IT运维-网络质量监测系统(PMS)白皮书

ForceViewIT运维网络质量监测系统(C)2011DHCSoftwareCo.,Ltd东华软件股份公司一、前言随着信息技术的迅速发展，IT系统的建设以高于30%的速度逐年递增。通讯、金融、教育、交通、政府、企业等各个行业的迅猛发展都越来越密切的依赖于现代化的IT信息网络平台。但是高速发展的同时，各行业巨大的IT维护和管理成本也在与日俱增，IT系统建设的健康性和可管理性越来越让人担忧。目前，IT系统中的故障诊断通常采用被动监测的方法，这种被动采集、后续处理的方法论在简单的网络拓扑结构中，诊断由于配置错误、硬件和线路故障所造成的IT系统基础架构问题，通常能够满足运维的需求。然而，现在的企业运维人员经常面临许多由于4-7层协议所引起的业务可用性、响应性能问题，由于缺乏系统的方法和便于操作、部署的业务、网络质量监测分析系统，对于业务、应用层面问题的诊断往往会花费大量时间且不得要领，一般情况下，还需要多次现场人工测试才能发现并解决问题。随着企业IP网络和业务的日益融合，IT系统运维工作对于能够诊断业务可用性、响应性能下降和故障的管理方法论和管理工具的需求变得越来越迫切。运维人员需要快速发现、隔离和修复各种复杂、间歇性的网络、业务问题，并准确地将不同层面的问题转交给合适的部门或供应商处理。东华软件的ForceViewIT运维PMS网络质量监测系统可以帮助企业运维人员在IT系统中任意节点、任意节点间快速发起准确、可靠的业务层和网络层的可用性、性能主动测量、动态监测、诊断分析，而无需派遣现场工程师到现场进行检测，提高运维工作效率，大大减少解决问题所需的时间。二、系统概览ForceViewIT运维体系是东华软件经过多年经验积累、维护实践、自主研发和技术创新的结晶。该运维体系产品采用基于Web的集中管理模式，遵循面向对象的设计结构，实现SOA模块化管理，具有先进性、安全性、开放性、可扩展性、高效性、高可靠性等特点。该体系融合了综合监控系统、服务管理系统、流量管理系统、桌面管理系统，以实现运维工作的可用性目标、流程化目标、有效性目标、合规性目标。其中，综合监控系统创造性的采用了被动性监测及主动性测量的双向管理方法论。通过被动监测系统，企业运维人员能对网络设备、安全设备、服务器、数据库、应用软件等实现集中统一的监控管理；通过主动测量系统，企业运维人员能实现从业务角度来管理IT系统，使IT系统真正成为保障业务服务水平的、可管理、可控制的业务平台，从而构建业务人员和IT管理人员的共同语言，搭建业务管理与IT运营的沟通桥梁。ForceViewIT运维PMS网络质量监测系统是一种全分布式的端到端业务、网络质量管理工具，它可以提供IT系统任意节点之间的网络层和业务应用层可用性及性能可视性测量，诠释综合监控的主动管理理念。PMS网络质量监测系统通过一台中心服务器来控制分布在企业IT系统各个关键位置的软件或硬件测量探针，进行各种端到端的测量。同时，ForceViewIT运维PMS网络质量监测系统独特的即时测量探针技术，可以使装有标准Web浏览器的PC机立即变成一个专业的测量探针，从而极大地减少了部署测试探针到问题位置所需的时间，大大缩短故障诊断和修复时间。各种测量探针可以发送和接收各种不同类型的协议数据包，并对这些报文进行分析以生成网络和应用层的质量测量报告。测量探针可以模拟各种应用层协议，并可指定发送数据流的参数（如数据包大小、包速率和QoS等级等参数）。测量探针可以产生真实的业务数据流量，并同网络中实际的应用服务器（如DHCP,HTTP,FTP,DNS,POP3,SMTP,OA系统等)进行业务交互，针对特定的应用进行业务层面的交易分析。PMS网络质量监测系统中心服务器可基于数据总线、数据关联模块，将各个探针获取的网络层、应用层测量数据以及被动式监测系统提供的设备管理数据按协议进行组装，从而更好地掌握网络层和应用层之间的相互作用和关联关系，定位及分析业务质量的瓶颈，诊断复杂的网络及应用性能问题。三、系统应用PMS的标准产品配有丰富的测试库，包含了大量的预定义测试项目，用户可针对特定的故障和任务选择最佳的测试项目。每项测试项都可定义不同的参数，这些参数的缺省值在大部分情况下已经可满足通常的测试需要，在个别情况下需要进行适当的修改。当有新的需求时，只需增加可选的测试模块，就可以实现新的功能了。测试库端到端测试单向和环回的吞吐率、时延、丢包率和抖动测试（可基于UDP或TCP协议）可配置的高级Ping和多协议Traceroute网络性能测试最大网络吞吐率测试网络应用性能测试HTTP,FTP,Email,DHCP,DNS,Radius等流媒体性能测试VoIPG.711/G.723/G.726/G.729RTP性能测试（包括或不包括SIP信令支持）H.263视频流性能测试移动信令测试H.248/BICC/SCTP仿真和性能测试PMS的基本配置包括端到端测试和基本网络应用测试模块，可用来测试网络性能和主流网络应用层协议的性能。