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一種基于Java技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )管理軟件的設計方案
論文關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò ) 軟件體系結構 Java XML
論文摘要：提出了基于Java技術(shù)的網(wǎng)管系統體系結構。這種結構是典型的三層體系結構：客戶(hù)表示層、中間服務(wù)提供層以及數據永久存儲層，同時(shí)對每層中涉及到的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了闡述，并給出了具體的實(shí)現方法。
�。�. 引言
隨著(zhù)Web/Java技術(shù)的成熟及其在Internet上的廣泛應用，網(wǎng)絡(luò )管理技術(shù)和模式迎來(lái)了又一次革命。在網(wǎng)絡(luò )管理領(lǐng)域，通過(guò)Web技術(shù)（如Web服務(wù)器，HTTP協(xié)議、HTML和Java等）來(lái)集成網(wǎng)絡(luò )管理系統，就能夠獲得可運行于各種平臺的簡(jiǎn)單有效的管理工具。特別是目前人們對網(wǎng)絡(luò )管理工具的要求已不僅僅局限于集中式管理模式，而要求網(wǎng)絡(luò )管理工具具有分布計算能力。近幾年來(lái)隨著(zhù)Java、EJB[1]、XML[2]等技術(shù)的發(fā)展與成熟使人們對網(wǎng)絡(luò )管理的分布式要求已成為現實(shí)。
2. 基于Web的網(wǎng)絡(luò )管理模式
網(wǎng)絡(luò )管理系統從結構上來(lái)說(shuō)，由兩部分組成：管理應用層和為之提供服務(wù)的下層結構軟件。下層結構軟件包括管理信息庫（MIB）、圖形化用戶(hù)接口（GNI）、網(wǎng)絡(luò )接口（NCI）。它們通過(guò)一組應用編程接口（API）向應用程序提供服務(wù)。
2.1基于Web的網(wǎng)絡(luò )管理模式的特點(diǎn)
基于Web的網(wǎng)絡(luò )管理[3]之所以受到廣泛關(guān)注，是由于具有如下特點(diǎn)：
(1)分布性。沒(méi)有位置的限制，適合于分布式網(wǎng)絡(luò )管理。
(2)跨平臺性。網(wǎng)管人員可以從任何平臺的任何一臺計算機上訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )，這就解決了由多平臺異構而導致的互操作性問(wèn)題。
(3)低。界面更加友好，管理方式更加簡(jiǎn)單方便，降低了網(wǎng)管成本。
(4)效率高，安全性好。采取瘦客戶(hù)機/胖服務(wù)器模式，大量繁重的計算和存儲任務(wù)交給Web服務(wù)器完成，這樣提高了管理效率并使用戶(hù)能更靈活的操作網(wǎng)管系統，同時(shí)借助WWW的安全機制可以有效的進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)控制、數據加密及服務(wù)器驗證。
2.2基于Web的網(wǎng)絡(luò )管理系統的實(shí)現方式
目前，隨著(zhù)Web技術(shù)的流行和發(fā)展，在網(wǎng)絡(luò )管理中普遍采用基于Web的網(wǎng)管技術(shù)。常用的基于Web的網(wǎng)絡(luò )管理技術(shù)有兩種：一種是基于嵌入式的網(wǎng)絡(luò )管理，將網(wǎng)管工作站嵌入到網(wǎng)絡(luò )端設備中，每個(gè)設備都有自己的Web地址，網(wǎng)管人員可以通過(guò)瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)并管理設備，這種技術(shù)適合于小型網(wǎng)管系統，而且不利于擴展；第二種是基于代理的網(wǎng)絡(luò )管理，由代理程序來(lái)管理設備，將管理程序加載到網(wǎng)管工作站中，通過(guò)SNMP協(xié)議與代理程序通信，瀏覽器通過(guò)HTTP協(xié)議或其它方式與網(wǎng)管工作站通信，這種技術(shù)使得瀏覽器與網(wǎng)管工作站可以采用B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器）結構通信，軟件系統的部署、升級維護和數據備份只需在服務(wù)器端完成，客戶(hù)端無(wú)需做應用程序的安裝和調試，極大地降低了系統總維護成本，加強了系統的穩定性和可擴展性。由于T比特路由器是核心路由器，用于大規模網(wǎng)絡(luò )，且對可擴展性有較高要求，所以應采用基于代理的管理方法。其系統結構圖如圖1所示。
