楊和穩(wěn)

(南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)與軟件學(xué)院，江蘇 南京 210023)

0 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日益擴(kuò)大及復(fù)雜度的不斷增加，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也變得錯(cuò)綜復(fù)雜。在一個(gè)局域網(wǎng)系統(tǒng)中通常會(huì)出現(xiàn)眾多的AP、IP Phone、IP Camera 等設(shè)備，其數(shù)量眾多，位置特殊，數(shù)據(jù)及電源線布線復(fù)雜，對(duì)其管理極為困難。如何及時(shí)、準(zhǔn)確把握網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化和運(yùn)行情況以及網(wǎng)絡(luò)資源的詳細(xì)信息，提供全面深入的自動(dòng)搜索、監(jiān)測(cè)、告警等管理，有效保障用戶(hù)信息平臺(tái)正常、持續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行，提高系統(tǒng)的效率，降低系統(tǒng)的運(yùn)行成本，逐漸成為網(wǎng)絡(luò)管理中的一個(gè)重要問(wèn)題，這給網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)提出更高要求。要求網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)能自動(dòng)搜索網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其中節(jié)點(diǎn)包括:網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、非網(wǎng)管設(shè)備的發(fā)現(xiàn)、PC 主機(jī)等，通過(guò)實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行監(jiān)測(cè)，智能分析和預(yù)測(cè)潛在故障，并根據(jù)告警程度的不同發(fā)送警報(bào)，同時(shí)支持從路由、設(shè)備、終端、流量、故障等方面多角度、細(xì)粒度地監(jiān)控和管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)前，常見(jiàn)的通用型網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)有:AT-SNMPc企業(yè)版、惠普公司的HP OpenView、CA 公司的CA Unicenter、IBM Tivoli NetView 方案等。這些NMS 無(wú)法對(duì)各個(gè)廠家設(shè)備的專(zhuān)有功能進(jìn)行管理，因而無(wú)法對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行充分利用。對(duì)于專(zhuān)業(yè)從事無(wú)線寬帶接入產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售的公司，其產(chǎn)品主要應(yīng)用為運(yùn)營(yíng)商的熱點(diǎn)覆蓋項(xiàng)目，需要專(zhuān)業(yè)的網(wǎng)管系統(tǒng)來(lái)對(duì)為數(shù)眾多的無(wú)線接入點(diǎn)進(jìn)行管理。因此，開(kāi)發(fā)針對(duì)無(wú)線寬帶接入產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，可以完善并延長(zhǎng)公司的產(chǎn)品線，更好地為用戶(hù)提供整體解決方案。

1 OpenNMS 開(kāi)源網(wǎng)管系統(tǒng)

OpenNMS 為世界第一款企業(yè)級(jí)開(kāi)源的基于Open Source 協(xié)議開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)管理軟件，能監(jiān)控分布式的異構(gòu)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，支持SNMP 網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，確保管理的擴(kuò)展性，并且提供非常靈活的定制功能，從而有利于管理范圍的伸縮。OpenNMS 后端使用PostgreSQL 作為它的RDBMS，前端使用Apache Jakarta Tomcat 提供的免費(fèi)的JSP 和Servlet 技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)靈活的可定制用戶(hù)界面。

1.1 OpenNMS 的體系架構(gòu)

OpenNMS 體系架構(gòu)可分為4 層:

1)被管理對(duì)象層。對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，該層對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身的網(wǎng)絡(luò)管理功能，不需要在設(shè)備上單獨(dú)部署功能模塊;對(duì)應(yīng)于計(jì)算機(jī)，該層是運(yùn)行在目標(biāo)計(jì)算機(jī)上的SNMP 服務(wù)，負(fù)責(zé)采集系統(tǒng)運(yùn)行狀況、性能等數(shù)據(jù)，并向管理層匯報(bào)。

