖書館管理手段相對(duì)落后;

        ③數(shù)字圖書館環(huán)境下的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和收集重視程度不夠,容易給遠(yuǎn)期規(guī)劃帶來(lái)困惑和不確定性。

        盡管圖書館對(duì)數(shù)字圖書館網(wǎng)絡(luò)管理有著強(qiáng)烈需求,但由于經(jīng)費(fèi)問(wèn)題,大多數(shù)圖書館只能采用設(shè)備生產(chǎn)廠商提供的隨機(jī)軟件對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行管理,難以實(shí)現(xiàn)全面的網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用監(jiān)控管理。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理一般較多依賴于SNMP(Simple Network Management Protocol,簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控,而對(duì)于眾多數(shù)字圖書館相關(guān)的應(yīng)用及服務(wù)來(lái)說(shuō),一般缺乏對(duì)SNMP協(xié)議的支持,常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控手段無(wú)法對(duì)服務(wù)的健康狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)控。

        然而,兼容性、可移植性、互操作性、易用性和易管理性是網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)[3]。在管理對(duì)象上,越來(lái)越側(cè)重于對(duì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)和應(yīng)用的管理。數(shù)字圖書館網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)需要具有為適應(yīng)不同規(guī)模的數(shù)字圖書館以及未來(lái)數(shù)字圖書館聯(lián)盟發(fā)展的能力,應(yīng)該能夠適應(yīng)分布式、集中式和集中分布式等多種結(jié)構(gòu),并且能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、及時(shí)報(bào)警和智能故障恢復(fù)等功能[4]。具有開放架構(gòu)和易擴(kuò)展性的開源網(wǎng)絡(luò)管理監(jiān)控軟件,正受到越來(lái)越多的關(guān)注,如Nagios、GroundWork、Qlusters等。對(duì)于缺乏資金投入的圖書館,應(yīng)用開源網(wǎng)管軟件并根據(jù)需要進(jìn)行二次開發(fā)和擴(kuò)展,為實(shí)現(xiàn)智能化的數(shù)字圖書館網(wǎng)絡(luò)管理創(chuàng)造了條件。

        3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        3.1 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

        通過(guò)湖北省高校數(shù)字圖書館的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理需求分析,選擇開放源代碼軟件Nagios作為網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理的核心,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行相關(guān)插件的開發(fā),以達(dá)到對(duì)計(jì)劃管理對(duì)象的監(jiān)控。Nagios是一個(gè)開放源代碼的網(wǎng)絡(luò)管理監(jiān)控框架,由Nagios核心模塊和擴(kuò)展部分(插件)構(gòu)成。Nagios的核心模塊負(fù)責(zé)調(diào)度、服務(wù)狀態(tài)檢查,以及進(jìn)行一些通知和自動(dòng)恢復(fù)機(jī)制等附加操作,插件則用于服務(wù)狀態(tài)檢查,它們都由Nagios服務(wù)調(diào)用[5]。

        系統(tǒng)主要由4個(gè)層次組成,分別是信息采集層、事件處理層、網(wǎng)絡(luò)管理層以及Web交互層[6],其邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        3.2 被管對(duì)象

        湖北省高校數(shù)字圖書館主要的被管對(duì)象歸納如下:Windows類服務(wù)器、Unix類服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、機(jī)房溫度、UPS電源以及各類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)等。其中,機(jī)房溫度、UPS電源狀態(tài)是所有服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)運(yùn)行的基礎(chǔ);被管對(duì)象中Windows類和Unix類服務(wù)器需要監(jiān)測(cè)其內(nèi)存使用率、CPU負(fù)載、磁盤使用率;網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要監(jiān)測(cè)丟包率、SNMP狀態(tài)信息以及帶寬和流量;網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)主要檢測(cè)HTTP服務(wù)的狀態(tài)。

        在對(duì)上述被管對(duì)象的監(jiān)測(cè)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)故障需要進(jìn)行事件記錄,并根據(jù)事件通知規(guī)則通過(guò)E-mail、短信或者即時(shí)通信工具等向管理員發(fā)出通知。當(dāng)監(jiān)測(cè)到應(yīng)用服務(wù)狀態(tài)異常時(shí),網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)還能觸發(fā)預(yù)先定義的修復(fù)腳本,嘗試重新啟動(dòng)應(yīng)用服務(wù),實(shí)現(xiàn)部分服務(wù)的自修復(fù)。

