基于插件技術(shù)的綜合網(wǎng)管系統(tǒng)通用網(wǎng)元代理的分析與設(shè)計(jì)*

王萌，朱曉民，李煒

（1 北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100876;2 東信北郵信息技術(shù)有限公司，北京 100191）

移動(dòng)智能網(wǎng)是一種在移動(dòng)網(wǎng)中快速、有效、經(jīng)濟(jì)、方便的提供新業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)[1]。隨著移動(dòng)智能網(wǎng)的發(fā)展成熟，部署在網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，軟件和主機(jī)的數(shù)量也在相應(yīng)的增多，網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)資源的管理問題也越來越突出[2]。綜合網(wǎng)管系統(tǒng)可以通過一個(gè)控制操作臺(tái)實(shí)現(xiàn)對互聯(lián)的多個(gè)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的管理，能夠提供對多專業(yè)多廠家多個(gè)業(yè)務(wù)子網(wǎng)的透視、對所管業(yè)務(wù)的了解及對故障定位和故障排除的支持。

隨著智能網(wǎng)業(yè)務(wù)的拓展[3]，原有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要進(jìn)行修改或者升級(jí)，可能會(huì)增加或者修改網(wǎng)管監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，其自身的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)如KPI（關(guān)鍵績效指標(biāo)）等也可能會(huì)發(fā)生變化，而目前只能通過更新各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的網(wǎng)管代理來進(jìn)行適應(yīng)，導(dǎo)致現(xiàn)網(wǎng)維護(hù)的成本較高，業(yè)務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)管代理開發(fā)者的開發(fā)負(fù)擔(dān)和現(xiàn)網(wǎng)工程客服人員的升級(jí)維護(hù)負(fù)擔(dān)較重，因此如何設(shè)計(jì)一種通用可擴(kuò)展的網(wǎng)元代理，在業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能變動(dòng)或者擴(kuò)展時(shí)，不需要對代理進(jìn)行重新開發(fā)，以最小的代價(jià)適應(yīng)智能網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展，是一個(gè)亟需解決的問題。

插件式架構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)充性、可定制性和易維護(hù)性，本文即在論述插件設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上提出了一種基于插件技術(shù)實(shí)現(xiàn)通用網(wǎng)元代理的設(shè)計(jì)思路。

1 基于插件的軟件設(shè)計(jì)思想

插件是一種遵循統(tǒng)一的預(yù)定義應(yīng)用接口規(guī)范編寫出來的程序，主框架程序（宿主程序）在運(yùn)行時(shí)通過接口規(guī)范對插件進(jìn)行調(diào)用，以擴(kuò)展應(yīng)用程序的功能[4]。插件結(jié)構(gòu)有助于應(yīng)用程序功能的擴(kuò)充和維護(hù)，許多著名的軟件都運(yùn)用了這一技術(shù)，例如火狐瀏覽器、微信、Eclipse、Adobe Photoshop等。

1.1 基于插件的軟件開發(fā)框架

基于插件開發(fā)的軟件可分為插件和宿主程序兩部分，兩者之間可以互相通信，宿主程序通過增刪或者修改插件來擴(kuò)充或者變更整個(gè)軟件的功能。插件與調(diào)用它的宿主程序之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖1所示。

圖1 插件和宿主程序UML關(guān)系圖

可以看到宿主程序和插件之間需要事先約定好兩種接口，其一是宿主程序接口，由宿主程序?qū)崿F(xiàn)，插件調(diào)用這些接口獲取宿主程序內(nèi)部的各種資源和數(shù)據(jù)，宿主程序接口為插件提供了定制宿主程序所需的全部接口；其二從插件的角度，為了使宿主程序能夠裝載并成功調(diào)用，插件也必須遵循宿主程序提供的插件接口，它為宿主程序提供了裝載和調(diào)度插件所需要的全部方法[5]。

1.2 插件技術(shù)的優(yōu)勢

基于插件的軟件開發(fā)框架能夠有效的減少系統(tǒng)各模塊之間的耦合；同時(shí)軟件新增加功能時(shí)不需要修改現(xiàn)有代碼，只需新開發(fā)插件進(jìn)行安裝即可，增強(qiáng)了軟件的可擴(kuò)展性；另外由于具體的功能由插件來實(shí)現(xiàn)，也降低了系統(tǒng)的整體復(fù)雜度。