2)OpenNMS 監(jiān)控引擎處理層。它是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)可用性、故障管理的業(yè)務(wù)邏輯和策略層。利用特定的輪詢(xún)策略，從代理程序?qū)邮占瘮?shù)據(jù)，更新和維護(hù)被管理對(duì)象狀態(tài)，執(zhí)行相關(guān)的報(bào)警事件通知。

3)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。以面向?qū)ο蟮姆绞奖４婢W(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)資源的模型，記錄它們的配置、描述和狀態(tài)等信息。這些模型和信息是通過(guò)OpenNMS 網(wǎng)絡(luò)掃描模塊自動(dòng)建立起來(lái)的，并由管理者層自動(dòng)維護(hù)。

4)圖形用戶(hù)界面是網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)表示層。以各種直觀、生動(dòng)的用戶(hù)界面向用戶(hù)展示網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)中各種對(duì)象的關(guān)系、配置、狀態(tài)和故障情況，是優(yōu)秀的用戶(hù)接口。

1.2 OpenNMS 源代碼的獲取

OpenNMS 的源代碼的獲得有2 種方法，方法1是到OpenNMS 官方網(wǎng)站http://www.opennms.org/wiki/Download 直接下載OpenNMS 開(kāi)發(fā)版;方法2 是下載并安裝SVN 工具TortoiseSVN，在TortoiseSVN 中輸入https://opennms.svn.sourceforge.net/svnroot/opennms/opennms/trunk，將OpenNMS 源代碼下載到本地指定目錄中。

1.3 OpenNMS 源代碼編譯

打開(kāi)OpenNMS 源代碼目錄中文件build.bat，build.bat 通過(guò)調(diào)用maven 命令，讀取源代碼目錄下的工程文件pom.xml，編譯OpenNMS 的.java 文件，自動(dòng)生成OpenNMS 使用的外部依賴(lài)庫(kù)，并將這些外部依賴(lài)庫(kù)安裝到.m2 文件夾中。同時(shí)還需要將以上編譯過(guò)的OpenNMS 源代碼生成Eclipse 工程O(píng)penNMS文件。

1.4 主程序的啟動(dòng)

OpenNMS 通過(guò)Bootstrap.java 中的main()函數(shù)啟動(dòng)，該函數(shù)的主要作用是加載類(lèi)rg.opennms.netmgt.vmmgr.Controller，Controller 調(diào)用Invoke 類(lèi)的函數(shù)instantiateClasses()，由該函數(shù)通過(guò)bean 方式依次創(chuàng)建從service-configuration.xml 中解析出的所有service，從而加載OpenNMS 的各種服務(wù)。OpenNMS加載服務(wù)后，還需要對(duì)服務(wù)進(jìn)行初始化，服務(wù)的初始化仍然由service-configuration.xml 定義。

2 項(xiàng)目需求

針對(duì)特定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，WLAN 設(shè)備網(wǎng)管系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能:

1)拓?fù)涔芾?提供拓?fù)鋱D編輯功能，便于用戶(hù)系統(tǒng)查看網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淝闆r，建立從網(wǎng)元數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞娜媪私??？梢孕薷耐負(fù)湓?包括節(jié)點(diǎn)、鏈路、組)的屬性，可進(jìn)入網(wǎng)元的設(shè)備管理界面，進(jìn)行特定的設(shè)備管理。

2)配置管理:支持網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)。用戶(hù)可以瀏覽網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的全部或特定的拓?fù)鋽?shù)據(jù)。此外支持通過(guò)界面操作管理網(wǎng)絡(luò)對(duì)象，并且支持設(shè)備屬性進(jìn)行配置管理。

3)告警管理:過(guò)濾、歸并網(wǎng)絡(luò)事件，有效地發(fā)現(xiàn)、定位網(wǎng)絡(luò)告警，給出排錯(cuò)建議，同時(shí)生成各種相關(guān)告警處理日志和統(tǒng)計(jì)報(bào)表，形成整套的告警發(fā)現(xiàn)、告警配置與處理機(jī)制。

