一種空管自動(dòng)化系統(tǒng)的集中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

溫培煌

【摘 要】提出一種能夠適用于LINUX/UNIX/SOLARIS多種空管自動(dòng)化操作系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò)C/S模式，部署相應(yīng)的監(jiān)控主機(jī)對(duì)來(lái)自各個(gè)服務(wù)器終端的運(yùn)行環(huán)境和主要監(jiān)控指標(biāo)進(jìn)行采集，最終通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)集中處理后進(jìn)行顯示和告警。系統(tǒng)通過(guò)C#、SQL sever以及相關(guān)系統(tǒng)的腳本編寫設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】空管自動(dòng)化；監(jiān)控；操作系統(tǒng)

0 引言

當(dāng)前，空管越來(lái)越依賴以空管自動(dòng)化為中心的雷達(dá)管制，自動(dòng)化系統(tǒng)在空管通信導(dǎo)航監(jiān)視中的作用越來(lái)越重要。考慮信息的安全性以及系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，大多數(shù)空管自動(dòng)化系統(tǒng)是基于LINUX、UNIX和SOLARIS等操作系統(tǒng)，這些系統(tǒng)相對(duì)WINDOWS而言對(duì)空管的運(yùn)行實(shí)際有較大的優(yōu)勢(shì)，而另一方面也帶來(lái)了技術(shù)維護(hù)的繁瑣和不便。因此，本文從空管終端管理角度出發(fā)提出一種空管自動(dòng)化系統(tǒng)的集中監(jiān)控，為相關(guān)技術(shù)維護(hù)提供手段。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)通過(guò)在各個(gè)服務(wù)器和終端部署相應(yīng)的軟件腳本，基于TCP/UDP網(wǎng)絡(luò)形成星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控。考慮空管自動(dòng)化產(chǎn)品型號(hào)較多的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，系統(tǒng)必須滿足不同自動(dòng)化之間的魯棒性。以汕頭空管站為例ATC3000自動(dòng)化系統(tǒng)是基于LINUX 系統(tǒng)的，而NUMEM2000是基于SOLARIS的，這對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)提出了一定的要求；其次，作為一種在用在產(chǎn)的設(shè)備，監(jiān)控系統(tǒng)必須接入設(shè)備系統(tǒng)的內(nèi)部局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互，這要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮相應(yīng)的信息安全問(wèn)題；再之，為了保障設(shè)備運(yùn)行，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的任務(wù)執(zhí)行必須盡可能少占用系統(tǒng)資源。系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)模塊有數(shù)據(jù)采集和分析、控制流程和告警以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。

1.1 數(shù)據(jù)采集和分析

數(shù)據(jù)采集主要目標(biāo)在于系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、軟件運(yùn)行狀態(tài)以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)計(jì)采用每隔5分鐘對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集一次。監(jiān)控機(jī)定時(shí)發(fā)起FTP命令，提取來(lái)自各個(gè)UNIX/LINUX/SOLARIS系統(tǒng)的指標(biāo)數(shù)據(jù)文件。在自動(dòng)化各個(gè)服務(wù)器終端上同時(shí)也部署有兩個(gè)守護(hù)進(jìn)程，守護(hù)進(jìn)程主要任務(wù)在于采集數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)到需要傳輸?shù)奈募小Ａ硪环矫妫琔NIX/LINUX的CRONTAB配置文件設(shè)置好相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集，CRON則守護(hù)進(jìn)程將采集的數(shù)據(jù)文件在服務(wù)器和終端通過(guò)守護(hù)進(jìn)程定時(shí)存儲(chǔ)文件，而監(jiān)控主機(jī)則設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)控控制模塊，在定時(shí)器的控制下定時(shí)采集各種監(jiān)控指標(biāo)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析主要在監(jiān)控主機(jī)上進(jìn)行，分析將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)則判斷、閾值比較以及模板比對(duì)。CRONTAB實(shí)現(xiàn)如下（其中ds為定時(shí)執(zhí)行腳本）：

在監(jiān)控機(jī)上，本地控制模塊通過(guò)FTP指令對(duì)管道文件進(jìn)行調(diào)用，并且將獲取的數(shù)據(jù)保存在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。管道文件則一方面監(jiān)聽(tīng)守護(hù)進(jìn)程并返回瞬間采集文件，通過(guò)FTP傳送回監(jiān)控機(jī)的控制模塊；再之，通過(guò)CRON守護(hù)進(jìn)程讀取配置文件將采集的連續(xù)采集文件通過(guò)FTP傳送回監(jiān)控機(jī)的控制模塊。換言之，系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)文件主要分為瞬間采集文件和連續(xù)采集文件。對(duì)于守護(hù)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)的部分代碼如下：

