基于事件知識(shí)庫(kù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障管理研究

王 堃 趙建新

[摘要]計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的管理是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)之一，分析網(wǎng)絡(luò)故障的類型，提出將事件知識(shí)庫(kù)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障的管理。實(shí)驗(yàn)表明，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障的智能管理提供基于知識(shí)的決策手段，比傳統(tǒng)的管理方式具有更高的決策水平，為專家系統(tǒng)技術(shù)在故障的檢測(cè)和隔離方面更加廣泛的應(yīng)用，奠定一定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]網(wǎng)絡(luò)故障智能化事件知識(shí)庫(kù)

中圖分類號(hào)：TP3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—7597(2009)1010082—01

一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障管理的類型

故障類型指的是具有某種特征的故障的分類。通常我們可以根據(jù)故障發(fā)生來(lái)源的不同，將它們劃分為兩大類，即硬故障(hard errors)和軟故障(soft errors)。硬故障是指網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備在工作過(guò)程中產(chǎn)生的各種錯(cuò)誤。這些錯(cuò)誤與該設(shè)備的作用有密切關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的復(fù)雜性也正是由于設(shè)備的多樣性而體現(xiàn)出來(lái)的。根據(jù)這網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的作用，我們也可以將故障簡(jiǎn)單分為以下三類：

(一)連接設(shè)備故障

這種故障的現(xiàn)象主要是網(wǎng)絡(luò)的物理連接出現(xiàn)問(wèn)題，也可以稱為通路故障。造成故障的原因可能是電纜線斷開、收發(fā)器斷開或不能正常工作以及其它連接設(shè)備間的接口出問(wèn)題等等。根據(jù)這類故障的來(lái)源不同，我們又可以將該類型的故障細(xì)分為線路故障、網(wǎng)絡(luò)接口故障、收發(fā)器故障、路由器故障等等，該類故障是故障管理的最主要對(duì)象。

(二)共享設(shè)備故障

這種故障的表現(xiàn)是用于資源共享的設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，不能提供或享受所需的服務(wù)。同樣，該類型的故障也可以細(xì)分為服務(wù)器故障(打印機(jī)故障、文件服務(wù)器故障等)、工作站故障等等。

(三)其它設(shè)備故障

包括電源故障、監(jiān)控器故障、測(cè)試儀故障、分析儀故障等等。軟故障是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件運(yùn)行出錯(cuò)。軟故障的發(fā)現(xiàn)和處理是在管理過(guò)程中逐漸被人們所認(rèn)識(shí)的，因?yàn)檐浖儆谝环N無(wú)形的東西，問(wèn)題的表現(xiàn)不如硬件那么直觀。從這個(gè)意義上看，軟故障的識(shí)別和診斷更加困難。故障管理中所處理的軟故障主要針對(duì)與網(wǎng)絡(luò)通訊和服務(wù)有關(guān)的系統(tǒng)軟件，它可以直接根據(jù)網(wǎng)絡(luò)軟件來(lái)劃分，包括通訊協(xié)議軟件故障、網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(FNS)故障、文件傳輸軟件故障、域名服務(wù)系統(tǒng)(DNS)等等，其中通訊協(xié)議軟件故障是系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。這種錯(cuò)誤通常是在協(xié)議軟件運(yùn)行時(shí)遇到某個(gè)異常條件(如緩沖隊(duì)列滿)或協(xié)議軟件本身未提供可靠機(jī)制而導(dǎo)致傳輸失敗，報(bào)文丟失。

故障類型并不是一成不變的。隨著網(wǎng)絡(luò)在復(fù)雜性和規(guī)模上提高，網(wǎng)絡(luò)故障管理的要求也在不斷增加。新的技術(shù)、設(shè)備的應(yīng)用使故障的類型、故障原因、故障源等各方面都發(fā)生了變化，這就要求故障管理系統(tǒng)必須增加新的內(nèi)容。

二、影響故障管理的因素

與網(wǎng)絡(luò)管理一樣，故障管理也必須考慮三方面的因素：過(guò)程、設(shè)各和工具、人員。成功的故障管理策略是這三者的完整結(jié)合，而不僅僅是其中的某一個(gè)方面。過(guò)程主要指為實(shí)現(xiàn)故障管理功能而進(jìn)行的操作，了解管理的一般過(guò)程是開發(fā)一個(gè)實(shí)用的故障管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。設(shè)備和工具指的是進(jìn)行故障管理的軟硬件工具，包括故障檢測(cè)設(shè)備、維修設(shè)備、實(shí)用的故障管理系統(tǒng)等。設(shè)備和工具在故障管理中起著非常重要的作用，它可以幫助管理員和工程師實(shí)施管理功能，排除故障，保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

