大規(guī)模計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、第37卷第4期2000年4月計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展JOU RNAL O F COM PU T ER R ESEA RCH &D EV ELO PM EN T V o l 137,N o 14A p r .2000 原稿收到日期:1999207212;修改稿收到日期:1999211208.本課題得到“九五”國家重點(diǎn)科技項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)962743201201基金資助.王繼龍,男,1973年生,博士研究生,主要研究方向?yàn)镮nternet 運(yùn)行監(jiān)控.吳建平,男,1953年生,教授,博士生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)安全、協(xié)議測試、路由器設(shè)計(jì)等.大規(guī)模計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)王繼龍

2、吳建平(清華大學(xué)中國教育科研網(wǎng)中心北京100084關(guān)鍵詞因特網(wǎng),性能監(jiān)控,模型,體系結(jié)構(gòu)中圖法分類號(hào)T P 393AN INTERNET PERFOR M ANCE MON IT OR INGMOD EL :D ESIGN AND I M PL E M ENTAT I ONW AN G J i 2L ong and W U J ian 2P ing(CERN E T N a tiona l N et w ork Cen ter ,T sing hua U n iversity ,B eij ing 100084Abstract T he field of In ternet m on ito

3、ring is facing eno r m ou s challenges .B eing unab le to exp lain o r fu lly understand the phenom enon resu lting from netw o rk changes li m its the ab ility to con tinue scaling the In ternet and under m ine attem p ts to i m p rove its robu stness .Several research effo rts are tack ling th is

4、p rob lem ,no tab ly In ternet Su rveyo r p ro ject ,NLAN R AM P p ro ject ,and so on .A lthough all these w o rk s have p roved their app licab ility in m any cases ,there are still a num ber of p rob lem s to be con sidered .T h is paper addresses and discu sses a m odel fo r netw o rk perfo r m a

5、nce m on ito ring ,w h ich is adop ted in the m anagem en t of Ch ina Educati onal &R esearch N etw o rk ,a nati onal w ide info r m ati on netw o rk of Ch ina .Cu rren t state 2of 2the 2art of the In ternet perfo r m ance m on ito ring is in troduced first ,w h ich greatly help s to fo r m u la

6、te the set of goals and requ irem en ts that a large 2scale perfo r m ance m on ito ring m u st m eet .T hen an arch itectu re m odel so lu ti on to system atize the i m p lem en tati on of In ternet m on ito ring is given .Som e key po in ts abou t how to ach ieve the m odel are discu ssed together

7、 w ith exam p les of the app licati on s of the m odel in CERN ET s p erfo r m ance m on ito ring .F inally ,it is deduced that the m odel has great advan tages and is su itab le to direct the m on ito ring w o rk s of In ternet .Key words In ternet ,perfo r m ance m on ito r ,m odel ,arch itectu re

8、1引言大規(guī)模計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)指擁有廣域骨干網(wǎng)和大量接入網(wǎng)的大型計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò).這樣的網(wǎng)絡(luò)通?？绲貐^(qū)甚至跨國家,肩負(fù)重要的科研教育或商業(yè)通信任務(wù).因此,大規(guī)模計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行性能管理一直備受人們關(guān)注,成為網(wǎng)絡(luò)管理研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn).當(dāng)前,在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控的研究中存在兩個(gè)主要障礙.(1“無網(wǎng)可管”即缺乏測試平臺(tái)和試驗(yàn)床.網(wǎng)絡(luò)管理是一個(gè)實(shí)踐性相當(dāng)強(qiáng)的課題,僅通過模擬或形式化的分析方法很難反應(yīng)現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)行為.由于一般的研究機(jī)構(gòu)難以擁有大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境, 一直研究任務(wù)主要由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營機(jī)構(gòu)承擔(dān),因此研究力量相對薄弱;(2缺乏體系結(jié)構(gòu)上的指導(dǎo).由于沒有一個(gè)宏觀的體系結(jié)構(gòu)模型,使得性能監(jiān)控?zé)o法在基礎(chǔ)技術(shù)研

