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i t 基础设施与应用管理平台性能管理子系统的设计与实现 摘要 随着i t 基础设施与应用相关技术的发展和业务的需求，i t 环境 越来越复杂。如何对它们实行统一的协调管理以更好地发挥其功效， 对目前的管理技术提出了严峻的挑战。在性能管理方面，使用传统通 信网管理中的技术无法应对i t 系统中性能参数繁杂而易于变化、采 集任务管理差异性大、无法了解系统整体运行状况等问题。因此，如 何针对这些问题提出新的方法或者改进措施是目前亟待解决的问题。 本文首先介绍了传统通信网管理中性能管理的定义、功能及实 现，并分析i t 系统性能管理具有的特点和面临的主要问题；在性能 参数定义方面提出了一种面向需求的性能参数定义方法，覆盖业务管 理层、系统管理层和设备管理层等相关的性能测量需求，并定义了将 性能测量需求转化为可在设备上测量的性能参数的方法；在性能采集 管理方面，对采集任务管理、性能数据采集和性能数据存储等做了改 进，能够灵活应对性能参数繁杂而且可能经常变更的需要；在性能门 限管理方面，新增了业务性能指标的门限管理，介绍了业务性能指标 的定义方法，这些指标能够综合相关的性能参数，反映系统的整体运 行状况；最后介绍了具体实现这些方法或改进措施的设计方案。 关键词i t 基础设施与应用管理平台网络管理性能管理 d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f p e r f o r 【a n c em 睛n a g e m e n ts u b s y s t e mi n 渊a g e m e n tp l a t f o r mf o ri t i n f r a s t r u c t u r esa n da p p l i c a t i o n s a b s t r a c t 晰t h 也ed e v e l o p m e n to ft e c l l i l i q u e sf o ri ti n 胁s t m c t i l r e sa n d a p p l i c a t i o n s ，a n dt h er e q u i r e i n e n to ft h es e r v i c e s ，t h ei te n v i r o l l i i l e n t b e c o m e sm o r ea i l dm o r ec o m p l e x h o wt oi n a n a g et h e mu n i f i e dt 0m a k e t h e mw o r kb e t t e rb r i n g sg r e a tc h a l l e n g ef o rt h ec u l l l e l l tm a n a g e m e n t t e c q u e s a s f o rt h e p e r f o m l a n c em a n a g 即n t ，t h em e t h o d s f o r m a l l a g e m e n to f 仃a d i t i o n a l c o m m u n i c a t i o nn e t 、) l ，o r k sa r en o ts u i t a b l e e n o u 曲t h a t sb e c a u s e ，i ni ts y s t e m s ，t h e 耐- o m a n c ep a r a m e t e r sa r e m a n ya n dt h ec h a n g e s 行e q u e n t l y ，t h ed i 虢r e n c e 锄o n gt h ec o l l e c t i n g t a s k sc a n tb ei g n o r e d ，a n dm e r ei sn ow a y1 e a n l i n gt h ec o m p r e h e n s i v e r u 姐i n gs t a t u so ft h es y s t 锄s o ，i t sn e c e s s a r yf o rn e wm e t h o d so r i m p r o v e dm e a s u r e st o w a r d st h e s eq u e s t i o n s i nt h i s t h e s i s ，t h ed e j f i n i t i o n ，f h n c t i o n sa n di m p l e m e n t a t i o no f p e 而m a n c em a n a g e m e n to ft r a d i t i o n a lc o m m u n i c a t i o nn e 觚o r k sw e r e i n t r o d u c e df i r s t l y ，a n dt h e r e sa n df a c i n