基于灰色理論的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備健康管理研究

陳果

摘要：隨著智慧醫(yī)院的推進(jìn)，醫(yī)院信息化程度越來越高，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性尤為重要，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的健康管理對(duì)于提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性、保障任務(wù)的順利進(jìn)行具有重要意義。本文基于灰色系統(tǒng)理論研究網(wǎng)絡(luò)設(shè)備健康狀態(tài)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備特征參量的歷史數(shù)據(jù)，通過灰色聚類法建模實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)估，在故障發(fā)生之前采取有效措施保證網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備;灰色理論;健康管理; 灰色聚類法

中圖分類號(hào)：TP393? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）03-0063-02

網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的設(shè)備如路由器、交換機(jī)等日益增多，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行情況對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)有著至關(guān)重要的影響。因此，保障這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的正常運(yùn)行是網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和管理工作的核心任務(wù)，確保網(wǎng)絡(luò)在出現(xiàn)故障后能快速排除故障。實(shí)際工作中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障可以分為兩大類故障：硬件故障和軟件故障。其中，硬件問題故障包括網(wǎng)絡(luò)線路故障，比如端口問題、網(wǎng)絡(luò)線松動(dòng)、設(shè)備物理故障等，而軟件問題故障則包含路由器配置故障、系統(tǒng)缺少網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序等[1]。這些軟硬件故障的出現(xiàn)是制約網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的主要因素。本文以網(wǎng)絡(luò)設(shè)備特征參量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究灰色系統(tǒng)理論，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)設(shè)備健康狀態(tài)模型，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行健康狀態(tài)評(píng)估。通過評(píng)估，我們可以直觀反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備健康程度，對(duì)劣化狀態(tài)設(shè)備提前做出預(yù)防干預(yù)，從而提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。

1? 灰色理論介紹

灰色系統(tǒng)理論是我國學(xué)者鄧聚龍教授在 1982 年提出的[2]，指既含有已知信息，又含有未知信息或非確知信息的系統(tǒng)。灰色系統(tǒng)主要研究內(nèi)容有：灰色建模理論、灰色關(guān)聯(lián)分析理論，灰色預(yù)測理論、灰色系統(tǒng)分析和評(píng)價(jià)理論等。灰色系統(tǒng)理論認(rèn)為，盡管客觀系統(tǒng)表象比較復(fù)雜，數(shù)據(jù)非常離亂，但是它是具有整體功能的，必然存在某種規(guī)律。如果選擇恰當(dāng)?shù)姆绞酵诰蚶眠@些數(shù)據(jù)，就能夠弱化其隨機(jī)性，展現(xiàn)其規(guī)律性。通過近40年發(fā)展，灰色系統(tǒng)理論的應(yīng)用范圍已拓展到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、能源、地質(zhì)、石油等眾多科學(xué)領(lǐng)域，成功地解決了生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的大量實(shí)際問題，取得了顯著成果[3-5]。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備健康狀態(tài)是一個(gè)受到多方因素影響的，在確定的范圍內(nèi)也可以看作是一個(gè)灰色過程。

2 灰色聚類評(píng)估方法

3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備健康度評(píng)估實(shí)例分析

3.1網(wǎng)絡(luò)設(shè)備特征量的提取

我們可以使用 SNMP和 SYSLOG等工具，獲取正在使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行信息[5]，例如：設(shè)備使用時(shí)間、板卡的溫度、CPU 利用率、內(nèi)存利用率、端口流量、端口丟包率、SYSLOG 日志等等。作為健康狀態(tài)評(píng)估，我們選用板卡的溫度、CPU 利用率、內(nèi)存利用率作為特征量來評(píng)估設(shè)備的健康狀態(tài)。一般經(jīng)驗(yàn)來說：設(shè)備的板卡的溫度超過標(biāo)準(zhǔn)溫度（夏季 27±3℃，冬季 24±3℃）越高，CPU的利用率越高，內(nèi)存利用率越高，設(shè)備越不穩(wěn)定，設(shè)備發(fā)生故障的概率越大。

