CN113347036B - 利用公有云存储实现云环境旁路监控方法及系统 - Google Patents

利用公有云存储实现云环境旁路监控方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种利用公有云存储实现云环境旁路监控方法及系统，包括PA业务流量采集步骤：PA实时抓取VM通信口上的流量，按照业务过滤规则提取有用数据包，以pcap格式保存到共享存储中；PKTM读取业务流量步骤：PKTM实时读取共享存储中的摘要文件信息，提取文件中的数据包，通过共享内存方式将数据包提交给DP；DP解码分析步骤：DP解码分析，按照配置和协议格式解析数据包，生成业务原始记录，对指定字段聚合计算，生成多维度指标数据并据此生成实时告警，多维统计和告警记录发送到监控平台。本发明适用性广泛，对云上业务影响尽可能少，不占用业务网络的带宽，不会对业务节点间的通信产生影响。

Description

利用公有云存储实现云环境旁路监控方法及系统
技术领域
本发明涉及网络通信领域，具体地，涉及一种利用公有云存储实现云环境旁路监控方法及系统。
背景技术
实时采集网络业务流量进行解码统计分析是目前主流的运维监控方案，这种方式的主要优势是旁路监控、不侵入业务，在所有运维监控方案中对业务的影响最小。
传统环境中，网络流量采集是通过交换机端口镜像将业务流量汇聚导出，可能还需要TAP设备对多个交换机导出的流量进行汇聚过滤，再送到监控系统解码分析统计。
但是随着云服务在各行业中的占比越来越大，企业的生产和业务系统正在逐步的往云环境上迁移，原有传统环境中业务流量采集的方案已经无法适应云环境尤其是公有云的流量采集需求。
公有云环境中采集业务流量需要考虑的因素完全与传统环境不一样，主要体现在以下几方面：
1)公有云大多不提供业务流量镜像服务，无法使用传统环境交换机端口镜像方式采集流量；
2)公有云中的局域网可能分布在不同的节点，虚拟机之间网络互通有限制，可能不支持GRE、vxlan、MPLS等协议流量的传输；
3)公有云中流量采集操作要尽可能减少对业务的影响，采集流量的传输不能占用业务网络的带宽。
因此需要一种适用于安全的，适用所有公有云环境的流量采集方案。
专利文献为CN201711111884的发明专利公开了一种应用于云环境下的服务器性能以及节点上的容器性能的监控方法，将服务器的性能参数和容器的性能参数集成到Grafana的同一个dashboard中，并且将获取的性能参数实时地通过表格和图的形式展现出来，通过服务器性能参数和容器性能参数的对比数据的差别，选择合适的资源调度的算法。既能简便地监控服务器的性能同时又能监控到容器性能，而且能产生错误警告，并且能将参数直观地通过图和表格的形式展现出来。但是上述方案只是针对云环境下的服务器或者容器的性能指标，局限于CPU，内存以及磁盘等资源的占用情况，这些监控数据能监控当时服务器和容器资源使用是否过载，但无法监控服务器或者容器中的应用是否运行正常。无法完全满足用户监控云环境应用的需求。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种利用公有云存储实现云环境旁路监控方法及系统。
根据本发明提供的一种利用公有云存储实现云环境旁路监控方法，包括如下步骤：
PA业务流量采集步骤：PA实时抓取VM通信口上的流量，按照业务过滤规则提取有用数据包，以pcap格式保存到共享存储中；
PKTM读取业务流量步骤：PKTM实时读取共享存储中的摘要文件信息，提取文件中的数据包，通过共享内存方式将数据包提交给DP；
DP解码分析步骤：DP解码分析，按照配置和协议格式解析数据包，生成业务原始记录，对指定字段聚合计算，生成多维度指标数据并据此生成实时告警，多维统计和告警记录发送到监控平台。
优选地，PA业务流量采集步骤包括：
pcap文件存储目录创建步骤：创建pcap文件存储目录，挂载到共享存储上；
PA注册步骤：PA注册到邻近的PAM，接收PAM下发的业务过滤规则；
