盧煥卿 畢瑋 劉延瑞

摘要：為滿足用戶對青島市預警信息發(fā)布平臺高穩(wěn)定性、高可用性的需求，該文在平臺中設計并應用了一套集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)校驗以及數(shù)據(jù)處理于一體的短信告警機制，其中數(shù)據(jù)處理包括了數(shù)據(jù)展示和短信發(fā)送。經(jīng)測試證明，該短信告警系統(tǒng)監(jiān)控能夠在采集到預警信息發(fā)布平臺故障信息時，通過使用手機短信這一成熟的數(shù)據(jù)傳輸方式向業(yè)務值班手機發(fā)送告警短信，確保值班人員第一時間得到提醒，及時地維護平臺安全與穩(wěn)定、保障預警信息能及時進行發(fā)送。

關鍵詞：短信告警機制;數(shù)據(jù)采集;數(shù)據(jù)存儲;數(shù)據(jù)校驗;數(shù)據(jù)處理

中圖分類號：TP391? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）25-0114-04

開放科學（資源服務） 標識碼（OSID） ：

近年來，隨著公眾對各類突發(fā)事件預警服務需求的逐漸提高，各先進省市對預警信息發(fā)布平臺的建設做了大量的研究工作[1-4]。青島市也吸取各優(yōu)秀省市經(jīng)驗，建設了青島市預警信息發(fā)布平臺。平臺建成后用于發(fā)布全市突發(fā)事件預警信息，因突發(fā)事件的突發(fā)性、偶然性以及發(fā)生后產(chǎn)生的危害性，平臺用戶對預警信息發(fā)布的時效性、平臺的穩(wěn)定性和可用性都有著相當高的需求，預警信息發(fā)布平臺亟須一種安全保障機制確保在平臺出現(xiàn)故障后第一時間得到處理。

當預警發(fā)布平臺有故障出現(xiàn)時，運維值班人員應第一時間獲悉并處理。但在實際業(yè)務中，值班人員可能因就餐、臨時處理其他工作等原因暫時離開值班場所，未能及時得到故障信息，延遲了處理時間從而對有效防災減災造成不可預估的影響，為此國內(nèi)氣象學者在平臺保障機制方面做了多方努力。

王宜明基于Java語言利用InetSocketAddress類的相關方法配合數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了對網(wǎng)絡中硬件設備以及重要業(yè)務平臺和服務運行狀態(tài)的自動監(jiān)測，并向相關人員發(fā)送短信[5]。王赟等基于WebService技術直接接入電信短信網(wǎng)關，實現(xiàn)了氣象預警短信的高效發(fā)布[6]。賈澤莘借鑒主流的廣播電視安全播出告警信息發(fā)布技術，設計了一套適用于廣播電視無線發(fā)射臺站安全播出的告警短信發(fā)布系統(tǒng)[7]。任川等基于CIMISS統(tǒng)一數(shù)據(jù)環(huán)境建設了遼寧省自動氣象站短信監(jiān)控平臺，監(jiān)控氣象資料傳輸情況，在傳輸異常時自動向管理人員、技術人員發(fā)送短信，以便盡快解決故障[8]。崔倩等設計了氣象綜合業(yè)務監(jiān)控短信報警系統(tǒng)，能夠及時掌握自動氣象站、區(qū)域氣象站、網(wǎng)絡等設備的運行狀態(tài)，并迅速以短信形式通知相關人員做出相應反應[9]。甄廷忠研究了雷達業(yè)務短信預警的兩種方法，分別實現(xiàn)了通過郵件短信提醒和短信網(wǎng)關平臺短信提醒[10]。上述學者在相關業(yè)務平臺中引入短信機制分別實現(xiàn)了研究預期，較好地滿足了平臺需求與保障效果。

一套完善的預警發(fā)布平臺監(jiān)控及其短信告警機制可對青島市預警發(fā)布平臺中的軟、硬件設備以及網(wǎng)絡鏈路進行實時監(jiān)控。當采集到平臺故障信息時，立刻向業(yè)務值班手機發(fā)送短信，讓值班人員隨時、直觀、便捷地掌握平臺運行情況并及時采取處理措施，切實提高預警發(fā)布平臺的穩(wěn)定性。

