CN114050985A

CN114050985A - 基于icmp数据包的多维度状态实时监控方法及系统

Info

Publication number: CN114050985A
Application number: CN202111188448.7A
Authority: CN
Inventors: 蒋明昊; 成宇; 赵仁龙
Original assignee: Beijing Tianwei Communication Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Tianwei Communication Technology Co ltd
Priority date: 2021-10-12
Filing date: 2021-10-12
Publication date: 2022-02-15

Abstract

本申请涉及一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法、系统和监控终端，通过根据ICMP的协议设定ping包结构，其中，所述ping包结构包括具备Timestamp信息的ICMP数据包；通过网络拓扑结构向所述ICMP数据包发送并上报运维状态数据；依次将所有维度上的所述运维状态数据发送并封装于所述ICMP数据包，经过信息归类处理后保存于数据库，能够将所有维度的运维信息封装在同一个ICMP数据包中，共享Timestamp，形成一个简洁的数据结构，简化了运维数据采集逻辑；同时在ICMP数据包为监测网络性能的必备数据包的前提下，无需额外再为其它运维数据的传送配置安全策略，大大减少运维成本。

Description

基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法及系统

技术领域

本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法、系统和监控终端。

背景技术

ICMP协议是IP协议簇的一员，每天都在被运维人员通过ping命令使用着，除了被简单地用来判断两个节点之间网络的通断，更能用过RTT时间判断网络的延时。但如此之外，ping命令发送的ICMP消息不再带回更多的信息。

除了网络延时，用户还会关心更多维度的节点状态，比如CPU、内存、硬盘的利用率，进程数量，硬件温度，风扇转速等。

一般情况下，这些信息可以另行通过SNMP协议（基于UDP或TCP）回传。但是，对于轻量级的网络，SNMP显得过于复杂笨重，而对于大型网络，为了保证网络安全，又不得不为SNMP配置一套安全规则，与探测网络延时所用的ICMP规则并行，造成了规则的复杂性与额外的运维开销。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法、系统和监控终端，通过将所有维度的运维信息封装在同一个ICMP数据包中，共享Timestamp，形成一个简洁的数据结构，简化了运维数据采集逻辑；同时在ICMP数据包为监测网络性能的必备数据包的前提下，无需额外再为其它运维数据的传送配置安全策略，大大减少运维成本。

根据本公开的一方面，提供了一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法，包括如下步骤：

S1、根据ICMP的协议设定ping包结构，其中，所述ping包结构包括具备Timestamp信息的ICMP数据包；

S2、通过网络拓扑结构向所述ICMP数据包发送并上报运维状态数据；

S3、依次将所有维度上的所述运维状态数据发送并封装于所述ICMP数据包，经过信息归类处理后保存于数据库。

在一种可能的实现方式中，可选地，在步骤S2中，所述通过网络拓扑结构向所述ICMP数据包发送并上报运维状态数据，包括：

获取所述网络拓扑结构中的被监控节点的自身ID以及操作行为信息；

将所述自身ID以及操作行为信息向预先配置好的采集节点上报并发起ICMP请求。

在一种可能的实现方式中，可选地，还包括：

通过所述网络拓扑结构中的采集节点接收所述ICMP请求；

对所述ICMP请求中的操作行为信息进行解读，获取解读信息；

根据所述解读信息发起ICMP应答，并进入采集状态。

在一种可能的实现方式中，可选地，在所述采集节点接收所述ICMP请求时，包括：

采集并上报所述被监控节点到所述采集节点的网络时延信息。

在一种可能的实现方式中，可选地，在步骤S3中，所述依次将所有维度上的所述运维状态数据发送并封装于所述ICMP数据包，包括：

通过所述网络拓扑结构中的被监控节点接收所述ICMP应答；

应答后，计算并获取本次的网络时延信息和运维状态数据；

将所述网络时延信息和运维状态数据封装于新一轮的所述ICMP数据包中，并向所述采集节点发出ICMP新请求。

在一种可能的实现方式中，可选地，还包括：

通过所述采集节点接收所述ICMP新请求并应答；

将本次应答得到的运维状态信息归类处理；并

将经过信息归类处理后的所述运维状态数据保存于所述数据库。

在一种可能的实现方式中，可选地，还包括：

通过所述采集节点循环应答所述ICMP新请求；

将循环应答得到的运维状态信息归类处理；并

在一种可能的实现方式中，可选地，所述将所有维度上的所述运维状态数据封装于所述ICMP数据包的封装格式为JSON格式。

根据本公开的另一方面，提供了一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控系统，包括：

服务器：所述服务器上设有根据ICMP协议设定的ping包结构，其中，所述ping包结构包括具备Timestamp信息的ICMP数据包；以及，

所述服务器用于将所有维度上的所述运维状态数据发送并封装于所述ICMP数据包，并进行信息归类处理；

数据处理模块：所述数据处理模块用于通过网络拓扑结构向所述ICMP数据包发送并上报运维状态数据；

数据库：所述数据库用于储存所述经过信息归类处理后的运维状态数据；

所述服务器、数据处理模块和数据库依次电性连接。

根据本公开的另一方面，提供了一种监控终端，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令时实现上述所述的基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法。

