基于APM的用戶體驗(yàn)與業(yè)務(wù)可視化監(jiān)控信息運(yùn)維與服務(wù)體系建設(shè)

廖臣 吳方權(quán) 李文科 朱顯峰

摘 要：APM是一種針對(duì)企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的管理方案，通過(guò)此方案可以對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的程序性能進(jìn)行管理，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)故障管理系統(tǒng)化，信息化。一般情況下，APM應(yīng)在應(yīng)用當(dāng)中具有覆蓋范圍廣泛的優(yōu)勢(shì)，普遍來(lái)說(shuō)能夠覆蓋5個(gè)部分，即終端用戶體驗(yàn)、應(yīng)用架構(gòu)映射、深度應(yīng)用診斷、應(yīng)用事務(wù)的分析、數(shù)據(jù)分析，這5個(gè)部分是構(gòu)建企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的必要框架，因此本文將針對(duì)此5項(xiàng)進(jìn)行分析。本文在大運(yùn)維視角下，結(jié)合APM應(yīng)用性能需求進(jìn)行業(yè)務(wù)可視化監(jiān)控信息運(yùn)維與服務(wù)體系建設(shè)，建設(shè)目的在于提高用戶在對(duì)平臺(tái)各功能使用中的體驗(yàn)，使傳統(tǒng)企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的被動(dòng)式服務(wù)，轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩艨梢暬闹鲃?dòng)式體驗(yàn)系統(tǒng)，同時(shí)需要體現(xiàn)出自動(dòng)化、實(shí)時(shí)性的監(jiān)控功能。

關(guān)鍵詞：APM應(yīng)用性能需求; 大運(yùn)維視角; 業(yè)務(wù)可視化監(jiān)控信息運(yùn)維

中圖分類(lèi)號(hào)： TG409

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Abstract：APM is a management scheme for real-time monitoring of enterprise application systems. This scheme can manage the program performance of the application system， and at the same time realize systematization and informationization of fault management. In general， APM should have a wide range of advantages in the application， generally covering five parts， namely end user experience， application architecture mapping， deep application diagnosis， application transaction analysis， data analysis， these five parts It is the necessary framework to build an enterprise application system， so this article will analyze these five items. In the perspective of the big operation and maintenance， this paper combines the performance requirements of APM to conduct business visualization and monitoring information operation and maintenance and service system construction. The purpose of the construction is to improve the user experience in the use of various functions of the platform， and to transform the passive service of traditional enterprise application systems. The active experience system for users to visualize， while also reflecting the automation and real-time monitoring functions.

Key words：APM application performance monitoring; large operation and maintenance perspective; business visualization monitoring information operation and maintenance

0 引言

在以往的應(yīng)用當(dāng)中，APM最主要的功能展現(xiàn)為監(jiān)測(cè)企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用的運(yùn)行性能，原理在于通過(guò)用戶應(yīng)用功能所產(chǎn)生的記錄，對(duì)功能硬件的利用率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過(guò)計(jì)算即可了解到用戶的喜好以及用戶體驗(yàn)良好的功能，這個(gè)方法雖然具有一定的應(yīng)用價(jià)值，但卻存在一個(gè)缺陷，即用戶的被動(dòng)響應(yīng)時(shí)間，因?yàn)橛脩粼谑褂卯?dāng)中并不能主動(dòng)獲取功能狀態(tài)，所以在相應(yīng)時(shí)間上可能會(huì)出現(xiàn)延遲，說(shuō)明利用率存在不準(zhǔn)確，所以需要進(jìn)行改進(jìn)，使用戶能夠主動(dòng)得到體驗(yàn)，并加速響應(yīng)時(shí)間。

1 可視化監(jiān)控信息運(yùn)維與服務(wù)體系建設(shè)基礎(chǔ)

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)感知技術(shù)進(jìn)行建設(shè)，首先對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全方案進(jìn)行分析，了解其技術(shù)架構(gòu)與缺陷，再針對(duì)缺陷結(jié)合APM應(yīng)用性能需求，提出新型的網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)感知技術(shù)。其次，在大運(yùn)維視角下采用監(jiān)控功能框架，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)感知技術(shù)應(yīng)用業(yè)務(wù)可視化。