gi s s u e so fi ts y s t e m p e r f i o n n a n c em a n a g e m e n t w e r e a n a l y z e d f o rt h e d e f i n i n g o f p e r f o m a n c ep a r a m e t e r s ， an e wr e q u i r e m e n t s - o r i e n t e dm e t h o d w a s p r o p o s e d ；i tc o v e r st h ep e 响r i i l a n c em e a s u r i n gr e q u i r e m e n t so fs e i c e m a n a g e m e n t ，s y s t e mm a n a g e m e n ta 1 1 de q u i p m e n tm a n a g e m e n tl a y e r s f o rt h e m a n a g e m e mo fp e r f o m a n c ec o l l e c t i n g ， s o m e i m p r o v e d s u g g e s t i o n sf o rc 0 1 1 e c t i n gt a s k sm a l l a g e m e n t ，p 曲m a n c ed a t ac o l l e c t i n g a n dp e 渤n n a n c ed a t as t o r a g ew e r eg i v e n f o rt h e m a n a g e m e n to f p e r f o m a n c et h r e s h o l d ，t h et h r e s h o l dm a l l a g e m e n to f s e i c ep e r f o m a n c e m e t r i c sw a sp u tf o 姗a r d a “a s t ，m ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o nf o rt h e s e m e t h o d sa n dm e a s u r e sw e r eg i v e n 1 ( e yw o r d si ti n f m s t m c t u r e s a i l d 印p l i c a t i o i l s ，m a n a g e m e n t p l a t f o n n ，n e t w o r km a n a g e m e n t ，p e r f o m a n c em a n a g e m e n t 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：幽堑堡日期：迎墨：五：f 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日期： 日期： 加g s 1 北京邮电大学硕士学位论文 i t 基础设施与应用管理平台性能管理子系统的设计与实现 1 1 研究背景 第一章前言 随着信息化的推进，i t 技术的发展和业务的需求使得企业内部的1 1 r 环境越 来越复杂，对r r 系统的管理越来越重要，是企业业务连续性、系统整合、应用 服务的基础【l 】【2 1 。一方面，1 1 r 基础设施需要管理，了解网络类部件( 如网络设备、 网络端口、链路、子网、虚拟设备等) 、主机类部件( 如服务器、存储设备、p c 机等) 、进程类部件( 如数据库、中间件、应用进程等) 等基础设施的配置、性 能和告警信息；另一方面，这些1 1 r 基础设施所承载的应用也需要进行统一管理， 以便更贴近于企业的实际需求p j 。 随着r r 基础设施与应用越来越复杂，其管理也越来越困难。许多企业都需 要花费大量的r r 资源和预算来保持关键业务可用并高效运行，但由于企业不能 达到应用集成管理的水平，而只能将其作为单独的孤岛，分别采用不同厂商的解 决方案进行管理，相互之问很少甚至完全没有关联，很难实现1 1 r 基础设施与应 用的统一协调管理。因此，对复杂环境的高效管理成为企业面临的最大挑战 之一。越来越多的企业期望能够统一管理承载多个业务系统的1 1 r 基础架构及应 用，实现全局管理、统一监控、统一报表和统一规划，改变目前分散管理的复杂 性现状，提升系统可用性、缩短故障排除时间、减轻总体管理负担。这使得1 1 r 基础设施与应用管理平台的研究和实现具有重要的实际意义。 在i t 基础设施与应用管理平台中，性能管理是最重要的功能子系统之一。 