基于Zabbix的氣象信息網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)研究與應(yīng)用

黃麗娜 石力偉

（錫林郭勒盟氣象局，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000）

0 引言

隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展及氣象信息化、現(xiàn)代化的有序推進，氣象信息網(wǎng)絡(luò)成為氣象行業(yè)中的重要組成部分。氣象觀測資料的采集與傳輸、預報預測服務(wù)產(chǎn)品制作與發(fā)布、氣象防災(zāi)減災(zāi)工作的開展等均離不開氣象信息網(wǎng)絡(luò)的支撐。目前，對氣象觀測數(shù)據(jù)傳輸時效性的要求越來越高。以錫林郭勒盟氣象部門為例，氣象觀測站采集到的數(shù)據(jù)每隔5 min 要自動上傳到內(nèi)蒙古自治區(qū)級氣象通信系統(tǒng)CTS2.0 中，如果有特殊天氣，可加密觀測至1 min，天氣雷達基數(shù)據(jù)每隔6 min要自動上傳一次。

為確保氣象數(shù)據(jù)傳輸具有高時效，要不斷升級氣象專網(wǎng)帶寬。目前，錫林郭勒盟氣象廣域網(wǎng)采用的是聯(lián)通MSTP、移動PTN 雙鏈路通信，雙鏈路互為備份。其中，聯(lián)通、移動鏈路在盟局至區(qū)局的帶寬均為100 MB、盟局至旗縣局的帶寬均為50 MB。由于錫林郭勒盟旗縣眾多，還要實現(xiàn)對雷達站鏈路的監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)管理人員需要監(jiān)控的廣域網(wǎng)鏈路多達34條。此外，還要對局域網(wǎng)進行監(jiān)控，才能保障各個樓層的通信網(wǎng)絡(luò)能正常運行。但在運行過程中難免會出現(xiàn)故障，僅靠人力很難第一時間發(fā)現(xiàn)故障并排除，這會影響到氣象通信網(wǎng)絡(luò)暢通，因此，需要借助技術(shù)手段來發(fā)現(xiàn)并排出故障。

國內(nèi)外現(xiàn)有開源的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)較為成熟，并得到廣泛應(yīng)用，完全能滿足錫林郭勒盟氣象局對信息網(wǎng)絡(luò)運維管理的需求。本研究通過分析Zabbix、Nagios、ManageEngine、Prometheus、Kentik等網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)缺點，選取Zabbix 對錫林郭勒盟氣象信息網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)控。

1 監(jiān)控難點

雷達站氣象專用網(wǎng)絡(luò)中的聯(lián)通、移動雙鏈路存在監(jiān)控難的問題。由于雷達站雙鏈路兩端是直接接入到交換機中的，要求在避免環(huán)路的同時，還能達到雙鏈路備份效果，所以配置了STP 生成樹協(xié)議。該協(xié)議通過ping 命令無法監(jiān)測單鏈路通斷情況，這是因為其中一條鏈路發(fā)生故障時，會自動切換到另一條鏈路，并不影響通信網(wǎng)絡(luò)的暢通。由于交換機無法像路由器那樣為每個端口都配置一個IP 地址，只能通過劃分vlan 的方式來配置一個IP 地址，所以用ping命令測試IP地址是否通暢的方法并不適用這種情況。單鏈路故障雖然在短時間內(nèi)不影響通信網(wǎng)絡(luò)暢通，但卻埋下了隱患。當另一條鏈路也發(fā)生故障時，則通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，所以必須要采取有效措施來發(fā)現(xiàn)單鏈路故障。

STP 生成樹協(xié)議把環(huán)形結(jié)構(gòu)變成樹形結(jié)構(gòu)。以H3C 交換機為例，配置STP 生成樹協(xié)議過程如下［1］：首先，查看STP 生成樹協(xié)議是否默認開啟（命令為display stp brief）；其次，開啟STP 生成樹協(xié)議（命令為stp enable 或stp global enable），關(guān)閉STP 的命令為undo stp enable 或undo stp global enable；最后，兩端交換機都開啟STP 生成樹協(xié)議，主端交換機設(shè)置為根交換機（命令為stp root primary），兩端交換機配置保護邊緣端口（命令為stp bpdu-protection）

