面向物联网的网络性能管理测量探针的实现方法技术

网络管理系统作为网络基础设施的重要组成部分，在我国的IP网络运行和维护中，起到了举足轻重的作用。为了解决网络管理的性能监测问题，以弥补现有网管系统在性能管理方面的不足，本发明专利技术最终是实现一个符合SNMP标准的IP网络测量探针，它既可以作为一种便携设备单独工作，进行端到端路径上网络性能的测量；也可以作为测量代理在测量域内部署，与管理中心通过SNMP进行通信，完成大规模IP网络的监测和故障诊断；此外，通过将其广泛地分布在网络的接入、汇聚以及核心三层中，并结合现有的网管系统，可以很好地构建一个具有性能网管的真正意义上的综合网管，进而可以很好地解决和实现网络通信态势图的问题，为网管人员提供决策支持。对多用途IP网络探针的体系结构进行了详细设计，并实现了一个符合SNMP标准的探针，同时对嵌入式操作系统进行了深入的分析，探针已经能在嵌入式操作系统UCLinux上顺利运行。在实现探针的基础上，我们对性能管理中心进行了深入的研究和开发，并实现了一个原型分析系统。并实现了一个原型分析系统。

【技术实现步骤摘要】
面向物联网的网络性能管理测量探针的实现方法


[0001]本专利技术属于IP网络性能管理领域的技术研究，具体涉及IP网络的性能指标体系、从运营网络中提取反应性能的指标参数以及性能指标数据的分析和利用等相关问题。

