劉雪飛 祝振宇 王申強(qiáng)

摘要：服務(wù)器、交換機(jī)、路由器是網(wǎng)絡(luò)中的重要基礎(chǔ)設(shè)施，這些設(shè)備性能優(yōu)劣直接影響網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。研究了虛擬服務(wù)器、思科交換機(jī)和思科路由器的CPU利用率、可用物理內(nèi)存相關(guān)MIB對(duì)象，給出了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能參數(shù)監(jiān)測(cè)的程序流程算法和網(wǎng)絡(luò)硬件測(cè)試環(huán)境配置方法。

關(guān)鍵詞：設(shè)備性能；CPU利用率；可用物理內(nèi)存；SNMP

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)20-4843-05

Realization of Monitoring Network Device Performance

LIU Xue-fei1, ZHU Zhen-yu1, WANG Shen-qiang2

(1.Department of Computer Science and Technology, Beijing Information Science & Technology University, Beijing 100101, China; 2. Beijing Sifang Automation Co.,Ltd, Beijing 100085, China)

Abstract: Server and switch and router are important infrastructure of network, these devices performance influence the running of net work. The paper researched related CPU utilization and available physical memory MIB object of virtual server and Ciscos switch and router, giving algorithm of monitoring network performance and method of configuring network hardware testing environment.

Key words: device performance; CPU utilization; available physical memory; SNMP

SNMP協(xié)議是一種對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理的標(biāo)準(zhǔn)。路由器、交換機(jī)、服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能參數(shù)主要包括CPU利用率、內(nèi)存利用率以及剩余內(nèi)存空間等，這些參數(shù)直接反映了網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)。因此，監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能參數(shù)對(duì)保證網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行有著重要的意義。

1 MIB瀏覽器及性能相關(guān)MIB對(duì)象

網(wǎng)絡(luò)管理軟件開(kāi)發(fā)的重要前提是要了解網(wǎng)絡(luò)管理目標(biāo)的相關(guān)MIB對(duì)象[1,2]。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商為了擴(kuò)大其所占市場(chǎng)份額，一般都會(huì)在網(wǎng)絡(luò)上公開(kāi)其相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的MIB文件。例如，要查找CISCO相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的MIB對(duì)象，可訪問(wèn)網(wǎng)頁(yè)http://www.cisco.com/public/ sw-center/netmgmt/cmtk/mibs.shtml。

MIB文件一般采用抽象語(yǔ)法標(biāo)記語(yǔ)言ASN.1來(lái)描述，開(kāi)發(fā)者閱讀這樣原始的MIB文件費(fèi)力又不能從宏觀上掌握相應(yīng)信息，MIB瀏覽器[2]就是在這樣的背景下產(chǎn)生的。對(duì)一般開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，通常僅是通過(guò)MIB瀏覽器來(lái)熟悉網(wǎng)絡(luò)管理對(duì)象。在MIB瀏覽器中（如圖1所示），網(wǎng)絡(luò)管理對(duì)象以樹(shù)型結(jié)構(gòu)組織，樹(shù)型結(jié)構(gòu)中的葉子節(jié)點(diǎn)就是與網(wǎng)絡(luò)管理有直接聯(lián)系的MIB對(duì)象。一般通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊其中的一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)，就會(huì)在樹(shù)型結(jié)構(gòu)的下方顯示與該MIB對(duì)象相關(guān)的“對(duì)象描述符、對(duì)象標(biāo)識(shí)符、對(duì)象實(shí)例值的類型、對(duì)象的訪問(wèn)權(quán)限、對(duì)象是否實(shí)現(xiàn)、對(duì)象描述”信息。這些信息幫助網(wǎng)絡(luò)管理軟件開(kāi)發(fā)人員理解和選擇相應(yīng)的管理對(duì)象。

圖1中，avgBuy5對(duì)象表示CPU的5分鐘平均利用率，該對(duì)象的OID是1.3.6.1.4.1.9.2.1.58，該對(duì)象實(shí)例值是一個(gè)整數(shù)，該值只能讀取不能修改，思科設(shè)備必須實(shí)現(xiàn)該對(duì)象。

通過(guò)查找網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的相關(guān)MIB文件，可以了解到與CISCO設(shè)備相關(guān)的內(nèi)存管理對(duì)象文件為CISCO-MEMORY-POOL-MIB，CPU利用率相關(guān)管理對(duì)象文件為OLD-CISCO-CPU-MIB；與服務(wù)器磁盤(pán)剩余空間、CPU利用率和系統(tǒng)可用內(nèi)存大小等相關(guān)的MIB文件有WTCS.MIB和INFORMANT-STD.MIB。然后，借助MIB瀏覽器，可知：ciscoMemoryPoolUsed、ciscoMemoryPoolFree、ciscoMemoryPoolU tilization1Min、ciscoMemoryPoolUtilization5Min、ciscoMemoryPoolUtilization10Min對(duì)象分別表示已經(jīng)使用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)、空閑的內(nèi)存字節(jié)數(shù)、過(guò)去1分鐘、5分鐘和10分鐘的內(nèi)存池利用率，busyPer、avgBusy1和avgBusy5對(duì)象分別代表CPU在過(guò)去5秒、1分鐘、5分鐘的利用率；與服務(wù)器可用內(nèi)存有關(guān)的被管理對(duì)象有memoryAvailableBytes、memoryAvailableKBytes、memoryAvailableMBytes，和內(nèi)存相關(guān)的管理對(duì)象組織在表對(duì)象processorTable中，其中與CPU利用率有關(guān)的MIB對(duì)象是cpuPercentProcessorTime列對(duì)象。