圖1 T比特路由器網(wǎng)管系統Web管理模塊結構圖
[1]
2.3基于Java的三層體系結構
作為一種，Java是相當優(yōu)秀的。它具有面向對象、與操作平臺無(wú)關(guān)、可移植性、安全性和穩定性高等特點(diǎn)。同時(shí)，作為一種面向網(wǎng)絡(luò )編程的語(yǔ)言，Java又具有簡(jiǎn)潔、多線(xiàn)程執行等特點(diǎn)。它與Internet緊密結合，克服了原來(lái)CGI編程中存在的效率低下，實(shí)時(shí)性不高、系統資源占用率高等特點(diǎn)。
在T比特路由器項目中，利用Java及相關(guān)技術(shù)，通過(guò)需求以及對網(wǎng)絡(luò )模型的層層抽象，可以建立三層網(wǎng)絡(luò )管理體系結構框架，具體說(shuō)這三層分別是：客戶(hù)表示層、中間服務(wù)提供層以及后端的數據永久存儲層。其中客戶(hù)表示層是基于HTML的；中間服務(wù)提供層又可分為兩層，一是前端服務(wù)器，另一個(gè)是后端服務(wù)器。其中前端服務(wù)器主要負責客戶(hù)與后端服務(wù)器的交互，而后端服務(wù)器主要負責對被管設備的輪詢(xún)、狀態(tài)監控、數據采集以及與數據庫的數據交換等功能。
這種三層體系結構層次分明，集開(kāi)放性、高效性、可擴展性以及網(wǎng)絡(luò )安全性于一體，并且有利于各功能模塊并行研制及分工協(xié)作。T比特路由器網(wǎng)管軟件體系結構如圖2所示。
3. 體系結構中功能實(shí)體
3.1被管實(shí)體
被管實(shí)體是整個(gè)被管理網(wǎng)絡(luò )中所有被管設備的集合，包括T比特路由器中的主控板、轉發(fā)板等，其中每個(gè)被管設備均是一個(gè)SNMP節點(diǎn)，均符合SNMP協(xié)議，每個(gè)設備中都運行著(zhù)SNMP代理,這一代理主要實(shí)現對該設備MIB信息的維護。它可以通過(guò)SNMP、RMI、CORBA等協(xié)議與位于中間服務(wù)器層中的后端服務(wù)器進(jìn)行，SNMP代理還可以主動(dòng)的向后端服務(wù)器發(fā)送trap報文，同時(shí)后端服務(wù)器向它進(jìn)行主動(dòng)輪詢(xún)。
3.2數據存儲層
數據存儲層是通過(guò)關(guān)系數據庫對網(wǎng)管信息進(jìn)行存儲的介質(zhì)。它主要負責對永久數據的存儲，這些數據包括設備的基本數據、性能數據、策略數據等。這些數據是由位于中間層的后端服務(wù)器經(jīng)過(guò)與被管設備通信得到并存儲到數據庫中的。這些數據可能來(lái)自于后端服務(wù)器對被管設備的主動(dòng)輪詢(xún)，還可能來(lái)自被管設備向后端服務(wù)器發(fā)出的trap�？蛻�(hù)表示層可以根據需要，通過(guò)前端服務(wù)器——后端服務(wù)器——數據庫來(lái)實(shí)現對永久數據存儲的寫(xiě)操作。而對于客戶(hù)端僅僅是需要查詢(xún)所關(guān)心的數據時(shí)，它可以直接通過(guò)前端服務(wù)器來(lái)對數據庫進(jìn)行查詢(xún)操作。數據存儲層與后端服務(wù)器間是通過(guò)標準的JDBC進(jìn)行通信，使數據存儲層不依賴(lài)于具體的RDBMS，這樣就保證了數據存儲層的可擴充性以及與存儲介質(zhì)的無(wú)關(guān)性。存儲層中存儲著(zhù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò )管理中的所有信息，通過(guò)對這些信息的各種操縱實(shí)現網(wǎng)絡(luò )管理功能。
3.3中間服務(wù)提供層
中間服務(wù)器層包括兩個(gè)服務(wù)器，一個(gè)是前端服務(wù)器，另一個(gè)是后端服務(wù)器。更確切地說(shuō)，每一個(gè)服務(wù)器都是一些功能服務(wù)器的集合。這些服務(wù)器是整個(gè)T比特路由器體系結構的核心部分，它們負責數據的采集、數據的維護以及用戶(hù)的授權、認證等安全方面的任務(wù)。下面對這些服務(wù)器進(jìn)行詳細地介紹。
3.3.1后端服務(wù)器