9、究、產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)之間實(shí)現(xiàn)和諧統(tǒng)一.本文以CERN ET先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為背景,針對實(shí)際應(yīng)用中對體系結(jié)構(gòu)模型的迫切需求,設(shè)計(jì)了一個(gè)性能監(jiān)控參考模型.文章通過對現(xiàn)有體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)研究成果的綜述,在借鑒現(xiàn)有體系結(jié)構(gòu)模型思想的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展,設(shè)計(jì)了能夠全面指導(dǎo)大型計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控的4層體系結(jié)構(gòu)模型,并以CERN ET 運(yùn)行性能管理系統(tǒng)為背景分析了模型的實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)和應(yīng)用實(shí)例.最后分析了該模型的主要特色.2體系結(jié)構(gòu)模型研究的現(xiàn)狀分析網(wǎng)絡(luò)管理這一學(xué)科領(lǐng)域從80年代起逐漸受到重視,許多國際組織先后開發(fā)了各類標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議來指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)管理功能和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì).這些標(biāo)準(zhǔn)都各自適用于一定的場合,也都存

10、在各自的局限性.尤其是來自不同組織的標(biāo)準(zhǔn)之間存在很大的差異,為工程實(shí)踐帶來很大不便.造成這種狀況的主要原因是人們在網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)的理念上沒有達(dá)成共識(shí).2.1體系結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)涉及網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)定義的國際組織有許多,最重要的3個(gè)是ISO,ITU和IET F.除以上3個(gè)知名的國際組織,還有其它一些研究機(jī)構(gòu)也為網(wǎng)管標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)作出了貢獻(xiàn),如IEEE,NM F,RA CE等.只不過它們的影響相對較弱.(1ISO(T he In ternati onal O rgan izati on fo r Standardizati onISO是在網(wǎng)絡(luò)管理標(biāo)準(zhǔn)制定中起步最早的一個(gè).制定了“O S IM anage

11、m en t F ram ew o rk”,“O S I System s M anagem en t O verview”,“Comm oa M anagem en t Info r m ati on P ro toco l(C M IP”.提出了五大能劃分的思想FCA PS.ISO對性能監(jiān)控如下定義:性能監(jiān)控是為了優(yōu)化Q oS(quality of service.為了獲知網(wǎng)絡(luò)性能的變化,必須隨機(jī)或定時(shí)記錄收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù).收集的數(shù)據(jù)記錄不僅用于性能的管理,還可用在故障管理中檢測故障;用在配置管理中決策需要怎樣的配置調(diào)整;用在計(jì)費(fèi)管理中調(diào)節(jié)帳單.ISO定義了3種途經(jīng)來交換管理信息:系統(tǒng)管理、應(yīng)

12、用管理、層管理.在ISO O S I參考模型中,系統(tǒng)管理有兩個(gè)屬性:對O S I結(jié)構(gòu)中所有層次的資源及其狀態(tài)的管理;系統(tǒng)管理協(xié)議位于應(yīng)用層.第1個(gè)屬性定義被管對象,第2個(gè)屬性解釋如何交換管理信息1,2.在O S I參考模型中,層管理具有下列屬性:由(N一層管理來支持(N一層被管對象的監(jiān)視、控制;(N一層的協(xié)議實(shí)現(xiàn)由(N-1和更低層來支持;(2ITU的(T分部(T elecomm un icati on Standardizati on Secto r of In ternati onal T elecomm un icati on U n i on管的標(biāo)準(zhǔn)化工作,頒布了“T elecomm u