性能管理是国际电信联盟( i t u ，i n t e m a t i o n a lt e l e c o n m 试c 撕0 nu 1 1 i o n ) 的i t u t x 7 0 秽和国际标准化组织( i s o ，i n t e n l a t i o n a lo r g a i l i z a t i o nf o rs t a l l d 莉i z a t i o n ) 的i s o i e c7 4 9 8 4 【5 】等文档定义的五大管理功能域( 性能管理、故障管理、配置 管理、计费管理和安全管理) 之一，主要实现性能数据的收集、分析和处理等功 能，用以帮助系统规划、配置、维护和质量测量等。其目的是在占用少量资源和 低延迟的前提下，使基础设施能够可靠和连续地运行，它既能反映系统的运行状 态，为系统维护和优化等提供参考，又能在系统发生故障时，根据性能参数的异 常情况启动性能门限越界等告警，为故障定位等提供参考信息。 r r 基础设施与应用管理平台中性能管理功能的实现可以借鉴电信管理网 ( t m n ，1 e l e c o n n u n i c a t i o nm a i l a g e l i l 锄tn e t 、) l ，o r k ) 唧7 】中对于传统通信网性能管 理的经验。二者所需的功能基本一致，但在实现时还需要予以改进。这是因为， 如果把相关技术直接应用于i t 基础设施与应用，将会出现以下问题：因需要采 北京邮电大学硕上学位论文i t 基础设施与应用管理平台性能管理子系统的设计与实现 集的性能参数过多而影响i t 系统自身运行，性能数据采集任务及其执行难以管 理，性能门限管理对于了解整个系统综合运行状况的作用有限，等等。 综上所述，对r r 基础设施与应用管理平台的建设迫在眉睫，而其中的性能 管理子系统对于整个系统具有监测和优化的作用，其研究与实现是整个管理平台 的重点。针对传统通信网管理中性能管理技术在其中应用所存在的问题，本文从 性能参数定义、性能采集管理和性能门限管理等方面，针对r r 基础设施与应用 管理环境复杂的特点，提出了新的方法或者改进措施，并予以实现。 1 2 研究工作 畛 研究生期间，作者作为北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室网路管 理研究中心的一员，参与了多个网络管理系统的设计、开发或技术规范编写等方 面的项目，熟悉传统通信网管理的理论与应用，参加的研究工作涉及多种网络和 系统类型，特别在网络管理系统中性能管理方面进行了较为深入的研究。总的来 说，作者在研究生期间相关的研究工作如下： 1 ) n 服务管理通用平台：本论文所依托的主要课题，该平台面向企业内部 r i 系统，提供i t 基础设施与应用管理、服务管理等方面的功能，完成系统的需 求分析、设计、开发、测试、部署等工作。作者学习了玎基础设施与应用相关 的管理知识，总结其管理特点，并重点参与了其中包括性能管理在内的部分功能 子系统的需求分析、设计与开发。 2 ) t d s c d m a 网络管理系统开发( 国家科技攻关课题) ：学习3 g 网管系 统的国家行业标准，完成网管系统需求分析、设计、开发、系统自身测试、与 厂商设备联合测试等工作。作者作为项目骨干成员，参与了整个流程各个阶段的 工作，在实际环境的应用中加深了对包括性能管理功能的各项网络管理功能的理 解。 3 ) 支持q o s ( q i l a l 埘o f s e i c e ，服务质量) 管理的下一代互联网网络管理 模型( 国家自然科学基金项目) ：研究支持q o s 管理下一代互联网网络管理模型， 解决相应的关键技术问题，并完成用于验证下一代互联网网络管理系统中关键技 术的实验原型系统，以支持下一代互联网网络管理系统的开发与应用。作者学习 了q o s 、s l a 等性能管理高层知识，并参与了原型系统的分析、设计和开发。 4 ) 下一代互联网计费模型及其关键技术( 国家8 6 3 计划资助的前沿探索研 究类课题) ：研究具有q o s 特性的下一代互联网计费模型，解决计费模型中关键 技术问题，包括定价方法、计费方法、商务模型等，并实现了用于验证下一代互 联网计费模型中关键技术的实验原型系统。作者学习了计费系统的基础架构及其 关键技术，并参与了原型系统的设计和开发。 2 北京邮电大学硕士学位论文i t 基础设施与应用管理平台性能管理子系统的设计与实现 1 3 文章结构 本文总结了i t 基础设施与应用管理平台中性能管理的特点和将传统通信网 管理中的性能管理技术应用在i t 系统所存在的问题，并在性能参数定义、性能 数据采集管理、性能门限管理等关键技术方面提出了新的解决方案或者做了改 进。 本文共分为七章，内容如下： 第一章前言，简要介绍了论文的研究背景、作者在研究生期间所从事的与 论文相关的各项研究工作，以及论文的总体结构。 第二章性能管理综述，介绍传统通信网性能管理的定义、功能及其实现技 术，然后分析总结了i t 基础设施与应用管理平台中性能管理具有的特点，以及 所面临的一些问题。 第三章性能参数定义，提出了一种适用于r r 基础设施与应用管理的面向需 求的性能参数定义方法。在1 1 r 系统中，所面临的性能参数种类繁多，缺乏关联 性，且容易发生变化。如果在性能参数定义时简单地将各种r r 基础设施与应用 的性能参数相叠加，并一一进行采集管理，结果将会非常繁杂，而且还将极大地 影响系统自身的运行性能，同时，参数重复也会造成资源浪费。