1.1 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全方案分析

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜會(huì)造成企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息出現(xiàn)泄漏等現(xiàn)象，所以需要相應(yīng)的防護(hù)技術(shù)來(lái)抵御外界攻擊，但傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全方案更多的依賴防火墻、攻擊檢測(cè)系統(tǒng)、信息加密系統(tǒng)、病毒過(guò)濾系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)[1-4]。在應(yīng)用效果上，此類(lèi)技術(shù)都存在主動(dòng)性差、共享性差的缺陷，即在用戶應(yīng)用此類(lèi)技術(shù)時(shí)，并不能了解到技術(shù)運(yùn)行的狀態(tài)，體現(xiàn)出較強(qiáng)的被動(dòng)性，并且部分用戶會(huì)同時(shí)采用多種技術(shù)進(jìn)行防護(hù)，但是多種技術(shù)之間很少出現(xiàn)關(guān)聯(lián)，當(dāng)外界攻擊出現(xiàn)時(shí)，會(huì)體現(xiàn)出“各自為戰(zhàn)”的狀態(tài)相互之間信息并不能共享，甚至還可能出現(xiàn)沖突，當(dāng)面臨突發(fā)性較強(qiáng)的攻擊時(shí)，并不能準(zhǔn)確、及時(shí)的進(jìn)行處理[5-8]。

1.2 網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)感知技術(shù)分析

網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)感知技術(shù)能夠收集并處理不同的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在本質(zhì)上存在異源異構(gòu)的特點(diǎn)，說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)感知技術(shù)的性能較高，在處理之后，通過(guò)技術(shù)系統(tǒng)自帶的統(tǒng)計(jì)模型以及數(shù)據(jù)挖掘算法將零散數(shù)據(jù)整合，最終形成可靠性較高的安全狀態(tài)評(píng)估報(bào)告[5-8]。在于傳統(tǒng)安全方案的對(duì)比之下可見(jiàn)，兩者的差別在于：網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)感知技術(shù)具有數(shù)據(jù)監(jiān)控功能，可以針對(duì)功能運(yùn)作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，可以產(chǎn)生防護(hù)趨勢(shì)圖[9-12]。

網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)感知技術(shù)的建設(shè)主要依靠3項(xiàng)技術(shù)來(lái)展開(kāi)，即數(shù)據(jù)提取技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、特征提取技術(shù)，下文將對(duì)此3項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行逐一分析。

1.數(shù)據(jù)提取技術(shù)。通過(guò)數(shù)據(jù)提取技術(shù)，能夠?qū)⒏黝?lèi)應(yīng)用功能運(yùn)行所產(chǎn)生的零散數(shù)據(jù)整合形成一個(gè)原始數(shù)據(jù)集，零散數(shù)據(jù)主要是指各功能運(yùn)行所產(chǎn)生的日志信息，之后對(duì)原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行篩選實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)提取。因?yàn)槿魏尾僮餍袨槎紩?huì)生成日志信息，所以整體數(shù)據(jù)可能存在雜亂、無(wú)用、缺失現(xiàn)象，在此前提下直接進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析結(jié)果準(zhǔn)確度下降，所以為了避免此現(xiàn)象，本文在此項(xiàng)數(shù)據(jù)當(dāng)中加入了數(shù)據(jù)清洗技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)主要是通過(guò)預(yù)設(shè)要求進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，不符合要求的數(shù)據(jù)均會(huì)被篩除實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)清洗。此外，因?yàn)閿?shù)據(jù)存在異構(gòu)特性，所以容易出現(xiàn)格式上的不正確，會(huì)阻礙數(shù)據(jù)整合技術(shù)運(yùn)作，針對(duì)此點(diǎn)本文采用了元組定義法進(jìn)行改善，此項(xiàng)技術(shù)作用于數(shù)據(jù)源消除了數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一的現(xiàn)象[13-14]。