13、n icati on M anagem en t N etw o rk ”參考模型.TM N 的概念由M 3010建議定義3.根椐M 3010,TM N 是一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò),與電信網(wǎng)絡(luò)在不同的訪問點(diǎn)上存在接口.TM N 參考模型最初與O S I 是相對獨(dú)立的,但從19881992年,TM N 修訂中加入了O S I 的思想,因此如今可以說O S I 與TM N 互為補(bǔ)充.(3IET F仔細(xì)思索一下我們會(huì)發(fā)現(xiàn),在網(wǎng)管協(xié)議和技術(shù)的開發(fā)中,90年代In ternet 的成長起到了關(guān)鍵作用.起初I AB (In ternet A rch itectu re Board 試圖采納O S I 的管理方案,但

14、當(dāng)時(shí)In ternet 的規(guī)模增長使得對管理的需求非常緊迫,而O S I 管理組正忙于討論O S I 管理框架.由于不可能在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)O S I 管理,I 要求IET F 制定一個(gè)暫時(shí)的標(biāo)準(zhǔn).IET F 在一年以后完成了SNM P .之后各廠商開始開發(fā)兼容SNM P 的產(chǎn)品.雖然SNM P 在許多方面表現(xiàn)出低效,它已成為網(wǎng)絡(luò)管理信息交換事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn).IET F 沒有提供完整的網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn), IET F 主要致力于網(wǎng)管協(xié)議和M I B 的開發(fā).SNM P 的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示.圖1SNM P 的體系結(jié)構(gòu)其中,C 2M I B 中定義控制變量,I 2M I B 中包含信息變量.(4I

15、EEE眾所周知,IEEE 制定了LAN 和W AN 的標(biāo)準(zhǔn)(IEEE 802.這些標(biāo)準(zhǔn)中也對LAN 和W AN 的管理給出了定義.如:IEEE 802.1B LAN W AN M anagem en t ,IEEE 802.1E System L oad P ro toco l ,IEEE 802.1F Comm on D efin iti on s and P rocedu res fo r IEEE 802M anagem en t Info r m ati on .IEEE 的標(biāo)準(zhǔn)基于ISO 的C M IP ,不同之處在于ISO 的網(wǎng)管協(xié)議應(yīng)用于第7層而IEEE 的C M OL (Com

16、m on M anagem en t O ver LL C 應(yīng)用于數(shù)據(jù)鏈路層.因此它的明顯缺陷是無法管理路由器另外一端設(shè)備.(路由器位于第3層.C M OL 比較適用于I BM 的組網(wǎng)方案(I BM 的互聯(lián)策略是“sou rce 2rou ting b ridges ”,可避免使用路由器.(5NM FO S I N etw o rk M anagem en t Fo rum 創(chuàng)建于1988年,目的是促進(jìn)O S I 和CC IT T 管理標(biāo)準(zhǔn)4,5的開發(fā)和實(shí)現(xiàn).這是一個(gè)由廠商、公司和科研機(jī)構(gòu)組成的非贏利組織.NM F 也涉及其它來源的管理標(biāo)準(zhǔn):IET F 的SNM P ,O SF (Op en

17、Softw are Foundati on 的DM E 6,X Open 的“M anagem en t P ro toco l A P I ”(XM P 和“O S I A b stract D ata M an i p u lati on A P I ”(XOM ,OM G (Op en M anagem en t Group 的“Comm on O b jectR equest B roker A rch itectu re ”(CORBA .為了協(xié)調(diào)工作,NM Fo rum 制訂了OM N IPo in t (Op en M anagem en t In teroperab ility

18、 Po in t 計(jì)劃.它由一系列標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)說明、標(biāo)準(zhǔn)的測試方法及工具對象庫構(gòu)成,目的是開發(fā)具有互操作性的系統(tǒng)及應(yīng)用7,8.(6RA CERA CE 是歐共體為促進(jìn)歐州先進(jìn)通信技術(shù)的發(fā)展而設(shè)立的.RA CE 的目標(biāo)是在1995年前向歐共體引入I BC (In tegrated B roadband Comm un icati on .為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),BA CE 設(shè)立了上百個(gè)不同的工程,不同工程都針對了I BC 的某些方面,有些甚至涉及了I BC 的所有領(lǐng)域.BA CE 受電信工業(yè)及運(yùn)營工司的控制,因此的研究基于和的工作.5444期王繼龍等:大規(guī)模計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)結(jié)論

