國網(wǎng)陜西省電力公司信息通信公司 張忠浩 趙西林 徐 敏 尚 勇

基于用戶體驗的應用性能可視化研究

國網(wǎng)陜西省電力公司信息通信公司 張忠浩 趙西林 徐 敏 尚 勇

本文在詳細分析了國家電網(wǎng)西北分部信息系統(tǒng)運維現(xiàn)狀的基礎上，采用理論分析與實踐結合的研究方法，建設了一種新的基于用戶體驗的應用性能管理平臺。通過可視化的業(yè)務性能和網(wǎng)絡性能關鍵指標，并結合成熟的網(wǎng)管技術，對影響業(yè)務的相關性能問題進行主動預警，快速識別潛在的風險，變被動運維為主動運維，為業(yè)務流量和應用性能提供可靠、科學的數(shù)據(jù)支撐，不斷提高應用性能和用戶滿意度，提升IT系統(tǒng)核心價值。

用戶體驗；應用性能管理；可視化；主動運維

前言

“關鍵復雜應用不具備高性能和高可用性將直接給業(yè)務生產力，業(yè)務收入和IT效率造成負面影響?！薄狥orrester

國家電網(wǎng)公司高度重視信息化工作，通過信息化SG186和SG-ERP工程建設，建成了完整的一體化企業(yè)級信息系統(tǒng)，其基礎設施、硬件設備、應用系統(tǒng)、平臺軟件等軟硬環(huán)境建設水平得到快速提高。因此，如何對現(xiàn)有的運維流程進行優(yōu)化，保障關鍵業(yè)務的高可用性和高性能，推進信息通信工作向更集約、更精益、更專業(yè)方向發(fā)展，成為信息化建設中面臨的重要問題。

1 國家電網(wǎng)公司西北分部現(xiàn)狀

國家電網(wǎng)公司西北分部現(xiàn)有重要系統(tǒng)數(shù)十套，覆蓋了規(guī)劃、建設、檢修、運行、人力資源、財務、物資等多個業(yè)務領域；在數(shù)據(jù)集成方式上，采用數(shù)據(jù)交換平臺（DXP）、數(shù)據(jù)中心和應用集成平臺（ESB）實現(xiàn)業(yè)務數(shù)據(jù)的橫向縱向級聯(lián)；在應用端集成方式上，采用單點登錄集成方式，實現(xiàn)了應用系統(tǒng)界面集成；由于應用系統(tǒng)數(shù)量眾多，邏輯關系復雜，使得系統(tǒng)運維工作難度較大。

在西北分部的持續(xù)投入及發(fā)展下，西北分部的信息系統(tǒng)運維管理水平取得了長足的發(fā)展，但隨著業(yè)務系統(tǒng)的復雜度提升，在運維工具、管理體系方面還存在提升的空間，這體現(xiàn)在：

（1）缺乏終端用戶感知體驗的監(jiān)控。目前對于終端用戶的業(yè)務訪問真實質量監(jiān)控手段缺乏，由于客戶端操作系統(tǒng)、服務器、數(shù)據(jù)庫、中間件、網(wǎng)絡等引起的突發(fā)性性能下降問題無法有效監(jiān)控及定位。

（2）網(wǎng)絡流量和應用性能監(jiān)控仍需要提高。網(wǎng)絡流量監(jiān)控雖已具備一定的能力，但是網(wǎng)絡流量的監(jiān)控顆粒度較粗，對于基于應用的流量監(jiān)控仍存在明顯的不足，缺少基于業(yè)務的網(wǎng)絡流量和應用性能的可視化監(jiān)控。

（3）運維分工帶來信息不對稱、突發(fā)事件處置效率低。由于信息系統(tǒng)規(guī)模龐大、集成度高、系統(tǒng)之間聯(lián)系復雜，在運維管理工作時往往采取將系統(tǒng)按照網(wǎng)絡、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應用進行分層管理的方式進行管理。發(fā)生問題時涉及環(huán)節(jié)眾多，各層面運維管理人員分頭查找問題原因，各自為戰(zhàn)，一方面需要付出較多的溝通和定位問題的時間成本，另一方面導致事件處理時間過長，影響被放大。

針對這些情況，西北分部從實際情況出發(fā)，以網(wǎng)絡流量作為切入點進行面向業(yè)務的網(wǎng)絡流量和應用性能可視化研究，通過建設信息系統(tǒng)應用管理平臺，對網(wǎng)絡流量進行可視化和精細化監(jiān)控與分析，面向業(yè)務，從監(jiān)控最終用戶體驗出發(fā)，解決了目前運維管理中面臨的一些實際問題，最終達到提升業(yè)務連續(xù)性管理水平，提升運維管理水平的目的。

2 應用性能可視化的實踐

2.1 建設目標

2．1．1 建立完整的網(wǎng)絡流量監(jiān)控分析平臺

建立西北分部的網(wǎng)絡流量監(jiān)控分析平臺，建設基于業(yè)務流的端到端的性能監(jiān)控體系，對業(yè)務流進行多點關聯(lián)監(jiān)控部署，實現(xiàn)完整業(yè)務流的集中監(jiān)控。