实时抓取步骤：PA启动实时抓取业务通信口流量，依照业务过滤规则，进行过滤，以pcap格式保存到pcap文件存储目录；
摘要文件更新步骤：PA每隔15s生成pcap文件，并更新摘要文件，通知PKTM进程。
优选地，pcap文件存储目录中包括摘要文件。
优选地，PKTM读取业务流量步骤包括：
pcap文件读取目录创建步骤：创建pcap文件读取目录，挂载到共享存储上；
实时扫描步骤：PKTM实时扫描共享存储上的摘要文件信息，当显示有新的pcap文件生成时，将数据包文件从共享存储中移到本地缓存目录；
数据包发送步骤：加载缓存目录中新pcap文件，依次提取文件中的数据包，通过共享内存方式将数据包送到DP；
索引生成步骤：pcap文件读取完后，将移到历史目录上保存，并生成索引。
优选地，DP解码分析步骤包括：
保存步骤：DP解析数据包，生成业务原始记录，业务原始记录保存在本地磁盘，并生成索引；
维度统计数据发送步骤：DP针对原始记录中部分字段进行多维度聚合统计，生成多维度指标统计数据，保存数据库，并将维度统计数据发送到监控平台；
告警记录发送步骤：DP依据告警配置生成实时告警记录并发送到监控平台。
根据本发明提供的一种利用公有云存储实现云环境旁路监控系统，包括如下模块：
PA业务流量采集模块：PA实时抓取VM通信口上的流量，按照业务过滤规则提取有用数据包，以pcap格式保存到共享存储中；
PKTM读取业务流量模块：PKTM实时读取共享存储中的摘要文件信息，提取文件中的数据包，通过共享内存方式将数据包提交给DP；
DP解码分析模块：DP解码分析，按照配置和协议格式解析数据包，生成业务原始记录，对指定字段聚合计算，生成多维度指标数据并据此生成实时告警，多维统计和告警记录发送到监控平台。
优选地，PA业务流量采集模块包括：
pcap文件存储目录创建模块：创建pcap文件存储目录，挂载到共享存储上；
PA注册模块：PA注册到邻近的PAM，接收PAM下发的业务过滤规则；
实时抓取模块：PA启动实时抓取业务通信口流量，依照业务过滤规则，进行过滤，以pcap格式保存到pcap文件存储目录；
摘要文件更新模块：PA每隔15s生成pcap文件，并更新摘要文件，通知PKTM进程。
优选地，pcap文件存储目录中包括摘要文件。
优选地，PKTM读取业务流量模块包括：
pcap文件读取目录创建模块：创建pcap文件读取目录，挂载到共享存储上；
实时扫描模块：PKTM实时扫描共享存储上的摘要文件信息，当显示有新的pcap文件生成时，将数据包文件从共享存储中移到本地缓存目录；
数据包发送模块：加载缓存目录中新pcap文件，依次提取文件中的数据包，通过共享内存方式将数据包送到DP；
索引生成模块：pcap文件读取完后，将移到历史目录上保存，并生成索引。
优选地，DP解码分析模块包括：
保存模块：DP解析数据包，生成业务原始记录，业务原始记录保存在本地磁盘，并生成索引；
维度统计数据发送模块：DP针对原始记录中部分字段进行多维度聚合统计，生成多维度指标统计数据，保存数据库，并将维度统计数据发送到监控平台；
告警记录发送模块：DP依据告警配置生成实时告警记录并发送到监控平台。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明适用性广泛，适用所有公有云环境，支持用户全网业务流量监控的需求，对云上业务影响尽可能少，不占用业务网络的带宽；
2、本发明利用公有云的共享存储实现网络数据包在采集节点和解码分析节点之间数据传输，走的是公有云的存储专网，不占用业务通信网络，不会对业务节点间的通信产生影响。
3、本发明利用公有云的共享存储可以直接绕过不同业务网之间的复杂路由，能直接实现不同业务网络中数据的交换，简化云环境监控系统的部署。网络数据包的传输不影响业务节点之间的网络通信。
4、本发明将网络数据包解码分析下沉到各分布节点，提高处理效率，与监控平台只传输多维统计和告警数据，最大幅度的降低对业务网络的影响。