三、基于事件知識(shí)庫(kù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障

為了能夠更有效地對(duì)各種大型復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，許多研究人員將人工智能技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)管理領(lǐng)域。雖然全面的智能化的網(wǎng)絡(luò)管理距離實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)長(zhǎng)的一段路要走，但是在網(wǎng)絡(luò)管理的特定領(lǐng)域?qū)嵤┲悄芑绕涫腔趯＜蚁到y(tǒng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)管理是可行的。用于故障管理的專家系統(tǒng)由知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、知識(shí)獲取模塊和解釋接口四大主要部分組成。專家系統(tǒng)以其實(shí)時(shí)性、協(xié)作管理、層次性等特點(diǎn)，特別適合用在網(wǎng)絡(luò)的故障管理領(lǐng)域。但同時(shí)專家系統(tǒng)也面臨一些難題：動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)變化可能需要經(jīng)常更新知識(shí)庫(kù)；由于網(wǎng)絡(luò)故障可能會(huì)相關(guān)到其它許多事件，很難確定與某一癥狀相關(guān)的時(shí)間的開始和結(jié)束，解釋和綜合消息復(fù)雜；可能需要大量的指令用以標(biāo)識(shí)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，并且專家系統(tǒng)需要和它們接口；專家系統(tǒng)的知識(shí)獲取一直以來(lái)是瓶頸所在，要想成功地獲取網(wǎng)絡(luò)故障知識(shí)，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的網(wǎng)絡(luò)專家。在實(shí)現(xiàn)智能化網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)時(shí)，還必須把握系統(tǒng)復(fù)雜性與系統(tǒng)性能的關(guān)系。不僅要利用將較為成熟的人工智能技術(shù)，而且要考慮實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜度和引入人工智能技術(shù)對(duì)系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性的影響。

在專家系統(tǒng)中，知識(shí)的表示有邏輯表示法、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法、規(guī)則表示法、特性表示法、框架表示法和過(guò)程表示法。產(chǎn)生式表示法，即規(guī)則表示法，是最常見(jiàn)的一種表示法。其特點(diǎn)是模塊性、一致性和自然。知識(shí)庫(kù)是知識(shí)的集合，嚴(yán)格意義上的知識(shí)庫(kù)包括概念、事實(shí)和規(guī)則只部分，缺一不可。為了提高故障管理的智能水平，可以建立事件知識(shí)庫(kù)(EKB。Event Knowledge Base，用于存儲(chǔ)所有己知事件的類型、產(chǎn)生事件的原因和所造成的影響，以及應(yīng)該采取什么樣的措施等一些細(xì)節(jié)的靜態(tài)描述。這個(gè)E髓并不是真正意義上的知識(shí)庫(kù)，它的數(shù)據(jù)僅僅包含了屬性值與元組，而屬性值表示概念，元組表示事實(shí)。但研究EKB可以為今后建立完善的知識(shí)庫(kù)奠定基礎(chǔ)。在EKB中存儲(chǔ)了已經(jīng)確定事件。最初，被確定的事件僅限于一些標(biāo)準(zhǔn)事件和措施。隨著網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和系統(tǒng)的反饋，EKB的內(nèi)容將不斷增加。理想狀態(tài)是能夠確定所有的事件。下面是EKB涉及到的只種基本的數(shù)據(jù)庫(kù)表：

1事件類型表：該表中主要存儲(chǔ)了事件的靜態(tài)定義。

腳中保存了己確定的事件可能涉及的相關(guān)知識(shí)，如事件類別(如：性能、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用事件或其它)、嚴(yán)重程度(如：嚴(yán)重、主要、次要、警告等)、產(chǎn)生事件的設(shè)備標(biāo)識(shí)、指明設(shè)各的類型、事件造成什么影響(如：影響網(wǎng)速、單個(gè)用戶不能訪問(wèn)等)、故障排除參考策略、上次更新的時(shí)期／時(shí)間、關(guān)于這個(gè)事件的各注信息、事件的詳細(xì)描述等。

2，實(shí)時(shí)事件表：描述了正在運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)時(shí)事件。

實(shí)時(shí)事件表中提供可能用的一些字段，用于記錄網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中發(fā)生的事件，如：設(shè)備的ID(從IP地址或查詢?cè)O(shè)各表可以獲得)、實(shí)時(shí)事件的狀態(tài)(如：新增、確認(rèn)、清除等)、根據(jù)故障票ID獲得的相應(yīng)的故障票信息等。

3，設(shè)備信息表：存儲(chǔ)了網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的實(shí)際參數(shù)。

設(shè)備信息表主要記錄了每個(gè)設(shè)備的相關(guān)參數(shù)。例如，設(shè)備ID號(hào)、IP地址、設(shè)備名稱、廠商、類型、重要性級(jí)別等。

EKB中存儲(chǔ)的相關(guān)事件的知識(shí)主要來(lái)源于專家。開發(fā)人員將獲得的知識(shí)應(yīng)用到與故障管理相關(guān)的系統(tǒng)中，根據(jù)不同系統(tǒng)的需要分配相應(yīng)的知識(shí)，以提高系統(tǒng)性能。雖然EKB并不是嚴(yán)格意義上的知識(shí)庫(kù)，但在開發(fā)過(guò)程中，可以通過(guò)不斷地增加和修正EKB的內(nèi)容，在一定程度上提高系統(tǒng)的智能水平。

四、結(jié)論

現(xiàn)在一些網(wǎng)管軟件趨向于將專家系統(tǒng)等人工智能技術(shù)引入到網(wǎng)絡(luò)故障診斷和排除中。提高網(wǎng)絡(luò)故障的智能水平有助于網(wǎng)絡(luò)高效、可靠地運(yùn)行。