馮 超 全秋浩 楊 鶴 劉星辰

（吉林省氣象信息網絡中心，吉林長春 130062）

1 引言

隨著氣象業(yè)務系統(tǒng)的新增及觀測、預報的不斷發(fā)展，綜合監(jiān)控運維能力已經是信息化發(fā)展尤為重要的部分。氣象綜合業(yè)務實時監(jiān)控系統(tǒng)是中國氣象局基于全國氣象業(yè)務系統(tǒng)監(jiān)控現(xiàn)狀，利用邊緣計算、大數據計算框架、數據中臺和分布式存儲等技術建設的統(tǒng)一技術架構的國、省兩級氣象綜合業(yè)務實時監(jiān)控系統(tǒng)，“天鏡”系統(tǒng)擁有開源的監(jiān)控系統(tǒng)框架，監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了橫向涵蓋觀測、信息、預報、服務、政務等業(yè)務和管理領域，監(jiān)控范圍覆蓋業(yè)務系統(tǒng)的網絡、數據流程、應用狀態(tài)等，實現(xiàn)國、省監(jiān)控級聯(lián)，對監(jiān)視數據進行采集、存儲、分析和服務。

2016年中國氣象局發(fā)布的氣象綜合業(yè)務實時監(jiān)控系統(tǒng)在吉林省進行了部署應用，目前該系統(tǒng)已經實現(xiàn)了數據全流程以及氣象核心業(yè)務系統(tǒng)的集中監(jiān)控，在中國氣象局和吉林省本地已有的業(yè)務建設基礎上，結合目前吉林省業(yè)務實際需要，進一步完善了“天鏡”系統(tǒng)本地化的開發(fā)設計[1-3]，建設具有本地化實用性的省級綜合業(yè)務實時監(jiān)控系統(tǒng)?；凇疤扃R”的吉林省氣象信息網絡監(jiān)控系統(tǒng)，結合省級運維管理需要及市、縣級運維需求，實現(xiàn)省級和市、縣級氣象信息網絡本地化集中監(jiān)控，實現(xiàn)全省信息網絡可視化實時動態(tài)顯示，提供一套實用的網絡監(jiān)控系統(tǒng)服務，提高業(yè)務集約化，實現(xiàn)“全流程、一體化、可視化”能力的吉林省氣象信息網絡監(jiān)控系統(tǒng)[4-6]。

2 網絡現(xiàn)狀

目前吉林省氣象部門廣域網絡實現(xiàn)了雙線路通信，分別為聯(lián)通MSTP專線和移動虛擬隧道VPN線路，其中聯(lián)通線路帶寬省、市為8M，縣級為4M。移動虛擬隧道VPN線路省級出口帶寬為300M，市級為50M，縣級為30M。氣象業(yè)務網絡承擔著吉林省氣象觀測數據的傳輸、預報服務類產品的下載、省市縣三級全省高清可視頻會商及所有核心業(yè)務系統(tǒng)的網絡支撐工作。一直以來全省氣象報文類傳輸是通過聯(lián)通MSTP專線進行的，省、市、縣三級高清可視頻會商業(yè)務和其他業(yè)務通過移動VPN虛擬互聯(lián)網專線進行傳輸，在保證報文類傳輸的前提下，同時實現(xiàn)了聯(lián)通和移動雙線路互為備份。當有一條線路中斷時，業(yè)務自動切換到另一條線路上。2018年經過全省氣象業(yè)務網絡升級后解決了全省網絡帶寬瓶頸問題，有效緩解了全省網絡傳輸的帶寬壓力，同時提高了全省業(yè)務網的高可用性和穩(wěn)定性。目前全省氣象廣域網拓撲圖如圖1所示。

圖1 吉林省氣象部門廣域網絡拓撲圖

網絡升級后原有的吉林省氣象廣域網絡核心設備監(jiān)控系統(tǒng)已無法滿足全省網絡監(jiān)控需要，需對原有監(jiān)控系統(tǒng)進行升級和開發(fā)，且原有的全省氣象廣域網巡檢方式也無法滿足處理網絡故障的實時性，從而影響了傳輸質量，因此根據升級后的網絡開發(fā)了一套基于“天鏡”的吉林省氣象信息網絡監(jiān)控系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