后端服務(wù)器執行服務(wù)器端的核心網(wǎng)絡(luò )管理任務(wù)，主要任務(wù)是完成故障管理、性能管理、安全管理、配置管理等。通過(guò)這些功能來(lái)對被管設備的信息進(jìn)行維護，接收并實(shí)現trap處理、事件處理、告警處理、數據采集、狀態(tài)輪詢(xún)等。這一層是整個(gè)T比特路由器網(wǎng)絡(luò )管理中的核心層，只有通過(guò)這一層才能采集并存儲網(wǎng)絡(luò )管理信息到數據庫中。后端服務(wù)器負責維護與更新存儲在數據庫中的基于網(wǎng)絡(luò )事件、狀態(tài)輪詢(xún)、管理員操作等的信息模型。
后端服務(wù)器可以通過(guò)配置文件實(shí)現定制，并能夠實(shí)現擴充。當前端與后端服務(wù)器運行在同一個(gè)JVM（Java Virtual Machine）上時(shí)，后端服務(wù)器可以通過(guò)Java API的Socket來(lái)實(shí)現；當前端與后端服務(wù)器運行在分布式中，后端服務(wù)可以通過(guò)RMI來(lái)實(shí)現。后端服務(wù)器支持SNMP、CORBA等各種協(xié)議。
圖2 T比特路由器網(wǎng)管軟件體系結構圖
[2]
3.3.2后端服務(wù)器實(shí)現的一些考慮
(1)事件模塊；
(2)故障管理模塊；
(3)設備狀態(tài)輪詢(xún)模塊；
(4)配置模塊；
(5)安全管理模塊。
3.4前端服務(wù)器及相關(guān)技術(shù)
3.4.1前端服務(wù)器
前端服務(wù)器支持HTML客戶(hù)，其中所有的處理操作均在服務(wù)器端進(jìn)行，而客戶(hù)端瀏覽器僅將處理結果以報表、圖形、曲線(xiàn)等的形式來(lái)表示。前端服務(wù)器處理來(lái)自客戶(hù)端的請求，它形成了客戶(hù)端與服務(wù)器端的鏈接，后端服務(wù)器執行核心任務(wù)，并將數據存儲到RDBMS中。這一處理操作主要是對后端數據庫進(jìn)行直接的查詢(xún)操作，從圖2可以看出無(wú)論是前端服務(wù)器還是后端服務(wù)器均與數據庫相連，其中后端服務(wù)器可以對數據庫進(jìn)行存取操作，而前端服務(wù)器只能對數據庫進(jìn)行讀操作。這兩個(gè)服務(wù)器與數據庫均采用標準的JDBC接口。如果客戶(hù)端請求對數據庫中的數據進(jìn)行寫(xiě)操作，那么它只能通過(guò)后端服務(wù)器來(lái)進(jìn)行。
前端服務(wù)器起到了雙重的作用，對后端服務(wù)器來(lái)說(shuō)，它以客戶(hù)的身份出現；對客戶(hù)端來(lái)說(shuō)，它又起到服務(wù)器的作用。前端服務(wù)器起到了承前啟后的作用，它的主要功能是來(lái)處理客戶(hù)的請求，為客戶(hù)準備他們所關(guān)心的路由器狀態(tài)信息。
3.4.2前端服務(wù)器與后端服務(wù)器的通信問(wèn)題
前端服務(wù)器與后端服務(wù)器通信方式主要是依據這兩個(gè)服務(wù)器集合運行的分布程度來(lái)決定的。如果前端服務(wù)器與后端服務(wù)器運行于同一個(gè)JVM上，那么兩者可以通過(guò)基于TCP的SOCKET協(xié)議進(jìn)行通信，如果兩者是處于分布式運行中，則可以通過(guò)RMI協(xié)議進(jìn)行通信。
3.4.3前端服務(wù)器實(shí)現的一些考慮
由于客戶(hù)端基于Web，所以前端服務(wù)器要維護一個(gè)Web服務(wù)器。這一Web服務(wù)器與Servlets綁定在一起，它維護著(zhù)Servlets與JSP。Servlets通過(guò)RMI調用后端服務(wù)器所支持的API。在具體的實(shí)現中應考慮下面的模塊：
(1) 事件服務(wù)器模塊；
(2) 告警服務(wù)器模塊；
(3) 狀態(tài)輪詢(xún)服務(wù)器模塊等。
4. 網(wǎng)絡(luò )管理軟件的實(shí)現
4.1前端與后端服務(wù)器數據的交換
位于中間層的前端與后端服務(wù)器可以通過(guò)XML來(lái)實(shí)現數據交換。XML是一種標準的數據交換，通過(guò)利用XML使系統間的數據訪(fǎng)問(wèn)變得更加容易。具體實(shí)現可以通過(guò)前、后端服務(wù)器中的XML解析器來(lái)對XML的語(yǔ)法及語(yǔ)義進(jìn)行具體的分析與提取。通過(guò)靈活的配置文件實(shí)現了應用的可擴充能力。
4.2客戶(hù)表示層
通過(guò)Web客戶(hù)端可以查看Ｔ比特路由器故障告警信息、路由器性能、各種圖及進(jìn)行路由器的配置等。通過(guò)瀏覽器，用戶(hù)可以直接對數據庫中不需要的信息進(jìn)行刪除。