開(kāi)發(fā)者了解了所要開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)管理功能所需要的管理對(duì)象之后，就可以準(zhǔn)備進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。

2具體實(shí)現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)管理的實(shí)現(xiàn)包括管理端和代理端。下面分別進(jìn)行介紹。

2.1代理端實(shí)現(xiàn)

代理端由網(wǎng)絡(luò)中常用設(shè)備組成：路由器、交換機(jī)、服務(wù)器。其中路由器、交換機(jī)采用網(wǎng)絡(luò)模擬軟件GNS3[3]實(shí)現(xiàn)；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過(guò)VMWare Workstation模擬，在模擬服務(wù)器上安裝Windows server 2003，并啟動(dòng)SNMP服務(wù)，安裝SNMP informant子代理軟件。具體的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D2所示：

圖2網(wǎng)絡(luò)測(cè)試拓?fù)?/p>

Windows Server 2003的IP地址設(shè)置為192.168.1.10，NMS所在主機(jī)IP地址設(shè)置為192.168.2.1（loopback網(wǎng)卡IP地址）和192.168.1.105（主機(jī)真實(shí)網(wǎng)卡IP地址），交換機(jī)和路由器IP地址分別為192.168.2.2和192.168.2.3。交換機(jī)和路由器的具體配置如下：

SW1(config)#int vlan 1

SW1(config-if)#ip add 192.168.2.2 255.255.255.0

SW1(config-if)#no sh

SW1(config-if)#exit

SW1(config)#snmp-server community public rw

R1(config)#int f0/0

R1(config-if)#ip add 192.168.2.3 255.255.255.0

R1(config-if)#no sh

R1(config-if)#exit

R1(config)#snmp-server community public rw

2.2管理端實(shí)現(xiàn)

管理端的程序?qū)崿F(xiàn)[4]思路如圖3所示，核心模塊可分為三部分：數(shù)據(jù)采集部分；數(shù)據(jù)處理部分；數(shù)據(jù)圖形展示部分。

1）數(shù)據(jù)采集部分的程序流程

程序根據(jù)用戶提供的SNMP相關(guān)參數(shù)（如代理所在的IP地址、代理所設(shè)置的共同體名、所要獲取的性能參數(shù)的OID等）進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的采集，算法流程如圖4所示。

2）數(shù)據(jù)處理部分

數(shù)據(jù)處理部分主要是將獲得的數(shù)據(jù)交給圖形顯示模塊進(jìn)行繪圖并寫(xiě)入數(shù)據(jù)文件中加以保存，以便以后具體分析時(shí)使用。具體算法流程如圖5所示。

3）數(shù)據(jù)圖形展示部分

數(shù)據(jù)圖形展示部分主要是將獲取的數(shù)據(jù)以曲線形式繪制出來(lái)，可把整個(gè)圖像繪制分為三階段：矩形顯示區(qū)繪制，坐標(biāo)系的繪制，坐標(biāo)系上曲線的繪制。具體算法流程如圖6所示。

2.3程序運(yùn)行結(jié)果

程序首先確定要監(jiān)視的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IP地址、共同體名、設(shè)備類型、采樣時(shí)間間隔，點(diǎn)擊“掃描”按鈕獲得相應(yīng)設(shè)備可監(jiān)測(cè)的性能參數(shù)，選擇要監(jiān)測(cè)的性能參數(shù)后，點(diǎn)擊“確定”按鈕之后點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地以圖形方式展示給用戶，如果要停止監(jiān)測(cè)則點(diǎn)擊“結(jié)束”按鈕。

圖7給出了對(duì)服務(wù)器CPU利用率和可用物理內(nèi)存進(jìn)行監(jiān)測(cè)的結(jié)果。在測(cè)試時(shí)，對(duì)SQL server 2005進(jìn)行了“打開(kāi)”與“關(guān)閉”操作，導(dǎo)致CPU的利用率突然增加，這也反映在了監(jiān)測(cè)結(jié)果中。

圖7服務(wù)器監(jiān)測(cè)圖示

圖8給出了對(duì)交換機(jī)CPU5秒內(nèi)平均利用率、I/O內(nèi)存監(jiān)測(cè)結(jié)果：

圖8交換機(jī)監(jiān)測(cè)圖示

從圖8可看出，交換機(jī)的cpu利用率為0，I/O內(nèi)存始終沒(méi)有改變，因?yàn)榇藭r(shí)交換機(jī)并沒(méi)有發(fā)出數(shù)據(jù)包?？梢酝ㄟ^(guò)在交換機(jī)上利用命令show processes cpu進(jìn)行驗(yàn)證，如圖9所示：

圖9 show processes cpu的結(jié)果

從圖9中可以看出，此時(shí)CPU的利用率不管是5秒，1分鐘還是5分鐘都是為0的。這和測(cè)試結(jié)果是吻合的。路由器的性能參數(shù)監(jiān)測(cè)類似于交換機(jī)，在此不再贅述。

3總結(jié)

采用網(wǎng)絡(luò)模擬軟件搭建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，VMWare Workstation模擬服務(wù)器，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中常用設(shè)備路由器、交換機(jī)、服務(wù)器的常用網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了方法的有效性和直觀性。

參考文獻(xiàn)：

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[4]劉雪飛,張光磊,王申強(qiáng).網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口工作狀態(tài)監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2012,8(14):3246-324