2．1．2 業(yè)務性能和網(wǎng)絡性能預警與告警

集中展現(xiàn)關鍵應用或業(yè)務的SLA服務水平。定義關鍵性能指標的閥值，與當業(yè)務或網(wǎng)絡相關性能達到閥值時，進行主動預警，快速識別潛在的風險，變被動運維為主動運維，

2．1．3 最終用戶感受監(jiān)控和優(yōu)化

從兩個層面實現(xiàn)最終用戶感受的監(jiān)控，基于網(wǎng)絡流量的用戶體驗和基于HTTP應用的頁面訪問用戶體驗，同時監(jiān)控HTTP應用層協(xié)議其它各項指標，為應用優(yōu)化提供有價值的建議和意見。

2．1．4 性能故障的快速分析與定位

快速的對故障進行分析和初步定位，定位問題是網(wǎng)絡問題還是服務器問題等，在問題出現(xiàn)時提供第一判斷，為問題分析定位指明方向，使問題分析具有清晰的界面。

2.2 實施方法

本次系統(tǒng)建設在前期進行充分的需求調研基礎上，在實踐的過程中對原理和方法進行研究分析與驗證，在后期進行綜合測試和優(yōu)化以確保業(yè)務監(jiān)控的準確性和全面性。

2．2．1 需求調研

結合現(xiàn)有運維管理工作經驗、工作流程及歷史問題記錄，對現(xiàn)有應用流量情況、網(wǎng)絡情況及信息系統(tǒng)性能管理工作具體需求進行整體調研，確定管理范圍、業(yè)務架構及系統(tǒng)功能架構等內容。

2．2．2 業(yè)務梳理

制定包含業(yè)務系統(tǒng)相關的負載均衡、服務器、中間件、數(shù)據(jù)庫等組件的完整調研模板，通過該模板為載體，與應用管理部門進行有效溝通，形成系統(tǒng)調研報告，為后期的部署驗證工作提供數(shù)據(jù)支撐。

2．2．3 部署驗證

根據(jù)需求調研報告及系統(tǒng)調研報告在監(jiān)控平臺內進行軟/硬件部署、業(yè)務監(jiān)控定義、視圖定義、報警定義以及報表的定制等部署工作并通過系統(tǒng)抓包分析、現(xiàn)場客戶確認、架構分析等手段驗證部署的正確性及有效性。

2．2．4 經驗總結

利用應用性能管理系統(tǒng)，進行持續(xù)的日常性能監(jiān)控、問題發(fā)現(xiàn)定位、問題處理工作，形成以業(yè)務系統(tǒng)特性為基礎的經驗分類總結庫，根據(jù)各類型應用的獨立特點形成性能管理經驗及監(jiān)控模型，以便在后期類似業(yè)務上線時采用類似模型進行監(jiān)控，利用歷史運維經驗提升問題定位及處理速度。

圖1 實施方法

2.3 系統(tǒng)實現(xiàn)

2．3．1 系統(tǒng)設計原則

應用性能管理系統(tǒng)總體設計遵循以下原則：

（1）先進性：業(yè)內先進解決方案，代表未來IT與業(yè)務融合趨勢；

（2）安全性：旁路、非侵入式的監(jiān)控，對現(xiàn)有網(wǎng)絡和系統(tǒng)“零”影響；

（3）全面性：對全網(wǎng)流量、所有關鍵業(yè)務進行全面精細化監(jiān)控；

（4）靈活性：業(yè)務監(jiān)控部署靈活，具有多種靈活的性能指標展現(xiàn)方式。

2．3．2 功能結構設計

根據(jù)西北分部網(wǎng)絡及應用性能可視化的需求，結合西北分部現(xiàn)有環(huán)境，采用目前成熟的交換機SPAN技術，通過端口鏡像方式，匯聚數(shù)據(jù)中心和各網(wǎng)絡區(qū)域關鍵監(jiān)控點的流量，并實現(xiàn)按需分配給相應的流量監(jiān)測工具，實現(xiàn)基于業(yè)務系統(tǒng)、業(yè)務流對網(wǎng)絡流量進行實時的各項性能指標分析，定制關鍵業(yè)務性能指標告警，并實時地將告警信息以Syslog形式發(fā)送給網(wǎng)管平臺。

3 系統(tǒng)實施效果

3.1 實施環(huán)境

本次應用性能可視化系統(tǒng)建設主要部署信息系統(tǒng)響應分析組件、事務分析組件、應用系統(tǒng)結構分析組件以及系統(tǒng)展示平臺，實施環(huán)境如表1所示：