5、本发明抓取云环境中应用交互的网络数据包，对数据包进行解码分析，获取真实的业务数据，以此为基础监控应用是否正常运行，多维度实时统计应用数据，必要时给出告警，可以满足用户对云环境应用的监控需求。
6、本发明抓取网络数据包分析监控应用属于非侵入式的应用监控方法，不影响用户业务的正常运行，不需要改造应用，部署方便快捷。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明方案整体部署图。
图2为本发明关键处理框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明利用公有云通用的NAS存储服务来实现公有云环境业务流量采集以及传输。
公有云环境流量采集方案整体部署图参考图1。
一、部署图说明
1.VM1和VM2两台虚拟机是需要采集业务流量的虚拟机，这两台虚拟机上都部署了PA(流量采集代理)；
2.VM3虚拟机用来对业务流量进行解码分析，这台虚拟机上部署PKTM(提包工具)、DP(解码工具)；
3.公有云申请共享存储(阿里云提供NAS服务，华为云提供SFS服务等)，VM1、VM2、VM3都挂载到这个共享存储上；
4.VM1和VM2上的PA进程负责抓取业务通信口上的流量，以pcap文件格式存到共享存储里；
5.VM3上的PKTM进程负责提取共享存储中pcap文件里的数据包，由DP负责解码、业务关联、统计和告警，将统计数据和告警数据提交到监控分析平台。
本发明的利用公有云存储实现云环境旁路监控方法，参考图2，包括：
步骤1：PA(流量采集代理)实时抓取VM通信口上的流量，按照业务过滤规则提取有用数据包，以pcap格式保存到共享存储中。文件按15s间隔生成，更新摘要文件，告诉PKTM进程，该文件已经写完，可以读取。
步骤2：PKTM(提包工具)实时读取共享存储中的摘要文件信息，一旦有新的pcap文件生成，提取文件中的数据包，通过共享内存方式将数据包提交给DP(解码工具)。
步骤3：DP(解码分析工具)解码分析，按照配置和协议格式解析数据包，生成业务原始记录，对指定字段聚合计算，生成多维度指标数据并据此生成实时告警。多维统计和告警记录发送到监控平台。
其中，步骤1包括如下步骤：
步骤1.1：创建pcap文件存储目录，挂载到共享存储上。
步骤1.2：PA(流量采集代理)注册到邻近的PAM(流量采集代理管理)，接收PAM下发的业务过滤规则。
步骤1.3：PA启动实时抓取业务通信口流量，依照业务过滤规则，进行过滤，以pcap格式保存到pcap文件存储目录。目录中还包括摘要文件，用来确定pcap文件是否已写完，防止读写冲突。
步骤1.4：PA每隔15s生成pcap文件，并更新摘要文件，通知PKTM进程，新文件已经写完，可以读取。
步骤2包括如下步骤：
步骤2.1：创建pcap文件读取目录，挂载到共享存储上。
步骤2.2：PKTM(提包工具)实时扫描共享存储上的摘要文件信息，一旦显示有新的pcap文件生成，将数据包文件从共享存储中移到本地缓存目录。
步骤2.3：加载缓存目录中新pcap文件，依次提取文件中的数据包，通过共享内存方式将数据包送到DP。
步骤2.4：pcap文件读取完后，将移到历史目录上保存，并生成索引，以备今后查询。
步骤3包括如下步骤：
步骤3.1：DP解析数据包，生成业务原始记录，业务原始记录保存在本地磁盘，并生成索引，以备查询。
步骤3.2：DP针对原始记录中部分字段进行多维度聚合统计，生成多维度指标统计数据，保存数据库，并将维度统计数据发送到监控平台。
步骤3.3：DP依据告警配置生成实时告警记录并发送到监控平台。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种利用公有云存储实现云环境旁路监控方法，其特征在于，包括如下步骤：
PA业务流量采集步骤：流量采集代理PA实时抓取VM通信口上的流量，按照业务过滤规则提取有用数据包，以pcap格式保存到共享存储中；
