一種基于JSON的網(wǎng)管拓撲實現(xiàn)

李亞平 劉夢陽 張一村 何曉煥 敦科翔

摘要：真實的網(wǎng)絡結構復雜多級、設備數(shù)量及種類較多，難以對網(wǎng)元信息及設備故障告警信息等進行高度、全面、直觀的可視化監(jiān)控。介紹了JSON， JTopo技術的重要特性、優(yōu)勢以及系統(tǒng)總體設計與數(shù)據(jù)處理過程，實現(xiàn)了一種基于JSON的網(wǎng)管拓撲定制，具有構建靈活、多級展示、便于存儲、映射準確和耦合性低等特點，使設備告警故障分析與定位更加直觀化、自動化及智能化，具有一定的應用價值。

關鍵詞：JSON；JTopo；網(wǎng)管；拓撲

中圖分類號：TP393.02文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2019）19-65-4

0引言

JSON是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換語言，可在很大程度上節(jié)省數(shù)據(jù)量[1]，JTopo是一款國產(chǎn)免費且強大的拓撲圖形化界面開發(fā)工具[2]。由于真實的網(wǎng)絡結構復雜多級、設備數(shù)量及種類較多，難以對網(wǎng)元信息、設備故障告警信息等進行全面、直觀的可視化監(jiān)控，針對這一問題，結合JSON， JTopo技術的優(yōu)勢，實現(xiàn)了一種基于JSON的網(wǎng)管拓撲定制，使得設備告警故障分析與定位更加直觀化、自動化和智能化。

1關鍵技術

1.1 JSON的重要特性

JSON數(shù)據(jù)格式簡潔清晰，是獨立于語言的文本格式，為開發(fā)者閱讀和計算機解析提供便利[3]。JSON具有下列重要特性：①擴展性良好，能夠彌補HTML僅能描述數(shù)據(jù)顯示樣式的缺點[4]；②格式簡潔清晰、占用帶寬少、傳輸速率高[5]；③易于解析和處理，大大提升開發(fā)效率；④支持多種語言，易于維護。

1.2 JTopo優(yōu)勢

JTopo基于HTML5 Canvas關系[6]，相對于當下的很多圖形界面開發(fā)軟件，具有如下優(yōu)勢：①接口設計簡單，圖形構建便捷；②兼容性良好[7]；③采用JSON數(shù)據(jù)格式進行數(shù)據(jù)傳輸，格式簡潔清晰；④使用方便，容易閱讀，用戶滿意度高；⑤占用空間少，傳輸高效[8]。

2系統(tǒng)總體設計

2.1拓撲結構

拓撲抽象和機框資源抽象如圖1所示。

拓撲是網(wǎng)管系統(tǒng)的主要展現(xiàn)形式，是融合展示、一體化集成操作的關鍵所在。拓撲是樹形結構，可抽象成類似的數(shù)據(jù)格式。拓撲的子網(wǎng)是一個小型拓撲，可邏輯迭代、降低冗余，實現(xiàn)分層。設備可通過3級設備描述網(wǎng)元進行描述，一個機框資源可對應多個設備。

2.2整體框架設計

網(wǎng)管拓撲實現(xiàn)的整體架構如圖2所示，采用B/S架構，從模塊上可分為以下4個部分。

①前臺界面層：系統(tǒng)的前端模塊，負責發(fā)送用戶操作請求到業(yè)務邏輯層，然后接收并顯示返回結果。本系統(tǒng)使用JTopo實現(xiàn)拓撲和告警等相關信息的展示。具體包括：界面組成、顯示及操作。

②后臺數(shù)據(jù)處理模塊：系統(tǒng)的業(yè)務邏輯層，負責接收界面層發(fā)送的操作請求并對數(shù)據(jù)層進行訪問，將結果以JSON格式返回給界面層。本系統(tǒng)使用Java技術，其相關數(shù)據(jù)處理過程，包括告警管理及網(wǎng)元和拓撲管理。

③數(shù)據(jù)庫接口Hibernate：在本系統(tǒng)中負責連接后臺數(shù)據(jù)處理模塊與MySQL數(shù)據(jù)庫。

④MySQL數(shù)據(jù)庫：系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問層，負責存儲用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和經(jīng)處理后的數(shù)據(jù)。

3數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)

利用JSON數(shù)據(jù)格式和JTopo技術在網(wǎng)管系統(tǒng)中可以實現(xiàn)靈活定制、多級展示、便于存儲、映射準確、耦合性低的拓撲管理功能，主要包含拓撲新建、拓撲數(shù)據(jù)展示、拓撲與網(wǎng)元告警映射等。

3.1關鍵數(shù)據(jù)表及JSON結構設計

系統(tǒng)中涉及的數(shù)據(jù)表包括：系統(tǒng)設備表（Equips）、拓撲數(shù)據(jù)表（TopoData）、機框資源表、產(chǎn)品系列表、設備類型表以及告警狀態(tài)表等，關鍵數(shù)據(jù)表設計如表1所示。

表1為系統(tǒng)設備表，用來存儲系統(tǒng)所管理的實際物理設備。設備通過TopoID與TopoData表關聯(lián)，表示設備所屬拓撲。設備通過ResID與機框資源表關聯(lián)，表示設備所屬機框資源。通過Series， Style， EquipID能唯一確定某個設備，并且通過Series， Style與產(chǎn)品系列表和設備類型表進行關聯(lián)。

拓撲數(shù)據(jù)表，用來存儲系統(tǒng)的拓撲數(shù)據(jù)。關鍵設計通過所屬父拓撲的ID將拓撲與子網(wǎng)進行關聯(lián)，給定最上層拓撲ID即可查詢其下層的所有子網(wǎng)。通過子網(wǎng)ID唯一確定某個子網(wǎng)。設備的JSON結構的主要key值說明如表2所示。

