校园分布式机房管理系统的设计与研究

一、引言

近年来，各高校部署的校园机房管理系统基本采用基于集中式网络，采用客户端/服务器（Client/Server）的管理方式对校园网域内的网络业务集中管控。校园网络相较于其他IP网络的区别是校园网络范围内大量部署包括物理光纤电缆和WLAN无线空口，通过LAN技术（LAN技术，包括千兆以太网、令牌环、异步传输ATM、路由器和光纤数据接口等）连接校园内各功能建筑而形成校园网络的拓扑结构。随着校园网规模升级和学生专属传输数据量的增加，校园网络拓扑结构呈现分布化和异构化趋势，多种制造商网络设备独立运行且保留差异化的兼容性问题。现有的集中式校园机房管理系统受到硬件设备处理能力的限制，难以有效满足校园网络资源管理和网络服务保障的要求，由此引发的网络管理可扩展性受限将导致校园机房管理系统出现严重的数据故障、网络安全、系统崩溃和监管失灵问题。集中化网络管理模式因存在网络管理不可扩展的重要缺陷，而难以管理校园网域内不同生产制造商的网络设备，所以日益复杂的网络拓扑不再适用集中化校园网络管理。针对海量传输数据、网络资源、信息安全和服务访问的突出问题，分布式机房管理系统成为突破集中式管理瓶颈的最具有潜力的网络管理技术。此方案能够提供高效稳定的网络管理，以提供灵活多变的网络服务和网络资源配置。典型的校园分布式机房管理系统由网络组件（EJB，COM +，Web服务器，数据库等）和执行具体业务的网络管理操作人员组成。网络组件将根据自身的专属校园网业务属性和安全策略部署到各子系统，采用独立服务器运行实现分布式功能，其中校园机房管理系统作为分布式网络架构的中心提供管理支持，其他客户端凭借安全密钥连接网络以确保端到端的QoS机制，最后通过协同交互实现分布式管理功能。分布式机房系统的管理功能包括故障管理、授权管理、配置管理、性能管理、计费管理和安全管理等六项管理职能，服务模式主要包括软件即服务、平台即服务和基础架构即服务。基于以上多样化的管理和服务模式，分布式机房管理系统相较于集中式管理系统的优势是分布式系统可支持校园范围内物理位置分散的服务器和客户端。除此之外，通过校园网络子系统设备交互以及相对应的策略性网络管理机制，校园分布式机房管理系统可提供最大程度的容错服务和资源共享服务，以维护归属网络域内的校园网络正常运行。

研究报告和国内外文献表明，尽管校园分布式机房管理系统能够应对海量网络节点数量支持的校园网络（相较于现有校园网络，网络节点将增加数倍至数十倍的情况下，仍保证安全稳定的运行）。但校园分布式机房管理系统仍面临诸多挑战，如分布式协同机制建立准则、分布式网络安全、分布式网络拥塞控制和分布式网络控制策略等，最严峻的挑战是如何实现跨多终端的安全信息共享管理。分布式系统中，跨多终端的安全共享信息管理机制如何裁剪额外的全网域的协同管理成本冗余以及如何降低指数级空间复杂度的改进分布式调度算法成为分布式管理系统的研究热点。

为解决跨多终端的安全共享信息管理问题，采用基于Mobile Agent代理技术的分布式机房管理系统。Mobile Agent代理技术作为执行网络管理的新兴手段，是实现基于分布式计算的节点与节点间自主迁移的核心技术。Mobile Agent代理技术以扩展代理为中心进行透明访问子代理，完成网络层的目标分发代理功能，包括网络状态信息收集、网络设备管理、负载均衡计算、远程代理委托和网络流量检测等功能。Mobile Agent代理技术的优势是能够提供无差异和可编程化的虚拟专用校园网络服务，建立服务级别协议架构和互联网提供商之间的互动，减少校园网域内的客户端带宽、自适应地选择网络服务模式和利用分布式计算搭建异构网络元间的协作交互。以上关于Mobile Agent代理技术的诸多特点都是构建分布式网络的基础。基于Mobile Agent代理技术的分布式机房管理系统能够屏蔽数据库系统的访问位置差异，提高虚拟数据库容量以提升分布式网络承载能力。Mobile Agent代理技术在提升校园网络安全性的同时，将辅助校园分布式机房管理系统以增加控制复杂度和分布式计算复杂度为代价建立灵活和可配置的网络管理开发模式对网络中的软硬件资源进行监控与控制，而分布式管理过程中存在的复杂度问题可以在应用层通过次优逼近算法有效解决分布式管理操作的算法复杂度问题。

