劉雪飛 祝振宇 王申強

摘要：服務(wù)器、交換機、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)的運行。研究了虛擬服務(wù)器、思科交換機和思科路由器的CPU利用率、可用物理內(nèi)存相關(guān)MIB對象，給出了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能參數(shù)監(jiān)測的程序流程算法和網(wǎng)絡(luò)硬件測試環(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：TP393文獻標識碼：A文章編號：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)議是一種對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行監(jiān)測和管理的標準。路由器、交換機、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)的運行狀態(tài)。因此，監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能參數(shù)對保證網(wǎng)絡(luò)的正常運行有著重要的意義。

1 MIB瀏覽器及性能相關(guān)MIB對象

網(wǎng)絡(luò)管理軟件開發(fā)的重要前提是要了解網(wǎng)絡(luò)管理目標的相關(guān)MIB對象[1,2]。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商為了擴大其所占市場份額，一般都會在網(wǎng)絡(luò)上公開其相應(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對象，可訪問網(wǎng)頁http://www.cisco.com/public/ sw-center/netmgmt/cmtk/mibs.shtml。

MIB文件一般采用抽象語法標記語言ASN.1來描述，開發(fā)者閱讀這樣原始的MIB文件費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。對一般開發(fā)者來說，通常僅是通過MIB瀏覽器來熟悉網(wǎng)絡(luò)管理對象。在MIB瀏覽器中（如圖1所示），網(wǎng)絡(luò)管理對象以樹型結(jié)構(gòu)組織，樹型結(jié)構(gòu)中的葉子節(jié)點就是與網(wǎng)絡(luò)管理有直接聯(lián)系的MIB對象。一般通過鼠標點擊其中的一個葉子節(jié)點，就會在樹型結(jié)構(gòu)的下方顯示與該MIB對象相關(guān)的“對象描述符、對象標識符、對象實例值的類型、對象的訪問權(quán)限、對象是否實現(xiàn)、對象描述”信息。這些信息幫助網(wǎng)絡(luò)管理軟件開發(fā)人員理解和選擇相應(yīng)的管理對象。

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

通過查找網(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)存管理對象文件為CISCO-MEMORY-POOL-MIB，CPU利用率相關(guān)管理對象文件為OLD-CISCO-CPU-MIB；與服務(wù)器磁盤剩余空間、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)、過去1分鐘、5分鐘和10分鐘的內(nèi)存池利用率，busyPer、avgBusy1和avgBusy5對象分別代表CPU在過去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)的被管理對象有memoryAvailableBytes、memoryAvailableKBytes、memoryAvailableMBytes，和內(nèi)存相關(guān)的管理對象組織在表對象processorTable中，其中與CPU利用率有關(guān)的MIB對象是cpuPercentProcessorTime列對象。

開發(fā)者了解了所要開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)管理功能所需要的管理對象之后，就可以準備進行軟件開發(fā)。

2具體實現(xiàn)

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

2.1代理端實現(xiàn)

代理端由網(wǎng)絡(luò)中常用設(shè)備組成：路由器、交換機、服務(wù)器。其中路由器、交換機采用網(wǎng)絡(luò)模擬軟件GNS3[3]實現(xiàn)；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過VMWare Workstation模擬，在模擬服務(wù)器上安裝Windows server 2003，并啟動SNMP服務(wù)，安裝SNMP informant子代理軟件。具體的網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖2所示：

圖2網(wǎng)絡(luò)測試拓撲

Windows Server 2003的IP地址設(shè)置為192.168.1.10，NMS所在主機IP地址設(shè)置為192.168.2.1（loopback網(wǎng)卡IP地址）和192.168.1.105（主機真實網(wǎng)卡IP地址），交換機和路由器IP地址分別為192.168.2.2和192.168.2.3。交換機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行繪圖并寫入數(shù)據(jù)文件中加以保存，以便以后具體分析時使用。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，可把整個圖像繪制分為三階段：矩形顯示區(qū)繪制，坐標系的繪制，坐標系上曲線的繪制。具體算法流程如圖6所示。

2.3程序運行結(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、采樣時間間隔，點擊“掃描”按鈕獲得相應(yīng)設(shè)備可監(jiān)測的性能參數(shù)，選擇要監(jiān)測的性能參數(shù)后，點擊“確定”按鈕之后點擊“開始”按鈕進行數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)實時地以圖形方式展示給用戶，如果要停止監(jiān)測則點擊“結(jié)束”按鈕。

圖7給出了對服務(wù)器CPU利用率和可用物理內(nèi)存進行監(jiān)測的結(jié)果。在測試時，對SQL server 2005進行了“打開”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)測結(jié)果中。

圖7服務(wù)器監(jiān)測圖示

圖8給出了對交換機CPU5秒內(nèi)平均利用率、I/O內(nèi)存監(jiān)測結(jié)果：

圖8交換機監(jiān)測圖示

從圖8可看出，交換機的cpu利用率為0，I/O內(nèi)存始終沒有改變，因為此時交換機并沒有發(fā)出數(shù)據(jù)包?？梢酝ㄟ^在交換機上利用命令show processes cpu進行驗證，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。這和測試結(jié)果是吻合的。路由器的性能參數(shù)監(jiān)測類似于交換機，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，對網(wǎng)絡(luò)中常用設(shè)備路由器、交換機、服務(wù)器的常用網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)進行監(jiān)測，實驗結(jié)果表明了方法的有效性和直觀性。

參考文獻：

[1]劉雪飛,王申強,吳伯橋.一種MIB-II轉(zhuǎn)換為XML文檔格式的DTD映射方法[J].計算機科學(xué),2011,38(10):104-106.

[2]劉雪飛.基于SNMP++的MIB瀏覽器研究[J].計算機工程與應(yīng)用,2009,45(3):91-93.

[3]劉雪飛,閆欣,吳伯橋.GNS3搭建網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境實踐[J].電腦知識與技術(shù),2012,8(13):3019-3021.

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