ForceViewIT運維網絡質量監測系統(C)2011DHCSoftwareCo.,Ltd東華軟件股份公司一、前言隨著信息技術的迅速發展，IT系統的建設以高于30%的速度逐年遞增。通訊、金融、教育、交通、政府、企業等各個行業的迅猛發展都越來越密切的依賴于現代化的IT信息網絡平臺。但是高速發展的同時，各行業巨大的IT維護和管理成本也在與日俱增，IT系統建設的健康性和可管理性越來越讓人擔憂。目前，IT系統中的故障診斷通常采用被動監測的方法，這種被動采集、后續處理的方法論在簡單的網絡拓撲結構中，診斷由于配置錯誤、硬件和線路故障所造成的IT系統基礎架構問題，通常能夠滿足運維的需求。然而，現在的企業運維人員經常面臨許多由于4-7層協議所引起的業務可用性、響應性能問題，由于缺乏系統的方法和便于操作、部署的業務、網絡質量監測分析系統，對于業務、應用層面問題的診斷往往會花費大量時間且不得要領，一般情況下，還需要多次現場人工測試才能發現并解決問題。隨著企業IP網絡和業務的日益融合，IT系統運維工作對于能夠診斷業務可用性、響應性能下降和故障的管理方法論和管理工具的需求變得越來越迫切。運維人員需要快速發現、隔離和修復各種復雜、間歇性的網絡、業務問題，并準確地將不同層面的問題轉交給合適的部門或供應商處理。東華軟件的ForceViewIT運維PMS網絡質量監測系統可以幫助企業運維人員在IT系統中任意節點、任意節點間快速發起準確、可靠的業務層和網絡層的可用性、性能主動測量、動態監測、診斷分析，而無需派遣現場工程師到現場進行檢測，提高運維工作效率，大大減少解決問題所需的時間。二、系統概覽ForceViewIT運維體系是東華軟件經過多年經驗積累、維護實踐、自主研發和技術創新的結晶。該運維體系產品采用基于Web的集中管理模式，遵循面向對象的設計結構，實現SOA模塊化管理，具有先進性、安全性、開放性、可擴展性、高效性、高可靠性等特點。該體系融合了綜合監控系統、服務管理系統、流量管理系統、桌面管理系統，以實現運維工作的可用性目標、流程化目標、有效性目標、合規性目標。其中，綜合監控系統創造性的采用了被動性監測及主動性測量的雙向管理方法論。通過被動監測系統，企業運維人員能對網絡設備、安全設備、服務器、數據庫、應用軟件等實現集中統一的監控管理；通過主動測量系統，企業運維人員能實現從業務角度來管理IT系統，使IT系統真正成為保障業務服務水平的、可管理、可控制的業務平臺，從而構建業務人員和IT管理人員的共同語言，搭建業務管理與IT運營的溝通橋梁。ForceViewIT運維PMS網絡質量監測系統是一種全分布式的端到端業務、網絡質量管理工具，它可以提供IT系統任意節點之間的網絡層和業務應用層可用性及性能可視性測量，詮釋綜合監控的主動管理理念。PMS網絡質量監測系統通過一臺中心服務器來控制分布在企業IT系統各個關鍵位置的軟件或硬件測量探針，進行各種端到端的測量。同時，ForceViewIT運維PMS網絡質量監測系統獨特的即時測量探針技術，可以使裝有標準Web瀏覽器的PC機立即變成一個專業的測量探針，從而極大地減少了部署測試探針到問題位置所需的時間，大大縮短故障診斷和修復時間。各種測量探針可以發送和接收各種不同類型的協議數據包，并對這些報文進行分析以生成網絡和應用層的質量測量報告。測量探針可以模擬各種應用層協議，并可指定發送數據流的參數（如數據包大小、包速率和QoS等級等參數）。測量探針可以產生真實的業務數據流量，并同網絡中實際的應用服務器（如DHCP,HTTP,FTP,DNS,POP3,SMTP,OA系統等)進行業務交互，針對特定的應用進行業務層面的交易分析。PMS網絡質量監測系統中心服務器可基于數據總線、數據關聯模塊，將各個探針獲取的網絡層、應用層測量數據以及被動式監測系統提供的設備管理數據按協議進行組裝，從而更好地掌握網絡層和應用層之間的相互作用和關聯關系，定位及分析業務質量的瓶頸，診斷復雜的網絡及應用性能問題。三、系統應用PMS的標準產品配有豐富的測試庫，包含了大量的預定義測試項目，用戶可針對特定的故障和任務選擇最佳的測試項目。每項測試項都可定義不同的參數，這些參數的缺省值在大部分情況下已經可滿足通常的測試需要，在個別情況下需要進行適當的修改。當有新的需求時，只需增加可選的測試模塊，就可以實現新的功能了。測試庫端到端測試單向和環回的吞吐率、時延、丟包率和抖動測試（可基于UDP或TCP協議）可配置的高級Ping和多協議Traceroute網絡性能測試最大網絡吞吐率測試網絡應用性能測試HTTP,FTP,Email,DHCP,DNS,Radius等流媒體性能測試VoIPG.711/G.723/G.726/G.729RTP性能測試（包括或不包括SIP信令支持）H.263視頻流性能測試移動信令測試H.248/BICC/SCTP仿真和性能測試PMS的基本配置包括端到端測試和基本網絡應用測試模塊，可用來測試網絡性能和主流網絡應用層協議的性能。