网络设备智能化管理的研究与应用.pdf
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1、2023年/第8期 物联网技术可靠传输 Reliable Transmission510 引 言无论是传统的手工测试机房,还是现代化的自动化测试机房,要实现云测试环境的自动部署,都需要前期将被测设备和测试设备的信息上线,并抽象出逻辑对象进行管理,这样才有可能实现用户点一下鼠标后很短的时间内就完成所需测试环境的自动化搭建1-5。对于单个环境中的少量设备,还可以考虑手工方式或者半自动化方式录入设备信息,但对于真正的云测试环境,可能都不知道有哪些设备在线6-9,该场景下的测试环境自动部署系统再智能也只能是“巧妇难为无米之炊”,无法实现快速部署一套测试环境的美好愿望。如图 1 所示是一台网络设备的物理
2、和逻辑配置信息,完全手工采集和维护这些信息将会很繁琐且费时,并且无法做到实时更新。另外一个很现实的问题是,资源管理者希望通过云测试环境做到最大程度共享资源10-13,但资源池中的设备并不是一成不变的,每时每刻都有新的设备加入进来,也有已有的设备从环境中脱离出去。一般资源池中设备信息维护的传统方式包括通过人工采集设备信息并录入系统,或通过脚本采集设备生成表格导入系统14-16。在维护的设备数量及信息不多的情况下,上述传统方式是比较可能的,但一旦设备的规模在 100 台以上,设备信息条目达到上万条,并且需要实时更新的情况下,通过传统方式维护就成为不可能完成的任务。利用互联网 TCP/IP 端口探测
3、、SNMP、TELNET、数据库存储等技术,结合 C+多线程编程、脚本编程等开发技术,本文研究一种云测试环境中网络设备的自动发现和设备信息自动采集功能。整个过程不需要人工干预,只要设备接入到网络并提供采集接口(也可以是 API 开发接口),就可以实现 724 h 的智能感知设备信息变化,包括网络设备上组件变化情况的智能化管理系统。图 1 网络设备物理和逻辑配置信息1 网络设备智能化管理信息处理过程1.1 网络设备信息处理流程为了实现网络设备的智能感知、信息采集及智能化管理,本文将网络设备智能化管理过程从时间和逻辑上分为 3 个阶段:I 阶段为网络设备智能感知阶段;II 阶段为网络设备信息自动采
4、集阶段;III 阶段为网络设备信息抽象加工阶段。3 个阶段的信息处理过程如图 2 所示。各阶段均有明确的输入和输出,上一阶段的输出是下一阶段的输入。各阶段间定义清晰的数据接口,各阶段的处理只依赖于数据接口,而与各阶段的实现方式无关。各阶段的信息是包含关系,即逻辑信息包含详细信息,详细信息包含摘要信息。也即从逻辑信息中可以抽取摘要信息和详细信息。1.2 网络设备各阶段信息获取及处理 1.2.1 摘要信息处理I 阶段完成网络设备摘要信息的采集和处理,该阶段使用了 TCP/IP 探测技术,探测网络上可能存在计算机系统和网络设备智能化管理的研究与应用樊志强1,刘日2(1.中兴通讯股份有限公司南京研究所
5、,江苏 南京 210012;2.中兴通讯股份有限公司上海研究所,上海 201203)摘 要:本文研究通过 TCP/IP 等技术实现一种能够自动发现网络设备,采集网络设备资产及配置信息,并录入设备信息管理系统的智能方法及技术。网络设备智能化管理在实现过程上分为 3 个阶段:第 I 阶段为网络设备智能感知阶段;第 II 阶段为网络设备信息自动采集阶段;第 III 阶段为网络设备信息抽象加工阶段。网络设备智能化管理的成果(网络设备智能化管理系统)可以应用于云测试环境、自动化测试工厂环境以及资产管理系统的智能化运维当中,从而减轻上述环境及系统中人工维护的工作量,实现网络设备配置信息及资产信息的实时更新
6、。关键词:网络设备;智能感知;智能化管理;DS 主机;TCP/IP;自动发现中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2023)08-0051-05收稿日期:2022-10-09 修回日期:2022-11-07DOI:10.16667/j.issn.2095-1302.2023.08.013物联网技术 2023年/第8期 可靠传输 Reliable Transmission52网络设备。本文定义运行智能化管理程序的计算机为扫描机(Scanner),在同一个区域内(一般以广播域划分)只能有一台扫描机执行探测任务,该扫描机被称为指定扫描机(Designated Scann
7、er,简称 DS 主机)。DS 主机将探测到的网络设备信息处理成表 1 所列的格式,并负责将摘要信息上传到资源服务器。图 2 网络设备智能化管理信息处理流程摘要信息表中的设备硬件地址可以作为识别该设备的唯一标识(如果有重复,可以结合其他字段来标识唯一性),可用标识字段来表明该设备是否在本区域网络中,上传标识则用来设置该设备的详细信息是否已经被采集和存储到了资源服务器。DS 主机相关的字段记录发现该网络设备的指定扫描机。1.2.2 详细信息处理I 阶段的摘要信息处理完成并上传到资源服务器后,II 阶段便可以开始对网络设备的资产及配置信息进行采集。此时运行了采集程序的扫描机(同一台计算机既可以运行
8、探测程序,也可以运行采集程序,或者只运行其中一种)会访问资源服务器并轮询摘要信息表,对上传标识未置位的设备启动采集进程,信息采集方式可以是 SNMP、TELNET 或者HLAPI(High Level API)等。不同于 I 阶段只有 DS 主机进行探测,本阶段所有运行采集程序的扫描机都可以对摘要信息表中的网络设备进行并行信息处理,即使网络设备的详细信息条目较多也能够迅速完成收集任务。详细信息表结构及内容示例见表 2 所列。表格中的 D001 和 D002 都从属于 S001 设备,所属区域为 hilab,即主机名 HiLab 所在的区域,这些字段可用于 III阶段建立网络设备的逻辑模型。1.