为此，新的性能 参数定义方法覆盖业务管理层、系统管理层和设备管理层等相关的性能测量需 求，并定义了将性能测量需求转化为可在设备上测量的性能参数的方法。 第四章性能采集管理，对采集任务管理、性能数据采集和性能数据存储等 方面做了改进。在r r 系统中，采集任务管理所面对的性能采集任务项需要更多 地体现设备之间的差异性，采集方式的不统一和采集参数的多变性也需要性能数 据采集具有更好的可扩展性，另外，性能数据的存储也必须满足性能参数经常变 化的需要。本文在以上方面的改进措施，能够灵活应对性能参数繁杂而且可能经 常变更的需要。 第五章性能门限管理，在单一性能参数的性能门限管理基础上，增加了描 述系统综合运行状况的业务性能指标的性能门限管理。单独的r r 基础设施与应 用性能参数对系统整体性能的影响较小，无法真实反映整体性能的变化，为此， 需要从性能参数定义的反方向逐层向上定义用户所关心的业务性能指标门限管 理，这些指标能够综合相关的性能参数，反映系统的整体情况。 第六章性能管理子系统的实现，介绍本文研究成果在r r 基础设施与应用管 理平台中的应用情况。 第七章总结语，总结全文，并提出一些进一步的工作方向。 最后是参考文献和致谢部分。 北京邮电大学硕士学位论文 i t 基础设施与应用管理平台性能管理予系统的设计与实现 2 1 性能管理概述 第二章性能管理综述 在r r u - tx 7 0 0 【4 】和丌u tm 3 0 1 0 【6 】中，定义了传统通信网管理的五个功能 域，分别是：性能管理、故障管理、配置管理、计费管理和安全管理。其中，每 一类管理功能的范畴又可以分出许多子功能集，并且在i t u tm 3 4 0 0 【8 】中进行了 详细定义。 性能管理是网络管理系统中的重要组成部分，是指对被管理对象的行为和通 信活动的效率进行评价所需要的功能。其目的是对网络、网络单元或设备进行性 能监视，采集相关的性能统计数据，评价网络和网络单元的有效性，报告设备的 运行状态，支持网络规划和网络分析。它通过测量网络中硬件、软件和传输媒质 的性能，为网络管理提供决策信息，以保证网络运行效率和服务质量。在实际网 络中，网络运行效率和服务质量是相互制约的关系，网络运行效率的提高有可能 导致服务质量的下降，而为特定用户保障较高的服务质量将导致网络运行效率的 下降。因此，性能管理的主要目的就是获取这两方面的性能数据，从而在提高网 络运行效率和保障服务质量之间找到一个最佳的平衡点。 性能管理可以帮助网络管理人员了解以下信息： 网络中数据流的分布情况，网络的利用率； 设备的运行性能； 网络拓扑能否满足数据传输的需要； 有哪些消耗资源较大的用户和应用类型； 是否有用户需要更多的带宽以保障服务质量。 2 2 性能管理功能 在传统通信网管理中，性能管理包含性能质量保证( p e 渤m a n c eq u a l i t y a s s l 珊n c e ) 、性能监测( p e r f o 肌锄c em o n i t o 渤g ) 、性能控制( p e f f o m a i l c ec o n 仃0 1 ) 和性能分析( p e r f o 衄a i l c e a n a l v s i s ) 四个功能子剿引。 性能质量保证支持网络质量评价标准的建立，并随着技术发展和客户需求的 改变而调整。其中主要的功能包括：q o s 性能目标设定、网络性能目标设定、客 户服务质量标准定义、q o s 性能评估、网络性能评估、网络设备性能评估、数据 综合检查等。主要涉及性能管理前期的准备工作( 目标设定，或性能评价体系的 建立) 和向其他管理功能输出性能管理结果( 各个层次的性能评估结果) 的部分。 4 北京邮电大学硕士学位论文 i t 基础设施与应用管理平台性能管理子系统的设计与实现 性能监测是指持续性地采集网络设备与性能相关的数据。其基本功能是跟踪 系统、网络或者服务活动，以便为性能评估收集相关数据。其主要功能包括：性 能监测策略设定、网络性能监测事件相关性设定、数据聚合与趋势定义、电路相 关的数据采集、流量状态信息采集、流量性能监测、网络设备门限越界告警处理、 网络设备趋势分析、性能监测数据处理、性能监测计算处理与报告等。 性能控制支持在性能管理范围内对网络运营进行一定程度的控制，以改善网 络服务质量。它可以是网络流量管理，即使用流量控制程序，以改变流量路由和 呼叫处理；也可以是传输性能监测，即仅设置门限和数据分析算法，并采集相关 的性能数据，但不会直接影响被管网络的运行。其主要功能包括：性能流量管理 策略设定、流量控制设置、流量管理设置、性能管理设置、流量控制执行、性能 数据审查等。 性能分析是指对采集到的性能数据进行处理和分析，以得到管理对象的综合 性能等级。其主要功能包括：性能改善建议、异常门限策略设定、流量预测、客 户服务性能总结( 不包括流量部分) 、客户流量性能总结、流量异常分析、流量 容量分析、网络性能特点分析、网络设备性能特点分析、网络设备流量异常分析、 网络设备流量容量分析等。 2 3 性能管理实现 对于国际标准定义的性能管理功能，在实际的网络管理系统中会根据实际情 况增加或者删减一些功能，而且对于各种功能的实现也会有所差异【9 】。