联通MV专线网管系统的设计与实现

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  【摘 要】目前,联通在MV专线网络管理方面缺乏整体监控和告警事务处理的信息化系统。基于此,本文使用基于角色、用户业务流程分析的方法论述并确定了系统的功能需求、非功能性需求。运用架构分层思想,论述了系统的网络结构、技术架构及业务功能模块架构的设计过程。最后,为了保证系统的应用效果,对MV专线网络管理系统进行测试。
  【关键词】MV专线;数据采集;系统设计
  1.前言
  联通公司当前拥有众多专线线路资源,伴随着业务类型的不断增多、业务规模的不断扩大,用户群体数量逐渐增多,专线在开通后为了提升便捷性,在客户端安装了众多设备,但客户侧设备的安全状态基本是无人监控,当设备的状态出现异常时不能第一时间感知,只有问题出现质的变化时会有管理人员到机房进行异常排查,此时已经严重影响业务运转,且维修人员需要周期较长的维修带来了诸多不便[1]-[2]。基于此,为了提升专线的服务效率,保证专线在长时间内稳定运行本文将开发专线网络管理系统,以期优化用户体验,提升联通集团在专线业务方面的市场竞争力。
  2.系统需求分析及总体设计
  2.1 系统功能性需求分析
  本课题将建设一套MV专线网络管理系统,实现集客专线业务客户侧资源基础信息的收集、整理,对客户侧设备的性能数据进行分析,告警信息进行关联,从而有效协助对一线MV专线运维工作的重点监控、重点保护,使对集团客户业务的保障工作由被动转为主动。
  联通集客专线端到端监控系统最终建设目标是能够满足集团业务客户侧网管统一监控的需求,提供风格一致且方便友好的界面,可以方便地监控、管理和维护所有客户侧设备、网络以及应用,同时预留接口,可实现将来与其它网管系统的信息交互。
  2.1.1 网管采集功能
  网管采集功能支持SNMP、TELNET、SSH、ODBC、JDBC的非代理模式,实现网络设备运行数据、端口数据进行采集,网管采集功能用例图如图2-1所示,包括MV网络设备数据采集功能、网管监控功能。
  2.1.2 资源管理功能
  资源管理功能实现跨厂商、跨平台的IT设备管理的功能,实现对网络设备、服务器、软件、PC等IT资产的统一管理。资源管理功能的子功能包括资源查询统计功能、资源对象管理功能、网元管理功能,用例图如图2-2所示。
  2.1.3 整体监控功能
  整体监控功能完成MV专线相关的数据整体监控,包括异常专线数量监控功能、专线指标监控功能、告警统计功能、拓扑监控功能、告警监控功能,其用例图如图2-3所示。
  2.1.4 工单管理功能
  工单管理功能主要根据告警信息对故障工单进行创建、下发、处理,保证MV专线资源的稳定运行。工单管理功能用例图如图2-4所示。
  (1)故障工单创建功能
  故障工单可由网管运维人员创建,需经过网络管理员审核后发布,也可由网络管理员直接进行创建。
  (2)故障工单处理功能
  网络运维人员可查看待处理的故障工单信息,并对分配给自己的工单信息处理,并对处理结果进行上传,维主管进行审核。审核通过后,故障工单处理完毕,审核不通过,继续进行处理。
  (3)故障工单查询功能
  网络运维人员、网络运维人员、网络管理员可以对故障工单信息进行查看,对各自类型的工单详情进行查看。但是工单查询时,需不同用户的权限展示工单数据,即仅能够查看自身管辖范围内的工单信息。
  2.1.5 报表管理功能
  报表管理对MV专线网络管理过程中的运维数据进行汇总统计。报表管理功能用例图如图2-5所示,包括网络质量月报管理功能、专线QoS指标查询功能、数据中心至其他专线指标统计功能、专线宽带利用率统计功能、专线忙时统计功能[3]。
  (1)网络质量月报管理功能
  网络质量月报对专线故障数量、故障专线数据情况进行统计。同时,对不同专线电路、故障次数、环比、派单次数按照月度进行统计,支持柱状图和表格的形式展示。
  (2)专线QoS指标查询功能
  专线QoS指标提供了省份、地市、时间区间等条件进行查询,查询结果包括省份、地市、客户名称、电路编号、IP、接口名称、带宽、QoS策略名称、OoS等级、QoS分配带宽、当前速率、带宽利用率等信息。
  (3)数据中心至其他专线指标统计功能
  数据中心至其他专线指标提供了省份、地市、时间区间等条件进行查询,查询结果包括省份、地市、客户名称、数据中心电路编号、数据中心CEIP、目的专线电路编号、时延、抖动、丢包率、时间等信息。
  (4)专线宽带利用率统计功能
