1、網絡性能管理系統論文：基于SNMP的網絡性能管理系統研究與實現摘要:概述了網絡管理技術的發展現狀,全面介紹了一個基于SNMP網絡性能管理系統的實現過程。性能管理是網絡管理的一個重要組成部分,本系統利用標準的SNMP協議定期采集網絡關鍵設備的流量情況,處理后以結構化、層次化的方式保存起來,并提供了圖形化的用戶接口,所收集的各種歷史數據和實時數據在其中以數值表和曲線圖的方式直觀地顯示出來,方便了對網絡整體性能的觀察、分析。關鍵詞:網絡性能管理;性能數據;簡單網絡管理協議;管理信息庫(MIB) 1引言隨著網絡規模不斷擴大,人們越來越意識到網絡管理的重要性,并對網絡管理展開深入的研究與開發,先后提出了

2、多種網絡管理方案,其中主要有ISO的CMIP( the Common Management InformationProtocol)和ITEF的SNMP(Simple NetworkManage-mentProtocol)等。通常,一個完整的網絡管理體系是由管理模型、信息模型、通信協議以及功能模型等構成的。管理模型定義在管理應用項上,通過兩個系統管理實體,即管理者(Manager)和代理(A-gent)之間的合作,以分布方式執行管理活動。管理者系統負責管理資源,根據指定的管理策略,向遠程的一個或多個代理進程發出管理請求。代理進程具體執行管理者的管理請求,對實際的資源進行管理。信息模型則根據對網

3、絡被管資源的描述來構造管理信息。被管資源可以是智能集線器、路由器、交換機、主機或應用程序。信息模型主要涉及為便于網絡管理而對實際資源或稱被管對象的抽象和描述,它包含了管理應用所需的管理信息,通常由管理信息庫(MIB)來描述。通信協議用于支持在管理者和代理進程之間傳送管理信息。ISO將網絡管理功能分為五個功能域:故障管理、配置管理、性能管理、計費管理和安全管理,分別完成不同的網絡管理功能。性能管理在整個網管中是非常重要的一環。隨著網絡的帶寬不斷增加,網絡架構不斷擴充并復雜化,各種網絡應用的興起也逐漸取代過去人們的習慣。性能管理加強了網絡之間的可視性與可靠性,就好像醫師所使用的X光、超音波一樣,可

4、以透視企業內部的網絡運作情況,并找出潛在的問題,讓企作者簡介:周錦玉(1979-),女,四川內江人,碩士研究生,主研方向:軟件項目管理。微處理機業的網絡更可靠與穩定。因此,下面將著重討論基于SNMP的網絡性能管理研究與實現。2簡單網絡管理協議(SNMP)基于TCP/IP的SNMP網絡管理框架是工業上的現實標準。SNMP由3個主要部分組成,分別是管理信息結構(Structure ofManagement Information,SMI)管理信息庫(MIB)和管理協議(SNMP)。SMI定義了SNMP框架所用信息的組織和標識,為MIB定義管理對象及使用管理對象提供模板;MIB定義了可以通過網絡管理

5、協議進行訪問的管理對象的集合; SNMP協議是應用層協議,定義了網絡管理者如何對代理進程的MIB對象進行讀寫操作。SNMP中的MIB是一種樹狀數據庫。MIB管理的對象,就是圖中樹的端節點。每個節點都有唯一的位置和唯一的名字。IETF規定管理信息庫由對象識別符(OID:Object Identifier)唯一指定。其命名規則就是父節點的名字作為子節點名字的前綴:例如mib-2的命名為1. 3. 6. 1. 2. 1。3網絡性能管理系統的設計3.1確定管理域進行網絡管理,首先要確定管理域,也就是管理范圍。對于這個管理范圍以外的網絡設備,管理系統一般不關心其配置、性能和故障等信息。一般來說管理域的增

6、大意味著網絡管理在系統開銷上的響應增大,所以合理確定一個網絡管理系統的管理域是很重要的。一般情況下,網絡管理的管理域就是本部門的所有網絡設備和資源。對于大型網絡的管理來說,管理域的劃分要復雜的多。大型網絡在網絡配置上,可能需要了解整個網絡的規模和拓撲關系,而在性能和故障管理上,所關心的一般只是主干網絡上有關設備的情況。因此對不同的管理功能要定義不同的管理域。這里主要研究連入Internet的大型網絡主干網的性能管理,所以管理域為主干網絡上的關鍵節點,主要是主干路由器。通過對路由器各端口流量和通信情況的檢測和分析,對網絡性能進行評價和分析。我們的系統可以對多個路由器或者路由器端口進行性能監測。3