如图2 1 所示为性能管理的用例图，其中包括性能管理功能集的用户和一些常用的性能管 理功能。 图2 1 性能管理用例图 北京邮电大学硕士学位论文i t 基础设施与应用管理平台性能管理子系统的设计与实现 图中，性能管理功能集的用户主要有三类：网络管理人员、网络监测人员和 其他网管系统功能。其中，网络管理人员是指日常维护和管理网络的工作人员， 他们需要设置性能管理策略，并收集保存网络性能数据；性能监测人员是指网络 使用者或者负责网络运营的管理人员，他们需要了解特定网络或者特定时间的网 络运行情况；而其他网管系统功能是指在网络管理系统中，需要与性能管理子系 统交互信息的其他功能子系统，如需要获取性能管理所提供性能门限越界信息的 故障管理功能子系统。 常见的性能管理功能项有：采集任务管理、性能数据采集、性能分析统计、 性能门限管理等。 2 3 1 采集任务管理 性能数据采集主要由性能参数的采集任务控制。采集任务管理负责性能数据 采集任务的管理与调度。它主要包括：采集任务初始化、采集任务添加、采集任 务修改、采集任务删除、采集任务调度、自动添加补采任务及手动添加补采任务。 采集任务初始化在系统初始化时，将保存在数据库或配置文件中的采集任务 信息读入，获取需要执行的任务并放到任务队列中。通常，每个性能数据采集任 务项都包括网元设备编号、网元设备类型、性能采集参数、采集精度、数据类型、 采集方式、采集周期、采集开始时间、采集结束时间、最近采集时间点等信息。 采集任务添加，是指在系统运行过程中添加新的性能数据采集任务项。其原 因可能是网络中增加了新的网元设备，或者用户对原先不关注的性能参数有了新 的关注需求等。 采集任务修改，是指在系统运行过程中对性能数据采集任务项进行某些参数 的修改。例如，如果用户对网络的某些性能参数关注力度加大，相应采集任务项 的采集周期就需要修改为更小的值。 采集任务删除，是指在系统运行过程中删除已有的性能数据采集任务项。其 原因可能是该任务项已经过期，或者对应的网元设备已经从网络中移除等。 采集任务调度，是指在系统运行过程中调度执行性能数据采集任务项。这是 性能数据采集动作进行的前提，根据采集方式、采集周期、最近采集时间点等信 息确定调用系统中相应的功能模块执行采集动作。 当系统发现所采集的性能数据不完整时，需要具有自动添加补采任务的功 能。补采是指当由于各种原因而没有及时采集到某段时间的性能数据时，从网元 设备中重新采集历史数据，以保证整体性能数据的完整性，这也需要被采集网元 设备的支持。 当网络管理人员发现所采集的性能数据不完整时，也可手动添加补采任务， 系统需要对其合理性进行检查。 6 北京邮电大学硕士学位论文i t 基础设施与应用管理平台性能管理子系统的设计与实现 通常，在传统通信网管理中，其性能数据参数采集方式是一致的，在管理不 同采集任务时，仅需保存有差异的信息。 2 3 2 性能数据采集 性能数据采集，是指采集被管对象的性能数据，并将这些数据上报到后台， 存入性能管理的数据库。性能数据采集通常需要解决通用性和高效性两个方面的 问题：通用性是指需要管理各种各样的设备，对来自各种设备不同数据格式的性 能数据进行分析处理，并进行统一保存；高效性是指由于管理的设备通常较多， 需要采集和处理的性能数据量大，需要提高性能管理的有效性和实时性。 性能数据采集的基本流程是：由采集任务管理模块触发采集任务，根据相关 参数调用相应的采集函数进行采集工作；采集结果返回之后首先将原始数据保存 到数据库，并进行数据的完整性检查；如果不完整则自动添加补采任务；然后根 据这些原始数据计算出能得到的性能指标值并保存。 在执行性能采集任务时，可能涉及到多种采集方式和多种采集算法，可以使 用策略引擎进行管理。首先，执行数据采集任务触发策略事件，然后根据性能采 集对象等条件匹配策略条件，最后执行相应的策略动作( 以某种方式进行实际的 采集操作，将采集结果以某种算法得出需要的性能数据) 。在实现时，应尽量做 到针对不同情况只需更改采集策略而无需更改采集相关的具体实现代码，就可以 根据具体要求完成相应的数据采集任务。 目前，在各种系统中，最常见的性能数据采集方式有主动上报和轮询两种方 式。在以不同方式获取性能数据，并经过相应格式的解析之后，性能数据采集通 常可以统一处理这些数据。 2 3 3 性能分析统计 性能分析统计，是指对所采集并保存到性能管理数据库中的孤立数据进行分 析和统计，计算出评价整体性能的参数，再进一步得到综合的参数信息。经过该 功能的处理，性能数据才能对用户有实际的参考意义，因为他们并不关心局部或 者很生涩的性能指标，而是关心整体的运行情况。高级的性能分析统计功能还可 以为用户提供性能发展趋势信息，甚至提供性能控制的建议。 对采集得到的性能指标进行分析，包括历史最高值、最低值、限定时间段的 平均值、限定时间段的指标值变化趋势、同一指标不同关键应用点之间的比较等。 统计的结果可以表格和图形方式( 直方图、折线图、饼图、曲线图等) 显示。用 户可以自定义图形的显示方式。 对于实时性能管理，通常通过图表或表格的方式展现性能指标的变化情况。 同时，通过历史性能数据，能够生成性能指标的统计报表。