  专线宽带利用率统计提供了省份、地市、时间区间等条件进行查询,查询结果包括省份、地市、客户名称、电路编号、IP、接口名称、带宽、带宽利用率、时间等信息。
  (5)专线忙时统计功能
  专线忙时统计提供了省份、地市、时间区间、忙时比例等条件进行查询,查询结果包括省份、地市、客户名称、电路编号、忙比比例、带宽利用率、时间等信息。
  2.2 系统非功能需求分析
  2.2.1 性能
  并發需求:本系统特点是通过上层业务系统调度业务执行,所谓的并发用户数和并发任务数相同,先按照中小型系统设计要求:1000并发任务执行来设计。
  操作响应需求:系统登录操作响应时间最大时长3s以内;模块切换时保证用户可接受的访问速度,页面加载速度3s以内[4]。
  2.2.2 安全性
  联通MV专线网络管理系统内部的数据对安全性要求较高,需要保证不同的用户具备不同的操作权限,防止“越权”事件的发生。同时,系统需要具备抵御外部攻击的能力,需要具备一定的加密措施,提升系统的安全性[5]。   3.系统需求分析及总体设计
  3.1 系统网络结构设计
  联通MV专线网络管理系统基于B/S架构设计,网络结构如图3-1所示,主要利用各类服务器进行专线运维数据采集、存储和应用。
  数据采集集群与网管系统和资源管理系统对接,对专线资源以及性能状况进行采集。目前数据采集服务器的数量为5台。数据库服务器对资源数据、运维数据进行存储,通过部署Oracel数据库进行读写控制,并与其他服务器进行交互。应用服务器主要用于应用程序部署和交互响应。用户在使用系统时,可通过局域网和互联网进行系统访问,使用外网进行访问时,需借助VPN服务完成,以提升系统的安全性。
  3.2 系统技术架构设计
  本系统采用分层的设计思想,采用MVC软件分层的架构进行设计。具体如图3-2所示。
  数据采集层:通过统一的数据采集平台对不同数据源进行采集支持多样的接口。
  数据处理层:各个后台模块采用Spark架构+SOA的思想进行设计,每一个后台模块根据不同功能单元进行拆分并形成服务。
  数据存储层:采用RDB关系型数据库的 Oracle数据库进行存储。存储内容主要有资源数据、性能数据、告警数据,方便前台页面获取相关数据。
  数据呈现层:多种展现形式,包括告警流水、拓扑、矩阵、图表、GIS等,用于展现监控中心的各个监控模块。在数据呈现层,采用B/S架构,使用Vue前台框架,采用js语言进行开发,使用CSS样式,并且应用ECharts图形组件,构建前台实时监控的业务图表,包括但不限于网络拓扑图、流水窗口图等,能够方便、快速的发现网络问题。
  3.3 功能模块实现
  3.3.1 网管采集模块详细设计及实现
  网管采集模块支持SNMP、TELNET、SSH、ODBC、JDBC的非代理模式,实现网络设备运行数据、端口数据进行采集,网管采集功能用例图如图3-1所示,包括MV网络设备数据采集功能、网管监控功能。
  类设计:根据SSH框架的分层开发模式。网管采集模块属于内部执行的程序,在前端JSP页面无需进行显示。业务处理由控制层的控制类和服务类完成,具体包括CollectionAction类,服务类包括CollectionService类,与前端设备进行对接,实现专线资源及其运行数据的采集。数据持久层负责数据管理和相关数据表操作过程的管理。本模块的模型类包括CollectionModel类,对数据采集记录表进行存储。
  CollectionService类的CollectioninfobyAPI方法通过SNMP协议定期获取网管数据,采集网络通断性、CPU利用率、内存利用率、输出错包率、输入错包率、输入带宽利用率、输出带宽利用率、带宽利用率、输入接口丢包率、输出接口丢包率、接口丢包率、接口错包率、最大时延、最大抖动、最大丢包率、平均时延、平均抖动、平均丢包率等指标信息,然后定义CollectionModel类将采集记录存储到数据采集记录表中。
  3.3.2 资源管理模块详细设计及实现
  资源管理模块详细设计及实现
  根据SSH框架的分层开发模式。资源管理模块的前端JSP页面主要包括列表页面和详情页面,实现资源数据的新增、编辑及查询。业务处理由控制层的控制类和服务类完成,具体包括ResourceMonitorAction类、ResourceAction类、ElementAction类,服务类包括ResourceAPIservice类,与资源管理系统对接,实现资源的采集。数据持久层负责数据管理和相关数据表操作过程的管理。本模块的模型类包括ResourceModel类、ElementModel类。