19、:通過以上分析我們看到,當(dāng)前主要的網(wǎng)管標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議都源于ISO 的思想和定義.ISO 主要開發(fā)概念性的標(biāo)準(zhǔn),由于ISO O S I 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)沒有相應(yīng)的物理實(shí)現(xiàn),基于O S I 的網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)只能作為開發(fā)實(shí)用體系結(jié)構(gòu)的參考.ITU 主要針對電信網(wǎng)絡(luò)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn),對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的管理,ITU 標(biāo)準(zhǔn)中有許多思想可資借鑒,但卻無法作為完整的體系結(jié)構(gòu)解決方案.IET F 是SNM P 的締造者,SNM P 規(guī)定了管理信息交換的體系結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn),但是相對于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控體系結(jié)構(gòu)而言,SNM P 僅僅定義了底層標(biāo)準(zhǔn),因而也是不完整的.除此之外,其它一些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也都各自針對一些局部問題.缺乏透視全局的指

20、導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn),是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)性能管理研究偏向于一隅的主要原因.2.2性能監(jiān)控研究的新進(jìn)展In ternet 本身的迅速發(fā)展給性能監(jiān)控帶來許多新的挑戰(zhàn)9.目前,國際上有許多針對性能監(jiān)控問題的研究項(xiàng)目,主要包括第二代In ternet 計(jì)劃中的Su rveyo r 工程10、N SF 資助的AM P 工程和N I M I 工程11、W indm ill 工程12等.這些研究項(xiàng)目都著眼于In ternet 應(yīng)用的未來發(fā)展,即對高速率和高服務(wù)質(zhì)量的強(qiáng)調(diào).研究主要集中于兩個(gè)方面:主動(dòng)式性能監(jiān)控和被動(dòng)式性能監(jiān)控.主動(dòng)式性能監(jiān)控研究端到端的性能測量和分析優(yōu)化,主要成果有Su rveyo r 軟件系統(tǒng),可以監(jiān)測端到端的

21、單程延遲.被動(dòng)式性能監(jiān)控即流量分析,主要成果有Co ral OCXm on 13監(jiān)測平臺(tái).雖然近年來學(xué)術(shù)界和工業(yè)界在性能監(jiān)控研究方面取得了豐碩的成果,生產(chǎn)了豐富的工具軟件14,我們?nèi)匀豢梢钥吹皆S多顯著的問題.如一直以來人們的注意力很少放在對性能監(jiān)控的系統(tǒng)性研究上,因而盡管在許多具體技術(shù)上有較好的解決方案,卻不能有效的組織和協(xié)作,從而在整體上發(fā)揮應(yīng)有的效力.解決這一問題的愿望正是我們設(shè)計(jì)L IPM 模型的主要?jiǎng)恿?3L IP M 模型概述L IPM (large scale In ternet p erfo r m ance m on ito r m odel 模型是網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控的一個(gè)整體解決方

22、案 .圖2模型示意圖3.1數(shù)據(jù)采集層數(shù)據(jù)采集功能包括主動(dòng)式數(shù)據(jù)采集和被動(dòng)式數(shù)據(jù)采集.主動(dòng)式數(shù)據(jù)采集直接針對特定的性能問題,目的性很強(qiáng).如通過追蹤數(shù)據(jù)包來了解路由狀況;通過收發(fā)I C M P 包來測算端到端的延遲流量數(shù)據(jù),通過對這些數(shù)據(jù)的分析,可以了解各個(gè)時(shí)段內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率.如:帶寬利用率;網(wǎng)管信息對帶寬的消耗;垃圾流量的大小;路由信息量;ftp ,www ,em ail 等各類應(yīng)用在通信量上的比例關(guān)系.3.2數(shù)據(jù)管理層數(shù)據(jù)管理功能包括基本數(shù)據(jù)管理和事件管理.基本數(shù)據(jù)管理功能包括數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理和數(shù)據(jù)的格式化.性能監(jiān)控信息的數(shù)據(jù)量非常之大,以被動(dòng)式數(shù)據(jù)采集為例,網(wǎng)絡(luò)的流量信息是每秒遞增的,因此對