2 基于插件的通用網(wǎng)元代理分析與設(shè)計(jì)

2.1 通用網(wǎng)元代理總體架構(gòu)

通用網(wǎng)元代理作為綜合網(wǎng)管系統(tǒng)的重要組成部分，它運(yùn)行于所有的被管理主機(jī)，其主要功能在于收集被管理主機(jī)的各種配置和運(yùn)行數(shù)據(jù)。根據(jù)插件式架構(gòu)設(shè)計(jì)思想，可以將通用網(wǎng)元代理劃分為代理接口、插件管理、插件調(diào)度和插件庫4大部分（如圖2所示）。

代理接口模塊實(shí)現(xiàn)與綜合網(wǎng)管系統(tǒng)控制中心的通信、消息轉(zhuǎn)發(fā)等功能；插件管理模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對插件的管理功能，包括插件的新增、刪除、驗(yàn)證、已安裝插件信息查詢、插件運(yùn)行狀態(tài)查詢等功能；插件調(diào)度模塊實(shí)現(xiàn)了插件自動(dòng)安裝升級(jí)、網(wǎng)管數(shù)據(jù)采集等通用網(wǎng)元代理的核心功能。

圖2 基于插件的通用網(wǎng)元代理結(jié)構(gòu)

2.2 插件及接口設(shè)計(jì)

通用網(wǎng)元代理接收綜合網(wǎng)管系統(tǒng)的命令調(diào)用相應(yīng)插件獲取網(wǎng)管數(shù)據(jù)，因此不需要宿主程序提供接口，只需設(shè)計(jì)插件接口規(guī)范即可。因?yàn)槊總€(gè)插件都單獨(dú)實(shí)現(xiàn)獲取某種網(wǎng)管數(shù)據(jù)的功能，所以這里將插件設(shè)計(jì)為單獨(dú)的可執(zhí)行程序，而宿主程序通過調(diào)用這些單獨(dú)的可執(zhí)行程序來實(shí)現(xiàn)具體的功能。

插件接口要提供宿主程序調(diào)用插件所需的所有方法，包括幫助信息、版本信息、測試信息、參數(shù)配置信息、能力信息，所有為通用網(wǎng)元代理開發(fā)的插件都需要實(shí)現(xiàn)這些接口，根據(jù)插件的設(shè)計(jì)，插件接口需要通過傳遞給插件的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，分別對應(yīng)插件-help、-version、-test、-paraminfo、-dataindex參數(shù)。其中參數(shù)信息即實(shí)現(xiàn)插件的功能所需要的必須的參數(shù)，供插件調(diào)用的時(shí)候使用；能力信息即插件實(shí)現(xiàn)功能的描述，將插件獲取的數(shù)據(jù)細(xì)化為數(shù)據(jù)指標(biāo)，例如CPU占用率，內(nèi)存剩余容量等，所有插件返回信息均使用XML格式化，例如插件返回版本信息如圖 3所示。

圖3 插件返回版本信息示例

根據(jù)具體需求，插件可以使用shell等腳本語言或者C/C++等高級(jí)語言編寫，只需要符合上面所述的接口規(guī)范即可。

2.3 插件庫設(shè)計(jì)

由于插件需要從綜合網(wǎng)管系統(tǒng)安裝到通用網(wǎng)元代理，因此需要在代理本地維護(hù)一個(gè)插件庫，建立目錄分別存儲(chǔ)不同形式或狀態(tài)的插件，如表1所示。

表1 插件庫設(shè)計(jì)

2.4 插件管理設(shè)計(jì)

支持插件功能的應(yīng)用程序都需要對已安裝的插件進(jìn)行管理。通用網(wǎng)元代理可以在一個(gè)配置文件中為每個(gè)已安裝的插件維護(hù)一條記錄，保存該插件的編號(hào)、版本、位置、狀態(tài)、更新時(shí)間等信息，進(jìn)而利用這些信息實(shí)現(xiàn)插件的安裝、驗(yàn)證、卸載等管理功能。

