IT運(yùn)維-網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)(PMS)白皮書

ForceViewIT運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)(C)2011DHCSoftwareCo.,Ltd東華軟件股份公司一、前言隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，IT系統(tǒng)的建設(shè)以高于30%的速度逐年遞增。通訊、金融、教育、交通、政府、企業(yè)等各個(gè)行業(yè)的迅猛發(fā)展都越來越密切的依賴于現(xiàn)代化的IT信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。但是高速發(fā)展的同時(shí)，各行業(yè)巨大的IT維護(hù)和管理成本也在與日俱增，IT系統(tǒng)建設(shè)的健康性和可管理性越來越讓人擔(dān)憂。目前，IT系統(tǒng)中的故障診斷通常采用被動(dòng)監(jiān)測的方法，這種被動(dòng)采集、后續(xù)處理的方法論在簡單的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，診斷由于配置錯(cuò)誤、硬件和線路故障所造成的IT系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)問題，通常能夠滿足運(yùn)維的需求。然而，現(xiàn)在的企業(yè)運(yùn)維人員經(jīng)常面臨許多由于4-7層協(xié)議所引起的業(yè)務(wù)可用性、響應(yīng)性能問題，由于缺乏系統(tǒng)的方法和便于操作、部署的業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測分析系統(tǒng)，對(duì)于業(yè)務(wù)、應(yīng)用層面問題的診斷往往會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間且不得要領(lǐng)，一般情況下，還需要多次現(xiàn)場人工測試才能發(fā)現(xiàn)并解決問題。隨著企業(yè)IP網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的日益融合，IT系統(tǒng)運(yùn)維工作對(duì)于能夠診斷業(yè)務(wù)可用性、響應(yīng)性能下降和故障的管理方法論和管理工具的需求變得越來越迫切。運(yùn)維人員需要快速發(fā)現(xiàn)、隔離和修復(fù)各種復(fù)雜、間歇性的網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)問題，并準(zhǔn)確地將不同層面的問題轉(zhuǎn)交給合適的部門或供應(yīng)商處理。東華軟件的ForceViewIT運(yùn)維PMS網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)可以幫助企業(yè)運(yùn)維人員在IT系統(tǒng)中任意節(jié)點(diǎn)、任意節(jié)點(diǎn)間快速發(fā)起準(zhǔn)確、可靠的業(yè)務(wù)層和網(wǎng)絡(luò)層的可用性、性能主動(dòng)測量、動(dòng)態(tài)監(jiān)測、診斷分析，而無需派遣現(xiàn)場工程師到現(xiàn)場進(jìn)行檢測，提高運(yùn)維工作效率，大大減少解決問題所需的時(shí)間。二、系統(tǒng)概覽ForceViewIT運(yùn)維體系是東華軟件經(jīng)過多年經(jīng)驗(yàn)積累、維護(hù)實(shí)踐、自主研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新的結(jié)晶。該運(yùn)維體系產(chǎn)品采用基于Web的集中管理模式，遵循面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)SOA模塊化管理，具有先進(jìn)性、安全性、開放性、可擴(kuò)展性、高效性、高可靠性等特點(diǎn)。該體系融合了綜合監(jiān)控系統(tǒng)、服務(wù)管理系統(tǒng)、流量管理系統(tǒng)、桌面管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)維工作的可用性目標(biāo)、流程化目標(biāo)、有效性目標(biāo)、合規(guī)性目標(biāo)。其中，綜合監(jiān)控系統(tǒng)創(chuàng)造性的采用了被動(dòng)性監(jiān)測及主動(dòng)性測量的雙向管理方法論。