运用iPush技术的全面实时化网络管理系统

1．前言： 　　网络是新经济时代的基础设施，信息传递、办公、营销、服务、交流、娱乐等各种活动都可以通过网络完成，网络的质量直接决定了社会生活和经济生活的质量。在计算机网络的质量体系中，网络管理是其中一个关键环节，正如一个管家对于大家庭生活的重要，网络管理的质量也会直接影响网络的运行质量。而网络管理员对于网络系统来讲，正如网络系统就像一辆疾行的汽车，网管员就是机务保障人员。当汽车正常运转的时候，甚至不会有乘客意识到机务保障人员的存在，但是如果突然出现车速变慢、甚至抛锚的情况，网管员的角色就会从幕后走到台前，众人的眼光都聚焦着他，其重要性显而易见。 2．什么是网络管理系统 　　实际上，网络管理并不是一个什么新概念。从广义上讲，任何一个系统都需要管理，只是根据系统的大小、复杂性的高低，管理在整个系统中的重要性也就有重有轻。网络也是一个系统。追溯到19世纪末的电信网络，就已经有了自己相应的管理“系统”，这就是整个电话网络系统的管理员，尽管他能管理的内容非常有限。而计算机网络的管理可以说伴随着1969年世界上第一个计算机网络——ARPANET 的产生便产生了，当时，ARPANET 就有一个相应的管理系统。随后的一些网络结构，如IBM的SNA、DEC的DNA、SUN的AppleTalk等，也都有相应的管理系统。不过，虽然网络管理很早就有，却一直没有得到应有的重视。这是因为当时的网络一是规模较小，二来复杂性不高，一个简单的网络管理系统就可以满足网络正常管理的需要，因而对其研究较少。但随着网络的发展，规模逐渐增大，复杂性增加，以前的网络管理技术已不能适应网络的迅速发展。网络系统规模的日益扩大和网络应用水平的不断提高，一方面使得网络的维护成为网络管理的重要问题之一，例如排除网络故障更加困难、维护成本上升等；另一方面，如何提高网络性能也成为网络系统应用的主要问题。虽然可以通过增强或改善网络的静态措施来提高网络的性能，比如增强网络服务器的处理能力、采用网络交换等新技术来拓宽网络的带宽等，但是网络运行过程中负载平衡等动态措施也是提高网络性能的重要方面。通过静态或动态措施提高的网络性能分别称为网络的静态性能和动态性能。而网络的动态性能的提高就要通过网络管理系统即“网管系统”来加以解决的。 　　按照国际标准化组织(ISO)的定义，网络管理是指规划、监督、控制网络资源的使用和网络的各种活动，以使网络的性能达到最优。网络管理的目的在于提供对计算机网络进行规划、设计、操作运行、管理、监视、分析、控制、评估和扩展的手段，从而合理地组织和利用系统资源，提供安全、可靠、有效和友好的服务。 　　通俗一点来讲：网络管理就是通过某种方式对网络状态进行调整，使网络能正常、高效地运行。其目的很明确，就是使网络中的各种资源得到更加高效的利 用，当网络出现故障时能及时作出报告和处理，并协调、保持网络的高效运行等。 3．网络管理系统的架构 　　当前最典型的网络管理体系结构是Internet/SNMP(简单网络管理协议 SimpleNetworkManagementProtocol)管理体系结构OSI/CMIP(通用管理信息协议Common Management Information Protocol)管理体系结构TMN(电信管理网，Telecommunications Management Network)管理体系结构它们在解决IP网络OSI 网络和电信网管理方面的问题发挥了重要的作用。 　　OSI/CMIP系统管理模型是目前理论上最完备的网络管理模型，是其它网络管理模型的基本参考。但由于该模型比较复杂，实现代价高，因此并没有得到广泛的应用。相反，当初只是为了管理TCP/IP网络的SNMP却得到了迅速的发展和广泛应用。SNMP网络管理模型的突出特点是简单、易于实现，因而得到了厂商的支持，使得它的重要性越来越突出，已经成为事实上的工业标准。 　　自从 1990 年迄今，网络管理系统大致上都具备以上的能力，足以满足一个局域网可以涵盖的区域监控调度所需。不过，我们仍然可以发现几项有待改进的地方。 2．1 Client 端必须集中在控制室 　　这类传统网络管理系统是 Client/Server 架构，Client端是一个应用程序，必须安装才能执行。如果采用此类网络管理系统，所有的监控工作都必须在主控室里进行，监控人员不能离开控制室。这对于各种网络监控来说，便利性打了折扣。同时，从风险分散的角度来看，这样的集中配置会让风险增加，前几年娜莉风灾造成台北捷运行车监控中心淹没，就是一个明显的例子。 2．2 数据采集服务器必须以定时扫描的方式与控制器沟通 　　这表示数据采集服务器必须在一定时间内对连接的所有控制器进行扫描，所以能够连接到一台数据采集服务器的控制器数目必定有所限制。