對于集中部署業務系統統一監控技術的研究

沈麗菁等

摘 要： 隨著集中式數據中心的建設，國家電網公司越來越多的業務系統會向數據中心集中部署模式遷移，這些業務系統存在諸多差異，如業務方向不同、技術路線不一等，而數據中心運維工作對于各業務系統統一監控的要求日益強烈。為了解決這一問題，在此旨在通過研究SNMP協議的標準及實現方法，建立完善的監控模式、統一的監控指標集與科學的告警機制，最終實現基于SNMP的業務指標監控系統，對于提高集中部署業務系統的使用水平和運維人員的效率，降低管理成本具有重要的意義。

關鍵詞： 集中部署業務系統； SNMP； 關聯監控； 告警

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）12?0150?04

0 引 言

在國家電網公司初步建成集中式數據中心的背景下，針對公司各已建和在建應用系統逐步向集中部署模式遷移的現狀，亟需對新環境下集中部署業務系統統一監控技術進行研究?，F有的監控方式存在監控架構異構、監控模式不完善、監控指標與評價體系不一致等問題，難以適應集中部署業務系統對監控的需求。集中部署的業務系統用戶規模大，各類業務應用的特點明顯，實現的技術路線區別較大，這些特有的復雜度、差異度、專業度將為統一監控的實現帶來極大的挑戰。統一監控的關鍵在于建立完善的監控模式、統一的業務系統指標集與自下而上的告警機制，保障公司信息化建設平穩、有序、規范的向集中部署模式轉變，確保業務系統安全穩定運行。

1 研究思路

1.1 監控模式

對集中部署業務系統的統一監控以監控系統業務運行為主線，并對支撐其的中間件、數據庫、網絡、虛擬資源、主機、機房環境等資源進行監控。主要以圖形拓撲方式進行信息展示，并提供實時查詢與統一告警。

業務運行監控包括對集中部署業務系統業務指標的實時收集和業務流程的檢測。業務流程的檢測分為主動探測和被動抓包兩種方式。即對集中部署業務系統進行虛擬用戶的主動模擬業務探測；對業務系統的通道通過鏡像等方式被動收集數據包進行分析，來判斷業務流的正常。

資源監控是監控與集中部署業務系統相關聯的中間件、數據庫、服務器、網絡設備等資源。對這些IT基礎資源進行獨立的監控，當某一層出現問題時，其上一次層肯定是要受到關聯，原因的判斷主要根據告警發生的先后順序，來判斷故障源頭。如當數據庫鏈接超過閾值時，其會占用大量內存，使內存占用率超過安全閾值。進而使業務系統響應速度變慢，直至癱瘓。

圖1 監控層級圖

通過對業務運行監控與資源監控的深入分析與挖掘，梳理出能夠全面反映集中部署業務系統運行狀況的監控指標，建立統一的指標集與對應的評價體系，從而實現對集中部署業務系統的統一監控。

1.2 技術路線

本文通過對集中部署業務系統進行基于SNMP標準協議監控的研究，為集中部署業務系統統一監控技術路線打下基礎。

簡單網絡管理協議（Simple Network Management Protocol，SNMP），由一系列協議組和規范組成，包含一個應用層協議（Application Layer Protocol）、數據庫模型（Database Schema）和一組資源對象。該協議能夠支持網絡管理系統，用以監測連接到網絡上的軟硬件平臺。

