繆健美，何來坤，劉禮芳

（杭州師范大學，浙江 杭州 310036）

隨著信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，信息系統(tǒng)逐漸成為高校處理業(yè)務的主要平臺。根據(jù)業(yè)務需求的不同，信息系統(tǒng)的規(guī)模也不一樣，且都變得越來越大，各系統(tǒng)之間的關(guān)系越來越復雜，系統(tǒng)的運行維護工作變得更難，從而對IT技術(shù)人員的要求也更高。傳統(tǒng)的運行維護系統(tǒng)大多以人工為主，而且一般是每個系統(tǒng)管理員負責其中的一個子系統(tǒng)，這種處理方式服務過程無序性[1]，系統(tǒng)管理員只會負責自己系統(tǒng)故障排查，從而延長故障排查周期。一旦某個核心系統(tǒng)管理員不在崗，系統(tǒng)故障就難以解決，嚴重影響了其他員工的日常工作以及IT運維部門對核心業(yè)務的支撐力和其聲譽。因此，為信息系統(tǒng)運維建立一個運維本體庫，將IT技術(shù)人員日常遇到的故障問題及解決方案存入該本體庫中，通過智能化IT運維平臺，普通人員就可以解決日常網(wǎng)絡故障，而非核心技術(shù)人員也可以解決比較有難度的網(wǎng)絡故障，進而有效地解決當前所面臨的問題。

1 IT運維

從狹義上來說，IT就是信息技術(shù)；從廣義上來說，IT已經(jīng)包括了所有的資源即業(yè)務系統(tǒng)中涵蓋的信息系統(tǒng)、硬件、軟件甚至于包括IT服務的人員。所以，現(xiàn)階段IT的含義已經(jīng)涉及到了相當廣的范疇。

運維其實是一種服務產(chǎn)品，用于幫助用戶解決問題或者給出一些解決方案。這種服務有兩個特點：首先，生產(chǎn)服務的人和使用服務的人存在相互交流的關(guān)系，這點有別于一般的產(chǎn)品；其次，服務沒有標準的評估機制，服務的評判取決于用戶對服務的要求。因此，需要對服務進行管理。

通過對IT運維和本體的分別介紹，就不難理解IT運維本體庫的概念了。IT運維本體庫簡單講就是以日常工作中遇到的IT故障為中心，將這些IT故障及其相關(guān)的解決方案結(jié)合本體的概念建立一個完善而成熟的IT運維數(shù)據(jù)庫。以IT運維本體庫為基礎，通過智能化IT運維管理平臺，不斷提高IT運維質(zhì)量，實現(xiàn)高效運維，提升校內(nèi)IT服務滿意度；通過IT運維管理平臺幫助學校建立快速響應，并適應學校業(yè)務環(huán)境及業(yè)務發(fā)展的IT運維服務模式，使得IT運維服務能夠由傳統(tǒng)的人工維護向規(guī)范化、高效化、自助化和信息化方向快速發(fā)展。

2 本體理論知識

2.1 本體的定義

本體（Ontology）這個詞最早起源于哲學，其在哲學領(lǐng)域中的定義為“對世界上客觀存在物的系統(tǒng)地描述”[2]。隨著對Ontology研究的發(fā)展，出現(xiàn)了關(guān)于Ontology許多不同的定義。在人工智能界，是Neches[3]等人最早給出Ontology定義，即 “給出構(gòu)成相關(guān)領(lǐng)域詞匯的基本術(shù)語及關(guān)系，利用這些術(shù)語和關(guān)系構(gòu)成規(guī)定這些詞匯外延規(guī)則的定義”。而被大家引用得最為廣泛的Ontology定義是由Gruber提出來的，即“本體是概念模型的明確的規(guī)范說明”[4-6]。而后通過W.N.Borst和Fensel等人的研究與分析，認為Ontology的概念包含四個主要方面：概念化、明確、形式化、共享。

綜上所述，本體本身是一種知識，具有群體共享知識重用、知識表達、知識互換支持[7]等特點。雖然不同研究者為本體賦予了不同的定義，但在內(nèi)涵方面，都把本體當作是特定的領(lǐng)域或是更廣范圍的領(lǐng)域內(nèi)部不同主體之間進行交流的一種語義基礎。

2.2 本體的基本要素

本體作為知識組織的重要手段，包含6個基本元素：概念、關(guān)系、屬性、公理、函數(shù)和實例[8]。

概念/類（class）：是由相似術(shù)語所表達的概念集合體。如PC機系統(tǒng)和服務器系統(tǒng)根據(jù)其共性，可以統(tǒng)稱為操作系統(tǒng)。概念是人與機器交互的橋梁。

關(guān)系：表示概念之間的一類關(guān)聯(lián)。本體包含四種基本關(guān)系：如主板與主機是部分與整體的關(guān)系（part-of）；PC機操作系統(tǒng)可以繼承操作系統(tǒng)的特性，是父子類關(guān)系（kind-of）；Windows7 是 Windows系統(tǒng)的一個實例即instance-of關(guān)系；品牌類可以認為是網(wǎng)絡設備類的一個屬性，它們的關(guān)系可以表示為attribute-of。