通過被動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，企業(yè)運(yùn)維人員能對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全設(shè)備、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用軟件等實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一的監(jiān)控管理；通過主動(dòng)測量系統(tǒng)，企業(yè)運(yùn)維人員能實(shí)現(xiàn)從業(yè)務(wù)角度來管理IT系統(tǒng)，使IT系統(tǒng)真正成為保障業(yè)務(wù)服務(wù)水平的、可管理、可控制的業(yè)務(wù)平臺(tái)，從而構(gòu)建業(yè)務(wù)人員和IT管理人員的共同語言，搭建業(yè)務(wù)管理與IT運(yùn)營的溝通橋梁。ForceViewIT運(yùn)維PMS網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)是一種全分布式的端到端業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量管理工具，它可以提供IT系統(tǒng)任意節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層可用性及性能可視性測量，詮釋綜合監(jiān)控的主動(dòng)管理理念。PMS網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)通過一臺(tái)中心服務(wù)器來控制分布在企業(yè)IT系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵位置的軟件或硬件測量探針，進(jìn)行各種端到端的測量。同時(shí)，F(xiàn)orceViewIT運(yùn)維PMS網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)獨(dú)特的即時(shí)測量探針技術(shù)，可以使裝有標(biāo)準(zhǔn)Web瀏覽器的PC機(jī)立即變成一個(gè)專業(yè)的測量探針，從而極大地減少了部署測試探針到問題位置所需的時(shí)間，大大縮短故障診斷和修復(fù)時(shí)間。各種測量探針可以發(fā)送和接收各種不同類型的協(xié)議數(shù)據(jù)包，并對(duì)這些報(bào)文進(jìn)行分析以生成網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層的質(zhì)量測量報(bào)告。測量探針可以模擬各種應(yīng)用層協(xié)議，并可指定發(fā)送數(shù)據(jù)流的參數(shù)（如數(shù)據(jù)包大小、包速率和QoS等級(jí)等參數(shù)）。測量探針可以產(chǎn)生真實(shí)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量，并同網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際的應(yīng)用服務(wù)器（如DHCP,HTTP,FTP,DNS,POP3,SMTP,OA系統(tǒng)等)進(jìn)行業(yè)務(wù)交互，針對(duì)特定的應(yīng)用進(jìn)行業(yè)務(wù)層面的交易分析。PMS網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中心服務(wù)器可基于數(shù)據(jù)總線、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模塊，將各個(gè)探針獲取的網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層測量數(shù)據(jù)以及被動(dòng)式監(jiān)測系統(tǒng)提供的設(shè)備管理數(shù)據(jù)按協(xié)議進(jìn)行組裝，從而更好地掌握網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層之間的相互作用和關(guān)聯(lián)關(guān)系，定位及分析業(yè)務(wù)質(zhì)量的瓶頸，診斷復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用性能問題。三、系統(tǒng)應(yīng)用PMS的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品配有豐富的測試庫，包含了大量的預(yù)定義測試項(xiàng)目，用戶可針對(duì)特定的故障和任務(wù)選擇最佳的測試項(xiàng)目。每項(xiàng)測試項(xiàng)都可定義不同的參數(shù)，這些參數(shù)的缺省值在大部分情況下已經(jīng)可滿足通常的測試需要，在個(gè)別情況下需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?。?dāng)有新的需求時(shí)，只需增加可選的測試模塊，就可以實(shí)現(xiàn)新的功能了。