1.2 系統(tǒng)主要控制流程和告警信息

系統(tǒng)主要基于監(jiān)控主機(jī)和自動(dòng)化各個(gè)服務(wù)器終端建立起連接，服務(wù)器終端通過(guò)LINUX/UNIX/SOLARIS的管道接收來(lái)自監(jiān)控主機(jī)的各個(gè)指令，通過(guò)將指令進(jìn)行預(yù)處理后執(zhí)行監(jiān)控機(jī)的相關(guān)請(qǐng)求。首先，監(jiān)控主機(jī)通過(guò)TCP連接的建立讀取自動(dòng)化服務(wù)器終端的配置文件，并且進(jìn)行用戶的端口驗(yàn)證；其次，監(jiān)控機(jī)通過(guò)管道進(jìn)行命令傳輸，自動(dòng)化系統(tǒng)將根據(jù)命令進(jìn)行操作，并實(shí)現(xiàn)采集文件的保存，此時(shí)第二次TCP連接將建立，采集文件通過(guò)TCP傳輸?shù)奖O(jiān)控機(jī)；再次，系統(tǒng)采用定時(shí)的方式進(jìn)行流程控制，為了避免造成自動(dòng)化系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)和資源耗費(fèi)，采用瞬時(shí)指標(biāo)采集的方法進(jìn)行。鑒于上述的設(shè)計(jì)思路，告警信息主要分為數(shù)據(jù)采集告警信息、連接告警信息、返回告警信息等。

1.3 監(jiān)控主機(jī)的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主體采用C/S模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，在監(jiān)控主機(jī)上部署相應(yīng)的本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)SQL server進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫(kù)為各個(gè)自動(dòng)化服務(wù)器和終端建立起唯一的數(shù)據(jù)庫(kù)文件，包括來(lái)自不同服務(wù)器終端的實(shí)時(shí)信息、采集數(shù)據(jù)和告警信息。采集到的數(shù)據(jù)文件必須進(jìn)行基于正則表達(dá)式的特殊字符提取，為了設(shè)計(jì)方便，在監(jiān)控主機(jī)的軟件設(shè)計(jì)采用C#設(shè)計(jì)。作為數(shù)據(jù)入庫(kù)的預(yù)處理，C#正則表達(dá)式字符處理部分代碼如下（以CPU運(yùn)行狀況為例）：

當(dāng)然，在數(shù)據(jù)分發(fā)上，系統(tǒng)首先必須初始化字符流讀取數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)必須有相應(yīng)的閾值設(shè)定、模板對(duì)比和關(guān)鍵檢索，這也是數(shù)據(jù)判斷的關(guān)鍵所在。由于不同服務(wù)器終端的運(yùn)行狀況不同CPU的使用情況也不同，因此必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行設(shè)置。同理，文件系統(tǒng)的采用情況也必須有相應(yīng)的判斷（unix系統(tǒng)提供了命令df–k可以方便查看），此處不贅述。

1.4 關(guān)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是監(jiān)控系統(tǒng)的重要功能。對(duì)于接入監(jiān)控的自動(dòng)化系統(tǒng)服務(wù)器和各個(gè)終端，系統(tǒng)在固定的目錄下對(duì)本機(jī)的采集數(shù)據(jù)文件進(jìn)行存儲(chǔ)，此處簡(jiǎn)稱為采集文件夾。在監(jiān)控機(jī)上，系統(tǒng)則一方面保存來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的采集文件，另一方面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。對(duì)于采集文件，雖然個(gè)體占用空間較小，但是長(zhǎng)年累月的存儲(chǔ)容易不斷占用空間資源，因此在采集文件夾中，部署相應(yīng)的定期清理腳本，該腳本在每個(gè)月1日的凌晨對(duì)采集文件夾中的前三月數(shù)據(jù)進(jìn)行清空。而SQL數(shù)據(jù)庫(kù)處理相應(yīng)的作業(yè)即可完成數(shù)據(jù)的備份和定期清理，因此在監(jiān)控機(jī)上，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的主要工作在于對(duì)配置信息的存儲(chǔ)，通過(guò)軟件提供用戶交互接口，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控自動(dòng)化的接入配置以及終端告警功能的設(shè)置并實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)端機(jī)的一致性檢查。當(dāng)然，日志管理也是監(jiān)控主機(jī)和遠(yuǎn)端機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組成部分，其主要在于提供日常技術(shù)維護(hù)數(shù)據(jù)支持以及為空管自動(dòng)化設(shè)備評(píng)估提供數(shù)據(jù)參考，篇幅所限此處不再深入探討。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文從空管終端運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出發(fā)，提出一種基于C/S模式的空管自動(dòng)化集中監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)可以將不同自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控，為空管技術(shù)保障提供一種手段，也為相關(guān)研究拋磚引玉。

【參考文獻(xiàn)】

[1]曾培彬，高升秋.基于Web信息處理的機(jī)位信息融合設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)民航飛行學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（5）：8.

[2]姚琥.Unix系統(tǒng)下基于腳本的程序設(shè)計(jì)[J].中國(guó)金融電腦，1998（8）：15.

[責(zé)任編輯：田吉捷]