2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)讀取

通過簡單的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）來實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)的讀取。SNMP 是專門用于IP 網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（路由器、交換機、服務(wù)器、工作站等）的一種標準協(xié)議，也是一種應(yīng)用層協(xié)議。SNMP 由網(wǎng)絡(luò)管理站（NMS）、代理進程（Agent）、被管對象（Management object）和管理信息庫（MIB）組成。SNMP 協(xié)議有三個版本，即SNMPv1、SNMPv2c、SNMPv3，目前應(yīng)用最為廣泛版本的是SNMPv2c和SNMPv3［2］。

以H3C 交換機為例，配置SNMP 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議過程如下：首先，查看SNMP 配置情況（命令為display current-configuration | i snmp）；其次，啟動SNMP Agent服務(wù)（命令為snmp-agent）；再次，配置團體名稱。設(shè)置讀團體名為pubilc（命令為snmpagent community read public），設(shè)置寫團體名為private（命令為snmp-agent community write private）；最后，配置支持所有版本SNMP 協(xié)議（命令為snmp-agent sys-info version all）。

3 Zabbix搭建配置

3.1 Zabbix簡介

Zabbix 能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器等的參數(shù)，能實時采集監(jiān)控數(shù)據(jù)，統(tǒng)一保存到數(shù)據(jù)庫中，并將采集到的數(shù)據(jù)和設(shè)定閾值進行比較，若發(fā)現(xiàn)異常，就觸發(fā)特定事件，產(chǎn)生相應(yīng)動作，從而發(fā)出告警通知。Zabbix通過C/S 模式來采集監(jiān)控數(shù)據(jù)，通過B/S 模式來實現(xiàn)對Web 的管理。Zabbix 由Zabbixserver、Zabbix agent組成，Zabbix server 通過SNMP、Zabbix agent、ping 等來實現(xiàn)對遠程網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器等的狀態(tài)監(jiān)視、數(shù)據(jù)收集等功能，交換機、路由器通過SNMP 來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的收集，服務(wù)器通過Zabbix agent 來完成對數(shù)據(jù)的收集［3］。

3.2 Zabbix添加主機

先開啟網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的SNMP 功能，再登錄Zabbix的Web 頁面進行配置。管理員通過賬戶登錄Web頁面，點擊進入配置/主機，單擊頁面右上角“創(chuàng)建主機”按鈕，進入“創(chuàng)建主機”頁面。由于主機名稱為唯一識別，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備群組選擇Templates/Network devices，也可自建群組。接口（Interfaces）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選擇SNMP，服務(wù)器選擇客戶端，填寫設(shè)備相應(yīng)的IP 地址及端口號。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的鏈接模板選擇標準通用模板（Template Net Network Generic Device SNMP），也可根據(jù)設(shè)備廠家型號自建模板。選擇繼承及主機宏，更改{$SNMP_COMMUNITY}值為設(shè)備設(shè)置的團體名稱。其余選項選擇默認值即可，點擊“添加”，完成主機創(chuàng)建，從而實現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)收集。

3.3 Zabbix拓撲圖編輯

打開進入相應(yīng)拓撲圖后，單擊右上角“編輯拓撲圖”，則當前拓撲圖處于編輯狀態(tài)，可進行編輯配置。選擇地圖元素添加，單擊“新的組件圖標”，跳轉(zhuǎn)至地圖元素設(shè)置頁面，“類型”選擇主機，“標簽”更改為設(shè)備名稱，選擇相應(yīng)主機，關(guān)閉自動圖標選擇，手動選擇圖標，單擊應(yīng)用完成主機的添加。選擇兩個主機，單擊鏈接添加，即可添加兩主機之間的鏈接，可對拓撲圖鏈路故障進行報警顯示。點擊進入“管理/一般”，單擊界面設(shè)置，展開下拉菜單，選擇“圖片”，即可對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備圖標及拓撲圖背景圖片進行添加。錫林郭勒盟氣象廣域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 錫林郭勒盟氣象廣域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