1 短信告警機制功能設計

依據(jù)減少資源投入和利舊原則，短信告警機制開發(fā)時充分考慮預警信息發(fā)布平臺現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)和MySQL數(shù)據(jù)庫條件，使用與平臺一致的Springboot框架、跨平臺Java開發(fā)語言進行開發(fā)。

1.1 告警機制結構設計

短信告警機制監(jiān)控正在運行的渠道、網(wǎng)絡鏈路以及服務器等運行情況，共分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲、短信接口調(diào)用、數(shù)據(jù)校驗等過程。渠道模塊、網(wǎng)絡鏈路模塊和服務器模塊分別是預警發(fā)布平臺的功能模塊，并且有前臺顯示界面，數(shù)據(jù)采集服務與各功能模塊建立監(jiān)控接口，監(jiān)控內(nèi)容主要包括網(wǎng)絡鏈路狀態(tài)、渠道狀態(tài)、服務器的CPU使用率、內(nèi)存使用率、磁盤空間占用率等。當數(shù)據(jù)采集服務采集到符合條件的數(shù)據(jù)時，分別存儲到MySQL數(shù)據(jù)庫運行監(jiān)控表中，并調(diào)用短信發(fā)布接口查詢數(shù)據(jù)庫中存儲的值班手機號碼進行短信發(fā)送（圖1） 。需要注意的是，短信發(fā)送前需經(jīng)過數(shù)據(jù)校驗和加密技術加密。

1.2 告警機制功能設計

（1） 數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)是短信告警機制的核心，沒有數(shù)據(jù)的短信告警機制是無法進行短信發(fā)布的。渠道監(jiān)控、網(wǎng)絡鏈路監(jiān)控通過程序開發(fā)的心跳監(jiān)測接口實時監(jiān)測渠道狀態(tài)是否運行正常，網(wǎng)絡鏈路是否中斷;服務器模塊采用ZABBIX全面監(jiān)控，ZABBIX AGENT安裝在被監(jiān)視的目標服務器上，主要是采集內(nèi)存占用率、磁盤空間占用率、CPU占用率等數(shù)據(jù)。

為避免短信重復和資源浪費，采集到的重復數(shù)據(jù)每24小時發(fā)送一次告警短信，如果24小時內(nèi)重復采集到CPU使用率超過75%的數(shù)據(jù)，則只發(fā)布一次告警短信。另外數(shù)據(jù)采集頻率可根據(jù)具體業(yè)務靈活配置定時任務，以達到實際業(yè)務要求。

（2） 數(shù)據(jù)分析。從通過數(shù)據(jù)采集獲取的數(shù)據(jù)中提取、篩選有用的信息，切實發(fā)揮短信提醒的作用。渠道運行異常、網(wǎng)絡鏈路中斷為一次有效數(shù)據(jù);服務器內(nèi)存占用率、磁盤使用率、CPU占用率超過75%的閾值時為一次有效數(shù)據(jù)，有效數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)存儲過程。

（3） 數(shù)據(jù)存儲。渠道運行異常數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡鏈路中斷數(shù)據(jù)、經(jīng)數(shù)據(jù)分析有效的服務器異常數(shù)據(jù)等應立即存儲到MySQL數(shù)據(jù)庫運行監(jiān)控表中，為數(shù)據(jù)展示和報表處理提供基礎數(shù)據(jù)。當運行監(jiān)控表中有新記錄存儲時，一方面進行前端數(shù)據(jù)展示，另一方面調(diào)用短信發(fā)送接口按照和運營商溝通的短信格式生成短信，通過查詢手機號管理表返回短信接收號碼，并進入下一過程。

（4） 手機號管理。為確定短信接收對象，告警機制在數(shù)據(jù)庫中建立手機號管理表記錄保存值班人員手機號碼。該表建立后，需將值班手機號碼提前錄入。手機號碼都是11位的，在MySQL中使用int會導致丟失精度。為方便處理，該字段使用varchar數(shù)據(jù)類型。