7、.2性能參數的選擇性能參數是網絡性能管理用來分析和評價網絡性能狀態的基礎指標。其數值大小和增減趨勢也是評價和預測網絡性能發展趨勢的基礎。性能參數有很多不同的網絡元素,如路由器、服務器等有著不同的性能參數集合。不同的性能管理任務,所關心的性能參數也不同。根據性能管理任務的管理域和管理要求,選擇合適的性能參數同樣是很重要的。我們考慮到的管理要求是:通過對關鍵節點(路由器)的性能分析,流量跟蹤,評價網絡資源利用水平,判斷傳輸是否正常,響應時間是否增加,及早發現網絡瓶頸及故障點。從而合理調整網絡的路由,分配流量。并防患于未然,杜絕和減少各種故障,保證網絡高效、穩定、可靠的運行。在這樣的管理要求下,我們

8、選擇了路由器的以下性能參數:吞吐量,丟包率,差錯率,利用率以及反映其性能狀態的其它信息。3.3系統管理任務根據需求分析,系統具體要實現以下管理任務:路由器的實時性能檢測。包括響應時間,路由器總體狀況,各端口詳細性能情況。性能分析。對性能歷史數據進行分析、統計和整理,對一段時間內的性能狀況做出判斷和總結,并對網絡發展趨勢進行預測。包括任意時間內各種性能參數的數值表和相應的曲線圖報告。閥值設置。對被管對象的屬性設置閥值。通過設置閥值并進行閥值檢查,可以在網絡將出現性能問題時及時向管理人員告警。可視化的性能報告。對數據進行處理,生成各種圖表,以直觀的形式顯示性能檢測和分析的結果。作為網絡管理人員的參

9、考。3.4系統功能模塊為實現這樣的管理需求,系統要具有以下的主要功能模塊:(1)數據采集。分為主動采集和被動采集(被動采集就是代理向管理站的報警)。數據采集是進行管理的基礎。主要是應用簡單網絡管理協議對路由器進行數據采集。得到進行性能分析和管理的原始數據。并且經過預處理存入數據庫中。(2)數據的處理和分析。這一模塊是用來處理和分析采集模塊所采集到的數據,進而計算出評價網絡性能的參數,并進一步對大量的性能參數進行分析。(3)性能統計模塊。以數值表和曲線圖的方式將性能檢測和分析結果顯示給用戶。包括實時檢測和性能分析。(4)閥值管理模塊。用戶可以自定義閥值大小,閥值會以紅虛線顯示在曲線圖上,當數據達

10、到閥值后會產生報警。(5)IP管理模塊。用戶根據需要,可以增加或減少所要查看性能信息的設備IP。4網絡性能管理系統的實現系統是使用SNMP+軟件包來實現SNMP協議操作的。我們使用SNMP協議在W indow平臺上做開發應用,通過SNMP協議獲取管理信息,實現網絡設備的監視和控制。因此, SNMP協議的實現是整個系統的基礎。我們選用了SNMP+軟件包來實現SNMP協議的開發,實現SNMP網絡管理的基本功能, SNMP+是由HP公司開發的軟件,它實現了SNMP的基本功能,HP公司把該軟件放在自己的FTP站點上,公開了程序的源代碼,讓世界各地的SNMP用戶免費使用。我們的系統具有IP設置、閥值設置

11、、性能統計等多個功能,其中性能統計是重點。性能統計就是把利用SNMP協議采集到的數據以直觀的方式展示給用戶,方便了用戶對網絡整體性能的監測。下面就以性能統計為主,通過描述系統是如何采集數據并展示給用戶,來說明基于SNMP的網絡性能管理系統是如何實現的。4.1性能數據的采集性能數據的采集是利用SNMP協議讀取被管設備的MIB庫中OID的數據。在實際應用中,沒有必要采集所有的與性能相關的MIB對象值,可以根據網絡情況,確定最關心的能夠反映網絡的性能指標和設備參數,如網絡流量、線路利用率、錯誤率、丟包率等,采用實時及定時的方法收集信息并保存到數據庫的表里,形成關于網絡性能的歷史數據,表1顯示了數據庫