23、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理提出較高的要求.數(shù)據(jù)格式化的主要目的是便于數(shù)據(jù)分析,同時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行一定程度的壓縮.3.3數(shù)據(jù)分析層數(shù)據(jù)分析包括兩層含義,一是對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分析,二是對事件的分析.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析包括3方面功能:基本統(tǒng)計(jì)功能.如按線路、路由器端口、網(wǎng)絡(luò)或自治域統(tǒng)計(jì)流量,按應(yīng)用類型統(tǒng)計(jì)流量分布;性能趨勢預(yù)測.按照一些數(shù)學(xué)模型,如時(shí)間序列預(yù)測、回歸分析、概率預(yù)測、判斷預(yù)測技術(shù).最優(yōu)分割預(yù)測,判斷分析預(yù)測等,對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)做進(jìn)一步加工處理,作為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的參考;數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析.利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、關(guān)聯(lián),發(fā)現(xiàn)潛在的問題.事件分析主要根據(jù)特定的原則進(jìn)行事件過濾,并決策適當(dāng)?shù)奶幚矸绞?事件按緊急程度劃分為不同

24、的優(yōu)先級,優(yōu)先級高的事件優(yōu)先響應(yīng).對于由同一問題引發(fā)的連鎖事件,應(yīng)盡量歸并.對于不同來源的事件應(yīng)盡量關(guān)聯(lián).3.4數(shù)據(jù)表示層數(shù)據(jù)表示層的功能是提交性能監(jiān)控的結(jié)果,包括數(shù)據(jù)分析結(jié)果和事件處理結(jié)果.數(shù)據(jù)分析結(jié)果有兩種提交形式:統(tǒng)計(jì)報(bào)表和可視化.其中可視化的結(jié)果相對而言是一種更加直觀的形式,它將符號(hào)轉(zhuǎn)換成幾何,使研究者能觀察到他們的研究工作.它變不可見為可見,豐富了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的途徑,給予人們意想不到的啟示.4L IP M 模型的實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例以下各小節(jié)按數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表示4個(gè)方面來概括L IPM 模型的實(shí)現(xiàn)要點(diǎn),用單獨(dú)一節(jié)來描述基于事件驅(qū)動(dòng)的性能監(jiān)控.同時(shí),以CERN ET 性能

25、管理工程的實(shí)踐為背景,介紹L IPM 模型的實(shí)際應(yīng)用情況.4.1數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集是實(shí)現(xiàn)性能監(jiān)控的前提.數(shù)據(jù)采集的兩個(gè)要素是數(shù)據(jù)采集方案的選擇和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).數(shù)據(jù)采集方案通常有以下幾類:(1基于SNM P 協(xié)議的數(shù)據(jù)采集是為管理設(shè)計(jì)的信息交換協(xié)議.由一系列15,16文檔定義.SNM P 協(xié)議簡單7444期王繼龍等:大規(guī)模計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)而易于實(shí)現(xiàn),以UD P數(shù)據(jù)包在管理者與被管對象間傳遞數(shù)據(jù),是目前使用最廣的網(wǎng)管協(xié)議,許多優(yōu)秀的商品化網(wǎng)管軟件都基于SNM P來設(shè)計(jì),如H P的OpenV iew,T ri o l的N etV iew.標(biāo)準(zhǔn)SNM P協(xié)議的缺點(diǎn)是處理結(jié)