2.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。在大運(yùn)維視角下，為了實(shí)現(xiàn)用戶主動(dòng)式體驗(yàn)需要將數(shù)據(jù)細(xì)化，所以需要采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)屬于一種綜合性技術(shù)，其中包含了多項(xiàng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)的特性，例如統(tǒng)計(jì)技術(shù)，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，模式識(shí)別技術(shù)等，此項(xiàng)技術(shù)在大運(yùn)維技術(shù)上，能夠?qū)Ａ康臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)未知信息預(yù)測(cè)以及趨勢(shì)判斷，有利于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全性保障。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的運(yùn)作主要依賴于多種算法，例如規(guī)則挖掘算法、分類(lèi)算法等，本文為了將此項(xiàng)技術(shù)融合與APM應(yīng)用性能需求，在上述算法技術(shù)上還采用了聚類(lèi)算法，離群點(diǎn)檢測(cè)，并對(duì)規(guī)則挖掘算法、聚類(lèi)算法進(jìn)行了調(diào)整，在規(guī)則挖掘算法上將原本的Apriori算法替換為FP-Growth算法，此類(lèi)算法更加符合;在聚類(lèi)算法上增加了K-Means算法，將其與層次聚類(lèi)算法、圖聚類(lèi)算法進(jìn)行融合，通過(guò)調(diào)整數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)將更加符合APM應(yīng)用性能需求[15]。

3.特征提取技術(shù)。特征提取技術(shù)能夠?qū)?shù)據(jù)挖掘技術(shù)處理好的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，使其以數(shù)值形式展現(xiàn)，原理在于特征提取技術(shù)的組成主要為數(shù)字模型，通過(guò)數(shù)字模型的計(jì)算即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化目的。在特征提取技術(shù)的應(yīng)用之下，如果網(wǎng)絡(luò)受到攻擊，特征提取技術(shù)能夠截獲攻擊數(shù)據(jù)，并將其進(jìn)行轉(zhuǎn)化，同時(shí)提取其中特征，當(dāng)下一次出現(xiàn)符合特征的數(shù)據(jù)時(shí)，將會(huì)直接進(jìn)行截獲、刪除，如果有需要用戶可以通過(guò)系統(tǒng)功能進(jìn)行設(shè)置，在截獲之后通知用戶是否需要?jiǎng)h除，體現(xiàn)人性化服務(wù)，有助于用戶的體驗(yàn)增強(qiáng)。本文主要采用德費(fèi)爾法，層次法，模糊層次法和綜合分析法，來(lái)建設(shè)特征提取技術(shù)，此類(lèi)技術(shù)同樣符合APM應(yīng)用性能需求[16]。

1.3 監(jiān)控功能框架

業(yè)務(wù)系統(tǒng)安全態(tài)勢(shì)感知技術(shù)基礎(chǔ)上的監(jiān)控功能框架，如圖1所示。

該框架的構(gòu)成與經(jīng)典框架相似，雖然經(jīng)典框架在功能上并沒(méi)有突出點(diǎn)，但是更加貼合APM應(yīng)用性能需求，同時(shí)能夠滿足大運(yùn)維視角的需求。

根據(jù)圖1可見(jiàn)，該框架中展示層主要與用戶端對(duì)接，使用戶可以通過(guò)終端設(shè)備來(lái)讀取框架內(nèi)部信息，且考慮到不同用戶及不同工作中的需求，配置了5項(xiàng)可視化功能，以便于用戶從多個(gè)角度對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的具體情況進(jìn)行判斷;數(shù)據(jù)儲(chǔ)存層主要依照數(shù)據(jù)分類(lèi)邏輯來(lái)今昔，即將數(shù)據(jù)分為中間數(shù)據(jù)、結(jié)果數(shù)據(jù)、明細(xì)數(shù)據(jù)三類(lèi)，分別保存在內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、分布式文件數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，為其他層提供數(shù)據(jù)支撐;大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用層，可以通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能邏輯下生成的智能識(shí)別、智能學(xué)習(xí)功能對(duì)信息或數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，以供用戶從展示層進(jìn)行讀取;數(shù)據(jù)采集層主要與性能數(shù)據(jù)源對(duì)接，依照預(yù)設(shè)邏輯對(duì)制定數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并通過(guò)消息中間件將其傳輸?shù)酱髷?shù)據(jù)分析平臺(tái)中。綜上，業(yè)務(wù)系統(tǒng)安全態(tài)勢(shì)感知監(jiān)控功能框架主要與包含了普遍企業(yè)系統(tǒng)的整體流程，再依靠監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行全面監(jiān)控。本文為了實(shí)現(xiàn)可視化應(yīng)用，將采用綜合視圖技術(shù)與之結(jié)合。應(yīng)用當(dāng)中，綜合視圖技術(shù)會(huì)實(shí)時(shí)接收監(jiān)控框架的信息，根據(jù)信息狀態(tài)以三種形態(tài)展示，即信息狀態(tài)不佳顯示紅燈;信息狀態(tài)顯示黃燈;信息狀態(tài)良好顯示綠燈[16]。