3.1 總體架構

針對目前吉林省廣域網絡現(xiàn)狀及業(yè)務實際所需，基于“天鏡”系統(tǒng)具有良好的監(jiān)控可視化效果及告警功能，已經替代CIMISS系統(tǒng)中MCP子系統(tǒng)的全部功能。能夠滿足網絡設備的監(jiān)控、報警以及對監(jiān)控信息的可視化，完全能夠實現(xiàn)網絡設備的自動發(fā)現(xiàn)、設備管理、實時監(jiān)控、信息查詢、告警等工具模塊[7-9]。能夠將異常信息及時通過日志、企業(yè)微信群等方式反饋給網絡管理員，并第一時間實時處理問題，從而更好地保證業(yè)務系統(tǒng)穩(wěn)定運行，使全省網絡運維管理人員和值班人員更直觀、更及時地查看到網絡故障信息，從而提高全省氣象廣域網的網絡可用性和穩(wěn)定性，有效保障全省氣象資料的傳輸和業(yè)務系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

系統(tǒng)采用B/S架構，省級集中部署，省市縣級用戶只要連通網絡即可Web網頁登錄系統(tǒng)查看本地氣象廣域網絡的監(jiān)控信息（圖2）。

圖2 吉林省氣象信息網絡監(jiān)控系統(tǒng)架構

3.2 系統(tǒng)主要實現(xiàn)功能

3.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)管理模塊

監(jiān)控系統(tǒng)包括對全省廣域網絡的拓撲管理、網絡設備管理和網絡鏈路監(jiān)控、網絡流量監(jiān)控、網絡故障、網絡性能的實時監(jiān)控及網絡事件管理、短信告警等功能，并可以根據查詢條件生成報表導出。通過拓撲自動發(fā)現(xiàn)設備，根據設備類型和廠家類型組織設備，并根據設備類型和廠家顯示相應的數量；用戶可以根據需要添加或變更設備的相關信息，比如網絡設備型號及網絡設備報修電話，設備的維護人員以及聯(lián)系方式、行政級（省、市、縣），設備所屬地，以便于短信告警。管理員可以使用遠程管理功能，從Web拓撲圖中直接打開一個桌面SSH工具（如putty），直接遠程管理這些設備，并可以通過Web頁面下載網絡設備的日志[10]。

3.2.2 網絡拓撲和鏈路監(jiān)控模塊

監(jiān)控系統(tǒng)支持網絡拓撲交互，提供放大縮小全屏展示、刷新節(jié)點狀態(tài)、展示全部等地圖式操作功能，并可以保存拓撲圖，支持在拓撲上顯示設備與鏈路的性能負荷。用戶通過IP、設備名等關鍵字快速搜索與定位設備后查看相應設備的信息。并在拓撲圖上顯示當前設備的節(jié)點數、在線數、離線數。鏈路監(jiān)控上，主要包括可用狀態(tài)、丟包率、丟包延時的監(jiān)測，將鼠標懸浮在鏈路上，可以浮動提示鏈路的信息，包括兩端設備、端口、帶寬、速率等信息，可以直觀地查看鏈路使用率；支持將兩個設備間的多條鏈路匯聚顯示。同時在設備監(jiān)視上，將鼠標懸浮在設備名稱上，可以浮動提示設備的信息，包括型號、CPU使用率、RAM使用率等，點擊設備可以進入到設備的詳情中，可以看到設備的基本信息以及設備下的端口信息；通過一個設備概況窗口組件，呈現(xiàn)設備的基本信息，基本的性能情況，可以呈現(xiàn)設備在指定時間段內的在線率、Ping響應時間波動，也可以呈現(xiàn)設備上所有端口，在指定時間段內的性能情況。