也就是说，如果 要连结的控制器越多，所需要的数据采集服务器就要越多，这对于设备维护是一 个很大的压力。 　　针对以上的缺点，目前有一些努力正在进行，首先我们先来看看其中一种：基于Web的网络管理系统。 3．基于Web的网络管理系统诞生背景 　　基于Web的网络管理系统的诞生，和 90 年代因特网的兴起脱离不了关系。由于 IP 网络已经是产业的趋势，以网络管理系统所采用的Client/Server 架构自然有人设法将其改为Web-based架构，透过良好的存取权限机制，控制人员可以在连上网络的任何一台计算机上操作网络管理系统，监控调度工作不必限制在主控室或现场，同时还可以将视讯监控也纳入网络管理系统中，与其它系统的初步集成能力较强，这些都是它的优点。 　　当然，基于Web的网络管理系统仍有一些缺点存在： （1） IP 网络的安全性问题 　　IP 网络本身并不安全，必须外加多重的安全机制以防数据被窃或被窜改。 （2） 对于行动监控仍未能妥善支持 　　以行动监控的角度来看，即使网络管理系统发布警报通知到处理人员，处理人员仍需找到能连上网络的计算机才能完全了解状况，这对于分秒必争的监控调度工作来说，是非常不恰当的，最好是能够让其直接透过行动载具就能完全获悉状况。但是目前对于行动监控的支持情况，由于载具本身的限制，只能说未臻完善。 （3） 数据采集服务器仍必须以定时扫描的方式与控制器沟通 　　这个问题并未获得较好的解决。接著，我们会针对这个议题进行讨论，并提出艾扬的观点。 4．及时乎？实时乎？ 　　如前面所描述的，数据采集服务器必须以定时扫描的方式与控制器沟通，所以所传达的信息其实是「及时」而非「实时」的。两者间的关系，有个不成体统但却真实的绕口令可以形容：「实时」一定是「及时」，「及时」不见得「实时」；如果能「实时」，干嘛要「及时」？ 　　针对「数据采集服务器必须以定时扫描的方式与控制器沟通」这项议题，我们有一个看法：如果控制器也能主动向数据采集服务器发送实时数据，状况会变得如何？ 　　首先，数据服务器就不必逐一扫描所连接的控制器，而是随时保持在倾听(Listening)的状态，等著控制器主动对其发送各I/O点的实时数据数据，如此一部数据采集服务器所能服务的控制器数量可以具备更大的弹性，避免因为点数过多而造成「不及时」的风险。 　　其次，传统的网络管理系统要求较高级的硬件，如果控制器的系统容量够大，某网络管理系统的功能大可以移植到控制器上，以较低级的硬件重新组合成功能更强、更易扩充的分散式网络管理系统。 　　所以，问题来了，要如何让控制器变成能够主动发布数据的「主动信息节点」？很明显的，即使把HTTP Server和E-Mail Server都植入服务器仍然无法满足需求，必须寻求其它的解决方法。 　　以目前 IT 业界的各种技术来看，消息中间件的特性功能最适合这样的需求。一般消息中间件多采用Publish/Subscribe 传输模式，有Peer-to-Peer和Central Hub的构型。前者必须在每个节点上植入应用程序与Daemon，所需系统容量较大，比较适合在局域网内使用，而且对于联机数量的限制较大；后者虽然需要一个中介服务器，但是联机数量限制小，可以提供较高的网络通透性，不必局限在局域网内，而且对于收发端的系统容量需求较小。所以，如果能把Central Hub 构型的消息中间件植入控制器中，就可以让控制器摇身一变，成为「主动信息节点」了。 　　iPush Embedded正是这样的一个产品。iPush Embedded系针对嵌入式系统所发展出来的，目前有Windows CE .NET 版本，除了包含轻量化的实时消息传输引擎之外，还包含有I/O Manager以及Remote Administrator 两大模块，前者负责将连接到控制器的 I/O点数据送入实时消息传输引擎，后者则是提供远端诊断与维护的能力。 　　植有iPush Embedded的控制器，可以将各I/O点的数据实时透过TCP/IP网络主动传送给各数据处理服务器、数据库和Client端，等同于一个轻量化的数据采集服务器。此外，iPush Embedded已经内建有存取权限机制和数据加密，所以对于令人困扰的IP网络安全问题也能获得解决。 　　另外，由于iPush Embedded支持各种 API，无论Client 端是Browser、Windows桌面、或是PocketPC等行动载具，都有适合的API，可以利用最流行的开发工具来发展操作界面。如此一来，不管是有线或无线方式，只要能连上网络，就可以进入网络管理系统，达到随时监控、随地监控的目标，提供比传统的基于Web的网络管理系统更大的使用弹性。

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