民航清算監(jiān)控管理系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

夏 林

（中國民用航空中南地區(qū)空中交通管理局廣西分局，南寧 530000）

0 引言

隨著民航業(yè)務(wù)的發(fā)展，信息化建設(shè)腳步的加快，業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、主機(jī)平臺(tái)、生產(chǎn)環(huán)境狀態(tài)等依賴程度越來越高，運(yùn)維日常維護(hù)越來越復(fù)雜，用戶比運(yùn)維人員先發(fā)現(xiàn)故障，處理故障無頭緒，無法快速定位故障。目前民航清算系統(tǒng)每天通過設(shè)備維護(hù)人員定期巡視檢查硬件和軟件的狀態(tài)，缺少對(duì)各硬件、軟件信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行隱患及故障，無法快速進(jìn)行故障定位、故障分析。

基于SNMP（simple network management protocol）和WMIC（windows management instrumentation command-line）的民航清算監(jiān)控管理系統(tǒng)是對(duì)清算系統(tǒng)的軟件模塊、硬件模塊的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視和控制的應(yīng)用系統(tǒng)，有效提高監(jiān)測和管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)的性能。該系統(tǒng)通過主機(jī)的管理信息庫（management information base，MIB）提供CPU、內(nèi)存、磁盤利用率等對(duì)象信息，通過WMIC 獲取以及控制Window 系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)程運(yùn)行情況，對(duì)清算系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測、分析，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、管理、告警，充分發(fā)揮技防的作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)清算系統(tǒng)全天24小時(shí)不間斷跟蹤。

1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法與整體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用基于Java 語言的C/S 架構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)搭建，能實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控連接在網(wǎng)絡(luò)上清算服務(wù)器、終端設(shè)備參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，主要包括：CPU 利用率、內(nèi)存利用率、磁盤利用率、服務(wù)器和終端的進(jìn)程、服務(wù)器主備狀態(tài)及主備切換等［1］。系統(tǒng)通過多線程自動(dòng)定期完成各設(shè)備的CPU 利用率、內(nèi)存空間、磁盤空間、進(jìn)程運(yùn)行情況的原始數(shù)據(jù)收集、處理、存儲(chǔ)、顯示，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)重要性能狀況，保證設(shè)備和連接容量不會(huì)被過度使用到不利影響的程度。系統(tǒng)主要分為性能數(shù)據(jù)采集模塊、性能數(shù)據(jù)分析處理模塊、終端顯示模塊、告警計(jì)算模塊和控制與管理模塊。性能數(shù)據(jù)采集模塊主要使用SNMP協(xié)議讀取設(shè)備的CPU、內(nèi)存、磁盤空間等原始數(shù)據(jù)以及使用WMIC 讀取各服務(wù)器及終端的服務(wù)進(jìn)程運(yùn)行情況；性能數(shù)據(jù)分析處理模塊主要對(duì)收集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、過濾、計(jì)算；告警計(jì)算模塊主要對(duì)解析后數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、計(jì)算，根據(jù)用戶自定義的設(shè)備資源的利用率和進(jìn)程運(yùn)行情況，設(shè)計(jì)相應(yīng)的閾值，并進(jìn)行告警計(jì)算后發(fā)出告警；控制與管理模塊對(duì)各服務(wù)器和終端的關(guān)機(jī)和重啟、進(jìn)程的關(guān)閉、打開和重啟。終端顯示模塊主要將數(shù)據(jù)信息、告警信息通過圖形化界面呈現(xiàn)出來，并提供有效的解決方案。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)重要功能軟件設(shè)計(jì)

2.1 性能數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)是通過SNMP協(xié)議的采集方法實(shí)現(xiàn)。采集原理為基于SNMP 的GET 機(jī)制，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)管理信息庫（MIB），使用多線程技術(shù)固定時(shí)間按照被管設(shè)備的MIB 對(duì)象標(biāo)識(shí)發(fā)出SNMPGETNEXT 請(qǐng)求，等待消息回來，成功完成SNMP查詢操作［2］，對(duì)返回的PDU進(jìn)行解碼獲取所需數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)在自定義變量中依次查詢各項(xiàng)MIB 對(duì)象標(biāo)識(shí)，以此來獲取服務(wù)器或者主機(jī)的CPU 使用率、內(nèi)存、磁盤空間等原始信息，將這些信息存儲(chǔ)在自定義哈希表中?；赪MIC 命令，使用多線程技術(shù)固定時(shí)間獲取相關(guān)服務(wù)進(jìn)程運(yùn)行情況（FIPSexport. exe、NewAirClearManagementSysDataParse. exe、 Data-ACQS.exe、DadaProc.exe）。其流程圖如圖2所示。