測試庫端到端測試單向和環(huán)回的吞吐率、時(shí)延、丟包率和抖動(dòng)測試（可基于UDP或TCP協(xié)議）可配置的高級(jí)Ping和多協(xié)議Traceroute網(wǎng)絡(luò)性能測試最大網(wǎng)絡(luò)吞吐率測試網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用性能測試HTTP,FTP,Email,DHCP,DNS,Radius等流媒體性能測試VoIPG.711/G.723/G.726/G.729RTP性能測試（包括或不包括SIP信令支持）H.263視頻流性能測試移動(dòng)信令測試H.248/BICC/SCTP仿真和性能測試PMS的基本配置包括端到端測試和基本網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用測試模塊，可用來測試網(wǎng)絡(luò)性能和主流網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議的性能?？蛇x的軟件模塊包括：VoIP性能測試模塊（可選擇包含或不包含SIP信令協(xié)議支持）NGN信令性能測試模塊AMR2語音質(zhì)量測試模塊視頻流媒體性能測試模塊其他擴(kuò)展功能模塊端到端測試模塊PMS端到端測試模塊采用主動(dòng)式測試方法，可用于網(wǎng)絡(luò)性能保障和故障檢測。這個(gè)模塊不僅提供高級(jí)Ping和多協(xié)議TraceRoute等常用的故障診斷工具，而且還支持單向和環(huán)回的UDP和TCP網(wǎng)絡(luò)性能測試，可測量端到端網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、丟包、吞吐率和抖動(dòng)等指標(biāo)。圖：單向UDP測試示例網(wǎng)絡(luò)性能驗(yàn)證PMS遞增的吞吐率測試（該測試是端到端測試模塊的一部分）可用于驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)的最大可用帶寬。該測試采用單向UDP性能測試為基礎(chǔ)，發(fā)送測試代理通過逐漸增加流量負(fù)荷來測試網(wǎng)絡(luò)的帶寬性能極限，直到網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)嚴(yán)重的QoS性能下降（如丟包和較大的時(shí)延等）。圖：遞增的網(wǎng)絡(luò)吞吐率測試網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用性能測試模塊PMS網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用性能測試模塊通過與網(wǎng)絡(luò)中的真實(shí)服務(wù)器進(jìn)行應(yīng)用協(xié)議交互，來進(jìn)行應(yīng)用性能保障和故障診斷。其支持的應(yīng)用服務(wù)類型包括：Web(HTTP)、文件傳輸(FTP)、電子郵件(STMP/POP3)、DNS和DHCP等。圖：HTTP應(yīng)用測試示例上圖顯示了一個(gè)PMSHTTP應(yīng)用測試的報(bào)告示例。PMS測試代理可以將HTTP的總體響應(yīng)時(shí)間分成若干個(gè)子類，包括DNS解析時(shí)間、TCP連接建立時(shí)間、服務(wù)器響應(yīng)時(shí)間、數(shù)據(jù)傳送時(shí)間。通過這種方式，細(xì)分的響應(yīng)時(shí)間子類能方便地揭示出潛在的性能瓶頸是在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，還是HTTP或DNS服務(wù)器側(cè)。SIP/VoIP性能測試模塊PMS的SIP/VoIP測試模塊是進(jìn)行VoIP性能驗(yàn)證和故障診斷，以及VoIP業(yè)務(wù)開通前的網(wǎng)絡(luò)預(yù)評(píng)估的理想工具。該測試模塊支持全面的VoIPCodec，包括：G.711,G.723,G.726和G.729等。PMS首先在兩個(gè)測試代理之間通過SIP信令（或直接）建立VoIP呼叫連接，然后產(chǎn)生包含真實(shí)語音內(nèi)容的RTP流（一對(duì)代理之間最大支持200路），這樣便可測量各路流的相關(guān)QoS/QoE參數(shù)指標(biāo)，包括時(shí)延、丟包、抖動(dòng)、R系數(shù)和MOS分值等。通過逐漸增加VoIP流的數(shù)量，PMS可以預(yù)估出網(wǎng)絡(luò)同時(shí)能支持的最大VoIP呼叫數(shù)量，以及在不同呼叫負(fù)荷下的業(yè)務(wù)質(zhì)量。圖：G.711VoIP性能測試示例AMR2語音質(zhì)量測試模塊PMS提供可選的AMR2語音質(zhì)量測試模塊，用于對(duì)移動(dòng)IP骨干網(wǎng)的VoIP業(yè)務(wù)質(zhì)量進(jìn)行測試。在該測試中，發(fā)送代理會(huì)產(chǎn)生一路采用AMR2Codec編碼的真實(shí)語音RTP流，接收代理收到經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)損傷的語音信號(hào)后，采用ITU-TP.862PESQ標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行全參考模型的語音質(zhì)量測量，給出準(zhǔn)確的MOS分值。