基于SNMP實現的網絡管理系統一般由以下幾個部分組成：管理基站（SNMP Manager），管理代理（SNMP Agent），管理信息庫（Management Information Base，MIB）和管理協議。管理基站作為管理端，是運維人員進行網絡管理的用戶接口，它具有向被管對象發送操作指令以及接收被管對象反饋信息的作用；管理代理（Management Agent）有兩種方式，一種是網絡設備，如主機，網橋，路由器和集線器等；一種是軟件服務，如Net?SNMP等。這些設備或服務上的管理代理（Management Agent）都能夠接收來自管理端發送的指令信息，并且這些代理的狀態也能夠被管理基站監視。管理代理（Management Agent）響應管理端的指令并進行相應的操作，也可以在沒有請求的情況下向管理端發送信息；MIB是所有被管理對象的數據庫，代表網絡中所有可以管理的資源，如設備、服務等。每個MIB對象對應一個數據變量，每個數據變量則代表被管對象的某一個方面的信息，如主機內存占用率、CPU使用率等；管理協議，即SNMP。它的基本功能是：取得（Get），設置（Set）和代理者主動向管理站通報重要事件（Trap）。

本文所述的對于集中部署業務系統SNMP的監控系統中，監控系統本身（包含其所在設備）具有向管理代理收發指令信息的功能，相當于管理基站。圍繞各集中部署業務系統，有許多被管對象需要被監控，包括數據庫、中間件等軟件，還有主機、路由器、交換機等硬件，每個被管對象的信息以層次的方式組合，最終分解成數據變量固化于管理信息庫中，管理信息庫為每個對象定義對象標識符（OID）作為惟一標識。每個被管對象上都運行著管理代理（SNMP Agent），作為與管理端通信的媒介。本文設計的管理代理實際上是一種SNMP服務，它不直接部署在業務系統，即被管對象上，也不是業務系統的一個組件。這個服務只負責維護業務系統所有指標數據的OID、獲取方式，這種獲取方式可能是一個數據庫查詢SQL或者一個可以調用的API接口等，以及處理來自客戶端的SNMP請求。

2 指標模型

集中部署業務系統統一監控的基礎和關鍵是集中部署業務系統的監控指標集。要實現對不同業務系統的統一監控，首要任務是建立相對統一的指標集，并在指標集的基礎上建立科學的評價體系，最終通過評價體系掌握各集中部署業務系統的真實情況，實現統一監控。

指標集的建立首先根據集中部署業務系統的實際情況，參照國網前期的運維經驗與現實需要，開發出能夠準確、充分地反映集中部署業務系統情況的指標，再參考國內外成熟系統的先進案例完善提升，形成業務系統運行指標與應用指標兩大類型指標的指標集。

業務系統運行指標主要反映系統本身的運行狀況及關聯資源如服務器、數據庫、中間件等的狀態，（視運維工作需要擴展）如表1所示。

業務系統應用指標主要反映集中部署業務系統業務水平情況，由于不同的業務系統有著各自特有的核心業務邏輯和業務流程，所以應用指標也不相同，以國家電網公司集中部署業務系統電子商務平臺為例，其應用指標（視運維工作需要擴展）如表2所示。

之后本文針對指標集建立了一套評價體系，為運行指標模塊和應用指標模塊分別賦予權重（可配置），根據業務系統的實際情況，指標集中的每個指標參照評價標準會得到相應的分數（滿分10分），最后匯總出一個總分，這個總分即為反映該集中部署業務系統總體情況的重要依據之一。

3 MIB設計

要實現基于SNMP對集中部署業務系統的監控，首先需要完成MIB的定義，將集中部署業務系統需要監控的對象信息以變量的形式固化到管理信息庫中，才能被管理代理識別并被管理端訪問。