可選的軟件模塊包括：VoIP性能測試模塊（可選擇包含或不包含SIP信令協議支持）NGN信令性能測試模塊AMR2語音質量測試模塊視頻流媒體性能測試模塊其他擴展功能模塊端到端測試模塊PMS端到端測試模塊采用主動式測試方法，可用于網絡性能保障和故障檢測。這個模塊不僅提供高級Ping和多協議TraceRoute等常用的故障診斷工具，而且還支持單向和環回的UDP和TCP網絡性能測試，可測量端到端網絡時延、丟包、吞吐率和抖動等指標。圖：單向UDP測試示例網絡性能驗證PMS遞增的吞吐率測試（該測試是端到端測試模塊的一部分）可用于驗證網絡的最大可用帶寬。該測試采用單向UDP性能測試為基礎，發送測試代理通過逐漸增加流量負荷來測試網絡的帶寬性能極限，直到網絡出現嚴重的QoS性能下降（如丟包和較大的時延等）。圖：遞增的網絡吞吐率測試網絡應用性能測試模塊PMS網絡應用性能測試模塊通過與網絡中的真實服務器進行應用協議交互，來進行應用性能保障和故障診斷。其支持的應用服務類型包括：Web(HTTP)、文件傳輸(FTP)、電子郵件(STMP/POP3)、DNS和DHCP等。圖：HTTP應用測試示例上圖顯示了一個PMSHTTP應用測試的報告示例。PMS測試代理可以將HTTP的總體響應時間分成若干個子類，包括DNS解析時間、TCP連接建立時間、服務器響應時間、數據傳送時間。通過這種方式，細分的響應時間子類能方便地揭示出潛在的性能瓶頸是在網絡側，還是HTTP或DNS服務器側。SIP/VoIP性能測試模塊PMS的SIP/VoIP測試模塊是進行VoIP性能驗證和故障診斷，以及VoIP業務開通前的網絡預評估的理想工具。該測試模塊支持全面的VoIPCodec，包括：G.711,G.723,G.726和G.729等。PMS首先在兩個測試代理之間通過SIP信令（或直接）建立VoIP呼叫連接，然后產生包含真實語音內容的RTP流（一對代理之間最大支持200路），這樣便可測量各路流的相關QoS/QoE參數指標，包括時延、丟包、抖動、R系數和MOS分值等。通過逐漸增加VoIP流的數量，PMS可以預估出網絡同時能支持的最大VoIP呼叫數量，以及在不同呼叫負荷下的業務質量。圖：G.711VoIP性能測試示例AMR2語音質量測試模塊PMS提供可選的AMR2語音質量測試模塊，用于對移動IP骨干網的VoIP業務質量進行測試。在該測試中，發送代理會產生一路采用AMR2Codec編碼的真實語音RTP流，接收代理收到經過網絡損傷的語音信號后，采用ITU-TP.862PESQ標準對其進行全參考模型的語音質量測量，給出準確的MOS分值。圖：AMR2語音質量測試示例視頻流媒體性能測試模塊PMS提供可選的視頻流媒體測試模塊，用于對移動IP骨干網上的視頻流媒體質量進行驗證和故障診斷。該測試在兩個PMS代理之間，產生一路包含H.263視頻內容的RTP流，并測量RTP的各項QoS指標，包括時延、抖動、丟包和吞吐率等。此外，它還基于被業界廣泛認可的視頻質量測試標準（IETFRFC4445），計算媒體傳送指標（MDI），包括時延系數（DF）和媒體丟幀率（MLR）。圖：H.263視頻性能測試NGN信令性能測試模塊PMS提供可選的NGN信令測試模塊，用于對移動或固定NGNIP骨干網上的信令傳輸性能進行驗證和故障診斷。該測試支持在兩個PMS代理之間模擬SCTP,H.248(MEGACO)和BICC信令，并測量端到端的信令時延、重傳和消息超時的次數等指標。圖：BICC信令性能測試示例測試拓撲管理PMS測試拓撲管理模塊（屬標準配置）可自動發現網絡中所有的測試代理，并將它們顯示在測試拓撲圖（可選擇背景地圖）上。若兩個測試代理之間存在測試，則會用線來連接它們。在拓撲圖上，用紅、黃、綠三種顏色代表各個測試代理的狀態和它們之間的測試結果。用戶雙擊紅線（或黃線），則系統會自動彈出告警窗口，并過濾顯示該線所代表的測試告警事件。圖：PMS測試拓撲管理模塊全網狀測試PMS提供方便的配置功能來定義測試矩陣，并可自動啟動和協調幾十個測試代理之間的全網狀測試。通過這種方式，它提供了一種在大量網絡節點之間進行全網狀測試的快捷方法。下圖是一個采用PMS在27個IP骨干節點之間進行全網狀測試（27x26）的拓撲顯示實例。圖：PMSFullMeshTestExample報表功能PMS通過豐富的Web報表（內嵌深入挖掘功能）來展示其測試結果和進行網絡業務行為分析。