3.2.3 監(jiān)控系統(tǒng)告警模塊

告警關聯(lián)信息配置，即事件臺在定義事件時，針對此事件定義告警規(guī)則。系統(tǒng)支持每次符合條件觸發(fā)、周期內發(fā)生多次產生事件、周期內一直產生事件3種告警觸發(fā)策略。通過監(jiān)測器的配置，可以設置鏈路帶寬利用率、網絡設備的CPU閾值，且能以企業(yè)微信、短信等多種方式發(fā)布告警消息，并根據設備的所屬地區(qū)給相應的網絡管理人員發(fā)送告警短信，以便告警得到及時處理，并在故障恢復后發(fā)送恢復狀態(tài)的短信。省級管理員可以通過后臺配置設備或鏈路的短信告警規(guī)則、告警級別、告警人員、短信告警內容的模板。用戶可以查看告警的發(fā)送記錄[11]。

3.2.4 運維管理平臺模塊

為省市縣三級建立分權限的用戶，省級用戶作為管理員可查看省、市、縣三級網絡狀態(tài)，查詢全省設備或鏈路的告警信息，包括短信告警信息，并擁有后臺配置管理權限，對告警、統(tǒng)計等規(guī)則進行統(tǒng)一管理。市級用戶可查看本市整體的拓撲情況，可查詢本市設備或鏈路的告警信息，包括短信告警信息。監(jiān)控系統(tǒng)提供用戶對設備歷史數據的查詢，可以查看端口的性能指標趨勢，支持時間段的查詢，默認統(tǒng)計12h的數據，查詢設備的性能與屬性數據。對設備和鏈路監(jiān)控提供對象統(tǒng)計，比如節(jié)點連通延時TOP10、端口速率TOP10、CPU使用率TOP10、內存使用率TOP10、最新時間列表等。可以對設備的告警情況進行統(tǒng)計。

3.3 系統(tǒng)硬件設計

監(jiān)控系統(tǒng)主要部署網絡采集模塊，包括Network、Agent、Metric等。模 塊 主 要 部 署 在4臺Centos 7.5.1804服務器上，每臺服務器有5塊10K SAS 600GB硬盤，2塊4端口GE網卡，2塊10GE雙端口光口網卡，8通道2GB高性能SAS Raid卡，冗余交流電源，125G內存，采集模塊安裝在Opt空間上，“天鏡”網絡采集系統(tǒng)用兩臺代理服務器作信息采集，系統(tǒng)為Centos 7.5，內存300G，需要在系統(tǒng)上部署Agent以及相關采集代理服務。

3.4 網絡設備配置

在吉林省廣域網絡聯(lián)通MSTP路由器、移動VPN路由器上開啟SNMP協(xié)議，首先設置聯(lián)通MSTP路由器上SNMP參數及團體名，本次設置的團體名為Jlqxwlk。在路由器Config模式下輸入Snmp-server Community 0 Jlqxwlk RW即可開啟SNMP協(xié)議。以德惠市氣象局為例，其聯(lián)通MSTP核心路由器操作命令為LT_dehui_config#snmpserver community 0 Jlqxwlk rw；移動VPN核心路由器操作命令為VPN_dehui_config#snmp-server community 0 Jlqxwlk rw。配置成功后保存配置，然后通過SNMP軟件測試是否開啟成功。

4 監(jiān)控程序設計與實現(xiàn)

4.1 網絡拓撲監(jiān)控程序設計

網絡拓撲監(jiān)控的目的是監(jiān)控省、市、縣之間的氣象專線網絡連通情況，網絡拓撲和網絡鏈路監(jiān)控展示情況。展現(xiàn)基于吉林省地圖的內外網網絡架構，突出地理位置與數據流向的關聯(lián)，圍繞總控視角、分控視角聯(lián)動呈現(xiàn)、逐層展示。提供決策數據可視化呈現(xiàn)的全面態(tài)勢，展現(xiàn)網絡鏈路類數據集合，如網絡鏈路吞吐、延遲、丟包以及告警等匯總類相關信息[12]。網絡拓撲監(jiān)控通過獲取配置在省級“天鏡”通用版中Network模塊里的設備信息，包括各個設備節(jié)點間的連接關系、各設備的運行狀態(tài)、各線路間的連接狀態(tài)等信息，整理統(tǒng)計返回給前端，通過eCharts渲染移動、聯(lián)通的拓撲圖。