基于Mobile Agent代理技术的分布式机房管理系统可通过减少客户端和服务器之间的资源开销降低校园网络资源管理难度，达到缩短校园网络部署时间和监控信息库变量轮询时间的目标。与此同时，该分布式方案可凭借虚拟网络控制器建立自动故障恢复机制大大减少网络瘫痪的风险，利用分布式的可扩展性增加校园网络覆盖范围，提升本地服务QoS质量等级和降低校园网络监管成本，实现覆盖校园范围全域网络的控制和管理支持。

根据底栖动物的耐污染程度，判断水质的劣质程度，底栖动物耐清洁种越多，指示河流水质情况越好；根据底栖动物耐清洁程度来判断水质的优良程度，如果有耐污底栖动物种类出现，说明河流水质情况差，有污染物存在。

二、集中式机房管理系统

校园网络架构中，集中式校园机房管理系统扮演集中控制单位角色，所有管理决策从机房产生并发送到所有客户端进行执行，但是网络规模的增长将导致集中管理效率下降。

一进小舅的院子，就听到舅妈在哭。我进去，看到母亲正在安慰舅妈和小舅。四娃已经被派出所带走了。舅妈一边哭，一边数落小珍的妈妈。母亲见我站在那里，便把我拉出院子，悄悄嘱咐我，不要多嘴跟小珍提舅妈骂她家的那些话。

1.集中式网络管理

集中式校园机房管理系统的网络管理模式包括通用管理信息协议（CMIP）、简单网络管理协议（SNMP）和客户端/服务器管理协议等（C/S），网络管理进程包括网络代理进程和网络管理器进程。当网络拥塞达到一定阈值，集中式网络架构受到网络管理模式可扩展性和灵活性限制，网络延迟得到的校园网络管理数据和网络数据得到的管理任务错误传播减少了集中式网络管理的可靠性，产生恶劣的数据故障和性能监控失效。下面列举基于集中式网络管理模式的主要问题。

2.网络可扩展性

网络信息请求的响应时间取决于网络节点间的跳数和路由转发设备，集中式网络管理模型中网络响应时间随着网络规模的增加而增加。

3.网络带宽浪费

集中式网络管理模型中，与网络管理相关的带宽浪费根据集中式机房管理系统的软硬件带宽处理能力决定。

集中式校园网络架构的机房管理系统的容错能力处于接近零或零的状态，尽管极低的网络容错能力能够保证集中式网络管理的正确性，但该属性将限制校园网络规模。

4.网络响应时间

校园网络域内的管理数据需要全部传输到集中式机房管理系统进行决策，但受制于网络延迟，集中式管理模式下的校园网络规模和复杂性存在瓶颈。

5.网络容错能力

其次，挑选并采购疗愈系的图书，在参与活动的学校中举办巡回书展。此次主题书展共选择36本对初中生具有情绪疗愈效用之绘本、小说及传记，对应初中生常见的情绪困扰问题、阅读理解能力、生活经验等。同时，素材的角色人物有具体正面的解决问题方式，内容亦兼具趣味性与不流于说教的特性。易言之，本次巡回书展所选用的情绪疗愈书籍，其主题可对应初中生自我认同、人际关系、家庭关系等方面的情绪困扰问题，且能使当事者在阅读过程中经历认同、净化与领悟等心理历程，亦即其在阅读时可产生共鸣感，释放负面情绪，从中获得启发者。

三、分布式机房管理系统

对于特定的校园网络管理任务，基于Mobile Agent代理的Flat Bed模型从分布式机房管理系统启动进行顺序遍历全部校园网络拓扑架构，访问客户端并执行分布式网络管理分配任务。