2 信息運(yùn)維與服務(wù)體系建設(shè)

2.1 信息運(yùn)維建設(shè)

主要通過(guò)系統(tǒng)管理模塊設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行信息運(yùn)維建設(shè)，系統(tǒng)管理模塊主要包括節(jié)點(diǎn)管理功能、信息預(yù)配置兩個(gè)方面，下文對(duì)此進(jìn)行逐一分析。

1.節(jié)點(diǎn)管理功能。節(jié)點(diǎn)管理功能主要是指管理員對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的操作，例如節(jié)點(diǎn)添加、刪除、修改、查詢等。建設(shè)基礎(chǔ)在于資源配置后，后續(xù)模塊配置信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系，在此關(guān)系當(dāng)中可以從各模塊節(jié)點(diǎn)內(nèi)得到數(shù)據(jù)資源。節(jié)點(diǎn)對(duì)象主要包括節(jié)點(diǎn)名稱(chēng)、IP地址、節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)等信息，在此三類(lèi)節(jié)點(diǎn)對(duì)象之下，能夠?qū)?yīng)上述的操作需求實(shí)現(xiàn)功能渠道，此時(shí)管理員用戶才能通過(guò)相應(yīng)的功能完成操作[17]。節(jié)點(diǎn)管理類(lèi)圖，如圖2所示。

根據(jù)圖2可見(jiàn)，BusinessAction類(lèi)可以實(shí)現(xiàn)前臺(tái)請(qǐng)求接收、相關(guān)數(shù)據(jù)展現(xiàn)的功能渠道，可以獲取相應(yīng)的方法和對(duì)象，其中的addNode（）、deNode（）、showNode（）、modifyNode（）即為操作功能渠道，依照順序分別對(duì)應(yīng)添加節(jié)點(diǎn)、刪除節(jié)點(diǎn)、顯示節(jié)點(diǎn)、修改節(jié)點(diǎn)操作。platservice接口和platservicelmpl類(lèi)則可以定義數(shù)據(jù)服務(wù)層的邏輯，可以將其作為操作請(qǐng)求執(zhí)行功能，當(dāng)接受到來(lái)自addNode（）、deNode（）、showNode（）、modifyNode（）功能渠道的操作請(qǐng)求時(shí)，能夠自動(dòng)識(shí)別渠道中的操作信息，在確認(rèn)權(quán)限后將請(qǐng)求發(fā)送到處理端，通過(guò)后即可執(zhí)行操作[18-19]。此外，platdao接口和platdaolmpl實(shí)現(xiàn)類(lèi)繼承自basedao，通過(guò)HQL語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的錄入功能，添加節(jié)點(diǎn)的過(guò)程時(shí)序圖，如圖3所示。

2.信息預(yù)配置。配置信息的來(lái)源主要來(lái)自（APM探針監(jiān)控技術(shù)）業(yè)務(wù)系統(tǒng)安全系統(tǒng)的防護(hù)技術(shù)以及硬件設(shè)備，例如防火墻、IDS等安全設(shè)備。配置信息預(yù)配置主要受系統(tǒng)配置模塊約束，在系統(tǒng)配置模塊當(dāng)中每加入一個(gè)配置信息，配置模塊都會(huì)直接對(duì)新的配置信息進(jìn)行重新定義，獲得配置信息所在的地理位置、主機(jī)名、IP地址等，之后自動(dòng)形成資產(chǎn)組。資產(chǎn)組的產(chǎn)生主要因?yàn)橛脩敉?lèi)型主機(jī)數(shù)量可能超出1臺(tái)，所以在資產(chǎn)組的形式下，可以是用戶直觀的對(duì)信息進(jìn)行查看，了解其狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)狀態(tài)不佳時(shí)可以主動(dòng)將信息反饋至后臺(tái)，此時(shí)后臺(tái)能夠及時(shí)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)信息運(yùn)維建設(shè)。此外，為了保證安全態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度，本文在原本基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)屬性，即資產(chǎn)類(lèi)型和資產(chǎn)價(jià)值屬性，這兩個(gè)屬性在進(jìn)行態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)時(shí)可以增加綜合評(píng)估的范圍，提高安全態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度[20]。