还可以指定对象、性 7 北京邮电大学硕士学位论文i t 基础设施与应用管理平台性能管理子系统的设计与实现 能指标、时间等条件，查询相应的历史性能数据。性能数据查询的结果通常以列 表形式体现，针对某具体对象，指定其性能指标、时间段等条件，可以以图表形 式输出性能数据统计结果。 网管系统应提供对历史和当前性能数据的查询、统计功能。系统应提供方便 快捷的查询、统计条件设置，如按地区、网元类型、k p i 、时间范围等。网管系 统应提供多种形式( 如表格、直方图、曲线图、饼图等) 的性能查询、统计结果 显示，并可将其进行存储和输出打印，应允许用户设置输出条件，输出目的地和 输出方式( 如打印机，文件等) 。 在不同的系统中，性能分析统计功能的实现差异性较小，因为其实现过程已 经考虑了各种不同参数之间的差异性。 2 3 4 性能门限管理 性能门限管理，是指性能门限的设置与应用。它包括但不限于：添加性能门 限设置、修改性能门限设置、取消性能门限设置、性能门限越界告警。设置被管 设备某一参数的相应门限阈值( 阂值可以是静态的，也可以是动态的，并且可以 有多个级别) 之后，当设备故障引起相应的性能数据发生异常，并越过性能门限 阈值之后，就会生成相应的性能门限越界告警，并发送给故障管理子系统等进行 相关处理。由于应用监控指标门限设定各不相同，因此要求对阈值的管理具有足 够的灵活性。 性能门限管理可以是针对某个具体对象的，能够进行创建、修改和删除；也 可以是针对某一类对象的，它们有一套默认的性能门限值，此时的门限值只能修 改，不能创建和删除( 否则可能影响系统的正常运行) 。 需要设置所监测对象的性能参数门限时，应指明被监测的对象、性能参数标 识、相应的告警门限值、告警级别等。当所监测对象的性能指标逾门限时，应能 触发相应告警级别的性能越限告警。 需要修改所监测对象的性能参数门限时，应先查询出相应记录，并对指定记 录的相关参数进行修改。修改之后的性能参数门限阈值应能即时生效。 需要取消所监测对象的性能参数门限时，应先查询出相应记录。真正删除前 需要确认，删除后即时生效。 在判断性能是否越界时，首先应查询该对象对应的门限值，如果数据库中没 有记录，再使用该类对象的门限值进行判断。当监测到相关的性能指标逾门限时， 应触发包含逾门限信息的性能告警并以适当的方式通知用户。网管系统应提供对 性能告警信息的显示、查询和统计的功能。 在不同的系统中，性能门限管理功能的实现差异性较小，因为其实现过程已 经考虑了各种不同参数之间的差异性。 北京邮电大学硕士学位论文l t 基础设施与应用管理平台性能管理子系统的设计与实现 2 4i t 基础设施与应用管理平台中性能管理面临的问题 和传统通信网管理相比，1 1 r 基础设施与应用管理平台中的性能管理所面临 的管理对象具有以下特剧1 0 】【l l 】： 1 ) r r 系统中的被管对象经常会有变化。在传统通信网管理中，被管对象基 本不变，而r r 系统中增加或者删除设备是非常频繁的事，因此要求其性能管理 更加灵活。 2 ) 1 1 r 系统中各个被管对象之间的差异性非常大。在传统通信网管理中，各 个被管设备的基本功能是确定的，相互之间的关联关系也基本确定，而对于单个 的r r 基础设施或者应用，由于在不同的n 系统中所发挥的作用不一样，其差异 性通常比较大，而且相互之间的关系经常会有变化。 3 ) r r 系统中单个被管对象的性能参数往往非常详尽。在传统通信网管理中， 由于各个被管设备的功能基本确定，其性能参数也相对稳定，而且具有一定的针 对性，而由于相互之间缺乏联系，所以独立的生产厂商往往会分别提供详尽的性 能参数，而这些参数对于r r 系统缺乏整体的针对性。 4 ) r r 系统中，单个设备的性能参数对整个系统的影响相对较小。在传统通 信网管理中，整体性能的某一方面通常取决于相关被管设备的某一项或几项性能 参数，而在r r 系统中，单个的r r 基础设施或者应用很难对整体产生决定性作用， 其单独的性能参数对于整体性能的影响通常较小。 受到以上几个方面管理特点的影响，如果按照传统通信网性能管理的方法来 管理r r 基础设施与应用，主要面临着以下三个方面的问题： 1 ) 在性能参数定义方面，所面l 临的性能参数种类繁多，缺乏关联性，且容 易发生变化。如果在性能参数定义时简单地将各种1 1 基础设施与应用的性能参 数相叠加，并一一进行采集管理，结果将会非常繁杂，而且还将极大地影响系统 自身的运行性能。而且，由于相互之间缺乏关联性，有可能出现参数重复的情况， 造成资源的浪费。另外，如何应对被管设备频繁增删而引起相应性能参数变化也 是需要考虑的问题之一。 2 ) 在性能采集管理方面，兀基础设施与应用之间的差异性和性能参数的变 化会给采集任务管理、性能数据采集及性能数据存储带来新的挑战。采集任务管 理所面对的性能采集任务项需要更多地体现设备之间的差异性，采集方式的不统 一和采集参数的多变性也需要性能数据采集具有更好的可扩展性设计，而性能数 据的存储也必须满足性能参数经常变化的需要。 3 ) 在性能门限管理方面，用户缺乏了解系统整体运行状况的途径。在传统 通信网管理中，通常可以由一些性能参数的性能门限管理来了解某一方面的运行 9 北京邮电大学硕士学位论文i t 基础设施与应用管理平台性能管理子系统的设计与实现 情况，对潜在的故障起到很好的预警作用。