3.4 Zabbix監(jiān)控配置

3.4.1 NQA 技術(shù)實施。采用網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量分析（NQA）技術(shù)對錫林郭勒盟氣象局上至區(qū)氣象局、下至旗縣氣象局的聯(lián)通、移動雙鏈路進行監(jiān)控。NQA通過發(fā)送測試報文來對網(wǎng)絡(luò)性能或服務(wù)質(zhì)量進行分析，可對響應(yīng)時間、網(wǎng)絡(luò)抖動、丟包率、文件傳輸速率等網(wǎng)絡(luò)信息進行統(tǒng)計。要實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備NQA數(shù)據(jù)的采集，必須先確定其對象標識符（OID），再建立模板創(chuàng)建監(jiān)控項，主機調(diào)用模板，即可完成對NQA數(shù)據(jù)采集。錫林郭勒盟氣象局聯(lián)通路由器增加NQA監(jiān)控項如圖2所示。

NQA 測試以測試組形式進行，每個測試組都具有一系列屬性，如測試類型、測試目的地址、測試目的端口、測試發(fā)包頻率等。以H3C路由器為例，配置NQA 測試組的過程如下［4］：①開啟NQA 客戶端功能，缺省情況下處于開啟狀態(tài)（命令為nqa agent enable）；②創(chuàng)建管理員名為admin、操作標簽為test 的NQA 測試組（命令為nqa entry admin test）；③配置測試類型為ICMP-echo（命令為type icmp-echo）；④配置探測報文的目的地址為192.168.5.11（命令為destination ip 192.168.5.11）；⑤配置探測報文的源地址為192.168.5.12（命令為source ip 192.168.5.12）；⑥配置探測頻率為1 000 ms（命令為frequency 1 000）；⑦配置探測超時時間為900 ms（命令為probe timeout 900）；⑧配置聯(lián)動項1，連續(xù)探測失敗5 次觸發(fā)聯(lián)動（ 命令為reaction 1 checked-element probe-fail threshold-type consecutive 5 action-type triggeronly）；⑨啟動探測（命令為nqa schedule admin test start-time now lifetime forever）。

3.4.2 雷達站雙鏈路監(jiān)控。雷達站交換機移動連接端口為21口、聯(lián)通連接端口為4口，對端氣象局交換機移動連接端口為41 口、聯(lián)通連接端口為33口，通過模擬移動鏈路故障、氣象局交換機移動端口down、聯(lián)通鏈路故障、氣象局交換機聯(lián)通端口down，對雷達站交換機2 個連接端口各項數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析尋找規(guī)律。

測試結(jié)果如下：①正常狀態(tài)。雷達站交換機4口Bits received 2.3 Mbps、Bits sent 104 Kbps，21 口Bits received 2.57 Mbps、Bits sent 19.96 Mbps；②移動故障。雷達站交換機4 口Bits received 2.57 Mbps、Bits sent 20 Mbps，21 口Bits received 1.02 Kbps、Bits sent 2.32 Mbps；③聯(lián)通故障。雷達站交換機4 口Bits received 256 bps、Bits sent 2.31 Mbps，21 口Bits received 2.57 Mbps、Bits sent 19.85 Mbps。

總結(jié)測試規(guī)律，結(jié)合生成樹協(xié)議（雷達站交換機移動連接端口21 口為根端口、聯(lián)通連接端口4 口為后補端口），設(shè)置移動故障觸發(fā)器問題表達式為“{LeiDaShan_S5110：stp.root.port.last（）｝＜＞21”，設(shè)置聯(lián)通故障觸發(fā)器問題表達式為“{LeiDaShan_S5110：ifHCInOctets.4.last（）}＜=270”。

4 業(yè)務(wù)應(yīng)用成效

4.1 半雙工模式告警

正常情況下，端口的通信模式為全雙工模式，數(shù)據(jù)可同時在兩個方向進行傳輸，即可同時進行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。半雙工模式下可在兩個方向傳輸數(shù)據(jù)，但不能同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，這樣會影響數(shù)據(jù)傳輸效率。