  选择设备视图查询统计Tab时,通过选择页面的类型、厂商、应用等维度,JSP调用JS方法向ResourceMonitorAction类的ResourceEQstat方法推送请求,对网络设备、主机、数据库、中间件等设备的数量和所占的比例进行统计和汇总,调用前端的JS方法库进行饼状图结果的呈现。同时,JS数组中存储了系统名称、IP地址、生产商、应用系统、CPU利用率、内存利用率等信息,可以通过read方法解析到列表页面中。
  3.3.3 整體监控模块详细设计及实现
  整体监控模块完成MV专线相关的数据整体监控,包括异常专线数量监控功能、专线指标监控功能、告警统计功能、拓扑监控功能、告警监控功能。整体监控模块详细设计及实现的类设计:根据SSH框架的分层开发模式。整体监控模块的前端JSP页面主要包括拓扑展示页面、列表页面和详情页面,实现拓扑结构展示、告警规则配置及告警记录查询、性能监控。业务处理由控制层的控制类和服务类完成,具体包括MonitorAction类、TopologicalMonitorAction类、AlarmAction类,服务类包括ResourceAPIservice类、OPNFVservice类,实现告警数据、性能数据的采集和NFV编排。数据持久层负责数据管理和相关数据表操作过程的管理。本模块的模型类包括ResourceModel类、AlarmRuleModel类、AlarmModel类、IndexRecordModel类。
  3.3.4 工单管理模块详细设计及实现
  工单管理模块主要根据告警信息对故障工单进行创建、下发、处理,保证MV专线资源的稳定运行。类设计:根据SSH框架的分层开发模式。整体监控模块的前端JSP页面主要包括工单列表页面和详情页面,实现工单查询及处理。业务处理由控制层的控制类和服务类完成,具体包括OrderAction类,服务类包括FileImpl类,实现故障附件的上传及下载。数据持久层负责数据管理和相关数据表操作过程的管理。本模块的模型类包括OrderModel类。   3.3.5 报表管理模块详细设计及实现
  报表管理对MV专线网络管理过程中的运维数据进行汇总统计。报表管理模块包括网络质量月报管理功能、专线QoS指标查询功能、数据中心至其他专线指标統计功能、专线宽带利用率统计功能、专线忙时统计功能。报表管理模块的类设计:根据SSH框架的分层开发模式。报表管理模块的前端JSP页面主要包括统计结果展示页面、列表页面和详情页面,实现统计结果展示。业务处理由控制层的控制类和服务类完成,具体包括ReportAction类。数据持久层负责数据管理和相关数据表操作过程的管理。
  4.系统测试
  4.1 系统性能测试
  根据第3章的性能需求,MV专线网络管理系统的性能主要包括并发数和连接数。为了验证系统满足1000并发和3秒的响应延时,在LoadRunner中构建测试脚本和测试用例,统计不同并发数据情况下系统的响应水平。测试步骤及测试结果如表4-1所示。
  从测试结果来看,MV专线网络管理系统的并发数和连接数测试通过。
  4.2 系统应用情况
  从应用效果来看,联通MV专线网络管理系统可以实现专线资源和运行情况的整体监控,可以帮助企业的运维管理部门主动式地管理网络环境和业务运行,将网络和业务的黑箱运行逐步透明化、可视化,同时,该系统可以保障企业经营,节省企业用人成本,减少因网络故障而带来的损失,为企业提高生产力、工作效率和企业效益提供坚实的基础。
  5.结语
  联通MV专线网络管理系统致力于为企业的IT运维提供集中、一体、实时的监控管理解决方案。本课题对联通MV专线网络管理系统数据采集、事件处理、性能管理等业务内容进行管理,结合先进的软件开发技术和数据处理架构,对系统核心功能模块进行设计和实现。以期优化用户体验,提升联通集团在专线业务方面的市场竞争力。
  参考文献:
  [1]齐战彪,基于SDH以太网专线接入网络管理软件设计[J],硅谷,2013(2):79-79.
  [2]钱春燕,医院异地网络通信管理——合理运用vpn和ddn数字专线[J],电脑知识与技术(5):51+53.
  [3]曾林、高伟、傅龙臻等,Mstp技术在气象服务专线架设中的应用[J],信息技术与信息化,2014(12):126-127.
  [4]亓林涛,计算机网络管理及相关安全技术分析[J],数字通信世界,No.158(2):97-98.
  [5]范颖辉,关于建立数据专线业务质量管理体系的思考[J],现代通信,000(z4):17-21.
  (作者单位:上海廉创通信工程有限公司)
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