4)性能管理:通過(guò)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能和查看、分析性能數(shù)據(jù)及報(bào)表，使用戶(hù)能掌握網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和校正網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)元的性能及有效性的偏差或下降，從而維護(hù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)效率。

5)故障管理:實(shí)時(shí)接收來(lái)自網(wǎng)元的告警通知，并將設(shè)備的故障轉(zhuǎn)化成一定形式的告警事件和告警指示，通過(guò)客戶(hù)端將相關(guān)信息實(shí)時(shí)地提供給用戶(hù)，便于用戶(hù)及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取網(wǎng)絡(luò)故障的信息，確保網(wǎng)絡(luò)能夠提供連續(xù)可靠的服務(wù)。

6)系統(tǒng)管理:包括安全管理和自身管理，安全管理包括用戶(hù)權(quán)限、安全管理和審計(jì)日志，自身管理包括系統(tǒng)配置、系統(tǒng)軟件運(yùn)行監(jiān)控、主機(jī)監(jiān)控和數(shù)據(jù)庫(kù)管理(備份、存儲(chǔ)周期等)。

7)報(bào)表管理:提供網(wǎng)管系統(tǒng)的報(bào)表及分析功能，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化的管理報(bào)表功能和數(shù)據(jù)分析功能，用戶(hù)可隨時(shí)觀看和打印不同時(shí)期的報(bào)表。

3 項(xiàng)目架構(gòu)設(shè)計(jì)

本網(wǎng)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為:軟件框架、主要功能、用戶(hù)界面、數(shù)據(jù)流程、接口定義、軟件安裝等幾個(gè)方面。根據(jù)以上功能要求，可進(jìn)行3 層結(jié)構(gòu)的邏輯設(shè)計(jì):業(yè)務(wù)支撐層;業(yè)務(wù)處理層架構(gòu);Web 展示層架構(gòu)。其中，業(yè)務(wù)支撐層由多種通信協(xié)議所支持。

業(yè)務(wù)處理層的功能模塊以服務(wù)(進(jìn)程)的方式提供，每個(gè)服務(wù)提供特定的功能，接受系統(tǒng)的調(diào)度，這些服務(wù)(server)包括:

1)設(shè)備發(fā)現(xiàn)服務(wù)(DiscoveryD)，負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備IP 和接口。

2)Jetty 服務(wù)(JettyD)，負(fù)責(zé)Web 顯示層界面的顯示。

3)Trap 消息服務(wù)(TrapD)，負(fù)責(zé)接收設(shè)備上報(bào)的Trap 消息，并將Trap 消息轉(zhuǎn)換為事件(稱(chēng)為外部事件)。

4)事件服務(wù)(EventD)，負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)中的事件，包括系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的事件和外部事件。

5)排程服務(wù)(ScheduleD)，負(fù)責(zé)在指定時(shí)間或時(shí)間段對(duì)設(shè)備進(jìn)行批量參數(shù)設(shè)置。

6)性能數(shù)據(jù)采集服務(wù)(PollerD)，負(fù)責(zé)對(duì)指定設(shè)備收集性能數(shù)據(jù)。

7)守護(hù)進(jìn)程服務(wù)(DeamonD)，負(fù)責(zé)監(jiān)控網(wǎng)管系統(tǒng)的心跳，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有收到網(wǎng)管軟件的心跳信號(hào)時(shí)，守護(hù)進(jìn)程自動(dòng)重啟網(wǎng)管系統(tǒng)。

8)數(shù)據(jù)庫(kù)備份與恢復(fù)服務(wù)(DatabaseBackupD)，負(fù)責(zé)定時(shí)執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)備份和恢復(fù)操作。