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺在運行之初便監(jiān)測到端口的半雙工模式告警，半雙工模式告警詳情如圖3所示。

圖3 移動端口半雙工模式告警

4.2 雷達站單鏈路故障告警

雷達站聯(lián)通鏈路配置的不同光芯分別承擔著氣象內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸及普通互聯(lián)網(wǎng)的任務(wù)，雖是同一根光纜，但卻出現(xiàn)承擔氣象內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓庑竟收希袚胀ɑヂ?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓庑菊５默F(xiàn)象，從而給值班人員造成聯(lián)通鏈路正常的假象。這是因為在默認狀態(tài)下，通過移動鏈路來傳輸氣象數(shù)據(jù)，對值班人員來說氣象內(nèi)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)都正常，無法察覺鏈路出現(xiàn)故障。

2021 年8 月17 日，通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺發(fā)現(xiàn)雷達站聯(lián)通鏈路出現(xiàn)故障，聯(lián)通運維人員排查后給予答復，并對光纜故障進行維修，此時為聯(lián)通整個光纜故障。2021 年8 月18 日，查看網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺，發(fā)現(xiàn)故障告警仍未解除，聯(lián)系聯(lián)通運維人員，給予的答復是17日20時已修復鏈路，經(jīng)值班人員確認雷達站已于17 日晚上互聯(lián)網(wǎng)恢復正常，互聯(lián)網(wǎng)鏈路為聯(lián)通鏈路，但網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺告警仍未解除。值班人員進一步核實，確認氣象內(nèi)網(wǎng)聯(lián)通鏈路通信故障，聯(lián)通運維人員再次排查，排查結(jié)果為聯(lián)通光纜單芯故障，而非整個光纜故障。此次故障告警避免了因互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通鏈路恢復正常，而誤以為氣象內(nèi)網(wǎng)聯(lián)通鏈路也恢復正常的情況發(fā)生。雷達站聯(lián)通鏈路故障告警如圖4所示。

圖4 雷達站聯(lián)通鏈路故障告警

4.3 汛期應(yīng)急演練實時監(jiān)控

為做好對全盟汛期氣象服務(wù)的保障工作，確保汛期內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定運行，汛期前組織開展全盟氣象寬帶網(wǎng)應(yīng)急演練，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺可對應(yīng)急演練過程進行實時監(jiān)控，能保障應(yīng)急演練過程中的氣象通信網(wǎng)絡(luò)運行正常。演練開始前，通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺確認各個鏈路運行是否正常，如果某個旗縣網(wǎng)絡(luò)鏈路出現(xiàn)故障，則該旗縣不參加應(yīng)急演練。演練過程中，登錄路由器相應(yīng)端口來執(zhí)行命令，用以模擬鏈路故障，通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺查看鏈路故障告警及備份鏈路啟用情況。因為網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺設(shè)置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備大部分監(jiān)控項監(jiān)測間隔為1 min 或3 min，所以能及時對網(wǎng)絡(luò)故障進行報警。最后，登錄路由器相應(yīng)端口執(zhí)行命令解除故障，通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺查看鏈路是否恢復正常。全盟氣象寬帶網(wǎng)應(yīng)急演練記錄如圖5所示。

圖5 全盟氣象寬帶網(wǎng)應(yīng)急演練記錄

5 結(jié)語

基于Zabbix 的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺自投入運行以來，可對錫林郭勒盟氣象局上至區(qū)局、下至旗縣局及雷達站的廣域網(wǎng)鏈路進行實時監(jiān)控，解決了雷達站雙鏈路難監(jiān)控的問題，實現(xiàn)對鏈路故障及時告警，提高了發(fā)現(xiàn)故障和解除故障的效率。此外，該平臺還能采集網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的其他參數(shù)（如端口通信模式、收發(fā)流量等），能及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中存在的問題，提高了氣象信息網(wǎng)絡(luò)運維管理能力，保障了通信網(wǎng)絡(luò)的高效穩(wěn)定運行。