圖：AMR2語音質(zhì)量測試示例視頻流媒體性能測試模塊PMS提供可選的視頻流媒體測試模塊，用于對(duì)移動(dòng)IP骨干網(wǎng)上的視頻流媒體質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證和故障診斷。該測試在兩個(gè)PMS代理之間，產(chǎn)生一路包含H.263視頻內(nèi)容的RTP流，并測量RTP的各項(xiàng)QoS指標(biāo)，包括時(shí)延、抖動(dòng)、丟包和吞吐率等。此外，它還基于被業(yè)界廣泛認(rèn)可的視頻質(zhì)量測試標(biāo)準(zhǔn)（IETFRFC4445），計(jì)算媒體傳送指標(biāo)（MDI），包括時(shí)延系數(shù)（DF）和媒體丟幀率（MLR）。圖：H.263視頻性能測試NGN信令性能測試模塊PMS提供可選的NGN信令測試模塊，用于對(duì)移動(dòng)或固定NGNIP骨干網(wǎng)上的信令傳輸性能進(jìn)行驗(yàn)證和故障診斷。該測試支持在兩個(gè)PMS代理之間模擬SCTP,H.248(MEGACO)和BICC信令，并測量端到端的信令時(shí)延、重傳和消息超時(shí)的次數(shù)等指標(biāo)。圖：BICC信令性能測試示例測試拓?fù)涔芾鞵MS測試拓?fù)涔芾砟K（屬標(biāo)準(zhǔn)配置）可自動(dòng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中所有的測試代理，并將它們顯示在測試拓?fù)鋱D（可選擇背景地圖）上。若兩個(gè)測試代理之間存在測試，則會(huì)用線來連接它們。在拓?fù)鋱D上，用紅、黃、綠三種顏色代表各個(gè)測試代理的狀態(tài)和它們之間的測試結(jié)果。用戶雙擊紅線（或黃線），則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出告警窗口，并過濾顯示該線所代表的測試告警事件。圖：PMS測試拓?fù)涔芾砟K全網(wǎng)狀測試PMS提供方便的配置功能來定義測試矩陣，并可自動(dòng)啟動(dòng)和協(xié)調(diào)幾十個(gè)測試代理之間的全網(wǎng)狀測試。通過這種方式，它提供了一種在大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行全網(wǎng)狀測試的快捷方法。下圖是一個(gè)采用PMS在27個(gè)IP骨干節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行全網(wǎng)狀測試（27x26）的拓?fù)滹@示實(shí)例。圖：PMSFullMeshTestExample報(bào)表功能PMS通過豐富的Web報(bào)表（內(nèi)嵌深入挖掘功能）來展示其測試結(jié)果和進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)行為分析。這樣，網(wǎng)絡(luò)管理員即可以根據(jù)總覽報(bào)表快速地做業(yè)務(wù)決策，又可以通過細(xì)致報(bào)表進(jìn)行問題定位和隔離。此外，PMS還支持多測試指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)分析報(bào)表，這樣便于發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或業(yè)務(wù)問題的根源所在。系統(tǒng)還支持24x7不間斷地網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測，以及業(yè)務(wù)等級(jí)協(xié)定（SLA）的報(bào)告功能。根據(jù)不同的需要，測試報(bào)告的結(jié)果可以輸出成CSV,HTML或PDF格式。圖：VoIP業(yè)務(wù)等級(jí)（SLA）報(bào)告示例四、系統(tǒng)架構(gòu)及模塊如下圖所示，PMS系統(tǒng)體系架構(gòu)使用一組安裝在網(wǎng)絡(luò)各關(guān)鍵位置的軟、硬件測試代理進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這些測試代理由一臺(tái)中心測試服務(wù)器來統(tǒng)一控制。測試代理可以向其它測試代理發(fā)生網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流，從而測試端到端網(wǎng)絡(luò)性能；或者直接同網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進(jìn)行協(xié)議交互，從而測試應(yīng)用響應(yīng)時(shí)間和業(yè)務(wù)質(zhì)量。圖：PMS系統(tǒng)架構(gòu)PMS各組成部件的具體功能描述如下：中心測試服務(wù)器中心測試服務(wù)器好比PMS的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。它負(fù)責(zé)與其它PMS組件通信、合作進(jìn)行測試執(zhí)行、采集數(shù)據(jù)、分析結(jié)果、設(shè)置Trap、生成報(bào)表等。測試中心既可按約定的時(shí)間調(diào)度測試任務(wù)，也可采用交互（按用戶需要）的方式啟動(dòng)測試。