根據(jù)實(shí)際情況，插件在通用網(wǎng)元代理側(cè)的狀態(tài)可劃分為5種：初始、安裝失敗、安裝成功、驗(yàn)證失敗、有效。插件首次安裝狀態(tài)為初始，之后狀態(tài)通過安裝、卸載、驗(yàn)證3種操作進(jìn)行遷移。插件狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖4所示，其中實(shí)線為安裝操作，虛線為卸載操作，點(diǎn)劃線為驗(yàn)證操作。

當(dāng)且僅當(dāng)插件處于有效狀態(tài)時(shí)，才能被通用網(wǎng)元代理調(diào)度使用。

圖4 插件狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系

2.5 插件調(diào)度設(shè)計(jì)

插件調(diào)度模塊需要根據(jù)綜合網(wǎng)管系統(tǒng)的指令執(zhí)行相應(yīng)的插件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，通用網(wǎng)元代理側(cè)啟動(dòng)單獨(dú)的進(jìn)程負(fù)責(zé)插件調(diào)度。由于綜合網(wǎng)管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取指令可能存在并發(fā)，因此插件調(diào)度進(jìn)程需要支持同時(shí)維護(hù)多個(gè)調(diào)度任務(wù)，每一個(gè)調(diào)度任務(wù)都是一個(gè)狀態(tài)遷移過程（如圖 5所示），包括4種狀態(tài)：修復(fù)（插件未準(zhǔn)備好，修復(fù)插件），就緒（插件就緒，等待調(diào)度）、運(yùn)行（插件運(yùn)行）、結(jié)束（插件執(zhí)行結(jié)束）。

圖5 插件調(diào)度狀態(tài)遷移圖

當(dāng)插件狀態(tài)非有效、插件不存在或者當(dāng)前安裝插件版本與接收的調(diào)度命令要求的不一致時(shí)，調(diào)度任務(wù)進(jìn)入修復(fù)狀態(tài)，此時(shí)通用網(wǎng)元代理從綜合網(wǎng)管系統(tǒng)下載最新插件代碼進(jìn)行安裝驗(yàn)證，插件狀態(tài)變?yōu)橛行Ш?，調(diào)度任務(wù)才能進(jìn)入就緒狀態(tài)等待調(diào)度，從而實(shí)現(xiàn)了插件自動(dòng)修復(fù)和自動(dòng)升級(jí)的功能。

由于數(shù)據(jù)采集可能存在單次和定期兩種情況，因此插件調(diào)度任務(wù)也需要支持兩種模式：單次調(diào)度和周期調(diào)度。當(dāng)處于周期調(diào)度模式時(shí)，調(diào)度任務(wù)進(jìn)入結(jié)束狀態(tài)后會(huì)再次遷移到就緒狀態(tài)等待下次調(diào)度。

3 結(jié)語

本文提出的基于插件的通用網(wǎng)元代理的設(shè)計(jì)思路在功能與技術(shù)上都突破了傳統(tǒng)的思維，為綜合網(wǎng)管系統(tǒng)提供了智能化、可擴(kuò)展、易維護(hù)的網(wǎng)管數(shù)據(jù)采集服務(wù)，業(yè)務(wù)功能的變更或者業(yè)務(wù)系統(tǒng)的擴(kuò)展只需要修改相應(yīng)的插件即可完成兼容，降低了業(yè)務(wù)側(cè)網(wǎng)管功能開發(fā)人員的負(fù)擔(dān)以及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本。本文提到的插件結(jié)構(gòu)需要在綜合網(wǎng)管系統(tǒng)控制中心提供對所有系統(tǒng)支持插件的管理功能，還需要進(jìn)一步的研究。

[1]廖建新，王晶，郭力等.移動(dòng)智能網(wǎng)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2000(11)：1-10.

[2]呂獻(xiàn)美，王晶.移動(dòng)智能網(wǎng)自動(dòng)例檢系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)[J].電信技術(shù)，2009(8)：108-110.

[3]呂新榮，廖建新，朱曉民，武家春.無差別移動(dòng)性管理網(wǎng)絡(luò)[J].通信學(xué)報(bào)，2007，28(7)：1-7.

[4]李延春.軟件插件技術(shù)的原理與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2003(7)：24-26.

[5]陳方明，陳奇.基于插件思想的可重用軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]，計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2005(1)：172-176.