CN101820356A

CN101820356A - 基于ARM-Linux的网络故障诊断系统

Info

Publication number: CN101820356A
Application number: CN201010107296A
Authority: CN
Inventors: 潘成胜; 陈波; 丁元明; 赵欣
Original assignee: Dalian University
Current assignee: Dalian University
Priority date: 2010-02-06
Filing date: 2010-02-06
Publication date: 2010-09-01

Abstract

本发明涉及基于ARM-Linux的网络故障诊断系统。硬件系统基于ARM920T内核，软件系统基于Linux操作系统、Qt操作界面、数据库Sqlite等组件。主要功能包括：数据采集模块、故障诊断模块、信息存储和处理模块、系统管理模块和控制交互界面。本发明的故障诊断系统可实现高效、可靠的网络故障诊断，并支持异构网络和不同厂家设备的故障诊断。此外，操作系统采用基于可定制的Linux操作系统，配合ARM处理器，既可开发出功能完善的故障诊断系统，并能根据需要定制故障诊断系统所需的各项功能，整个系统性价比高、便携性好、易于扩展、维护和升级，具有良好的应用前景和极高的经济效益。

Description

基于ARM-Linux的网络故障诊断系统

技术领域

本发明涉及一种基于ARM-Linux的网络故障诊断系统，可应用于计算机网络设备的故障诊断。

背景技术

随着计算机网络规模的不断扩大，网络复杂性的不断增加，以及网络异构性越来越普遍，如何有效地管理现代复杂的、大规模的网络，使之高效、可靠、安全地运行，是网络管理面临的紧迫问题，也是现代生活的一个基本保障。随着当前的社会经济、大众生活、国家政治、军事发展等方面对计算机网络的依赖性越来越大，人们对网络的稳定性和通畅性的要求也越来越高，网络的崩溃可能意味着工作或日常生活的混乱或巨额损失。因此，网络故障诊断也就越来越重要。

传统的网络故障诊断采用手工方式，用各种硬件或软件诊断工具，收集有关网络状态的信息，逐项对网络上的设备进行测试，从而判断故障所在。其缺点是操作复杂，且严重依赖于操作者的经验知识，因此研究者们针对网络故障诊断开展了大量研究。

在故障诊断模型方面，传统的网络故障诊断模型是集中式的“管理者—代理”模式，这种模式的优点是管理集中，便于从全局角度来进行分析。但是，随着网络规模的增大，复杂性的增加，集中式的故障诊断可能造成管理端的数据拥塞、诊断时延增大、故障被忽略或者误判，故障诊断系统的负载和处理能力将成为整个系统的瓶颈。此外，集中式的故障诊断系统比较复杂、灵活性差，难以随着网络结构和用户需求的改变而自由伸缩。分布式故障诊断模型针对设备的功能分布和地域分布特点，把设备故障诊断功能分散在多个节点进行，提高了系统的工作效率，解决了集中式监控的瓶颈。但是，当系统中的节点较多时，会导致信道上传输的信息量增加、路由计算开销增大、网络的有效容量减少、信息传输时延的增加、网络的稳定性降低等问题。

在网络故障诊断系统方面，当前大多网络故障诊断系统多是基于PC的，性价比不高，便携性不好。此外，现有网络故障诊断方法对异构网络及不同厂家的网络设备的故障诊断手段和能力还存在不足。

发明内容

针对上述状况，本发明提出了一种基于ARM-Linux的网络故障诊断系统。该系统的硬件系统基于ARM920T内核，软件系统基于Linux操作系统、Qt操作界面、数据库Sqlite等组件。该故障诊断系统支持异构网络及不同厂家的网络设备的故障诊断，并具有远程故障诊断功能。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于ARM-Linux的网络故障诊断系统，由硬件系统和软件系统组成，主要功能包括：数据采集模块、故障诊断模块、信息存储和处理模块、系统管理模块和控制交互界面，其特征在于，该系统诊断过程包括如下步骤：