客戶(hù)表示層通過(guò)基于瀏覽器的方式來(lái)訪(fǎng)問(wèn)中間服務(wù)層，這種訪(fǎng)問(wèn)包括兩種方式：一種為基于Web的Java客戶(hù)端，另一種是基于Web的HTML客戶(hù)端�；赪eb的Java客戶(hù)端與前端服務(wù)器采用RMI、CORBA、SOCKET或HTTP協(xié)議進(jìn)行通信；基于Web的HTML客戶(hù)端采用HTTP協(xié)議實(shí)現與前端服務(wù)器的通信。這兩種基于Web方式的客戶(hù)端是是目前在網(wǎng)絡(luò )管理中比較流行的方式。
4.3實(shí)現中涉及到的Java、Java相關(guān)技術(shù)以及XML技術(shù)
Java、Java組件技術(shù)以及XML技術(shù)為開(kāi)發(fā)T比特路由器網(wǎng)管系統提供了相當豐富的工具支持。
[3]
4.3.1XML技術(shù)
在現代網(wǎng)絡(luò )中，利用XML技術(shù)有利于實(shí)現管理信息交換與存儲的標準化。例如在網(wǎng)管系統中不同權限的用戶(hù)所關(guān)聯(lián)的菜單功能是不同的，有些用戶(hù)只能對系統進(jìn)行查詢(xún)，而有些用戶(hù)除了查詢(xún)功能外，還有修改功能。這樣對不同的用戶(hù)可以通過(guò)XML作為配置文件來(lái)進(jìn)行相應的功能定制，以滿(mǎn)足不同用戶(hù)對系統權限的需求與管理。利用XML作為配置文件，有效地增加了系統的靈活性與擴充性。
4.3.2EJB技術(shù)
EJB技術(shù)提供了分布式組件模型，這一技術(shù)可以使開(kāi)發(fā)人員將精力集中在解決自己業(yè)務(wù)方面的問(wèn)題上，而依靠J2EE平臺來(lái)解決系統級的復雜問(wèn)題。這種側重點(diǎn)分離的開(kāi)發(fā)方式有利于快速地開(kāi)發(fā)出具有可擴充的、易于理解的以及高可靠性的應用軟件。前端服務(wù)器通過(guò)利用EJB技術(shù)，可以實(shí)現許多的高級功能，如可擴充性、事物支持、數據庫集成及負載均衡等。
4.3.3Java Applet技術(shù)
Java Applet是Java的小應用程序，以Class的形式嵌入到HTML，通過(guò)主頁(yè)發(fā)布到Internet，網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器的Applet時(shí)，Applet就下載到本地，然后在瀏覽器中由本地Java虛擬機解釋執行。Applet客戶(hù)端是實(shí)現網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)管理的有效工具�；趕wing的Applet客戶(hù)端彌補了純HTML客戶(hù)端與用戶(hù)互動(dòng)性差的弱點(diǎn)。
5. 結束語(yǔ)
通過(guò)對T比特路由器網(wǎng)管系統的開(kāi)發(fā)，可以抽象并提出現代網(wǎng)絡(luò )管理系統的多層軟件體系結構模型。整個(gè)模型的體系結構層次分明，各層完成各自的任務(wù)。其中位于中間層的后端服務(wù)器完成網(wǎng)絡(luò )管理的五大功能的核心部分，如故障告警、性能管理等。位于中間層的前端服務(wù)器起到連接客戶(hù)表示層與后端服務(wù)器的功能，處理客戶(hù)端的請求。當客戶(hù)請求對數據庫進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，直接將這種請求交給后端服務(wù)器來(lái)處理，通過(guò)后端服務(wù)器安全認證后，才可以進(jìn)行相應的操作；當客戶(hù)請求對數據庫進(jìn)行讀操作時(shí)，前端服務(wù)器可以直接與數據庫，這樣就保證了數據的安全性。通過(guò)利用XML技術(shù)、Java及Java相關(guān)技術(shù)使開(kāi)發(fā)的系統具有較強的可擴充性、安全性以及跨平臺性。這種基于Web的網(wǎng)絡(luò )管理方式正是符合現代網(wǎng)絡(luò )管理的特點(diǎn)與要求，希望這種網(wǎng)管軟件體系結構對其它類(lèi)似軟件具有借鑒與參考價(jià)值。
參考文獻
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[4]
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