可选的软件模块包括：VoIP性能测试模块（可选择包含或不包含SIP信令协议支持）NGN信令性能测试模块AMR2语音质量测试模块视频流媒体性能测试模块其他扩展功能模块端到端测试模块PMS端到端测试模块采用主动式测试方法，可用于网络性能保障和故障检测。这个模块不仅提供高级Ping和多协议TraceRoute等常用的故障诊断工具，而且还支持单向和环回的UDP和TCP网络性能测试，可测量端到端网络时延、丢包、吞吐率和抖动等指标。图：单向UDP测试示例网络性能验证PMS递增的吞吐率测试（该测试是端到端测试模块的一部分）可用于验证网络的最大可用带宽。该测试采用单向UDP性能测试为基础，发送测试代理通过逐渐增加流量负荷来测试网络的带宽性能极限，直到网络出现严重的QoS性能下降（如丢包和较大的时延等）。图：递增的网络吞吐率测试网络应用性能测试模块PMS网络应用性能测试模块通过与网络中的真实服务器进行应用协议交互，来进行应用性能保障和故障诊断。其支持的应用服务类型包括：Web(HTTP)、文件传输(FTP)、电子邮件(STMP/POP3)、DNS和DHCP等。图：HTTP应用测试示例上图显示了一个PMSHTTP应用测试的报告示例。PMS测试代理可以将HTTP的总体响应时间分成若干个子类，包括DNS解析时间、TCP连接建立时间、服务器响应时间、数据传送时间。通过这种方式，细分的响应时间子类能方便地揭示出潜在的性能瓶颈是在网络侧，还是HTTP或DNS服务器侧。SIP/VoIP性能测试模块PMS的SIP/VoIP测试模块是进行VoIP性能验证和故障诊断，以及VoIP业务开通前的网络预评估的理想工具。该测试模块支持全面的VoIPCodec，包括：G.711,G.723,G.726和G.729等。PMS首先在两个测试代理之间通过SIP信令（或直接）建立VoIP呼叫连接，然后产生包含真实语音内容的RTP流（一对代理之间最大支持200路），这样便可测量各路流的相关QoS/QoE参数指标，包括时延、丢包、抖动、R系数和MOS分值等。通过逐渐增加VoIP流的数量，PMS可以预估出网络同时能支持的最大VoIP呼叫数量，以及在不同呼叫负荷下的业务质量。图：G.711VoIP性能测试示例AMR2语音质量测试模块PMS提供可选的AMR2语音质量测试模块，用于对移动IP骨干网的VoIP业务质量进行测试。在该测试中，发送代理会产生一路采用AMR2Codec编码的真实语音RTP流，接收代理收到经过网络损伤的语音信号后，采用ITU-TP.862PESQ标准对其进行全参考模型的语音质量测量，给出准确的MOS分值。图：AMR2语音质量测试示例视频流媒体性能测试模块PMS提供可选的视频流媒体测试模块，用于对移动IP骨干网上的视频流媒体质量进行验证和故障诊断。该测试在两个PMS代理之间，产生一路包含H.263视频内容的RTP流，并测量RTP的各项QoS指标，包括时延、抖动、丢包和吞吐率等。此外，它还基于被业界广泛认可的视频质量测试标准（IETFRFC4445），计算媒体传送指标（MDI），包括时延系数（DF）和媒体丢帧率（MLR）。图：H.263视频性能测试NGN信令性能测试模块PMS提供可选的NGN信令测试模块，用于对移动或固定NGNIP骨干网上的信令传输性能进行验证和故障诊断。该测试支持在两个PMS代理之间模拟SCTP,H.248(MEGACO)和BICC信令，并测量端到端的信令时延、重传和消息超时的次数等指标。图：BICC信令性能测试示例测试拓扑管理PMS测试拓扑管理模块（属标准配置）可自动发现网络中所有的测试代理，并将它们显示在测试拓扑图（可选择背景地图）上。若两个测试代理之间存在测试，则会用线来连接它们。在拓扑图上，用红、黄、绿三种颜色代表各个测试代理的状态和它们之间的测试结果。用户双击红线（或黄线），则系统会自动弹出告警窗口，并过滤显示该线所代表的测试告警事件。图：PMS测试拓扑管理模块全网状测试PMS提供方便的配置功能来定义测试矩阵，并可自动启动和协调几十个测试代理之间的全网状测试。通过这种方式，它提供了一种在大量网络节点之间进行全网状测试的快捷方法。下图是一个采用PMS在27个IP骨干节点之间进行全网状测试（27x26）的拓扑显示实例。图：PMSFullMeshTestExample报表功能PMS通过丰富的Web报表（内嵌深入挖掘功能）来展示其测试结果和进行网络业务行为分析。