1.系统初始化，完成数据库初始化、分布式网络的分群、故障诊断策略生成等功能；

2.数据采集模块采集被管理设备的状态信息，提交给信息处理和存储模块；

3.信息处理和存储模块对设备状态数据进行处理后，将其提交给故障诊断模块；

4.故障诊断模块对被诊断对象的信息进行分类、分析、推理、判断，实现网络故障诊断和定位，并更新相应数据库；

5.根据诊断结果提出修复和维护方案；

6.对于本故障诊断系统无法诊断的故障，通过远程专家进行协同诊断。

所述的分布式网络为改进的分层分布式网络。

所述的网络分群包括群的生成和群的维护。群的生成包括群成员和群首的确定。群的维护指当网络环境发生变化时按照某种规则的要求保持分群结构的过程。

所述的数据采集模块可通过串口和网口实现对不同设备的数据采集，并用代理实现。

所述的故障诊断模块利用专家系统实现网络故障诊断。

所述的远程故障诊断由本发明的故障诊断系统和远程专家共同实现。

所述的系统管理模块还具有系统复位、设置修改用户密码等功能。

所述的硬件系统包括：ARM处理器、存储器、显示器、网卡、及网口、串口、USB口等外部接口。

所述的软件操作系统为定制的Linux。

所述的用户接口界面用Qt开发。

所述的数据库用Sqlite组件实现。

本发明的有益效果是：本发明的故障诊断系统可实现高效、可靠的网络故障诊断，并支持异构网络和不同厂家设备的故障诊断。此外，操作系统采用基于可定制的Linux操作系统，配合ARM处理器，既可开发出功能完善的故障诊断系统，并能根据需要定制故障诊断系统所需的各项功能，整个系统性价比高、便携性好、易于扩展、维护和升级，具有良好的应用前景和极高的经济效益。

以下结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明的故障诊断模型简图；

图2是本发明的硬件系统结构图；

图3是本发明的软件系统逻辑关系示意图；

图4是网络诊断实施示例图。

具体实施方式

针对集中式故障诊断模型和分布式故障诊断模型的特点，研究者们提出一种分层分布式网络故障诊断模型，在分层分布式网络故障诊断模型中，所有节点被划分为多个域。每个域由一个主节点和多个成员节点组成。在分层分布式模型中，主节点负责群间的协作和群的监控，它可以预先指定，也可以由各个节点通过一定的算法选举产生。在条件允许的情况下，分层分布式模型中的每个节点都可以成为群首。该模型具有良好的可扩展性、健壮性，各群间可以互不干扰地进行通信，系统的吞吐量高。本发明的故障诊断模型采用分层分布式模型，如图1所示，与一般分层分布式模型不同的是，本模型中的同一级群首可以直接通信。

本发明的网络故障诊断系统由硬件系统和软件系统构成，其中，硬件系统结构如图2所示，采用基于ARM920T内核的S3C2440A芯片作为CPU处理器1，采用HY57V561620作为RAM存储器2，采用K9F1208U0M芯片作为FLASH存储器3，采用CS8900A作为网络控制器5，采用RJ45作为接入网络的网口6，采用MAX232作为串口电平的转换芯片7，采用RS232作为连接网络上其它设备的串口8，采用三星LTS350Q1-PE1触摸屏9作为用户操作界面，电源模块4向各芯片提供电压。

软件系统主要由数据主控模块、采集控制模块、数据传输模块、故障诊断模块、通用工具模块、远程操作和计算机软件代理模块七部分组成。软件系统逻辑关系如图3所示。各模块主要功能如下：