2.2 服務(wù)體系建設(shè)

服務(wù)體系建設(shè)主要是為了給用戶提供保障，即當(dāng)用戶調(diào)用業(yè)務(wù)功能發(fā)生性能異?；蚬收嫌脩羰艿焦魰r(shí)，能夠追蹤異常或故障功能的堆棧信息、SQL信息，確認(rèn)異常的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)和中間件，方便用戶對(duì)系統(tǒng)異?？焖俣ㄎ缓妥粉櫋＝ㄔO(shè)當(dāng)中首先在安全態(tài)勢(shì)圖基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)中的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)獲取攻擊時(shí)間的元數(shù)據(jù)，之后結(jié)合GIS坐標(biāo)技術(shù)，可以直觀的在圖中看到故障源，同時(shí)在對(duì)故障處理完畢之后，會(huì)將業(yè)務(wù)系統(tǒng)中歷史數(shù)據(jù)集與現(xiàn)下數(shù)據(jù)集進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)故障造成損害，可以有效的對(duì)故障嚴(yán)重的程度進(jìn)行判斷。

具體來(lái)看，根據(jù)上述節(jié)點(diǎn)管理功能，可以得到攻擊事件的元數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以得出異?；蚬收鲜录?lèi)型、服務(wù)器節(jié)點(diǎn)、IP地址、端口號(hào)、事件詳細(xì)描述。之后針對(duì)事件具體的IP地址進(jìn)行解析，可以更加準(zhǔn)確的判斷事件來(lái)源的系統(tǒng)環(huán)節(jié)或服務(wù)器節(jié)點(diǎn)位置，為了能夠使用戶對(duì)此進(jìn)行查看，本文還將熱力圖技術(shù)融入系統(tǒng)中，通過(guò)系統(tǒng)可以直接在地圖上顯示業(yè)務(wù)系統(tǒng)異常分布，可視化地圖展示類(lèi)圖，如圖4所示。

為了支撐服務(wù)體系，本文主要采用HBase數(shù)據(jù)平臺(tái)作為服務(wù)端，通過(guò)該平臺(tái)能夠給服務(wù)體系提供相應(yīng)的資源，但用戶或者運(yùn)維人員需要進(jìn)行操作時(shí)，依靠該平臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)，例如需要進(jìn)行獲取數(shù)據(jù)、保存數(shù)據(jù)等操作時(shí)，通過(guò)平臺(tái)功能按鈕即可發(fā)送請(qǐng)求。此外，為了實(shí)現(xiàn)IP地址信息傳輸，本文主要采用了Restul請(qǐng)求建立了各數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)之間的傳輸通道。

3 總結(jié)

在大運(yùn)維視角下，傳統(tǒng)的信息運(yùn)維體系出現(xiàn)了許多缺陷，例如在用戶使用該體系時(shí)，用戶是被動(dòng)享受服務(wù)的，并不能主動(dòng)、及時(shí)的對(duì)服務(wù)功能做出相應(yīng)，此現(xiàn)象不利于系統(tǒng)對(duì)用戶偏好的分析，所以為了對(duì)此進(jìn)行改善，應(yīng)當(dāng)結(jié)合大運(yùn)維視角的特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)體系進(jìn)行改進(jìn)。本文主要在APM應(yīng)用性能需求下，展開(kāi)了業(yè)務(wù)可視化監(jiān)控信息運(yùn)維體系、服務(wù)體系建設(shè)，要求用戶在享受服務(wù)時(shí)能夠保留主動(dòng)性。建設(shè)主要分為兩個(gè)部分即可視化監(jiān)控信息運(yùn)維與服務(wù)體系建設(shè)基礎(chǔ)、信息運(yùn)維與服務(wù)體系建設(shè)。

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（收稿日期： 2019.04.10）