這樣，網絡管理員即可以根據總覽報表快速地做業務決策，又可以通過細致報表進行問題定位和隔離。此外，PMS還支持多測試指標間的關聯分析報表，這樣便于發現網絡或業務問題的根源所在。系統還支持24x7不間斷地網絡性能監測，以及業務等級協定（SLA）的報告功能。根據不同的需要，測試報告的結果可以輸出成CSV,HTML或PDF格式。圖：VoIP業務等級（SLA）報告示例四、系統架構及模塊如下圖所示，PMS系統體系架構使用一組安裝在網絡各關鍵位置的軟、硬件測試代理進行數據采集。這些測試代理由一臺中心測試服務器來統一控制。測試代理可以向其它測試代理發生網絡數據流，從而測試端到端網絡性能；或者直接同網絡服務器進行協議交互，從而測試應用響應時間和業務質量。圖：PMS系統架構PMS各組成部件的具體功能描述如下：中心測試服務器中心測試服務器好比PMS的中樞神經系統。它負責與其它PMS組件通信、合作進行測試執行、采集數據、分析結果、設置Trap、生成報表等。測試中心既可按約定的時間調度測試任務，也可采用交互（按用戶需要）的方式啟動測試。通過先進的業務流分析機制產生的報表可在用戶界面或者Web瀏覽器里觀看。測試結果可輸出到其它的應用程序（如Word、Excel）。測試代理PMS測試服務器同分布在網絡各個位置的測試代理進行交互。測試服務器通過發送控制指令給相關的測試代理，啟動一個約定或按需的測試。測試代理按照服務器的指令，向其它測試代理發送數據流以進行網絡性能測試，或同網絡中的真實服務器進行協議交互以測試應用性能。測試代理采集測試的結果，并將其匯報給測試服務器以進行分析和報告生成。PMS系統提供以下三種類型的測試代理：永久軟件代理它是永久地安裝在網絡中不同位置的軟件模塊。可安裝在現有的PC、服務器或工作站上，也可以裝在專用設備上。即時軟件代理它是基于Web瀏覽器的測試代理。通過點擊一個鏈接，或者在Web瀏覽器里輸入一個URL地址，即可啟動即時代理。這樣任何一臺電腦都可以在任何需要的時候都可以變成一個測試代理，就像派遣了一位現場工程師那樣，它可以執行來自測試服務器的各種指令。硬件代理硬件代理是一種包含兩個或四個千兆以太網口的專用硬件探針。它是為確保高性能、高可靠性的長時間測試而設計的。硬件代理通常安裝在關鍵的網絡位置，如IP骨干網節點、VIP客戶站點或數據中心等。硬件探針具有強大的流量產生能力，并可支持大量的同時并發測試。本地、遠程、Web用戶界面PMS通過用戶界面（GUI）來配置、調度和啟動從測試庫中選擇的測試項目（如下圖所示）。用戶界面會自動發現網絡中已安裝的所有可用的測試代理，并加以管理維護，以供調度使用。除了一個本地的用戶界面會和測試服務器安裝在同一臺機器上，用戶還可以在網絡中另外的PC上安裝遠程用戶界面，使得網絡管理員能夠從網絡中的任何位置進行操作。用戶也可以通過基于Web的用戶界面查看測試報告，啟動即時代理，或查看系統配置信息。五、系統配置及配件測試服務器操作系統：WindowsXP,Windows2003Server或Windows2000Server/Professional硬件：Intel2.8GHz或更高CPU,1GB或更高RAM，20GB空閑硬盤數據庫：MySQL5.0Web服務器：Tomat5或更高測試代理：操作系統：WindowsXP,Windows2003ServerorWindows2000Server/Professional,LinuxWeb瀏覽器：IE6或更高版本硬件：IntelPentium450MHz或更高CPU,256MB或更高RAM，20GB空閑硬盤PMS用戶界面：操作系統：WindowsXP,Windows2003ServerorWindows2000Server/ProfessionalWeb瀏覽器：IE6或更高版本硬件：IntelPentium450MHz或更高CPU,256MB或更高RAM，20GB空閑硬盤屏幕分辨率：1024x768或更高.系統打包方式：軟件S1000 PMS基本軟件，包括：10個測試代理許可端到端網絡測試模塊網絡應用測試模塊矩陣測試模塊實時雷達圖模塊網絡拓撲管理模塊S1110 VoIP性能測試模塊S1120 SIPVoIP性能測試模塊S1130 NGN信令性能測試模塊S1140 AMR2語音質量測試模塊S1150 視頻流媒體質量測試模塊S1160 多VLAN測試模塊硬件H1300 測試中心服務器H1310 雙備份220VA/C電源H1320 雙光纖端口千兆以太網卡H1330 48VDC電源H1340 雙備份48VDC電源H1400 硬件測試代理H1410 4端口(電)千兆以太網接口卡H1420 2端口(光)，4端口(電)千兆以太網接口卡H1430 4端口(光