圖2 原始數(shù)據(jù)采集流程

2.2 性能數(shù)據(jù)分析處理模塊

性能數(shù)據(jù)分析處理模塊主要是接收主動(dòng)采集返回的各類動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)各數(shù)據(jù)要素進(jìn)行分類、計(jì)算和服務(wù)器主備狀態(tài)判斷。本模塊可設(shè)置黑白名單，對(duì)黑名單的被管設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾丟棄不處理［3］，對(duì)白名單的被管設(shè)備的CPU、內(nèi)存、硬盤數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行計(jì)算、轉(zhuǎn)換成CPU 利用率、內(nèi)存利用率、硬盤利用率后發(fā)送至終端顯示模塊和告警計(jì)算模塊。其流程圖如圖3所示。

圖3 原始數(shù)據(jù)處理流程

本模塊還對(duì)清算服務(wù)器主備用狀態(tài)進(jìn)行判斷和監(jiān)測。程序首先定義1個(gè)局部變量Num，其含義為服務(wù)器進(jìn)程數(shù)量，檢測兩臺(tái)服務(wù)器是否存在進(jìn)程“NewAirClearManagementSysDataParse. exe”，如相關(guān)進(jìn)程存活，則Num數(shù)量加1，輸出時(shí)間及進(jìn)程狀態(tài)到日志，反之只輸出時(shí)間及進(jìn)程狀態(tài)到日志。當(dāng)服務(wù)器只有一個(gè)進(jìn)程N(yùn)ewAirClear-ManagementSysDataParse.exe 存在并且進(jìn)程狀態(tài)正確，說明清算服務(wù)器運(yùn)行正常（即一臺(tái)服務(wù)器處于在線狀態(tài)，另一臺(tái)處于離線狀態(tài)），正常狀態(tài)發(fā)送至監(jiān)控終端顯示，綠色底色代表服務(wù)器主用，黃色底色代表服務(wù)器備用，如圖4 所示。反之，則說明清算服務(wù)器運(yùn)行狀態(tài)異常（兩臺(tái)均在線或離線狀態(tài)），異常狀態(tài)傳遞至告警計(jì)算模塊［4］，其流程圖如5所示。

圖4 服務(wù)器主備狀態(tài)顯示

圖5 主備狀態(tài)判定流程

2.3 告警計(jì)算模塊

系統(tǒng)的告警計(jì)算模塊是對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、計(jì)算，根據(jù)類別不同進(jìn)行相應(yīng)告警。告警計(jì)算模塊分為硬件資源模塊和軟件運(yùn)行模塊。硬件資源告警模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU 利用率、內(nèi)存利用率、磁盤空間利用率異常指標(biāo)滿足告警計(jì)算后發(fā)出告警，如圖6所示。軟件運(yùn)行模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)各服務(wù)器、終端的進(jìn)程異常退出或者進(jìn)程占用率超出閾值后發(fā)出告警。告警計(jì)算是由線程觸發(fā)的，每個(gè)定時(shí)周期（5分鐘）性能數(shù)據(jù)分析處理后的性能指標(biāo)數(shù)據(jù)都會(huì)進(jìn)行告警計(jì)算、判斷。

圖6 主備狀態(tài)判定流程

告警設(shè)計(jì)流程分為告警檢測和告警恢復(fù)。通過告警檢測實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)反映設(shè)備故障；通過告警恢復(fù)可以進(jìn)行告警消除。告警檢測流程介紹如下：①判斷當(dāng)前指標(biāo)是否處于告警狀態(tài)；②是則結(jié)束處理；③判斷是不是達(dá)到告警檢測次數(shù)變量；④沒有達(dá)到則告警檢測次數(shù)變量加1；⑤達(dá)到則發(fā)出告警信息，并且將狀態(tài)置為告警狀態(tài)。告警恢復(fù)流程介紹如下：①判斷當(dāng)前指標(biāo)是否處于恢復(fù)狀態(tài)；②是則結(jié)束處理；③判斷是不是達(dá)到告警檢測次數(shù)變量；④沒有達(dá)到則結(jié)束處理；⑤達(dá)到則發(fā)出告警恢復(fù)信息，并且將狀態(tài)置為恢復(fù)狀態(tài)。

告警計(jì)算方法使用靜態(tài)閾值檢測方法?；贑PU 利用率屬于抖動(dòng)類指標(biāo)，當(dāng)性能計(jì)算指標(biāo)大于或者等于閾值，滿足檢測方法。設(shè)置告警檢測次數(shù)變量為3，告警檢測觸發(fā)條件是“3個(gè)采集周期滿足3 次檢測方法”，告警恢復(fù)檢測的觸發(fā)條件是“3 個(gè)周期少于3 次檢測算法”。滿足告警檢測觸發(fā)條件后系統(tǒng)自動(dòng)聲音告警、紅色警示。其算法見算法1。