26、構(gòu)化數(shù)據(jù)的能力較弱,對協(xié)議分析和流量分析所需的詳細(xì)數(shù)據(jù)無能為力.但SNM P是一個(gè)不斷發(fā)展完善的網(wǎng)絡(luò)管理標(biāo)準(zhǔn),投入應(yīng)用的SNM P協(xié)議已經(jīng)有兩個(gè)版本:SNM Pv1和SNM Pv2.SNM Pv2在功能上較SNM Pv1有較大改進(jìn).IET F目前正在制定新的SNM P版本SNM Pv317.SNM Pv3的目標(biāo)是進(jìn)一步增強(qiáng)管理的范圍而同時(shí)保持配置和實(shí)現(xiàn)的簡易性.由于受到眾多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商的支持,SNM P成為網(wǎng)絡(luò)管理事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn).幾乎所有智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都可以通過SNM P來管理.(2基于SNM P2RM ON的數(shù)據(jù)采集(3基于代理軟件(agen t(4其他網(wǎng)管協(xié)議(5特殊方法以上方案無論優(yōu)劣,

27、都有標(biāo)準(zhǔn)可依,有理論可循.然而,在一些特殊場合下,尤其在這些“標(biāo)準(zhǔn)”的方法不能奏效時(shí),往往需要“非常之舉”.例如,監(jiān)視主干網(wǎng)絡(luò)的詳細(xì)流量幾乎是一個(gè)必然的需求,具體的解決方案也很多,但是任何一個(gè)方案,如果需要主干網(wǎng)絡(luò)路由器的支持,就會(huì)帶來性能上的問題.因?yàn)橹С志W(wǎng)管功能就意味著要消耗設(shè)備的寶貴資源(CPU、內(nèi)存.而各類“標(biāo)準(zhǔn)”方法無一例外地要實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上.因此,負(fù)載已經(jīng)很重的前提下,就要采取“非?！狈椒?如用1臺(tái)工作站來監(jiān)聽數(shù)據(jù)流.上述方案各具特色,但在實(shí)現(xiàn)上或能力上都有各自的局限性.如“方案1”是目前應(yīng)用最廣的形式,一般的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都可以支持SNM P數(shù)據(jù)交換,實(shí)現(xiàn)上也較為簡單,但收集數(shù)據(jù)的能

28、力較弱,提供的信息不夠詳盡,對協(xié)議分析和應(yīng)用分析支持不足,在管理大型網(wǎng)絡(luò)時(shí)會(huì)遇到麻煩.“方案2”利用了RM ON技術(shù)彌補(bǔ)了“方案1”在功能上的一些不足,但要求額外的支持,許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并不支持RM ON,更新設(shè)備或購置專用RM ON監(jiān)測器是否可行決定了“方案2”的價(jià)值;“方案3”功能極強(qiáng),同時(shí)也要求被管設(shè)備具有下載并執(zhí)行代理程序的能力,或在被管設(shè)備同一網(wǎng)段上的Server上運(yùn)行代理程序,因此適用范圍受到限制;“方案4”的問題也受到應(yīng)用范圍的限制,近年來人們?yōu)榱藦浹a(bǔ)SNM P的功能缺陷,定義了C M IP,HMM P等協(xié)議,由于這些協(xié)議在實(shí)現(xiàn)效率上不高,目前沒有受到廣泛支持.“方案5”則是一種場合

29、手段,過多使用會(huì)影響系統(tǒng)的開放性和互操作性.因此在具體的數(shù)據(jù)采集方案選擇上,不應(yīng)拘泥于既有的方案,而是采用靈活多變的策略.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)軟件工程問題,主要難點(diǎn)在于:(1不同的性能監(jiān)測目的要求不同的數(shù)據(jù)采集能力,難于找出一種手段來滿足所有的需求;(2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為一個(gè)整體要向上提供統(tǒng)一一致的訪問接口;(3數(shù)據(jù)采集的頻度要滿足性能分析的需要,同時(shí)要盡量減少給被管設(shè)備帶來的負(fù)擔(dān)和對網(wǎng)絡(luò)資源的消耗.不難看出,其中前兩點(diǎn)恰好構(gòu)成一對矛盾.如何解決這一矛盾是系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵. 圖3面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.2數(shù)據(jù)管理性能數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理所面臨的主要問題是:(1巨量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和維護(hù);(