而单独的i t 基础设施与应用性能参 数对系统整体性能的影响较小，无法真实反映整体性能的变化，为此，需要从性 能参数定义的反方向逐层向上定义用户所关心的业务性能指标门限管理，这些指 标能够综合相关的性能参数，反映系统的整体情况【1 2 】。 2 5 本章小结 本章首先介绍了传统通信网管理中的性能管理及其功能，并对目前一些网络 管理系统中的性能管理实现做了简要介绍。然后，介绍了i t 基础设施与应用管 理平台中性能管理所具有的特点，并分析了将传统通信网管理中的性能管理技术 应用于i t 系统在性能参数定义、性能采集管理和性能门限管理方面所面临的问 题。针对这些问题，本文后面将分别提出解决方案或者改进措施。 北京邮电大学硕士学位论文i t 基础设施与应用管理平台性能管理子系统的设计与实现 3 1 概述 第三章性能参数定义 随着各种r r 基础设施与应用自身技术的发展和业务的需求，人们对于系统 性能的要求越来越高，各种相关的性能参数越来越多，越来越详尽，各个相关的 生产厂商也在这方面做了很大的努力。一方面，这样能够为性能管理提供更多更 详尽的性能数据来源，使性能管理的作用发挥到极致；但另一方面，如果所有1 1 r 基础设旌与应用相关的性能参数都进行采集的话，系统将面临着很重的负担，可 能会对r r 系统自身运行或者所承载的业务造成影响。 同时，在1 1 r 系统中，各种设备的角色和作用通常都有所侧重，所以，从整 体上看，有很多性能参数对系统总的运行状况几乎没有影响，对应的性能数据也 是用户所不关心的。因此，对所有性能参数进行采集也是没有必要的。 为此，对性能参数定义方法进行研究，以满足i t 系统的特殊需求是非常有 必要的。 在性能参数定义方面，3 g p p 和田纠 f 等国际标准化组织的研究一向非常积 极，并分别提出了e g q m ( e n h 觚c e dg o a l ，q u e s t i o na n dm e t r i c ) 定义方法【i 副和 w s m r ( w i r e l 髂ss e r v i c em e 心】r 锄e l l tt e 锄) 【1 4 j 定义方法。这两种性能参数定义 方法对推动性能管理发展具有重要意义，但同时，它们的研究都源自各自所主要 关注的网络类型。因此，对于n 系统而言，各自存在一些不足。e g o m 定义方 法并没有定义每个阶段具体的行为和步骤，以及每个实体在各个阶段的作用，因 此e g q m 定义方法的可操作性不强。而且，性能测量结果会随着系统的运行而 动态地变化，性能控制行为应根据对性能测量结果的综合分析结果动态地确定， 因此不适宜在e g q m 定义方法中针对性能参数静态地定义性能控制行为。而 w s m r 定义方法只侧重于业务管理层相关的性能测量需求，而没有涉及网络管 理层和网元管理层相关的性能测量需求。而且，w s m t 定义方法在性能参数定 义阶段并没有具体定义将业务管理层相关的性能测量需求转化为可在网元上测 量的性能参数的方法，而只是简单地将该问题交给网络管理层、网元管理层解决。 此外，w s m t 定义方法没有定义回溯过程发生的条件和具体的验证行为。 为了满足i t 基础设施与应用管理的需求，本章参考以上两种性能参数定义 方法，提出了一种面向需求的性能参数定义方法。该方法自顶向下地定义了每一 阶段具体的行为和步骤及参与定义过程的实体在各个阶段的作用，并且新增了使 用验证阶段，以便性能参数定义能够不断调整和完善。而且，该方法覆盖了业务 北京邮电大学硕士学位论文i t 基础设施与应用管理平台性能管理子系统的设计与实现 管理层、系统管理层和设备管理层相关的性能测量需求，并定义了将所有性能测 量需求转化为可在设备上测量的性能参数的方法。 3 2 面向需求的性能参数定义方法 该定义方法主要分为三个阶段：需求分析、参数转化和使用验证。需求分析 从业务管理层、系统管理层和设备管理层三个层面出发研究对性能参数的需求； 参数转化从上一阶段的需求分析结果出发，经过映射、整理和细化，得到可在设 备上钡9 量的性能参数；使用验证在实验或者商用环境下使用所定义的性能参数， 根据反馈意见不断进行调整和完善。 3 2 1 需求分析 需求分析阶段主要完成性能测量需求的定义。在需求分析阶段，需要分析性 能管理需求，总结性能测量需求，并整理成性能测量需求报告作为参数转化阶段 的依据。r r u t 定义了网管系统的逻辑分层体系结构，把n 心r 的管理功能需求 分解为不同的层次【6 】 每一层的管理功能需求相对独立，因此每一层的性能测量 需求也相对独立。与之对应的，在r r 系统中也具有业务层、系统层和设备层， 对其管理具有业务管理层、系统管理层和设备管理层三个层面。图3 1 给出了 i t 系统中性能测量需求的分层结构。 业务管理层l 业务管理层性能测量需求 系统管理层i 系统管理层性能测量需求 - - 映射- 一 设备管理层i 设备管理层性能测量需求 图3 1 性能测量需求的分层结构 业务管理层性能测量需求 业务创新与业务融合的前提是能够为用户提供业务质量保证，s l a 则是用 来解决用户和业务提供商之间有关业务质量保证的问题的主要手段。