系統(tǒng)在初始化時(shí)通過(guò)讀取服務(wù)配置文件serviceconfiguration.xml，獲得每個(gè)服務(wù)的啟動(dòng)類(lèi)，然后調(diào)用這些啟動(dòng)類(lèi)的init()方法和start()方法加載服務(wù)。

Web 展示層采用Flex 的Cairngorm 框架設(shè)計(jì)，該框架的主要部分包括:

1)Model Locator:存儲(chǔ)程序中所有的值對(duì)象(Value Objects，數(shù)據(jù))并共享變量。

2)View:一個(gè)或多個(gè)Flex 組件(button、panel、combo box、Tile 等)綁定到一起形成的一個(gè)特定的個(gè)體，使用Model Locator 中的數(shù)據(jù)，并且針對(duì)用戶(hù)的交互動(dòng)作(點(diǎn)擊、鼠標(biāo)滑過(guò)、拖拽等)產(chǎn)生自定義的Cairngorm Events。

3)Front Controller:接收Cairngorm Events 并且將它們映射到Cairngorm Commands。

4)Command:處理業(yè)務(wù)邏輯，調(diào)用Cairngorm Delegates，以及更新Model Locator 中存儲(chǔ)的值對(duì)象和變量。

5)Business:定義連接到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)的遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用(HTTP、Web Services 等)，并包括對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)用。

4 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)為PostgreSQL。PostgreSQL 是支持事務(wù)、子查詢(xún)、多版本并行控制系統(tǒng)(MVCC)、數(shù)據(jù)完整性檢查等特性的唯一的一種自由軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。

其中數(shù)據(jù)庫(kù)中主要涉及的表有:

1)管理設(shè)備表:Manageddevice(ipaddress character PK，location character，macaddress character，topologyname character);

2)性能數(shù)據(jù)收集表:Data_collection(id serial PK，ip character，oid character，data character，datetime character);

3)登錄用戶(hù)表:Loginuser(userid serial PK，username varchar，userpwd varchar);

4)用戶(hù)與用戶(hù)組的對(duì)應(yīng)關(guān)系表;

5)動(dòng)作表:Action(actionid serial PK，actionname varchar，actionref varchar);

6)用戶(hù)組動(dòng)作表:Useractiongroup(uagid serial PK，actionid integer FK，groupid integer FK);

7)用戶(hù)組表:Usergroup(usergroupid serial PK，usergroupname varchar);

8)系統(tǒng)日志表:ExecuteLog(id integer PK，source character，detail character，datatime time);

9)操作記錄表:OperatingLog(id integer PK，user character varying，source character detail character varying，datatime time);

10)事件uei 表:Allevents(entuei character varying PK，eventlabel character varying)。

5 性能設(shè)計(jì)

5.1 Web 展示層模塊使用單實(shí)例方式創(chuàng)建

Cairngorm 架構(gòu)是典型的MVC 模式，多個(gè)視圖可以對(duì)應(yīng)一個(gè)邏輯處理ServiceFacade，而一個(gè)Model Locator 的更新操作可以通過(guò)綁定機(jī)制反映到多個(gè)視圖。為了節(jié)省客戶(hù)端內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)，本系統(tǒng)Web 展示層的ServiceFacade、BusinessDelegate、Service Delegate、Model Locator 模塊的創(chuàng)建和使用均使用單實(shí)例方式。Web 展示層的模塊使用單實(shí)例方式的類(lèi)圖架構(gòu)。

5.2 數(shù)據(jù)庫(kù)記錄的分頁(yè)顯示

Web 展示層的排程管理、告警事件管理、報(bào)表管理、性能管理模塊均需要讀取數(shù)據(jù)庫(kù)記錄，并將其顯示在Web 界面上。考慮到數(shù)據(jù)庫(kù)記錄的數(shù)據(jù)量巨大，本文將數(shù)據(jù)庫(kù)記錄以分頁(yè)的方式顯示，使用數(shù)據(jù)庫(kù)自身的記錄分頁(yè)功能。