30、2高性能的數(shù)據(jù)檢索和分析處理.在此強(qiáng)調(diào)的一個(gè)問題是對稀疏(sparse類型數(shù)據(jù)的特殊處理.稀疏類型的數(shù)據(jù)主要指誤碼率這樣的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)的值在通常情況下(無故障均為零,因此,對于稀疏數(shù)據(jù)類型,如果只記錄少數(shù)的非零值將極大提高數(shù)據(jù)管理的效率.4.3數(shù)據(jù)分析網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該提供強(qiáng)有力的性能分析能力.然而一個(gè)不爭的事實(shí)是,系統(tǒng)設(shè)計(jì)者很難全面考慮實(shí)際應(yīng)用中所能遇到的各種需求.即使像N etV iew,OpenV iew這樣優(yōu)秀的網(wǎng)管平臺(tái)對于數(shù)據(jù)分析也僅提供了有限的支持.因此,管理者出于特定的性能分析需求,常常需要自行設(shè)計(jì)分析程序.而要自行設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用程序,就必須首先了解底層數(shù)據(jù)組織的細(xì)節(jié),帶

31、來很大的不便,且一些產(chǎn)品常常出于技術(shù)保密的考慮,對具體的數(shù)據(jù)組織細(xì)節(jié)未作說明,更帶來了難度.因此數(shù)據(jù)分析的關(guān)鍵并不是具體的數(shù)據(jù)分析技術(shù),而是數(shù)據(jù)分析機(jī)制的開放性.表1Scanner定義基本的固定數(shù)據(jù)掃描行為HomoScanner Scanner的子類,從每個(gè)被管對象中收集相同的信息Si m p leScanner HomoScanner的子類,可對收集的信息格式化StatisticScanner HomoScanner的子類,可以在被管對象上執(zhí)行計(jì)算操作M eanScanner StatisticScanner的子類,在一組被管對象上計(jì)算一個(gè)或多個(gè)屬性的平均值V arianceScanner

32、M eanScanner的子類,計(jì)算一個(gè)或多個(gè)被管對象屬性的平均變化情況M in2M axScanner StatisticScanner的子類,計(jì)算一組被管對象屬性的最小 最大值通過數(shù)據(jù)掃描器,消除了數(shù)據(jù)分析對數(shù)據(jù)管理細(xì)節(jié)的依賴.4.4數(shù)據(jù)表示性能監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可視化的難點(diǎn)恰恰在于,我們很難抽象出可視化對象的物理模型,例如,路由信息的表示.而且,即使我們能夠抽象出一個(gè)模型,這個(gè)模型也很難給我們一個(gè)直觀感受.因?yàn)?一個(gè)物理特性通常只對應(yīng)一類實(shí)物,而一個(gè)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)則可以對應(yīng)許多不同的實(shí)現(xiàn),所以,某一可視化模型可能符合某一些人的想法,但卻與其他人的想法完全不一致.因此數(shù)據(jù)表示與其說是一個(gè)技術(shù)問題,