因此，s l a 的管理成为业务管理层性能管理的主要需求。用户与业务提供商在签订s l a 时， 需要明确业务提供商为用户提供的业务质量。当用户使用业务时，业务提供商需 要评估实际的业务质量是否符合s l a 的要求。因此，业务质量测量成为业务管 理层主要的性能测量需求。业务提供商为了满足业务质量测量需求而需要关注的 北京邮电大学硕士学位论文i t 基础设施与应用管理平台性能管理子系统的设计与实现 业务性能因素主要包括业务支持性能、业务操作性能、业务接入性能、业务保持 性能、业务安全性能等【1 5 】。 此外，为了更好地完成业务部署，业务提供商还需要所提供的业务的整体性 能进行分析。一方面，业务提供商需要分析各种业务的使用情况，典型的性能测 量需求如各种业务成功接入次数、各种业务数据流量等【1 q ；另一方面，业务提 供商需要分析各种业务的经济效益，典型的性能测量需求如业务投资情况、业务 收入情况。这两方面数据以及业务服务质量数据将共同作为业务提供商下一步业 务规划的重要依据。 系统管理层性能测量需求 1 1 r 系统中长期、不均衡地分布着不同特征、不同规模的各种业务流。为了 保证业务质量，需要密切监控系统中业务流的分布情况，并及时作出调整以避免 由于业务流阻塞而导致业务中断或质量下降。因此，系统优化是系统管理层性能 管理的主要需求。系统优化是以系统运行状态的综合分析为前提的，因此支持系 统运行状态综合分析所需的数据成为系统管理层性能测量的主要需求。 设备管理层性能测量需求 系统中每个设备的运行状态直接影响到系统的整体性能，因此设备运行状态 管理成为设备管理层性能管理的主要需求。设备运行状态管理包括对设备自身状 态管理和本设备与其它设备交互能力管理两个不同方面，这两方面的性能测量需 求也不同。 1 ) 设备自身状态管理的性能测量需求 设备自身状态描述了设备运行过程中所承受的资源、负荷等方面的压力，因 此设备自身状态管理的研究范围包括设备资源管理和设备负荷管理两方面。 设备在为系统中其它设备或者用户提供服务时候通常需要为其分配设备中 的一些资源，而设备中一些关键资源的不足将会影响设备对外提供服务的能力以 及设备运行的稳定性，因此需要监控设备中关键资源的可用情况和使用情况。典 型的性能测量需求如主处理器平均使用率、中继电路可用率等。 系统中每个设备都会流入流出一些信息，而设备承载信息流负荷的能力受限 于设备的物理配置，因此需要监控设备实际的信息流量是否已经接近或达到设备 的承载能力上限。 2 ) 设备交互能力管理的性能测量需求 设备交互能力描述了本设备与其它设备协议交互和服务提供的能力，因此设 备交互能力管理的研究范围包括设备协议交互管理和设备服务提供管理两方面。 系统中，设备之间通过标准接口完成互联、互通、互操作，而标准接口是由 多层协议组成的协议栈定义的。为保证设备之间正常交互，每层协议都必须正常 北京邮电大学硕士学位论文l t 基础设施与应用管理平台性能管理子系统的设计与实现 工作，因此需要监控每层协议的工作情况。典型的性能测量需求如协议工作效率、 协议帧错误率等。 系统中的每个设备都会为其它一些设备提供某些服务，设备能否正常对外提 供服务将影响到需要其服务的设备正常运行，进而可能影响到整个系统的正常运 行。而设备处理服务请求的能力受限于设备的物理配置，因此需要监控设备实际 处理的服务请求情况是否已经接近或达到设备处理能力上限。 3 2 2 参数转化 参数转化阶段将需求分析的结果进行映射、整理和细化，并按照一定格式进 行形式化表示，逐步转化为设备上可测的性能参数。性能测量需求到性能参数的 映射关系影响到性能管理功能和性能参数的实现。参数转化阶段包括映射、整理 和细化三个相互衔接而又相对独立的环节。 1 ) 映射 在需求分析阶段，业务管理层、系统管理层和设备管理层的性能测量需求已 经分别被确定，但是实际上所有的性能测量数据都只能在设备上采集。因此，如 图3 1 所示，业务管理层和系统管理层的性能测量需求必须映射为设备管理层的 性能测量需求。 在映射业务管理层的性能测量需求时，首先确定承载业务所需的业务资源， 然后将业务管理层的性能测量需求转化为对业务资源的测量需求，最后将业务资 源的测量需求转化为具体设备的性能测量需求。 在映射系统管理层的性能测量需求时，首先应根据系统拓扑结构建立相应的 流量工程模型，然后分析流量工程模型将系统管理层的性能测量需求转化为模型 中结点或结点间连接的测量需求，最后将结点或结点间连接的测量需求转化为设 备或设备间链路的性能测量需求。 2 ) 整理 从业务管理层和系统管理层的性能测量需求映射而来的设备管理层的性能 测量需求与需求分析阶段已经定义的设备管理层的性能测量需求可能会有部分 交叠，应对交叠的部分进行分析，合并这些交叠的性能测量需求。此外，与每个 设备相关的性能测量需求，可以根据性能测量需求的类型及相关性对其分类，以 便于网管系统在创建测量任务时可以灵活选择分类进行。 3 ) 细化 经过整理后的每个性能测量需求都应该被细化为具体的可在设备上测量的 一系列的性能参数。细化的过程中，在保持性能测量需求能够被满足的基础上，