1.主控模块：该模块完成初始化数据库，初始的网络连接设置，分布式网络的分群、故障诊断策略生成等功能。

2.数据采集控制模块：设置要检测的设备和采集方式，网口传输还是串口传输，并提取该设备的基本信息为与后面采集的信息作比较判断。

3.数据传输模块：选择要检测的设备和采集方式后，即网口方式和串口方式，开始采集、传输数据。

4.故障诊断模块：在该模块中，对返回的数据信息进行分类、分析、推理、判断，最终得出诊断结果，并给出维修建议，而后存储诊断结果以便日后检查。

5.计算机代理软件模块：在该模块中，根据故障诊断系统发送的指令，通过简单网络管理协议(SNMP)和应用程序接口(API)函数，提取本机信息，再通过网络或串口传输这些信息。

6.通用工具模块：通用工具模块有ping、网口仿真终端、串口仿真终端和线缆测试。

7.远程操作：为远程维护路由器、交换机等提供服务。

网络诊断实施如图4所示，在实施网络故障诊断时，首先要网口和串口自检，确保网络故障诊断系统本身网口和串口无故障。然后将网络故障诊断系统通过网口接入所要诊断的网络，并正确设置在网络上的网络连接属性；接下来在网络故障诊断系统上打开数据库，并按记录项填入所要管理的网络上各种设备的信息；之后点击相应的操作菜单，对网络的诊断结果和处理办法就会在触摸屏上显示出来。

此外，本便网络故障诊断系统还有远程操作服务功能，对于不能诊断的故障可以与远程专家通过网络共同对故障进行诊断。

Claims

1.一种基于ARM-Linux的网络故障诊断系统，由硬件系统和软件系统组成，主要功能包括：数据采集模块、故障诊断模块、信息存储和处理模块、系统管理模块和控制交互界面，其特征在于，该系统诊断过程包括如下步骤：

a、系统初始化，完成数据库初始化、分布式网络的分群、故障诊断策略生成功能；

b、数据采集模块采集被管理设备的状态信息，提交给信息处理和存储模块；

c、信息处理和存储模块对设备状态数据进行处理后，将其提交给故障诊断模块；

d、故障诊断模块对被诊断对象的信息进行分类、分析、推理、判断，实现网络故障诊断和定位，并更新相应数据库；

e、根据诊断结果提出修复和维护方案；

f、对于本故障诊断系统无法诊断的故障，通过远程专家进行协同诊断。

2.根据权利要求1所述的一种基于ARM-Linux的网络故障诊断系统，其特征在于，所述的分布式网络为改进的分层分布式网络。

3.根据权利要求1所述的一种基于ARM-Linux的网络故障诊断系统，其特征在于，所述的网络分群包括群的生成和群的维护，群的生成包括群成员和群首的确定，群的维护指当网络环境发生变化时按照某种规则的要求保持分群结构的过程。

4.根据权利要求1所述的一种基于ARM-Linux的网络故障诊断系统，其特征在于，所述的数据采集模块可通过串口和网口实现对不同设备的数据采集，并用代理实现。

5.根据权利要求1所述的一种基于ARM-Linux的网络故障诊断系统，其特征在于，所述的故障诊断模块利用专家系统实现网络故障诊断。

6.根据权利要求1所述的一种基于ARM-Linux的网络故障诊断系统，其特征在于，所述的远程故障诊断由本发明的故障诊断系统和远程专家共同实现。

7.根据权利要求1所述的一种基于ARM-Linux的网络故障诊断系统，其特征在于，所述的系统管理模块还具有系统复位、设置修改用户密码功能。

8.根据权利要求1所述的一种基于ARM-Linux的网络故障诊断系统，其特征在于，所述的硬件系统包括：ARM处理器、存储器、显示器、网卡、网口、串口、USB口。

9.根据权利要求1所述的一种基于ARM-Linux的网络故障诊断系统，其特征在于，所述的软件操作系统为定制的Linux。

10.根据权利要求1所述的一种基于ARM-Linux的网络故障诊断系统，其特征在于，所述的用户接口界面用Qt开发。

11.根据权利要求1所述的一种基于ARM-Linux的网络故障诊断系统，其特征在于，所述的数据库用Sqlite组件实现。