通過先進(jìn)的業(yè)務(wù)流分析機(jī)制產(chǎn)生的報(bào)表可在用戶界面或者Web瀏覽器里觀看。測試結(jié)果可輸出到其它的應(yīng)用程序（如Word、Excel）。測試代理PMS測試服務(wù)器同分布在網(wǎng)絡(luò)各個(gè)位置的測試代理進(jìn)行交互。測試服務(wù)器通過發(fā)送控制指令給相關(guān)的測試代理，啟動(dòng)一個(gè)約定或按需的測試。測試代理按照服務(wù)器的指令，向其它測試代理發(fā)送數(shù)據(jù)流以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能測試，或同網(wǎng)絡(luò)中的真實(shí)服務(wù)器進(jìn)行協(xié)議交互以測試應(yīng)用性能。測試代理采集測試的結(jié)果，并將其匯報(bào)給測試服務(wù)器以進(jìn)行分析和報(bào)告生成。PMS系統(tǒng)提供以下三種類型的測試代理：永久軟件代理它是永久地安裝在網(wǎng)絡(luò)中不同位置的軟件模塊?？砂惭b在現(xiàn)有的PC、服務(wù)器或工作站上，也可以裝在專用設(shè)備上。即時(shí)軟件代理它是基于Web瀏覽器的測試代理。通過點(diǎn)擊一個(gè)鏈接，或者在Web瀏覽器里輸入一個(gè)URL地址，即可啟動(dòng)即時(shí)代理。這樣任何一臺(tái)電腦都可以在任何需要的時(shí)候都可以變成一個(gè)測試代理，就像派遣了一位現(xiàn)場工程師那樣，它可以執(zhí)行來自測試服務(wù)器的各種指令。硬件代理硬件代理是一種包含兩個(gè)或四個(gè)千兆以太網(wǎng)口的專用硬件探針。它是為確保高性能、高可靠性的長時(shí)間測試而設(shè)計(jì)的。硬件代理通常安裝在關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)位置，如IP骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、VIP客戶站點(diǎn)或數(shù)據(jù)中心等。硬件探針具有強(qiáng)大的流量產(chǎn)生能力，并可支持大量的同時(shí)并發(fā)測試。本地、遠(yuǎn)程、Web用戶界面PMS通過用戶界面（GUI）來配置、調(diào)度和啟動(dòng)從測試庫中選擇的測試項(xiàng)目（如下圖所示）。用戶界面會(huì)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中已安裝的所有可用的測試代理，并加以管理維護(hù)，以供調(diào)度使用。除了一個(gè)本地的用戶界面會(huì)和測試服務(wù)器安裝在同一臺(tái)機(jī)器上，用戶還可以在網(wǎng)絡(luò)中另外的PC上安裝遠(yuǎn)程用戶界面，使得網(wǎng)絡(luò)管理員能夠從網(wǎng)絡(luò)中的任何位置進(jìn)行操作。用戶也可以通過基于Web的用戶界面查看測試報(bào)告，啟動(dòng)即時(shí)代理，或查看系統(tǒng)配置信息。五、系統(tǒng)配置及配件測試服務(wù)器操作系統(tǒng)：WindowsXP,Windows2003Server或Windows2000Server/Professional硬件：Intel2.8GHz或更高CPU,1GB或更高RAM，20GB空閑硬盤數(shù)據(jù)庫：MySQL5.0Web服務(wù)器：Tomat5或更高測試代理：操作系統(tǒng)：WindowsXP,Windows2003ServerorWindows2000Server/Professional,LinuxWeb瀏覽器：IE6或更高版本硬件：IntelPentium450MHz或更高CPU,256MB或更高RAM，20GB空閑硬盤PMS用戶界面：操作系統(tǒng)：WindowsXP,Windows2003ServerorWindows2000Server/ProfessionalWeb瀏覽器：IE6或更高版本硬件：IntelPentium450MHz或更高CPU,256MB或更高RAM，20GB空閑硬盤屏幕分辨率：1024x768或更高.系統(tǒng)打包方式：軟件S1000 PMS基本軟件，包括：10個(gè)測試代理許可端到端網(wǎng)絡(luò)測試模塊網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用測試模塊矩陣測試模塊實(shí)時(shí)雷達(dá)圖模塊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾砟KS1110 VoIP性能測試模塊S1120 SIPVoIP性能測試模塊S1130 NGN信令性能測試模塊S1140 AMR2語音質(zhì)量測試模塊S1150 視頻流媒體質(zhì)量測試模塊S1160 多VLAN測試模塊硬件H1300 測試中心服務(wù)器H1310 雙備份220VA/C電源H1320 雙光纖端口千兆以太網(wǎng)卡H1330 48VDC電源H1340 雙備份48VDC電源H1400 硬件測試代理H1410 4端口(電)千兆以太網(wǎng)接口卡H1420 2端口(光)，4端口(電)千兆以太網(wǎng)接口卡H1430 4端口(光