1.Flat Bed模型

相较于集中式校园网络的静态管理模式无法适应未来校园网络架构发展，分布式校园网络管理方案通过受管网络设备的代理程序将收集的网络管理数据分布到各客户端的计算平台实现分布式计算，利用同步光纤网（SONET）、以太网（Ethernet）、密度波分复用（DWDM）等网络技术进行分布式网络中ACESS和METRO层的核心技术演进，逐渐形成趋于复杂的分布式协议架构。目前，如何实现控制和管理分布式网络是最具挑战性的任务之一，同时也是分布式网络管理能够成为极具前景的管理替代方案。企业界计划采取基于Mobile Agent代理技术的分布式网络管理模式框架逐渐克服集中式网络管理局限，利用校园网络内的客户端独立性减少分布式网络管理的带宽成本。Mobile Agent代理技术是指能够通过简单操作界面从服务器转移到自主客户端进行分布式故障恢复和网络服务，将Mobile Agent代理进程移植到受管网络设备系统（如路由器、交换器和服务器等）的管理信息库MIB中，实现校园网络管理信息访问。Mobile Agent代理技术不需要集中处理采集到的校园网络全域内的管理数据按照分布式网络管理协议进行分布式网络管理决策，能够采取校园网络负载均衡的解决方案分布式处理网络管理信息，使达到校园网节点间的网络开销减少。校园机房管理系统可通过不定时监管实现对校园分布式网络区域的各独立客户端进行智能监控、配置管理和故障管理等操作。以下是具体的基于Mobile Agent代理技术的分布式网络管理模型。

基于Mobile Agent代理的Segmentation模型将网络全域划分为多行政或者域名等多段，分配单一Mobile Agent实体到分布式客户端。

2.Segmentation模型

老师课前导入本节课的学习目标、重点难点，然后设定龙虎榜（评分表）用以记录每个组的得分，激发学生胜负欲望。接着邀请各组派代表对收集到的产品资料进行介绍，老师在黑板上把学生提及的产品信息点列出来。最后由老师进行划重点和归纳，就形成了产品说明书的基本要素。

3.Hierarchical模型

基于Mobile Agent代理的Hierarchical模型是搜索灵活的网络解决方案，通过中间管理者搜索并识别网络管理功能区，完成故障管理、计费管理、配置管理和安全管理等一系列分布式网络管理操作。

基于Mobile Agent代理的分布式机房管理系统，该网络管理系统涉及三类网络关键实体：分布式机房管理系统能够自主根据管理策略执行全域管理操作；Mobile Agent代理是进行独立收集校园网络管理数据并进行分布式网络管理，代理进程需要SNMP网络管理协议和代理管理信息库，可向分布式机房管理系统发送管理信息；管理应用是Mobile Agent代理生成的管理方案和校园机房管理系统中的管理应用程序。生成的校园网络管理方案最后需要形成网络日志发送回机房管理系统进行远程交互，最终实现基于Mobile Agent代理的分布式校园机房管理系统的网络管理。

根据Mobile Agent代理的校园网络架构的分布式网络管理体系，提出两类性能参数作为评判分布式网络管理的评判标准。第一类性能指标是网络管理流量性能指标，包括网络管理过程中的网络资源开销，围绕机房管理系统形成的控制流量以及分布式网络的总管理流量。第二类性能指标是网络管理时延性能指标，包括机房管理系统的直接网络管理时延和各网络节点的Mobile Agent代理实体间的管理交互时间。

“回长官，子日：君子务本，本立而道生。孝弟也者，其为仁之本与！发丧事小，礼坏乐崩事大。”孔守善恭敬回话。

四、总结

本文主要阐述校园网络机房管理系统的主要两类网络管理模式：集中式网络管理和分布式网络管理。相比于集中式网络管理，分布式网络管理模式能够更有效适应未来校园网络的规模化部署和网络拓扑的异构化趋势。针对现有分布式网络的亟待解决的问题，提出基于Mobile Agent代理技术的分布式网络管理系统模型，利用各网络节点的移动代理建立简易灵活的可配置分布式管理实体，将高复杂度的全网域管理任务分解并委托至各Mobile Agent代理实体，最终实现分布式机房网络管理。

参考文献：

[1]冯为华，舒如天.基于校园网的分布式管理信息系统的研究[J].江西师范大学学报（自然版），2009

[2]李亚娟，王 刚，熊玉明.基于分布式的机房管理系统设计与实现[J].微计算机信息，2011