（5） 數(shù)據(jù)展示。為把運行監(jiān)控表中的數(shù)據(jù)記錄可視化，數(shù)據(jù)展示過程將這些數(shù)據(jù)以醒目的紅色字體或紅色標記直觀地展示在綜合監(jiān)控大屏上，便于值班人員察覺，能夠更快速地定位問題。

（6） 數(shù)據(jù)校驗。為保障數(shù)據(jù)安全性、有效性、準確性，短信發(fā)送之前告警機制會進行一系列校驗，對短信運營商提前分配的用戶名和密碼進行校驗、服務器IP白名單校驗、短信發(fā)布參數(shù)校驗、短信發(fā)布內(nèi)容校驗、手機號格式校驗和去重、短信發(fā)送閾值校驗等。

（7） 短信發(fā)送。成功通過校驗的數(shù)據(jù)使用DES對稱加密技術進行加密，然后使用RSA非對稱加密技術加密DES密鑰，最后生成接口規(guī)定格式的數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包將被直接發(fā)送到短信運營商網(wǎng)關，經(jīng)運營商短信服務分析處理后進行短信發(fā)送，值班手機很快會接收到短信告警機制發(fā)出的短信，提醒值班人員第一時間關注平臺故障并進行分析處理。短信發(fā)送后自動進行日志存儲，記錄短信發(fā)送總條數(shù)、成功數(shù)及失敗數(shù)。

2 運營商協(xié)議接口

短信告警機制主要利用通信運營商提供的短信服務進行短信發(fā)送。運營商短信技術成熟且穩(wěn)定，其性能符合預警發(fā)布平臺短信告警機制進行短信發(fā)送時及時、高效的基本要求。

2.1 通信協(xié)議

短信告警機制實現(xiàn)了與通信運營商短信服務的集成整合，預警發(fā)布平臺與運營商短信平臺之間的數(shù)據(jù)交互使用HTTP協(xié)議，采用Rest風格的HTTP接口。在數(shù)據(jù)傳輸中需要通過簽名驗證，對數(shù)據(jù)進行加密傳輸，確保數(shù)據(jù)保密性、真實性。

2.2 接口請求參數(shù)

經(jīng)過和通信運營商溝通協(xié)商，提前約定了話術，獲取到個性化的話術碼，并根據(jù)話術確定接口請求參數(shù)，如表1。

2.3 Josn調(diào)用實例

{

"wordId"："D0411_"，

"exeNo"："122"，

"variableOne"："A"，

"variableTwo"："B"，

"variableThree"："C"，

"variableFour"："D"，

"variableFive"："E"，

"dataList"：

["7XriOZZjl53Cj4kqBqiWHQ=="，

"7XriOZZjl52DH18y4pmx/A=="，

"7XriOZZjl53DkmgYIM8BTg=="]

}

其中話術碼需提前向運營商申請，由運營商進行分配，并約定好短信格式，即話術;各變量標識為話術中可變部分，話術即由各變量標識組合而成;手機號為手機號管理表中存儲的值班手機號碼，需提前錄入數(shù)據(jù)庫手機號管理表中，為保障安全性和隱私性，此處手機號需通過DES特定密鑰加密發(fā)送。接收短信手機號可多個，因此該字段使用List數(shù)據(jù)結構。

2.4 接口響應參數(shù)

接口響應參數(shù)主要記錄短信發(fā)布成功或失敗的數(shù)量，并以此為依據(jù)在下月10號前和運營商核對短信數(shù)量、核算短信費用。

2.5 Json響應實例

{

"msg"："success"，

"code"："02000"，

"data"：

{"failCount"：0，

"successCount"：3，

"resultList"：[

{"contactId"："0629171330100000000081"，"tel"："7XriOZZjl53Cj4kqBqiWHQ=="}，

{"contactId"："0629171330100000000082"，"tel"："7XriOZZjl52DH18y4pmx/A=="}，

{"contactId"："0629171330100000000083"，"tel"："7XriOZZjl53DkmgYIM8BTg=="}

]