屬性：是指概念的描述方面，具有限制類中的實例與概念的功能，但在概念層上沒有屬性值，如網(wǎng)絡（Network）和服務（Service）。

公理：是用于知識推理。它是公認的事實或推理規(guī)則。

函數(shù)：是關(guān)系的特定表達形式。

實例：是本體中的最小對象，具有原子性即不可再分性。每個實例的唯一標識是指它的不同于其他實例的屬性。

2.3 本體構(gòu)建方法與工具

本文以Gruber[4]在1995年提出的5條規(guī)則為構(gòu)建IT運維本體庫的指導原則，即客觀性和明確性、可擴展性、一致性、最小本體承諾以及最小編碼偏差。采用領(lǐng)域本體比較成熟的構(gòu)建方法——七步法和 Protégé工具來構(gòu)建 IT 運維本體。 Protégé是一個基于開源的本體建模工具。以下對具體開發(fā)過程進行描述。

2.3.1 確定構(gòu)建本體的專業(yè)領(lǐng)域和范疇

隨著信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，信息化平臺逐漸成為學校業(yè)務處理的核心方式，從而IT運維日益變得重要。IT運維除了技術(shù)維護人員外主要包括了網(wǎng)絡和服務兩大類。網(wǎng)絡按使用設備劃分，主要分為硬件和軟件兩種；服務按管理服務層次可以分為事務管理、服務管理、網(wǎng)絡管理和網(wǎng)元管理，按管理功能劃分可以分為故障管理、配置管理、性能管理、計費管理和安全管理。傳統(tǒng)IT運維以技術(shù)人員為主，也沒有統(tǒng)一的IT故障處理記錄。因此就算是常見的網(wǎng)絡故障，也需要信息中心的技術(shù)員去處理，在一定程度上影響了學校員工的日常工作。構(gòu)建IT運維本體庫是為了給后期智能化IT運維管理平臺提供基礎資源庫，學校員工通過IT運維管理平臺，可以自助解決普通的網(wǎng)絡故障問題。IT運維管理平臺以IT故障解決方案為主，從IT故障的難易程度以及涉及的硬件設備決定是否需要IT技術(shù)人員來處理。

2.3.2 考查復用現(xiàn)有知識本體的可能性

本體已在多個領(lǐng)域有了初步的應用，如信息系統(tǒng)、電子工程和電子商務等。因此，可以參照現(xiàn)有已經(jīng)建好的信息系統(tǒng)OWL本體，來建立IT運維本體。

2.3.3 列出知識本體中的重要術(shù)語

在確定本體的范疇基礎上，根據(jù)每個方面的特性列出IT運維本體的一些重要術(shù)語，如服務：根據(jù)不同的維度劃分為管理服務和管理功能。管理功能主要包括故障管理、性能管理、配置管理、計費管理和安全管理。

2.3.4 定義類和類的等級體系

通過列出IT運維本體所涉及到的重要術(shù)語，從上而下，本文一共定義了7個等級類。第一個等級為根節(jié)點即IT運維；第二等級為根節(jié)點的子節(jié)點，主要包含網(wǎng)絡類和服務類。以此往下分別建立這兩個子節(jié)點的子節(jié)點直到葉子節(jié)點為止。葉子節(jié)點即為本體的原子類，該種類型的類是不可分割的。以硬件類為例，硬件類的葉子節(jié)點為主板、CPU、內(nèi)存、硬盤、顯卡、網(wǎng)卡以及電源等基礎硬件設備。

2.3.5 定義類的屬性

在搭建好IT運維本體的框架后，即定義好類和類的頂級體系，就可以為IT運維本體類添加各種特性，以便能更好地描述清楚該類。如Windows系統(tǒng)類具有一個區(qū)別其他操作系統(tǒng)的屬性是它所屬的公司 Microsoft。

2.3.6 定義屬性的分面(Facets)

屬性的分面（Facets）有時候也稱為屬性的約束（Restriction）。屬性可以用不同的分面來描述，比如賦值類型、賦值的基礎及允許的賦值（定義域和范圍）。通常賦值類型有字符型、數(shù)值型、邏輯型、枚舉型及實例等。例如交換機類有一個以太網(wǎng)供電（POE，Power Over Ethernet)屬性，則在設定允許類中只能選擇“交換機”類，類型選擇“Instance”，賦值基數(shù)（Cardinality）設定為多值（Multiple）。

2.3.7 創(chuàng)建實例

實例是本體中最小的對象，具有不可再分性。在建立Windows系統(tǒng)類并定義好該類的屬性后，就可以為該類創(chuàng)建一個實例。本文為Windows系統(tǒng)創(chuàng)建三個實例：Windows XP/2000、Windows7 和 Windows8。

