基于變更管理的網絡管理接口服務動態發現模型

摘 要：介紹了網絡管理接口服務的特點；分析了現有服務發現機制應用到網絡管理領域中的不足；提出了一種基于變更管理的網絡管理接口服務發現模型，介紹了模型的特點并且詳細介紹了模型中的核心實體NMISFC的功能。通過在移動網管接口中的應用，驗證了此模型的有效性。

關鍵詞：網絡管理接口服務;服務發現;變更管理

中圖分類號：TP393．07 文獻標志碼：A

文章編號：1001-3695(2008)07-2081-03

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Change management-based dynamic discovery model for

network management interface service

RUI Lan-lan，QIU Xue-song，MENG Luo-ming

(National Key Laboratory of Networking Switching Technology， Beijing University of Posts Telecommunications， Beijing 100876， China)

Abstract:The characteristics of network management interface service were introduced. The deficiency of existing methods was analyzed. Based on characteristics of NMIS， a change management-based dynamic discovery model for network management interface service was proposed. The features of the model were introduced and the function of NMISFC (NMIS find center) was discussed in detail. Results of application based on mobile network management interface show the validity of the model.

Key words:network management interface service(NMIS); service discovery; change management

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在面向服務的網絡管理系統架構^[1~3]中，網絡管理接口服務（network management interface service，NMIS）將管理系統對外提供的能力進行封裝，使得不同網絡管理系統之間可以通過調用NMIS中的服務功能實現管理信息的共享或者組合實現管理流程，網絡管理接口服務在管理系統共享和協同工作方面發揮了極其重要的作用。

1 網絡管理接口服務發現需求

網絡管理接口服務的特點主要體現在以下方面：

a)將系統對外提供的功能通過服務的形式進行封裝，并通過描述和公開服務的功能和屬性，使系統間相互操作更加有效。

b)具有位置透明性、跨平臺等分布式特點。

c)網絡管理系統中對時延敏感的功能，如網絡故障的監控、網絡性能指標的采集等，相應的網絡管理接口服務的變化情況應及時通知服務的使用系統。

d)網絡管理系統中部分功能無須長期處于運行狀態，如撥打測試功能。在沒有任務的情況下，該類網絡管理接口服務的提供系統宜將服務置于休眠狀態，以便節約系統資源。

e)根據封裝時采取的粒度，網絡管理接口服務在數量規模上有所不同。網絡管理接口服務包括細粒度、粗粒度以及混合粒度三種封裝方式。細粒度的封裝方式將被管的單個設備及所支持的管理功能或者某個具體的管理流程封裝成網絡管理接口服務，如某個交換機網元及提供的被管功能、移動網絡中故障工單的處理流程等。粗粒度的封裝方式將被管理的專業網絡域或者某大類管理流程封裝成網絡管理接口服務，如移動網絡內所有網元及提供的被管功能、工單（所有專業網絡所有工單類型）的處理流程等。混合粒度封裝方式介于細粒度與粗粒度之間，如移動網絡內所有網元的配置管理功能、所有專業網絡的故障工單的處理流程等。封裝粒度越粗，網絡管理接口服務數量越少，服務的實現越復雜。

目前業界對網絡服務發現技術的研究成果主要體現在分布式環境下服務的集中注冊和查詢方法，如CORBA（common object request broker architecture）技術中的交易服務（trader service）^[4]和命名服務（naming service）^[4]，Web service技術中的UDDI（universal description，discovery and integration）技術^[5，6]以及以此為基礎的各種發現改進算法等。這些技術在服務描述語言、實體交互采用的協議等方面有所不同，但在服務發現組織框架、實體分類和訪問方式方面具有共同的特點，包括：a）定義了服務提供者、服務使用者和服務注冊中心三類角色；b）服務注冊中心以服務目錄的形式保存服務的描述信息；c）服務發現采用主動查詢機制，即首先由服務提供者將服務的描述信息發布到集中的服務注冊中心，服務使用者通過訪問服務注冊中心查詢所需的服務的索引，然后再通過索引訪問服務。

從網絡管理接口服務的特點a）和b）可知，網絡管理接口服務具備一般網絡服務的特點，因此，上述現有分布式技術中基于注冊中心的查詢機制可以應用到網絡管理環境中；從特點c）可見，在時延敏感類網絡管理接口服務發生變化時，如果僅由服務的使用系統采取主動查詢方式了解服務的變化情況，則無法保障實時性要求。因此，網絡管理接口服務發現模型中需要引入主動的通知機制以便將服務的變更情況及時報知服務使用系統。從特點d）可見，網絡管理接口服務發現模型中服務注冊中心應具備存儲未激活服務的描述信息并且根據服務使用者的調用請求激活相應服務的能力。以撥打測試接口服務為例，服務發現流程如下：首先服務提供系統將撥打測試接口服務的描述信息注冊到服務注冊中心，由于服務只有被激活后才能提供有效的索引信息，而此時撥打測試接口服務處于未激活狀態，服務注冊中心沒有存儲服務的索引信息。當服務使用系統從服務注冊中心找到能夠完成特定撥打任務的接口服務之后，服務注冊中心應首先通知服務提供系統激活相應服務，然后返回指定的接口服務的索引信息供服務使用系統調用。從特點e）可知，在封裝粒度較細、服務數量較多的情況下，需要引入多個服務注冊中心通過協作方式實現服務發現在數量和范圍上的擴展。