9、2.3 逻辑信息处理II 阶段网络设备的详细信息采集完成后,已经得到了大部分的网络设备实体信息和配置信息,此时资源服务器启动资源管理程序,从资产库中获取网络设备相关的资产管理等信息,并按照网络设备的逻辑模型模板生成网络设备完整的逻辑信息。逻辑信息表结构及内容示例见表 3 所列。表 1 摘要信息表结构及内容示例信息编号设备硬件地址设备大类设备类型IP 地址可用标识 上传标识 DS 主机名DS 主机 MACDS 主机 IPS00100-XX-XX-CE-B8-C6TESTERSPT192.168.1.9800hilabXX-XX-8B-6B-1B-90192.168.1.1S00200-XX-XX
10、-C0-6B-01ROUTER900E192.168.10.211hilabXX-XX-8B-6B-1B-90192.168.1.1表 2 详细信息表结构及内容示例设备信息摘要信息信息编号名称型号规格软件版本号 硬件版本号 运行状态 故障状态 从属设备 所属区域设备硬件地址D001Datacom CardsCV-20001000M V2.0V1.1RunningNormalS001hilab00-XX-XX-C0-6B-00 D002Datacom ChassisS900012UV2.0V1.1RunningNormalS001hilab00-XX-XX-C0-6B-00 表 3 逻辑信息表结
11、构及内容示例资产信息详细信息信息编号资产编号设备序列号资产状态领用时间启用时间所属实验室名称F001A0001S001可用2021/2/52018/8/21云测试Datacom ChassisF002A0002S002可用2021/1/102018/7/15云测试Router Chassis下列内容即为某网络设备的逻辑模型实例化信息,表示一台测试仪表由 12 槽位的机框和一块 12 端口千兆卡组成。2 扫描机邻居发现及 DS 主机选举流程如 1.2.1 节所述,智能感知探测程序需要向同一区域的网络上发送探测报文,为了避免影响正常的网络通信,限定同一区域同一时刻只能有一台扫描机进行探测。另外,为
12、了增强智能感知系统的健壮性,并提高网络设备发现及信息采集的效率,本文引入了扫描机邻居发现和指定扫描机(DS主机)选举机制。运行了探测程序的扫描机间将相互发现并形成邻居关系,选举出 DS 主机负责本区域网络信息的维护及采集数据的上传。2.1 扫描机邻居发现扫描机在接入网络后便会启动邻居发现进程,以 Hello interval 间隔发送 Hello 报文(报文格式参见图 3),Hello 报文中携带本扫描机的主机名、IP 地址、MAC 地址、CPU 频率以及本区域网络 IP 地址列表等信息。图 3 Hello 报文格式图 3 中 Hello 报文各字段含义及作用说明如下:(1)Ver:Hello
13、 报文版本号,代表本扫描机的版本信息,便于今后的协议扩展;(2)Pri:优先级字段,代表本扫描机的优先等级,DS 主机选举参数之一;(3)DS bit:DS 主机置位信息,代表本扫描机是 DS 主机;(4)Type:Hello 报文的类型,便于今后协议的扩展;(5)Pktid:Hello 报文的编号,随 Hello 报文发送次数递增;(6)PktLen:Hello 报文长度字段,存储Hello 报文的长度信息;(7)Hello Time:本次 Hello 报文的发送时间间隔;(8)Dead Time:Hello 报文失效时间,一般是 Hello Time 的 3 倍时间;(9)CPUFreq:
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