3.2拓撲新建實現(xiàn)

拓撲新建的后臺數(shù)據(jù)處理流程如圖3所示。

首先解析拓撲JSON，得到拓撲信息及網(wǎng)元信息JSON，然后將網(wǎng)元信息JSON以HTML形式保存到指定路徑；再保存拓撲信息到TopoData表；接著解析網(wǎng)元信息JSON為設備、子網(wǎng)或IMS；保存設備到Equips表，保存子網(wǎng)和IMS到TopoData表；最后判斷數(shù)據(jù)是否保存成功，返回結果到前臺，并給出提示。

3.3拓撲展示實現(xiàn)

拓撲展示的流程圖如圖4所示。

前臺進行Ajax請求，后臺根據(jù)TopoID查詢拓撲，得到HTML文件路徑、背景圖路徑、Equips表及TopoData表等需要展示的數(shù)據(jù)，然后對其進行業(yè)務處理及數(shù)據(jù)庫操作，再將對象封裝為JSON格式，前臺調(diào)用Ready函數(shù)，獲取JSON數(shù)據(jù)并解析，然后利用JTopo對其展示。

3.4拓撲與網(wǎng)元告警映射實現(xiàn)

拓撲與網(wǎng)元告警映射實現(xiàn)流程如下：

①前臺通過定時器進行Ajax請求；

②后臺根據(jù)拓撲ID通過回調(diào)函數(shù)查詢所有屬于該拓撲的子網(wǎng)，然后通過拓撲ID查詢系統(tǒng)設備表和告警狀態(tài)表，如果屬于子網(wǎng)的設備存在告警，則子網(wǎng)也存在告警，子網(wǎng)的告警信息取決于屬于該子網(wǎng)的設備的最高級別的告警，得到所有子網(wǎng)的告警信息，包括子網(wǎng)ID、告警級別和告警顏色；

③后臺根據(jù)拓撲ID查詢屬于當前拓撲的所有設備及其對應的告警狀態(tài)，得到當前拓撲設備的告警信息，包括產(chǎn)品系列—設備類型—設備ID、告警級別和告警顏色；

④將存在告警的對象（包括設備及子網(wǎng)）及相應告警信息封裝為JSON數(shù)據(jù)格式；

⑤前臺根據(jù)唯一標識對JSON進行解析，得到相應告警信息；

⑥前臺啟用告警閃爍定時器，顯示拓撲中網(wǎng)元的告警顏色和告警級別信息。

通過上述拓撲新建、數(shù)據(jù)展示、拓撲與網(wǎng)元告警映射，可以實現(xiàn)整個網(wǎng)管系統(tǒng)實時、直觀地展示信息。同時在拓撲展示頁面中，還可以查看當前告警、歷史告警，清除當前告警及對設備進行配置等。

本系統(tǒng)除了實現(xiàn)上述功能外，還完成了拓撲編輯、機框資源管理、設備描述網(wǎng)元與告警映射等。

4實驗結果

經(jīng)過拓撲新建、展示及拓撲與網(wǎng)元告警映射后，利用JSON， JTopo技術繪制出網(wǎng)管拓撲圖和機框資源圖，分別如圖5和圖6所示。圖5中顯示各網(wǎng)元、子網(wǎng)及IMS的當前狀態(tài)，若存在告警，則閃爍顯示告警級別及告警顏色。圖6中顯示各設備描述網(wǎng)元的當前狀態(tài)，若存在告警，則閃爍顯示告警級別及相應的告警顏色。

相對于其他拓撲圖，該網(wǎng)管拓撲具有高度集成、分層解耦、高效處理、完美兼容及靈活部署等優(yōu)勢，可多級展示、便于存儲、映射準確，實現(xiàn)故障設備及單元的快速定位，提高分析與解決故障的效率。

5結束語

介紹了JSON， JTopo技術的重要特性及優(yōu)勢、系統(tǒng)總體設計與數(shù)據(jù)處理過程，繪制了網(wǎng)管拓撲圖，具有高度集成、分層解耦、高效處理、完美兼容及靈活部署等優(yōu)勢，設備告警故障分析與定位更加直觀化、自動化及智能化，未來可借鑒和應用于設備配置、云平臺、監(jiān)控系統(tǒng)和智慧城市等。

參考文獻

[1]葉晶晶.基于HTML5的拓撲圖繪制引擎設計與實現(xiàn)[D].南昌：南昌航空大學， 2017.

[2]黃永旭.Web網(wǎng)絡拓撲展示系統(tǒng)關鍵技術研究[D].北京：北京郵電大學， 2017.

[3]平淑文，潘玨羽，張學金，等.基于HTML5和Java Script輕量型動畫框架開發(fā)[J].計算機技術與發(fā)展， 2013，23（12）：5-10.

[4]朱峰.基于JSON的互聯(lián)網(wǎng)異構數(shù)據(jù)整合的應用研究[D].南京：南京郵電大學， 2016.

[5] Crockford D. JSON：The Fat-free Alternative to XML[J].Proc of XML，2016：1-13.

[6]谷偉.基于HTML5 Canvas的客戶端圖表技術研究[J].信息技術， 2013，37（9）：107-110.

[7]吳煜州.XML壓縮算法及二進制數(shù)據(jù)序列化研究[D].廈門：廈門大學， 2012.

[8]王粵.硬件資源信息獲取與展示系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].開封：河南大學， 2018.

[9]過其峰，阮海波，王玉紅，等.基于Flex和Java的配網(wǎng)通信網(wǎng)管系統(tǒng)的拓撲設計與實現(xiàn)[J].自動化技術與應用，2018，37（12）：48-50.