從上述分析可知，網絡管理接口服務發現模型需要在繼承已有通用服務發現機制的基礎上根據網絡管理接口服務的特定要求進行擴展和增強。由于目前應用的網絡管理系統大多采用混合粒度的服務封裝方式，特點e）提出的要求尚不很突出，本文暫不研究，可作為下一步研究的內容。 本文主要根據特點c）和d）的要求，提出一種基于變更管理的網絡管理接口服務動態發現模型。

2 基于變更管理的網絡管理接口服務動態發現模型

為了滿足網絡管理接口服務在發現機制方面的需求，網絡管理接口服務動態發現模型（NMIS dynamic discovery model，NMISDDM）的總體框架設計如圖1所示。

該模型結構包括類似Web服務的三類組件，即網絡管理接口服務使用者（NMIS consumer，NMISC）、網絡管理接口服務發現中心（NMIS find center，NMISFC）和網絡管理接口服務提供者（NMIS supplier，NMISP）。

NMISC是調用網絡管理接口服務以完成某項功能的實體的集合。NMISP是實現管理功能對應網絡管理接口服務的實體的集合。網絡管理接口功能，如配置管理接口功能、性能管理接口功能等，在具體實現時可以根據實現技術采用不同的封裝載體，如在CORBA技術中，這些功能模塊會被映射為CORBA對象，通過對象引用IOR（interoperable object reference）訪問^[4]；在Web service技術中，這些功能模塊會被映射為Web服務，通過綁定（binding template）訪問^[5，6]。本模型中，CORBA對象和Web服務等封裝載體統一稱為網絡管理接口服務NMIS、IOR和BindingTemplate等統一稱為索引信息。

此外，在NMISDDM中，同樣需要一個集中受理NMIS注冊的中心節點，即網絡管理接口服務發現中心NMISFC。該中心節點保存NMIS的描述信息，為可被訪問的NMIS建立檔案，規定NMIS的訪問和注冊流程。為了滿足NMIS在發現機制方面的特定需求，NMISFC提供變更通知和按需激活機制。

NMISDDM中各組件間的交互根據增強的NMISFC功能進行了擴展。對于NMISP而言，在將NMIS的描述信息發布到NMISFC后需要通過更新機制保證其有效性；另外需要根據服務使用者的需求動態激活相應的服務實現。對于NMISC而言，可以通過主動訪問NMISFC或者動態監聽NMISFC發來的接口服務變更通知，了解NMIS的描述信息；在選擇服務未獲取服務索引前無須關心服務是否處于激活狀態，選定服務后獲取其索引并調用服務完成管理功能。

3 NMISFC的功能結構

NMISFC主要包括網絡管理接口服務檔案池、網絡管理接口服務變更、服務注冊和服務激活四個功能。其功能結構如圖2所示。

3．1 網絡管理接口服務檔案池和網絡管理接口服務檔案元數據

網絡管理接口服務檔案池（NMIS profile pool，NMISPP）中存儲的網絡管理接口服務的描述信息稱為網絡管理接口服務檔案（NMIS profile，NMISP）。網絡管理接口服務檔案元數據（NMIS profile metadata，NMISPMD）對NMISP的內容進行描述。根據元數據定義，網絡管理接口服務在注冊時對服務的能力進行申明，方便服務使用者查詢和使用。

NMISP包括網絡管理接口服務的版本、服務的類型（是否按需激活）、管理范圍、服務的功能、服務的訪問索引等信息。通過五元組描述的網絡管理接口服務檔案元數據如下：S（v，t，s，f，r）。其中:S表示網絡管理接口服務檔案；v、t、s、f、r分別表示服務的版本、服務的類型、服務的管理范圍、服務的功能以及服務的訪問索引。根據實現時選擇的分布式技術，采用不同的語言描述NMISP并向外公布，如XML（extensible markup language）、IDL（interface definition language）等。這些技術為NMISP提供了語法上的基礎。如何增強語義上的服務描述能力^[7]是服務發現研究方面一個比較活躍的領域，這一點不屬于本文研究范圍，可以作為下一步研究的方向。

如前面所述，對于無須長期處于激活狀態的服務，服務注冊中心應具備存儲未激活服務的描述信息并且根據服務使用者的調用請求激活相應服務的能力。為了提供這項能力，NMISFC應能夠支持服務使用者分步獲取NMISP信息，即在選擇服務階段獲取NMISP中除服務索引以外的信息，此時無須關心服務的狀態；然后再獲取選定服務的訪問索引，此時服務需要進入激活狀態以便接收服務使用者的調用。由于第一個環節與服務是否激活無關，服務提供系統可以將服務休眠，在第二個環節也僅需激活指定的服務即可，而無須讓所有服務都長期處于激活狀態占用系統資源。