这样，网络管理员即可以根据总览报表快速地做业务决策，又可以通过细致报表进行问题定位和隔离。此外，PMS还支持多测试指标间的关联分析报表，这样便于发现网络或业务问题的根源所在。系统还支持24x7不间断地网络性能监测，以及业务等级协定（SLA）的报告功能。根据不同的需要，测试报告的结果可以输出成CSV,HTML或PDF格式。图：VoIP业务等级（SLA）报告示例四、系统架构及模块如下图所示，PMS系统体系架构使用一组安装在网络各关键位置的软、硬件测试代理进行数据采集。这些测试代理由一台中心测试服务器来统一控制。测试代理可以向其它测试代理发生网络数据流，从而测试端到端网络性能；或者直接同网络服务器进行协议交互，从而测试应用响应时间和业务质量。图：PMS系统架构PMS各组成部件的具体功能描述如下：中心测试服务器中心测试服务器好比PMS的中枢神经系统。它负责与其它PMS组件通信、合作进行测试执行、采集数据、分析结果、设置Trap、生成报表等。测试中心既可按约定的时间调度测试任务，也可采用交互（按用户需要）的方式启动测试。通过先进的业务流分析机制产生的报表可在用户界面或者Web浏览器里观看。测试结果可输出到其它的应用程序（如Word、Excel）。测试代理PMS测试服务器同分布在网络各个位置的测试代理进行交互。测试服务器通过发送控制指令给相关的测试代理，启动一个约定或按需的测试。测试代理按照服务器的指令，向其它测试代理发送数据流以进行网络性能测试，或同网络中的真实服务器进行协议交互以测试应用性能。测试代理采集测试的结果，并将其汇报给测试服务器以进行分析和报告生成。PMS系统提供以下三种类型的测试代理：永久软件代理它是永久地安装在网络中不同位置的软件模块。可安装在现有的PC、服务器或工作站上，也可以装在专用设备上。即时软件代理它是基于Web浏览器的测试代理。通过点击一个链接，或者在Web浏览器里输入一个URL地址，即可启动即时代理。这样任何一台电脑都可以在任何需要的时候都可以变成一个测试代理，就像派遣了一位现场工程师那样，它可以执行来自测试服务器的各种指令。硬件代理硬件代理是一种包含两个或四个千兆以太网口的专用硬件探针。它是为确保高性能、高可靠性的长时间测试而设计的。硬件代理通常安装在关键的网络位置，如IP骨干网节点、VIP客户站点或数据中心等。硬件探针具有强大的流量产生能力，并可支持大量的同时并发测试。本地、远程、Web用户界面PMS通过用户界面（GUI）来配置、调度和启动从测试库中选择的测试项目（如下图所示）。用户界面会自动发现网络中已安装的所有可用的测试代理，并加以管理维护，以供调度使用。除了一个本地的用户界面会和测试服务器安装在同一台机器上，用户还可以在网络中另外的PC上安装远程用户界面，使得网络管理员能够从网络中的任何位置进行操作。用户也可以通过基于Web的用户界面查看测试报告，启动即时代理，或查看系统配置信息。五、系统配置及配件测试服务器操作系统：WindowsXP,Windows2003Server或Windows2000Server/Professional硬件：Intel2.8GHz或更高CPU,1GB或更高RAM，20GB空闲硬盘数据库：MySQL5.0Web服务器：Tomat5或更高测试代理：操作系统：WindowsXP,Windows2003ServerorWindows2000Server/Professional,LinuxWeb浏览器：IE6或更高版本硬件：IntelPentium450MHz或更高CPU,256MB或更高RAM，20GB空闲硬盘PMS用户界面：操作系统：WindowsXP,Windows2003ServerorWindows2000Server/ProfessionalWeb浏览器：IE6或更高版本硬件：IntelPentium450MHz或更高CPU,256MB或更高RAM，20GB空闲硬盘屏幕分辨率：1024x768或更高.系统打包方式：软件S1000 PMS基本软件，包括：10个测试代理许可端到端网络测试模块网络应用测试模块矩阵测试模块实时雷达图模块网络拓扑管理模块S1110 VoIP性能测试模块S1120 SIPVoIP性能测试模块S1130 NGN信令性能测试模块S1140 AMR2语音质量测试模块S1150 视频流媒体质量测试模块S1160 多VLAN测试模块硬件H1300 测试中心服务器H1310 双备份220VA/C电源H1320 双光纤端口千兆以太网卡H1330 48VDC电源H1340 双备份48VDC电源H1400 硬件测试代理H1410 4端口(电)千兆以太网接口卡H1420 2端口(光)，4端口(电)千兆以太网接口卡H1430 4端口(光