3 IT運維本體庫的構(gòu)建過程及應用

3.1 IT運維本體庫的結(jié)構(gòu)分析

通過2.2節(jié)七步法確定IT運維本體庫的范疇：網(wǎng)絡和服務。IT運維本體庫的基礎結(jié)構(gòu)如圖1所示。在搭建好IT運維本體庫基本架構(gòu)的基礎上，為硬件、軟件、管理服務和管理功能等概念類添加子概念類。

圖1 IT運維本體庫基礎架構(gòu)

3.2 IT運維本體的構(gòu)建

在protégé 4.2編輯器中，本體結(jié)構(gòu)按照樹形的層次目錄展現(xiàn)，用戶通過點擊相應項來添加或編輯本體元素，如類、子類、實例以及屬性等。IT運維本體分為兩類：網(wǎng)絡類（Network）和服務類（Service）。網(wǎng)絡類包含硬件子類（Computer）和軟件子類（Software）；服務類按不同緯度劃分為兩大子類：管理服務（Management_function）和管理功能（Management_service）。硬件類分為PC機類和服務器類。管理服務類分為事物管理類、業(yè)務管理類、網(wǎng)絡管理類和網(wǎng)元管理類。管理功能類分為故障管理類、性能管理類、配置管理類、計費管理類和安全管理類。IT運維本體的性能管理分支結(jié)構(gòu)如圖2所示。

創(chuàng)建好類后，可以為該類添加子類，屬性和實例等本體元素。性能管理類（Performance_management）包含兩個子類：性能監(jiān)控（Performance_management）和安全性管理（Security_management）；其中性能監(jiān)控的對象有路由器（Router）和線路（Line）；根據(jù)日常需求為路由器類創(chuàng)建了6個實例：CPU利用率、延遲、流量、丟包率、內(nèi)存余量和溫度。IT運維本體在protégé 4.2編輯器中的界面如圖3所示。

3.3 IT運維本體存儲

建立好OWL本體，需要將本體數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫對應的表中，為后期開發(fā)的智能化IT運維平臺提供數(shù)據(jù)基礎。本文主要建立五種類型的數(shù)據(jù)表：類表、關(guān)系表、屬性表、實例表、類關(guān)系表。表設計結(jié)構(gòu)如表1～5所示。

3.4 IT運維本體應用

該階段將對之前所建立的本體庫進行測試驗證，可以通過開源工具，比如可以用W3C的Joseki框架工具進行測試，也可以通過建立簡單的應用程序配合Jena API[10]進行測試、查詢、推理應用。該階段需由信息專家組成員完成環(huán)境部署，本體樣本測試查詢腳本與規(guī)則的制定，則由領(lǐng)域?qū)＜遗c信息專家共同完成。信息專家組成員還需要完成后續(xù)的本體歸檔等工作。

表1 類表（Class）

圖2 性能管理分支結(jié)構(gòu)圖

圖3 IT運維本體界面圖

表2 關(guān)系表（Relation）

表3 屬性表（Attribute）

表4 實例表（Instance）

表5 類關(guān)系表（Class relation）

4 結(jié)語

本體的應用相對于本體的理論研究來說，發(fā)展相對滯后。目前本體理論和技術(shù)在信息系統(tǒng)、電子工程、遠程教育、知識工程以及電子商務等領(lǐng)域已有初步的應用。通過本體在這些領(lǐng)域應用的效果可看出，建立一個基于IT運維的本體庫是對IT運維管理的高效服務、規(guī)范化IT運維服務流程、個人自助解決IT日常故障和信息化IT運維的基礎。IT運維本體庫同時也為后期開發(fā)智能化IT運維管理平臺提供了基礎數(shù)據(jù)。

[1]張晨曦，王曉東，許樂.一種基于ITIL的IT運維中心模型設計[J].微計算機信息，2000，25（11-3）:35-37.

[2]孫未.本體在課程知識表示中的應用研究[D].山東大學，2008:13.

[3]Neches R,Fikes R E,Gruber T R,et al.Enabling Technology for Knowledge Sharing[J].AIMagazine，1991，12（3）:36-56.

[4]Gruber TR.A Translation Approach to Portable ontology Specification[J].Knowledge Acquisition，1993，5:199-220.

[5]鄧小亞.石油領(lǐng)域本體庫的構(gòu)建研究[J].電子設計工程，2011，19（20）:1-4.

[6]孫少雄，孫四明，張峰.本體驅(qū)動的IT服務管理系統(tǒng)模型研究[J].微計算機信息，2012，28（8）:86-88.

[7]劉瓊，李寶敏.一種果品領(lǐng)域本體庫的構(gòu)建方法[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2009，19(1):197-199.

[8]張滬寅，張銘洋，李鑫.基于領(lǐng)域本體的電子學習資源庫模型[J].計算機應用，2012，32(1):191-195.

[9]趙昭.本體自動構(gòu)建技術(shù)研究及其在教學中的應用[D].西南交通大學，2011:14-15.

[10]Carroll J J，Dickinson L，Dollin C，et al.Jena:Implementing the Semantic Web Recomandations[J].Bristol,2004，5:74-83.