為了提供動態激活機制，NMISPP中應分開保存網絡管理接口服務檔案，此時，網絡管理接口服務檔案元數據表示為S（SH，SR）。其中：SH（v，t，s，f）定義網絡管理接口服務的基本信息；SR（r）定義網絡管理接口服務的訪問索引信息。SR在網絡管理接口服務實例的生命期內可以發生變化，一個SH可能對應多個SR，但某個時刻兩者是一一對應的。NMISPP根據NMIS的特點選擇合適的存儲和激活方式。

3．2 網絡管理接口服務管理

1）網絡管理接口服務變更模塊

為了保證服務使用者能夠及時獲知服務變化并作出相應的調整，如盡快完成對新接入網絡設備的監控，NMISFC應提供主動的接口服務變更機制。網絡管理接口服務變更模塊完成網絡管理接口服務信息變更、注銷等狀態下變更情況的發布功能。此外，服務的使用者可以通過訂購的方式選擇性地獲取網絡管理接口服務變更信息，以減少服務使用者和NMISFC間網絡鏈路上的負荷。

2） 網絡管理接口服務注冊模塊

在系統初始化或新增網絡管理接口服務時，需要在NMISFC中完成網絡管理接口服務的注冊。網絡管理接口服務注冊模塊根據NMISP的元數據定義和服務的類型，在NMISPP中添加服務的檔案信息。NMISPP中可按照一定的策略對服務的檔案信息進行組織以便提高查詢效率，如基于目錄的組織方式。

3） 網絡管理接口服務激活模塊

對于按需激活的網絡管理接口服務，當服務的使用者希望獲取服務的SR信息時，網絡管理接口服務激活模塊將請求轉交給服務提供者，服務提供者激活該服務的實例后返回SR，服務的使用者通過SR訪問服務完成管理功能。

4 模型的特點分析

基于變更管理的網絡管理接口服務動態發現機制具有以下特點：

a)繼承了分布式平臺中廣泛采用的服務提供者、服務使用者和服務注冊中心三類實體組成的體系結構以及服務的發布和查詢機制，為服務的使用方式提供了標準的開放接口。

b)為時延敏感的網絡管理功能提供及時的服務更新機制，保證了服務信息的準確性和時效性，并且通過增加訂購功能提高服務使用系統在服務發現上的靈活性。

c)通過對網絡管理接口服務檔案元數據的定義，為服務描述提供統一的模板。

d)在不影響獲知服務能力的前提下，通過分環節查詢提供按需激活服務并獲得服務索引的能力，服務提供方可以根據系統資源情況選擇適合的實施方案。

5 模型的應用

本文提出的NMISDDM在多個網絡管理系統接口建設項目中得到應用。以移動網絡中網絡管理系統與網元管理系統間的接口實施為例，網元管理系統作為服務的提供方將接口功能封裝成服務，如性能采集接口服務、故障上報接口服務、配置同步接口服務等。所有網絡管理接口服務的描述信息統一發布到實現NMISFC功能要求的接口服務注冊中心。系統實現采用基于CORBA的分布式平臺，服務注冊中心對外提供基于IDL/IIOP的訪問接口。



接口服務注冊中心的用例圖如圖3所示，表1給出其功能的詳細描述。

表1 接口服務注冊中心的功能

功能說明輸入返回

獲取接口服務檔案信息允許網絡管理系統獲得網元管理系統內各個接口服務的標志、支持的版本、類型、管理范圍以及支持的操作等檔案信息空或者指定返回接口服務的過濾范圍接口服務的檔案信息

獲取接口服務索引網絡管理系統可以通過服務注冊中心發現所需的接口服務的訪問索引接口服務的標志指定接口服務的訪問索引

接口服務信息變更上報當服務注冊中心存儲的接口服務的檔案信息發生改變時，如管理的網元范圍，服務注冊中心向網絡管理系統發出接口服務信息改變通知—變更的接口服務及其檔案信息

以性能采集接口服務為例，網絡管理接口服務發現過程的序列圖如圖4所示。

在本應用實例中，由于采用了混合粒度基于管理功能域的服務封裝方式，接口服務的數量相對較少，在移動網絡管理系統管理范圍內建立單個接口服務注冊中心即可滿足需求。但是，隨著各類專業或綜合管理系統的建設，系統數目增多并且系統間需要交互的信息增多，為每個管理系統建設一個接口服務注冊中心會降低服務發現的效率，此時可以考慮建設統一的接口服務注冊中心或者將接口服務注冊中心分級組織起來。

6 結束語

本文分析了網絡管理接口服務的特點，介紹了現有服務發現機制在應用到網絡管理領域中的不足，提出了一種基于變更管理的網絡管理接口服務動態發現模型，分析了模型的特點，并且詳細介紹了模型中核心實體NMISFC的功能。該模型已被國家通信行業標準采納并且已在中國聯通的移動網網絡管理接口系統中得到應用。實踐證明，該模型解決了網管接口服務發現不及時造成的網絡故障發現滯后等緊迫問題，確保了面向服務的網絡管理架構中接口服務發現的時效性，提高了網絡管理系統的效率，具有較好的可操作性和實用性。如何基于該動態服務發現模型對發現算法進行優化是下一步的研究工作。

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注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”