4.2 網絡監(jiān)控軟件設計

網絡監(jiān)控采用Java語言進行開發(fā)，Java語言具有簡單性、跨平臺性、面向對象、安全性、多線程性、分布性、可移植性、解釋型、高性能、動態(tài)性、簡單性等特點，并且提供JDBC訪問數據庫的方式。本系統(tǒng)選擇MySQL作為開發(fā)數據庫，MySQL是一個關系型數據庫管理系統(tǒng)，同時MySQL是開源的支持大型系統(tǒng)的數據庫，支持多線程，充分利用CPU資源，使用標準的SQL數據語言形式，跨平臺，支持多個操作系統(tǒng)（Windows、Mac OS、Linux等），支持多種語言，為多種編程語言提供了API。訪問MySQL數據庫采用的是JDBC技術，相關的配置文件為：

通過上述配置即可建立網絡監(jiān)控與數據庫之間的數據交換，實現(xiàn)網絡監(jiān)控對數據庫的讀寫操作，完成網絡監(jiān)控配置數據在數據庫的存儲與讀取。以上配置中Localization為“天鏡”二次開發(fā)數據庫，存放了二次開發(fā)的大部分數據，包含網絡監(jiān)控模塊的配置信息。

4.3 告警信息推送界面

當有網絡故障出現(xiàn)告警時，通過調用阿里云短信推送接口，將生成的告警信息推送至配置庫中的相關運維管理人員（圖3）。

圖3 吉林省氣象信息網絡監(jiān)控系統(tǒng)告警信息推送界面

4.4 監(jiān)控系統(tǒng)可視化

網絡監(jiān)控系統(tǒng)可視化監(jiān)控界面主要分為聯(lián)通MSTP線路和移動VPN線路兩個部分。聯(lián)通MSTP專線其網絡拓撲是由縣局到市局，再由市局到省局；移動VPN線路其網絡拓撲為縣局、市局均直接到省局。省級用戶登陸后進入本省綜合視圖界面，可查看全省、各地市的網絡狀態(tài)；查詢全省設備或鏈路的告警信息，包括短信告警信息；擁有后臺配置管理權限，對告警、統(tǒng)計等規(guī)則進行統(tǒng)一的管理[13]。地市級用戶登陸后進入本地市網絡監(jiān)視頁面，可查看本市整體的拓撲情況。

5 結語

（1）本文依托“天鏡”系統(tǒng)，結合本地業(yè)務實際需求，通過“天鏡”統(tǒng)一的服務接口實現(xiàn)本地業(yè)務監(jiān)控建設，系統(tǒng)采用數據中臺等關鍵技術設計，采用SNMP協(xié)議實現(xiàn)網絡設備的自動發(fā)現(xiàn)和監(jiān)控功能。

（2）利用Network模塊關聯(lián)各個設備節(jié)點的連接關系、運行狀態(tài)等信息，最后通過eCharts渲染廣域網絡拓撲圖。開發(fā)實現(xiàn)了企業(yè)微信、短信告警等功能模塊，為全省業(yè)務網絡運行狀態(tài)提供了及時、高效的監(jiān)控告警信息。

（3）建立了省、市、縣三級可視化網絡監(jiān)控系統(tǒng)界面，實現(xiàn)了全省網絡運行狀態(tài)可視化動態(tài)實時顯示，為省、市、縣三級用戶提供了一套統(tǒng)一規(guī)范化的監(jiān)控服務系統(tǒng)，網絡管理人員可以通過監(jiān)控系統(tǒng)實時查看網絡故障所在節(jié)點，查看本地網絡運行狀態(tài)，及時判斷網絡故障和傳輸狀態(tài)。

（4）該系統(tǒng)已投入業(yè)務使用，解決了網絡故障處理的實時性，為氣象業(yè)務傳輸提供更穩(wěn)定、更有效的網絡支撐，為業(yè)務運行保駕護航。