33、不如說是一個(gè)藝術(shù)問題. 4.5基于事件驅(qū)動(dòng)的性能監(jiān)控前面幾小節(jié)針對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)討論了采集、管理、分析和表示等問題.本節(jié)集中探討基于事件驅(qū)動(dòng)的性能監(jiān)控技術(shù).基于事件驅(qū)動(dòng)的性能監(jiān)控的關(guān)鍵是事件的定義.一般的智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都提供了一定的失效管理方面的事件告警能力,如通斷.如果要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來提供性能事件告警,通常而言過于苛刻,因?yàn)樾阅艿膬?yōu)劣畢竟是相對的,不同情況下的判斷標(biāo)準(zhǔn)有很大差異,因此,實(shí)際工作中要求IT人員自己來定義性能事件.CERN ET性能監(jiān)控系統(tǒng)利用閾值來控制事件的生成.由于絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)都體現(xiàn)為一個(gè)數(shù)值,因此設(shè)置閾值是定義性能事件的一個(gè)非常有效的手段.圖4是CERN ET性能監(jiān)控系統(tǒng)基于

34、閾值的事件告警機(jī)制示意圖.其中事件過濾器的作用是對事件按類型和優(yōu)先級分類,以便突出需要緊急處理的事件. 圖4基于閾值控制的事件告警機(jī)制5模型特色L IPM是一個(gè)層次模型,具有以下優(yōu)點(diǎn):(1各層功能相對獨(dú)立.一個(gè)層次并不依賴底層的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),僅需了解層間接口所提供的服務(wù).(3易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù).這種結(jié)構(gòu)使得一個(gè)龐大而又復(fù)雜系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和調(diào)試變得易于處理.(4具有較好的開放性.任何一層發(fā)生變化時(shí),只要接口關(guān)系保持不變,不會(huì)影響上下層的運(yùn)行.層次模型的缺點(diǎn)是各層功能通過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)松耦合,一個(gè)完整性能監(jiān)控流程在各層之間的延遲不可預(yù)測,無法適應(yīng)實(shí)時(shí)性要求強(qiáng)的性能監(jiān)控需求.針對實(shí)時(shí)性問題,L IPM提供了基于事

35、件驅(qū)動(dòng)的性能監(jiān)控機(jī)制.L IPM在功能定義上比較全面地考慮了性能監(jiān)控的各種可能的需求,實(shí)現(xiàn)的開銷較大,運(yùn)行效率也受到影響,因此主要適用于規(guī)模較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對性能管理要求高的大型計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò).參考文獻(xiàn)1ISO D IS1016521.Info r m ati on p rocessing system sOpen system s interconnecti onStructure of m anagem ent info r m ati onPart 1:M anagem ent info r m ati on model,19932ISO TC97 SC21N1388.P ropo sa

36、l fo r further considerati on of the O S I m anagem ent arch itecture,19863CC IT T.R ecomm endati on M.3010,P rinci p les fo r a telecomm unicati ons m anagem ent netwo rk,19924Em bry J,M anson P,M ilham D.A n open netwo rk m anagem ent arch itecture:O S I NM fo rum arch itecture and concep ts.IEEE

37、N etwo rk M agazine,1990,4(7:14225Em bry J,M anson P,M ilham D.Interoperable netwo rk m anagem ent:O S I NM fo rum arch itecture and concep ts.In:P roc of the IF IP TC6 W G616Second Internati onal Sympo sium on Integrated N etwo rk M anagem ent.Am sterdam:N o rth2Ho lland,1991.29446A utrata M,Strutt

38、 C.DM E F ram ewo rk and D esign,N etwo rk and D istributed System s M anagem ent.Chap ter23.R eading,M A:A ddison2W esley,19947M urrill B.OM N IPo int:A n i m p lem entati on guide to integrated netwo rked info r m ati on system s m anagem ent.In:P roc of the IF IP TC6 W G6.6T h ird Internati onal

39、Sympo sium on Integrated N etwo rk M anagem ent.Am sterdam:N o rth2Ho lland,1993.4054188N etwo rk M anagem ent Fo rum.D iscovering Om ni po intA Common A pp roach to the Integrated M anagem ent of N etwo rked Info r m ati on System s,1993.h ttp: www.nm t.o rg9C laffy K,M onk T.W hats next fo r internet data analysis.Status and challenges facing the comm unity.P roceedings of t