View 模塊在初始化時(shí)調(diào)用SerivceFacade 讀取記錄總數(shù)，服務(wù)器端業(yè)務(wù)處理模塊RemoteService 收到Web 展示層的讀取記錄總數(shù)的消息后，從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得記錄總數(shù)，并將記錄總數(shù)返回給Web 展示層。當(dāng)用戶(hù)點(diǎn)擊前頁(yè)或后頁(yè)時(shí)，View 模塊調(diào)用LoadPage()，服務(wù)器端業(yè)務(wù)處理模塊RemoteService 收到LoadPage 消息后，首先設(shè)置分頁(yè)數(shù)據(jù)的起始索引和頁(yè)面大小，然后查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)，并將查詢(xún)結(jié)果返回給Web 展示層。

5.3 MIB 瀏覽樹(shù)加載優(yōu)化處理

MIB 瀏覽器是通過(guò)Web 方式對(duì)MIB 文件進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載和顯示的工具，對(duì)指定文件進(jìn)行oid get、oid set、oid walk 等操作。當(dāng)用戶(hù)選中MIB 配置文件后，MIB 瀏覽器加載該配置文件，并將oid 節(jié)點(diǎn)顯示到界面上。在頁(yè)面初始化時(shí)，只從業(yè)務(wù)處理層獲得根節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，當(dāng)用戶(hù)點(diǎn)擊根節(jié)點(diǎn)時(shí)，Web 展示層再?gòu)暮笈_(tái)獲得用戶(hù)點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)，并將這些子節(jié)點(diǎn)以逐級(jí)展開(kāi)的方式掛接在指定節(jié)點(diǎn)下。

5.4 事件配置信息從配置文件轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫(kù)記錄

本系統(tǒng)的事件(event)配置消息保存在eventconf.xml 中，當(dāng)Web 展示層需要修改該配置文件時(shí)，可能導(dǎo)致系統(tǒng)占用過(guò)多時(shí)間，為此本系統(tǒng)將配置文件中的uei 和lable 字段保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中的事件uei 表allevents，weib 展示層界面直接從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取這些信息，大大減少了系統(tǒng)加載事件配置的時(shí)間。

6 主界面加載的可擴(kuò)展性

本系統(tǒng)將Web 的主界面設(shè)計(jì)為樹(shù)形菜單方式，并通過(guò)配置文件的方式保存樹(shù)形菜單的數(shù)據(jù)，用戶(hù)可通過(guò)修改配置文件達(dá)到靈活修改主界面的目的。

Web 主界面樹(shù)形菜單的一級(jí)菜單包括:已管理設(shè)備與未管理設(shè)備的設(shè)備管理、排程管理、告警管理、報(bào)表管理、性能管理、用戶(hù)管理等。相應(yīng)地，這些菜單名稱(chēng)保存在配置文件MainTree.xml 中，該配置文件的格式如下:

上述代碼中，每一個(gè)＜item ＞表示一個(gè)樹(shù)形菜單項(xiàng)，＜item ＞項(xiàng)的label 屬性為樹(shù)形菜單的名稱(chēng)，url 屬性表示用戶(hù)點(diǎn)擊該菜單項(xiàng)時(shí)系統(tǒng)加載的界面路徑。

7 結(jié)束語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)管理是保障網(wǎng)絡(luò)可靠運(yùn)行的最重要手段。開(kāi)發(fā)WLAN 設(shè)備網(wǎng)管系統(tǒng)的目的是實(shí)現(xiàn)WLAN 設(shè)備集中管理，以達(dá)到該類(lèi)設(shè)備長(zhǎng)期、有效、穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)專(zhuān)業(yè)從事無(wú)線寬帶接入產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售公司的要求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于OpenNMS 設(shè)備網(wǎng)管系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過(guò)測(cè)試，對(duì)WLAN 設(shè)備的管理基本上達(dá)到了要求。

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