算法1CPU利用率告警算法

輸入：服務(wù)器或主機(jī)的CPU利用率

輸出：WarnList

初始化各利用率告警變量為0

通過各利用率達(dá)到預(yù)設(shè)閾值，告警檢測次數(shù)變量加1

循環(huán)檢測后續(xù)2個(gè)周期，forifrom 0 to 2

當(dāng)告警變量等于3，保存在Warnlist

當(dāng)告警變量小于3，告警變量重新置0

返回

基于磁盤空間利用率、設(shè)備內(nèi)存利用率、進(jìn)程是否退出、進(jìn)程占用內(nèi)存空間屬于非抖動(dòng)類指標(biāo)，設(shè)置告警檢測次數(shù)變量為1。當(dāng)性能計(jì)算指標(biāo)大于或者等于閾值，滿足檢測方法，系統(tǒng)自動(dòng)聲音告警、紅色警示。其算法見算法2。

算法2內(nèi)存、磁盤空間利用率、進(jìn)程退出告警算法

輸入：內(nèi)存、磁盤空間利用率、進(jìn)程狀態(tài)

輸出：WarnList

初始化各利用率、進(jìn)程告警變量為0

通過各利用率達(dá)到預(yù)設(shè)閾值或者進(jìn)程不存在，告警檢測次數(shù)變量加1

保存在Warnlist

返回

2.4 控制與管理模塊

控制與管理模塊是基于WMIC 指令實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中被管終端的進(jìn)程關(guān)閉或者啟動(dòng)、主機(jī)的重啟、關(guān)機(jī)等［5］，其控制人機(jī)界面如圖7 所示。監(jiān)控管理終端創(chuàng)建Telnet客戶端，與被管終端建立遠(yuǎn)程通信并確認(rèn)其工作狀態(tài)，若被管終端在線，則向被管終端發(fā)送封裝好的控制指令（關(guān)機(jī)、主機(jī)重啟、進(jìn)程重啟、進(jìn)程關(guān)閉、主備切換），被管終端接收控制指令。當(dāng)控制指令執(zhí)行完后，監(jiān)控管理終端發(fā)送斷開通信連接的指令；若被管終端離線，則向監(jiān)控終端發(fā)出“被管終端無法建立遠(yuǎn)程連接”的告警提示，其工作原理如圖8所示。

圖7 控制人機(jī)界面

圖8 控制與管理示意圖

2.5 終端顯示模塊

終端顯示模塊主要功能是單個(gè)清算設(shè)備狀態(tài)查詢，提交性能分析處理后的結(jié)果，并以圖形化方式顯示，便于查詢性能結(jié)果，如圖9 所示。顯示分為三類：第一類是實(shí)時(shí)監(jiān)控與顯示清算系統(tǒng)的指標(biāo)，每個(gè)設(shè)備均有一個(gè)性能頁面，在性能頁面中展示設(shè)備的靜態(tài)信息：設(shè)備名稱、IP 地址、設(shè)備類型、當(dāng)前告警信息等，右鍵點(diǎn)擊設(shè)備圖標(biāo)，彈出控制窗口，集成設(shè)備關(guān)機(jī)、設(shè)備重啟、進(jìn)程重啟、進(jìn)程關(guān)閉、進(jìn)程啟動(dòng)等命令，同時(shí)在性能頁面可以查看當(dāng)前設(shè)備指標(biāo)情況（CPU、內(nèi)存、磁盤占用大小及利用率、進(jìn)程運(yùn)行狀態(tài)），以柱狀圖顯示；第二類則是報(bào)表統(tǒng)計(jì)分析顯示，提供設(shè)備歷史性能、告警統(tǒng)計(jì)報(bào)表，報(bào)表可以展現(xiàn)出設(shè)備的當(dāng)前負(fù)載狀態(tài)、健康狀態(tài)，如查詢過去某一時(shí)間段內(nèi)服務(wù)器的內(nèi)存利用率；第三類是異常參數(shù)實(shí)時(shí)報(bào)警，則以告警窗口顯示，告警信息直觀、易懂，以語音告警、紅色告警窗口呈現(xiàn)。

圖9 監(jiān)控人機(jī)界面

3 結(jié)語

目前應(yīng)用系統(tǒng)監(jiān)控軟件比較多，跨平臺(tái)性和可移植性差，而且大多配置復(fù)雜。本文提出清算監(jiān)控管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，可以滿足用戶的個(gè)性化需求，非常方便進(jìn)行系統(tǒng)部署和移植。對(duì)清算系統(tǒng)整體性能監(jiān)測，為實(shí)現(xiàn)對(duì)清算系統(tǒng)參數(shù)的性能調(diào)優(yōu)提供數(shù)據(jù)支持，判定清算系統(tǒng)的使用趨勢和分離出性能問題，利用跟蹤評(píng)價(jià)資源利用水平，從而發(fā)出性能出現(xiàn)的警示信息，告知設(shè)備監(jiān)控人員錯(cuò)誤發(fā)生的程度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行隱患，有助于在產(chǎn)生不利影響之前予以解決，有效防止問題嚴(yán)重化，保證網(wǎng)絡(luò)高效、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，提高工作效率。