PKTM读取业务流量步骤：提包工具PKTM实时读取共享存储中的摘要文件信息，提取文件中的数据包，通过共享内存方式将数据包提交给DP；
DP解码分析步骤：解码工具DP解码分析，按照配置和协议格式解析数据包，生成业务原始记录，对指定字段聚合计算，生成多维度指标数据并据此生成实时告警，多维统计和告警记录发送到监控平台；
PA业务流量采集步骤包括：
pcap文件存储目录创建步骤：创建pcap文件存储目录，挂载到共享存储上；
PA注册步骤：PA注册到邻近的流量采集代理管理PAM，接收PAM下发的业务过滤规则；
实时抓取步骤：PA启动实时抓取业务通信口流量，依照业务过滤规则，进行过滤，以pcap格式保存到pcap文件存储目录；
摘要文件更新步骤：PA每隔15s生成pcap文件，并更新摘要文件，通知PKTM进程；
pcap文件存储目录中包括摘要文件；
PKTM读取业务流量步骤包括：
pcap文件读取目录创建步骤：创建pcap文件读取目录，挂载到共享存储上；
实时扫描步骤：PKTM实时扫描共享存储上的摘要文件信息，当显示有新的pcap文件生成时，将数据包文件从共享存储中移到本地缓存目录；
数据包发送步骤：加载缓存目录中新pcap文件，依次提取文件中的数据包，通过共享内存方式将数据包送到DP；
索引生成步骤：pcap文件读取完后，将移到历史目录上保存，并生成索引。
2.根据权利要求1所述的利用公有云存储实现云环境旁路监控方法，其特征在于，DP解码分析步骤包括：
保存步骤：DP解析数据包，生成业务原始记录，业务原始记录保存在本地磁盘，并生成索引；
维度统计数据发送步骤：DP针对原始记录中部分字段进行多维度聚合统计，生成多维度指标统计数据，保存数据库，并将维度统计数据发送到监控平台；
告警记录发送步骤：DP依据告警配置生成实时告警记录并发送到监控平台。
3.一种利用公有云存储实现云环境旁路监控系统，其特征在于，包括如下模块：
PA业务流量采集模块：PA实时抓取VM通信口上的流量，按照业务过滤规则提取有用数据包，以pcap格式保存到共享存储中；
PKTM读取业务流量模块：PKTM实时读取共享存储中的摘要文件信息，提取文件中的数据包，通过共享内存方式将数据包提交给DP；
DP解码分析模块：DP解码分析，按照配置和协议格式解析数据包，生成业务原始记录，对指定字段聚合计算，生成多维度指标数据并据此生成实时告警，多维统计和告警记录发送到监控平台；
PA业务流量采集模块包括：
pcap文件存储目录创建模块：创建pcap文件存储目录，挂载到共享存储上；
PA注册模块：PA注册到邻近的PAM，接收PAM下发的业务过滤规则；
实时抓取模块：PA启动实时抓取业务通信口流量，依照业务过滤规则，进行过滤，以pcap格式保存到pcap文件存储目录；
摘要文件更新模块：PA每隔15s生成pcap文件，并更新摘要文件，通知PKTM进程；
pcap文件存储目录中包括摘要文件；
PKTM读取业务流量模块包括：
pcap文件读取目录创建模块：创建pcap文件读取目录，挂载到共享存储上；
实时扫描模块：PKTM实时扫描共享存储上的摘要文件信息，当显示有新的pcap文件生成时，将数据包文件从共享存储中移到本地缓存目录；
数据包发送模块：加载缓存目录中新pcap文件，依次提取文件中的数据包，通过共享内存方式将数据包送到DP；
索引生成模块：pcap文件读取完后，将移到历史目录上保存，并生成索引。
4.根据权利要求3所述的利用公有云存储实现云环境旁路监控系统，其特征在于，DP解码分析模块包括：
保存模块：DP解析数据包，生成业务原始记录，业务原始记录保存在本地磁盘，并生成索引；
维度统计数据发送模块：DP针对原始记录中部分字段进行多维度聚合统计，生成多维度指标统计数据，保存数据库，并将维度统计数据发送到监控平台；
告警记录发送模块：DP依据告警配置生成实时告警记录并发送到监控平台。
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