技术介绍

[0002]网络管理系统作为网络基础设施的重要组成部分，在我国的IP网络运行和维护中，起到了举足轻重的作用。一方面，现有IP网络测量设备没有实现仪表化，其部署和使用需要具备较强的专业知识，不利于广泛使用。另一方面，网络管理的5大功能域中，我国目前使用的各类综合网管系统在性能管理功能域上都做的不是很完善，缺乏对全网节点、链路的端到端以及主机的性能监测，从而不能形成全网的网络通信态势图，进而导致网管人员很难对目前和将来的通信状况有个真实的把握，也很难对网络的运行状况有个知根知底的了解，同时也很难做到及时正确的排查错误、维护和升级网络。为了解决网络管理的性能监测问题，以弥补现有网管系统在性能管理方面的不足。本专利技术最终是实现一个符合SNMP标准的IP网络测量探针，它既可以作为一种便携设备单独工作，进行端到端路径上网络性能的测量；也可以作为测量代理在测量域内部署，与管理中心通过SNMP进行通信，完成大规模IP网络的监测和故障诊断；此外，通过将其广泛地分布在网络的接入、汇聚以及核心三层中，并结合现有的网管系统，可以很好地构建一个具有性能网管的真正意义上的综合网管，进而可以很好地解决和实现网络通信态势图的问题，为网管人员提供决策支持。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要用途是形成能够驻留在Linux操作系统或嵌入式操作系统中的符合SNMP标准的测量探针，用于IP网络性能管理。将这些测量探针部署在网络有关节点上，就能够通过SNMP协议进行远程控制，从而获得从该测量点到其他网络节点的性能参数。这些参数包括：Ping任务的ICMP数据报文的双向时延RTT、Ping任务的ICMP数据报文的丢包率LOSS、Ping任务的ICMP数据报文的双向时延抖动Jitter、TraceRoute任务的UDP数据报文的双向时延RTT、TraceRoute任务的UDP数据报文的丢包率LOSS、TraceRoute任务的UDP数据报文的双向时延抖动Jitter。采用这种方法就能得到比从单一网络端点出发进行测量更为丰富、更为精确的网络性能参数，能够及时发现和定位网络故障，提高网络可用性。
[0004]网络测量探针是基于开放源码软件NET
‑
SNMP5.1开发的，网络测量探针从结构上看(图2所示)，包括NET
‑
SNMP5.1的snmpd主代理和一个子代理。snmpd和子代理之间通过AgentX协议进行数据和控制信息交互。当snmpd收到属于子代理的SNMP协议报文时将报文通过AgentX协议转发到子代理，子代理处理完请求之后，再将处理结果通过AgentX协议返回给snmpd，最后snmpd将得到的处理结果封装成SNMP响应报文返回给管理中心。
[0005]子代理中的MIB库存储了所有的测量控制参数和结果，是整个测量代理的核心部分。子代理主要完成的任务包括：接受和处理来自snmpd的AgentX协议报文；调度管理Ping和TraceRoute两个测量程序；检查测量结果并将其存储在子代理相应的MIB库中；根据告警
条件，发送相应SYSLOG告警信息；根据设定条件，发送TRAP报文。
[0006]子代理采用多进程多任务的结构实现，测量进程和子代理进程之间采用共享内存的方式进行数据交互。子代理进程的主控模块定时扫描控制表中所有新建行中CtlAdminStatus字段值，若从disabled转变为enabled，则将该行中其他字段值作为测量参数调度相应测量工具执行相应测量操作，若CtlRowStatus从ACTIVE转变为DESTROY则终止相应测量操作，并从MIB库中删除所有相关的数据行。
[0007]主控模块主要负责子代理的初始化，读取并解析配置文件，建立到snmpd的AgentX协议连接开始监听并收发报文，将CtlTable、ResultTable和HistoryTable注册到snmpd主代理中，安装信号处理器开始接受各种信号，包括定时信号和相关的SNMP SET报文触发的信号等等。如有新的测量任务下达，信号处理器则会触发相应操作，创建新的测量进程、分配共享内存和信号量等资源，最后将所有资源使用信息登记到进程控制表中，以供数据和状态检测模块使用。
[0008]数据和状态检测模块是子代理中最复杂和核心的模块，其主要功能是定期查询测量进程的工作状态，如已退出则回收所有测量进程占据的资源，包括共享内存、信号量以及各种数据表项资源等，否则根据进程控制表中指定的共享内存id、信号量id，从指定的共享内存区域内获得测量结果信息，并将信息转换到子代理的结果表、历史表、跳表中。该模块涉及到访问互斥、资源回收、进程管理以及共享内存等诸多方面的管理，因此是整个代理设计和实现过程中的关键和难点。
[0009]Syslog模块采用标准的syslog技术，将进程运行过程中所产生错误信息以及告警信息发送到标准的syslog告警处理中心。
[0010]TRAP模块可以根据设定的需要，发送RFC 2925描述的pingNotifications和traceRouteNotifications等6种告警信息。RFC 2925中没有规定实现告警采用的技术，因此为了提高适用性，子代理中实现了两种标准的告警处理技术，这种设计结构也给用户添加一种灵活的选择，同时也能够很好地和现有网管平台的告警处理中心整合在一起。
[0011]参数检测模块负责检查主控模块出来的参数是否正确或是否缺少参数，如没有设置目的地址，则无法启动测量任务。在参数监测成功之后，负责调用测量工具，开始测量任务。
[0012]信号处理器是子代理运转的发动机，子代理中主要包括三种信号：定期轮询信号；SNMPSET报文触发的信号；子进程退出信号。信号处理器安装在主控模块中，在收到相应信号后，调用相应处理模块进行处理。
[0013]Ping测量模块以动态lib库的形式存在，代理的采集任务执行时以子进程的方式进行采集任务，同时把采集结果放在指定的共享内存区域，等待数据和状态检测模块将其映射到MIB库中。参数由相应的控制表提供，Ping测量模块按照RFC2925的标准Ping目标路由器，同时获得相关数据作为采集结果。
[0014]Ping程序将主要采集三项性能指标：时延、丢包以及时延抖动。Ping测量进程和子代理进程之间采用共享内存的方式进行数据交互。数据交互格式按照RFC 2925中pingResultsTable和pingProbeHistoryTable描述的规范进行。子代理进程以子进程方式调用Ping测量进程，测量进程获取共享内存地址，根据控制表参数发送ICMP报文，然后调用接收报文模块接收响应报文，并根据响应报文计算测量结果，同时更新共享内存中的结果
表和历史表。如果测量完毕或子代理进程终止测量操作，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于面向物联网的网络性能管理测量探针的实现方法，其特征在于设计一种多用途IP网络探针的体系结构模型。该系统由主控模型.算法模型.观测模型组成由并符合SNMP标准。并通过测网络的综合态势图以直观地提供不同层面属性的即时播放功能。主控模块分为三个部分组成子代理、监听模型、处理模型。子代理初始化模型是将读取并解析配置文件，建立到snmpd的AgentX协议连接开始监听并收发报文，监听模型表示为在无线网络中开始监听的信号量，当开始监听为1，结束为0。信号通信度表示为信号处理阈值，处理器通信度表示为处理器通信阈值。信号通信度计算描述为在无线传感器网络内，相邻两探针之间的信号通信度用x表示为两个相邻信号点。相邻探针N1和N2之间的信号通信信用度表示为根据网络动态特性，将CtlTable、ResultTable和HistoryTable注册到snmpd主代理中，安装信号最大值处理器通信度计算描述为相邻探针之间处理器开识处理阈值用f(x)表示，N为相邻信号器处理信号，μ表示信号处理次数。T表示相邻相邻处理器直接处理通信度，处理器开始接受各种信号，包括定时信号和相关的SNMP SET报文触发的信号等，如有新的测量任务下达，数据发生变化处理器处理表示为数据发生变化处理器处理表示为相邻探针处理器通信度为为信号处理器则会触发相应操作，创建新的测量进程、分配共享内存和信号量等资源，最后将所有资源使用信息登记到进程控制表中，以供数据和状态检测模块使用。数据和状态检测模块是子代理中最复杂和核心的模块，数据和状态的检测决定了测量探针的准确性评估函数表示为G(s)。sG
S
＝∮(S2+2S)ds+F
i
+S(x)
i
评估函数的约束条件为探针实用性检测，约束条件表示为为当前局面。其主要功能是定期查询测量进程的工作状态，如已退出则回收所有测量进程占据的资源。传统内存时间长、效率低，故其引入共享内存提高内存使用效率，共享内存表示为F，共享内存表示为
通过共享内存信号量。信号量表示为以及各种数据表项资源p
n
x等。根据进程控制表中指定的共享内存id、信号量id，从指定的共享内存区域内获得测量结果信息，并将信息转换到子代理的结果表、历史表、跳表中，该模块涉及到访问互斥、资源回收、进程管理以及共享内存等诸多方面的管理，因此是整个代理设计和实现过程中的关键和难点。我们选择共享内存作为基础，在此基础以上封装一个高速的数据通道，共享内存是当前操作系统中提供所有进程间通信操作中，效率和速度最快的一种。共享内存效率表示为I
t

【专利技术属性】
技术研发人员：陈剑，于士浩，高连峰，王军，汤磊，
申请(专利权)人：赣南师范大学，
类型：发明
国别省市：