表1 應用性能管理系統(tǒng)環(huán)境

3.2 應用效果

經過5個多月的系統(tǒng)建設和不斷地分析驗證，在西北分部構建了完整的應用性能可視化監(jiān)控平臺，并建立了完善的業(yè)務可視化監(jiān)控流程和規(guī)范，西北分部的業(yè)務清晰度和可視度得到了全面的提升，部門間的溝通合作進一步緊密，故障處理效率得到顯著提高，運維人員的業(yè)務意識和業(yè)務管理、問題處理水平也得到一定程度的提高。

搭建了完整的應用性能可視化監(jiān)控平臺：

（1）通過構建應用性能可視化監(jiān)控平臺，實現(xiàn)了西北分部全面、可視化、精細化監(jiān)控關鍵業(yè)務系統(tǒng)的網(wǎng)絡流量及應用性能；建立對關鍵業(yè)務統(tǒng)一的預警、告警機制；同時在業(yè)務質量的分析與統(tǒng)計、業(yè)務性能優(yōu)化與提升、新業(yè)務的開發(fā)和測試等方面提供有力的數(shù)據(jù)支撐，對未來基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘方面的研究也提供了基礎的、必要的條件。

（2）實現(xiàn)了基于用戶體驗的性能監(jiān)控。

性能監(jiān)控更多關注了業(yè)務的終端用戶體驗，當業(yè)務的整體服務水平開始下降時，可以及時發(fā)現(xiàn)、深入分析，在一定程度上提高客戶的滿意度，提升了業(yè)務的價值。

（3）關鍵業(yè)務系統(tǒng)的實時預警與告警。

通過對歷史問題的分析、歸納和總結，精心挑選了12個監(jiān)控指標進行集中監(jiān)控，從最終用戶體驗出發(fā)，實現(xiàn)了對業(yè)務系統(tǒng)、業(yè)務流關鍵點的7x24小時不間斷監(jiān)控。

（4）形成了快速故障處理主動運維流程。

以“恢復生產為第一要務”為生產運營核心理念，加強業(yè)務連續(xù)性和突發(fā)事件應急處置，建立了完整的生產運營管理體系?；诰W(wǎng)絡及應用可視化平臺，借鑒網(wǎng)絡運維經驗，建立了快速故障分析和定位的流程，加快了故障分析和定位的速度，減少了故障處理時間，降低了故障影響的范圍和嚴重度，提升運維管理水平，提升了客戶的滿意度。

4 結束語

完善的應用性能管理體系不僅需要單一業(yè)務故障點的性能監(jiān)控，還需要從網(wǎng)絡層面全面分析應用性能，完整的性能體系的建立還需要進行很長時間的研究和實踐。雖然西北分部的網(wǎng)絡及應用性能管理體系還不能解決所有的性能問題，但通過整合傳統(tǒng)監(jiān)控工具軟件和應用性能監(jiān)控平臺，并在該平臺及工具的體系上建立可行的、有效的應用性能監(jiān)控體系方案，加強人員的培養(yǎng)，提升運維能力和自動化水平，西北分部正在逐步提高應用性能管理水平，提升信息科技風險管理水平。

[1]范建華,等譯．W．Richard Stevens(美)．TCP/IP Illustarated Volume1:The Protocols[M]．北京:機械工業(yè)出版社,2007:227-229．

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[3]李璐．應用性能管理解決IT架構難題[J]．通信世界,2012,27: 78-80．

表4 最快速度到達參數(shù)測試

表5 最穩(wěn)定到達模式參數(shù)測試

通過對表4中的耗時數(shù)據(jù)和其他的數(shù)據(jù)對比，可知在相同測試條件下，最快到達模式下的耗時是最少的，符合設計要求。通過表5的耗時時間和角度誤差兩項數(shù)據(jù)共同對比，加入隨機干擾信號和不加入隨機干擾信號下，耗時時間相當，誤差也不超過0.35度，說明了在最穩(wěn)定到達模式下的設計滿足預期要求。

5 結論

本系統(tǒng)設計了一個驅動電流可調節(jié)的以MOS管為核心器件的H橋電機驅動電路，其最大的驅動電流可達到1.3A；該驅動電路在電路仿真軟件中得到了理論的設計驗證；結合單片機外圍電路，它們構成了一套完整的微電機驅動系統(tǒng)；實際測試表明，該系統(tǒng)不僅能完成各個指標要求，細致的電路板設計使得電路板穩(wěn)定性良好，能夠抵制一定干擾，同時還加入了豐富的人機界面，使得該系統(tǒng)易于使用，增強了實用性。

參考文獻

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作者簡介：

劉湃（1992—），男，在讀研究生，現(xiàn)主要從事自動檢測與控制的研究。

陳永軍（1972—），通訊作者，男，教授，碩士生導師，現(xiàn)主要從事電力電子與電力傳動的教學與科研。

阮波（1990—），男，碩士研究生，現(xiàn)主要從事電力電子與電力傳動、電子與通信工程方面的研究。

張忠浩（1969—），男，陜西西安人，高級工程師，主要研究方向：企業(yè)信息化、電力信息化運維。