12、中保存數據采集信息的表結構。數據采集信息表字段名稱字段類型字段描述OidIfDescr varChar接口的文字描述..1.2IfInOctets numeric接口流入字節數..1.10IfOutOctets numeric接口流出字節數..1.16IfInErrors numeric包含錯誤的輸入包數..1.14IfOutErrors numeric包含錯誤的輸出包數..1.20IfInDiscards numeric接口丟棄輸入包數.2

13、..13IfOutDiscards numeric接口丟棄輸出包數..1.19DateTmi e datetmi e數據采集的時間無4.2性能數據的保存對于流量,在每次采集完成后,把該時間段的流量加到該小時流量中,在1小時結束后,形成該小時的完整流量,在每天結束時計算出該天的流量情況。在每周末計算該周的流量,在每月、每年末計算該月、該年的流量。對于線路利用率、輸入錯誤率、輸出錯誤率、丟包率等則是取平均值。為每一個網絡設備建一個數據庫,同時對性能數據按時間進行水平分割,形成按小時、按天、按月、按年的統計表如:Minute表保存每隔5分鐘采集到的數據,每次

14、的數據作為一條新記錄;Hour表保存每小時的統計數據;Week表保存每周的統計數據;Month表保存每月的統計數據;Year表保存每年的信息。為了防止表無限擴大,必須有程序定期自動刪除表的一些記錄。Minute表保存一天即被清空,Hour表保存時間為一個月,Week表保存時間為一年,Month表和Year表可以長期保存。保存時間記錄數Minute一天12×24=288Hour一個月24×30=720Day一年365Week一年52Month長期12Year長期1由結構可以看出,每一條記錄最多有72個字節,因此對于一個路由器來說,一年的數據量為:72×1438

15、15;4=414144字節。4.3性能數據的統計分析性能數據的統計可以以曲線圖或數值表的方式顯示出來。它們反映了網絡性能狀況及存在的性能問題。利用率反映了信道的利用程度,利用率高說明信道資源得以充分的利用,而過高的利用率暗示著信道可能成為潛在的瓶頸,有升級的必要。丟包率反映了被路由器丟棄報文所占的比例,長期的高丟包率說明路由器沒有充分的資源來處理報文,應考慮增大路由器的緩沖區,短期的持續高丟包率說明網絡出現了擁塞;差錯率反映了CRC校驗錯的報文所占總報文的百分比,差錯率過大說明信道的傳輸質量差;吞吐量代表了信道的吞吐能力。4.4性能數據的處理系統在原始數據的基礎上,經處理定期形成歷史數據。用到

16、的性能數據有線路利用率、吞吐量、丟包率、差錯率。這些性能參數部分分為輸入和輸出兩種情況。下面給出計算公式:線路利用率=(ifInOctets+ifOutOctets)×8/( ifSpeed×T(% )吞吐量(入)=(ifInOctets) /T吞吐量(出)=(ifOutOctets) /T丟包率(入)=(ifInDiscards) /T (% )丟包率(出)=(ifOutDiscards) /T (% )差錯率(入)=(ifInErrors) /T (% )差錯率(出)=(ifOutErrors) /T (% )以上公式中T表示查詢頻率,表示某對象在一個查詢周期內的變化值

17、。所采集到的各種數值型數據,以流入的字節數為例,記錄的是自該端口啟動后的累計流入字節數,所以要計算兩次采集間隔時間內的差值,才是這段時間的流量。對性能參數并結合其他管理信息進行綜合分析,可以了解當前網絡的性能狀態,評價資源的利用水平,獲知網絡的發展趨勢,有助于網絡管理員做出重新配置和調整網絡的策略。4.5性能數據的顯示是系統運行后查看流量信息的界面。系統界面由數值表和曲線圖組成,中間豎的紅線代表數值表與曲線圖之間的對應。中間橫的紅虛線代表閥值,達到閥值后系統會自動電話報警。兩條不同顏色的曲線分別代表流入流量和流出流量。圖1查看流量信息的系統實現界面5結束語系統實現了一個基于SNMP的網絡性能管理平臺,在系統實現中,采用了標準的SNMP協議,而且在數據的采集、顯示中,也充分