根據管理信息庫的對象命名樹結構，企業的管理信息庫對象為：

對象標識符（OID）：.iso.ide_org.dod.internet.private.enterprises

MIB節點：.1.3.6.1.4.1

將國家國家電網公司的私有管理信息庫（Management Information Base，MIB）的根節點定義在企業管理信息庫對象下：

對象標識符（OID）：.iso.ide_org.dod.internet.private.enterprises.sg

MIB節點：.1.3.6.1.4.1.****（基于安全性的考慮，本文采用*代替實際節點值）

在此根節點下擴展所有集中部署業務系統的監控信息，形成國家電網公司集中部署業務系統監控的樹形結構。

首先根據國家電網公司的業務分類定義業務節點，再在此業務節點下定義監控節點，形成對于業務監控的根節點：

業務節點

對象標識符（OID）：.iso.ide_org.dod.internet.private.enterprises.sg.bus

MIB節點：.1.3.6.1.4.1.****.1

監控節點

對象標識符（OID）：.iso.ide_org.dod.internet.private.enterprises.sg.bus.kpi

MIB節點：.1.3.6.1.4.1.****.1.1

對于集中部署業務系統的監控，按照其所屬的業務分類，在業務監控根節點下分層定義，以國家電網公司物資管理業務為例：

對象標識符（OID）：.iso.ide_org.dod.internet.private.enterprises.sg.bus.kpi.mat.elc

MIB節點：.1.3.6.1.4.1.****.1.1.1.1

其中：節點.mat代表物資管理業務；節點.elc代表物資管理業務下的電子商務平臺（系統）。

電子商務平臺的運行指標與應用指標就定義在系統節點的葉節點上，以電子商務平臺的運行指標“健康運行時長”為例，其節點定義如下：

對象標識符（OID）：.iso.ide_org.dod.internet.private.enterprises.sg.bus.kpi.mat.elc.run

MIB節點：.1.3.6.1.4.1.****.1.1.1.1.1

至此，就完成了集中部署業務系統監控指標在管理信息庫中的定義，而且該管理信息庫易維護，方便其他業務系統及監控指標的擴展。

4 SNMP Agent設計

5 告警設計

科學、完備的告警機制可以為運維人員日常工作提供規范、有效的告警信息，輔助運維人員進行故障判斷，縮短故障解決時間，減輕運維壓力與被動性，為信息運維提供有力技術支撐。告警設計的關鍵在于建立告警模型，本文通過對集中部署業務系統及其相關聯IT資源的梳理，根據IT資源的層級架構（見圖1的監控層級圖）建立集中部署業務系統層級告警模型，自下而上分為動力環境告警層、硬件/網絡（包括虛擬環境）告警層、軟件/服務告警層、業務系統告警層，以拓撲形式建立層級關系，故障發生時，系統按時間順序發出告警。引入智能判斷機制，根據告警級別、告警層級對故障進行智能判斷，并生成關聯分析報告，供運維人員分析參考。

一般的告警機制屬于“事后告警”，告警發出時，故障已經發生，失去防患于未然的意義。對于集中部署業務系統的告警設計，除常規的告警設計外，更加側重于對于故障的預防，加入預警的設計。預警設計的關鍵在于指標閾值的估算，閾值越精確，預警的價值也越大。本文基于國家電網公司多年的歷史性能數據，根據平均值計算出資源性能指標數據的趨勢曲線，當趨勢指標數據超出閾值時，即存在發生告警的可能。提供靈活配置告警類別、嚴重級別、告警閾值的告警規則，系統依據用戶配置的告警規則提供包括短信、郵件、語音等多種方式的告警服務功能，通過告警管理降低管理被動性，逐步實現無人值守的運維管理。

6 結 語

本文從國家電網公司集中部署業務系統的監控需求出發，開展對集中部署業務系統統一監控技術的研究。首先根據業務系統的實際情況，梳理出能夠全面反映業務系統運行狀況的監控指標，建立統一的指標集與評分體系；然后采用基于SNMP協議的管理代理方式完成MIB與SNMP Agent設計，實現業務指標的固化；之后通過告警模型的設計支撐業務系統的運維管理；最終克服傳統監控方式存在的不足，實現了對集中部署業務系統的統一監控。目前，本文所述的統一監控技術已應用于國家電網公司集中式數據中心，對于已遷移的集中部署業務系統已實現指標集的固化，評價模型也已用于日?？己?，對于集中部署業務系統的統一監控已初見成效。隨著更多的業務系統完成遷移，對于集中部署業務系統統一監控的研究成果將對提高運維人員的效率，提升集中部署業務系統的實用化水平與應用水平，降低管理成本發揮越來越重要的作用。

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