        根據(jù)目前湖北省高校數(shù)字圖書館的規(guī)模,采用了集中管理模式,將Nagios部署在一臺(tái)Linux服務(wù)器上,對(duì)湖北省高校數(shù)字圖書館兩個(gè)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行管理,被管對(duì)象包括6臺(tái)Linux服務(wù)器、30臺(tái)Windows服務(wù)器、2臺(tái)思科網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、UPS電源以及4條互聯(lián)網(wǎng)專線。具體見(jiàn)表1。

        3.3 故障報(bào)警

        在網(wǎng)絡(luò)管理的諸多功能中,故障報(bào)警是最重要、最基本的。通過(guò)故障報(bào)警迅速發(fā)現(xiàn)和排除網(wǎng)絡(luò)故障,是網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)營(yíng)的必要條件。Nagios系統(tǒng)支持多種故障報(bào)警方式,如E-mail、SMS短信息、即時(shí)通訊等。

        Email方式的故障通知需要管理員定時(shí)收取郵件,實(shí)時(shí)性不高。即時(shí)通訊比E-mail方式有更高的實(shí)時(shí)性,能直接以彈出消息的方式通知管理員,但在網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下,消息將無(wú)法發(fā)出。SMS短信息的方式更加靈活可靠,并且沒(méi)有地域限制,在網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下,管理員也能通過(guò)手機(jī)短信得到通知,但需要服務(wù)器上安裝GPRS Modem(短信貓)。

        表1 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控被管對(duì)象表

        根據(jù)未知、警告、嚴(yán)重等不同的故障級(jí)別,故障報(bào)警發(fā)送方式的選擇策略見(jiàn)表2。

        3.4 部署實(shí)現(xiàn)

        首先,需要安裝支持環(huán)境Apache、GCC編譯器、GD開發(fā)庫(kù)組件、RRDTool以及PNP等,在Linux系統(tǒng)中建立支持Nagios運(yùn)行的用戶nagios和用戶組nagcmd,并將nagios用戶和apache用戶加入nagcmd組。然后編譯和安裝Nagios核心系統(tǒng),為Nagios web界面創(chuàng)建用戶賬號(hào),完成插件的開發(fā)與部署,最后進(jìn)行監(jiān)控對(duì)象、故障通知的配置。

        4 結(jié)語(yǔ)

        表2 故障報(bào)警發(fā)送策略

        部署的系統(tǒng)可以通過(guò)Web方式訪問(wèn),管理人員通過(guò)瀏覽器登錄后,可以完成有關(guān)管理操作。圖2是監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的主界面。

        筆者實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)具有以下特征:

        ①擴(kuò)展了常規(guī)網(wǎng)絡(luò)管理的范疇:除網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、主機(jī)外,對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用服務(wù)、機(jī)房溫度、UPS電源狀態(tài)等也可進(jìn)行管理;

        ②結(jié)構(gòu)合理,設(shè)計(jì)了一個(gè)開放性好、效率高的框架,具體功能模塊通過(guò)插件來(lái)實(shí)現(xiàn),用戶可以視需求來(lái)設(shè)計(jì)有關(guān)插件,可擴(kuò)展性強(qiáng);

        ③系統(tǒng)基于B/S結(jié)構(gòu),使管理人員可以隨時(shí)隨地通過(guò)Web頁(yè)面對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理;

        ④對(duì)重復(fù)、相關(guān)的事件進(jìn)行關(guān)聯(lián),避免事件風(fēng)暴的產(chǎn)生;

        ⑤利用事件處理腳本實(shí)現(xiàn)了部分故障的自動(dòng)修復(fù)。

        筆者實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)還存在一些可改進(jìn)的地方,如系統(tǒng)的配置過(guò)程較復(fù)雜,在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖系娘@示能力較弱等。在下一階段的研究中,可進(jìn)一步對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和完善,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)配置的簡(jiǎn)單化,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的可視化。

        [1]湖北省高等學(xué)校數(shù)字圖書館管理中心:湖北省高等學(xué)校數(shù)字圖書館的建設(shè).高校圖書情報(bào)論壇,2007(6):1-5.

        [2]汪精明.高校校園網(wǎng)管理綜述.計(jì)算機(jī)與信息技術(shù),2009(5):75-76.

        [3]雷震甲.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2006:25-34.

        [4]管海兵,白彩英.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用.上海:上海交通大學(xué)出版社,2004:56-78,125-134.

        [5]Imamagic Emir,Dobrenic Dobrisa.Grid infrastructure monitoring system based on Nagios.In:Proceedings of the 2007 Workshop on Grid Monitoring, GMW’07,2007:23-28.

        [6]I Raad,P Vial,W Raad.Telecommunications network management applications in an educational environment.International Journal of Engineering Education,2006(4):896-905.

        [7]李晨光.Linux系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理模塊的實(shí)現(xiàn).鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2008(6):35-38.

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