}

}

結果狀態(tài)碼表示本次短信發(fā)送的狀態(tài)，其中01000表示發(fā)送成功，02000表示發(fā)送失敗。結果描述是對結果狀態(tài)碼的中文描述，可以更直觀地了解和觀察短信發(fā)送結果。成功發(fā)送數(shù)據(jù)合集包含了短信發(fā)送成功的手機號（此處手機號傳輸過程中仍需加密） ，還包含了由通信運營商添加的流水號。

3 測試結果

測試階段主要從告警機制的功能性角度進行分析和測試，并給出最后測試結果。為保證信息安全性，凡涉及服務器IP地址以及手機號信息的，圖示中部分用*號代替或作模糊處理。

3.1 渠道模塊監(jiān)控測試

當預警發(fā)布平臺的渠道模塊有任意渠道運行狀態(tài)出現(xiàn)異常時，如本次測試中設置虛擬演播室渠道異常（圖2） ，短信告警機制將立即發(fā)送告警短信到值班手機上，值班手機實際接收到短信如圖3所示。

3.2 鏈路模塊監(jiān)控測試

當預警發(fā)布平臺網(wǎng)絡鏈路模塊出現(xiàn)鏈路中斷導致通信異常或服務異常時，如本次測試中設置氣象內(nèi)網(wǎng)部分鏈路異常，用虛線進行表示（圖4） ，短信告警機制立即發(fā)送鏈路告警短信至值班手機，值班手機實際接收到短信如圖5所示。

3.3 服務器模塊監(jiān)控測試

服務器磁盤使用率、CPU使用率、內(nèi)存使用率的閾值均設置為75%，當各使用率大于該閾值時，如本次測試中設置139服務器內(nèi)存使用率81.44%（圖6） ，短信告警機制立即發(fā)送內(nèi)存告警短信到值班手機上，值班手機實際接收到短信如圖7所示。

4 結束語

通過測試證明在預警發(fā)布平臺應用短信告警機制切實發(fā)揮了提醒作用，能在預警發(fā)布平臺出現(xiàn)渠道、網(wǎng)絡鏈路、服務器故障時第一時間發(fā)送短信到值班手機上，提醒值班人員及時關注并作出下一步處理，使值班人員能夠方便、高效、可靠地展開平臺運維工作降低整體運維成本，同時提升預警發(fā)布平臺的穩(wěn)定性、實用性、可用性。

參考文獻：

[1] 傅仁壯，吳坤悌，趙員春，等.市級突發(fā)事件預警信息發(fā)布平臺的實現(xiàn)及維護[J].科技傳播，2015，7（10）：141-142.

[2] 李劍莉，羅永夔，蔣鎮(zhèn).基于大數(shù)據(jù)技術的重慶市預警信息發(fā)布平臺研究與設計[J].數(shù)字技術與應用，2018，36（1）：170-171.

[3] 張超華，劉建宏，張鑫，等.寧夏氣象災害預警信息發(fā)布平臺的設計與實現(xiàn)[J].長江信息通信，2021，34（9）：126-128.

[4] 陳防.重慶市突發(fā)事件預警信息發(fā)布平臺設計[J].信息化建設，2015（11）：20.

[5] 王宜明.局域網(wǎng)狀態(tài)自動監(jiān)測及告警系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].電腦知識與技術，2020，16（5）：35-37，50.

[6] 王赟，段燕楠，姚愚，等.基于Web Service的氣象預警短信發(fā)布系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].氣象科技，2012，40（3）：384-387.

[7] 賈澤莘.廣播電視無線發(fā)射臺站安全播出告警信息短信發(fā)布系統(tǒng)[J].視聽，2019（5）：16-17.

[8] 任川，時倩，陳雨，等.基于CIMISS數(shù)據(jù)環(huán)境的短信監(jiān)控平臺的設計實現(xiàn)[J].電腦知識與技術，2018，14（3）：48-49，58.

[9] 崔倩，崔萬里，李厚發(fā)，等.氣象綜合業(yè)務監(jiān)控短信報警系統(tǒng)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012（20）：265，267.

[10] 甄廷忠，江龍，康道俊.氣象雷達業(yè)務短信預警的兩種實現(xiàn)方法[J].電腦編程技巧與維護，2014（8）：86-87，96.

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