3.2 健康狀態(tài)分類

健康狀態(tài)分類能更直觀地顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行趨勢，可以針對(duì)不同的類別，做出相應(yīng)的預(yù)防性維護(hù)。我們將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分為三級(jí)（第Ⅲ灰類），一級(jí)為健康狀態(tài)，說明設(shè)備運(yùn)行良好;二級(jí)為亞健康狀態(tài)（第Ⅱ灰類），說明有個(gè)別指標(biāo)偏離正常值，但運(yùn)行尚可，可不做處理;三級(jí)為不健康狀態(tài)（第Ⅰ灰類），設(shè)備指標(biāo)異常，需要進(jìn)行預(yù)防性處理，可能出現(xiàn)故障。詳細(xì)見下表1。

3.3灰色聚類法在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的健康狀態(tài)中的評(píng)價(jià)

本數(shù)據(jù)從本院現(xiàn)行運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中抽取部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，其特征指標(biāo)的數(shù)據(jù)如表2。

根據(jù)3.2確定各指標(biāo)白化函數(shù)的閾值，根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)將指標(biāo)分級(jí)界限作為閾值，如表3所示。

3.3.2計(jì)算指標(biāo)聚類權(quán)

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備健康狀態(tài)分級(jí)區(qū)間的分級(jí)界限，采用公式（2）計(jì)算各指標(biāo)對(duì)3個(gè)級(jí)別灰類的權(quán)重，各個(gè)指標(biāo)臨界點(diǎn)和權(quán)值如表4。

由式（3）求得各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備屬于各類別的灰色聚類系數(shù)所組成的聚類系數(shù)向量如表5所示。根據(jù)隸屬度最大原則，比較各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的不同類別的聚類系數(shù)，很容易評(píng)價(jià)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的健康狀態(tài)級(jí)別。表5 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不同類別的聚類系數(shù)及健康狀態(tài)級(jí)別

4 健康狀態(tài)評(píng)價(jià)分析

從表5我們可以看到1，2，3，4號(hào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備屬于健康狀態(tài)一類。它們各項(xiàng)特征參數(shù)都在合適的范圍內(nèi)，可見運(yùn)行良好;5-8和11-14號(hào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備屬于亞健康狀態(tài)。它們的單項(xiàng)指標(biāo)偏離正常范圍，但相對(duì)運(yùn)行尚可。9，10號(hào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備屬于不健康狀態(tài)，原因一目了然，內(nèi)存，cpu使用率均超高，無形增加設(shè)備負(fù)荷，故溫度也在高位狀態(tài)。另外我們可以從聚類系數(shù)可以分析網(wǎng)絡(luò)設(shè)備健康狀態(tài)發(fā)展趨勢。比如4號(hào)設(shè)備，第[Ⅱ]灰類聚類系數(shù)已經(jīng)達(dá)到0.3816，可見它相對(duì)于1，2，3健康狀態(tài)差。同理，7，8號(hào)設(shè)備同屬第[Ⅱ]灰類，7號(hào)較好，8號(hào)設(shè)備可能繼續(xù)惡化。第[Ⅰ]灰類的9，10號(hào)設(shè)備，10號(hào)設(shè)備聚類系數(shù)更大，狀況更差。我們從現(xiàn)場檢查9.10號(hào)設(shè)備，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)除塵，散熱維護(hù)，清理緩存等相關(guān)處理。

5結(jié)語

本研究采用灰色聚類法對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，然后根據(jù)聚類結(jié)果分析原因。構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的一種健康狀態(tài)評(píng)價(jià)模型，通過案例，驗(yàn)證了方法的可行性與有效性。這種評(píng)價(jià)分析法能夠直觀反應(yīng)設(shè)備健康狀態(tài)及發(fā)展趨勢，有利于提前預(yù)防網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生，有效保證網(wǎng)絡(luò)健康。

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