本申请的技术效果：

本发明通过根据ICMP的协议设定ping包结构，其中，所述ping包结构包括具备Timestamp信息的ICMP数据包；通过网络拓扑结构向所述ICMP数据包发送并上报运维状态数据；依次将所有维度上的所述运维状态数据发送并封装于所述ICMP数据包，经过信息归类处理后保存于数据库，能够将所有维度的运维信息封装在同一个ICMP数据包中，共享Timestamp，形成一个简洁的数据结构，简化了运维数据采集逻辑；同时在ICMP数据包为监测网络性能的必备数据包的前提下，无需额外再为其它运维数据的传送配置安全策略，大大减少运维成本。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出为本发明基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法的实施流程示意图；

图2示出为本发明ping包结构的组成示意图；

图3示出为本发明网络拓扑结构的节点通信示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

实施例1

本申请将所有维度的运维信息封装在同一个ICMP数据包中，共享Timestamp，形成一个简洁的数据结构，简化运维数据采集逻辑。

如图1所示，公开了一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法，包括如下步骤：

首先根据ICMP协议，构建一个ping包结构，通过ping包结构来中心化处理运维状态数据的数据处理和保存。

其次，如图2所示，为一个ping包结构的组成示意图，ping包结构包括IP包头、ICMP包头和ICMP数据包，其中，ICMP数据包作为运维数据的核心处理中心，需要对请求并应答的运维数据进行储存和处理。

在本实施例，如图2所示，IP包头、ICMP包头和ICMP数据包的功用具体为：

标准的IP包头，大小20字节，承载ICMP的协议；

ICMP包头，大小8字节，包含Type/Code/Checksum/Sequence Number等基础信息，ICMP包头并不修改包头信息；

ICMP数据包，除首部的8字节为Timestamp信息，其余信息均可定制，而定制信息的内容，即CPU、内存、硬盘利用率等各种额外信息。

本申请以ICMP数据包承载运维信息，充分利用了带宽；以内网节点向外ping包的方式，接收到应答后，再向上汇报网络延时，无需额外配置安全策略。

如图3所示，在本申请的网络拓扑结构中，包括三个角色，分别是：

被监控节点---CPU、内存、硬盘利用率等运维状态信息会被上报给采集节点；

采集节点---接收被监控节点上报的状态信息，并同时采集被监控节点到采集节点的网络时延信息；

网管---采集节点汇总采集到的状态信息后，向网管汇报；

运维状态信息主要是通过被监控节点上报请求的，由被监控节点发起ICMP、类型（Type）为8的ping请求；然后由采集节点应答被监控节点的请求并进行采集运维数据并上报。

在实际的应用场景中，被监控节点可能处于内网而无法被直接访问，因此，在一中可能的场景中，被监控节点发起ping请求的前提，当然是被监控节点所在的内网开启了SNAT。

通过网络拓扑结构中的被监控节点，可以对各个维度上的运维状态信息持续性地采集并发送至所述采集节点，如图3所示，一个网关可以对应多个采集节点，一个采集节点可以对应多个被监控节点，因此，对于网络不同维度的运维数据，比如节点注册信息，CPU、内存、硬盘利用率，进程数量，硬件温度，风扇转速等其它维度的状态信息，可以分别由一个被监控节点按照本申请的方式，将数据发送并封装至所述ICMP数据包，然后进行上报。

封装在所述ICMP数据包后，可以由服务器等信息处理中心，度封装信息进行加工处理，对所述ICMP数据包中的运维状态数据进行归类处理后保存于数据库。

其中，对数据的归类处理方式，可以由用户按照不同维度或者其他自定义方式进行，本处不做限制。

采用本申请，在ICMP数据包为监测网络性能的必备数据包的前提下，无需额外再为其它运维数据的传送配置安全策略，大大减少运维成本。

此外，本申请技术中，在普通ping命令中的ICMP数据包中，除了Timestamp，其它数据都是随机生成或无意义填充的，属于带宽浪费，借用这部分空间传送低带宽有价值信息，积少成多，起到节省带宽、节能环保的作用。

因此，本发明通过根据ICMP的协议设定ping包结构，其中，所述ping包结构包括具备Timestamp信息的ICMP数据包；通过网络拓扑结构向所述ICMP数据包发送并上报运维状态数据；依次将所有维度上的所述运维状态数据发送并封装于所述ICMP数据包，经过信息归类处理后保存于数据库，能够将所有维度的运维信息封装在同一个ICMP数据包中，共享Timestamp，形成一个简洁的数据结构，简化了运维数据采集逻辑；同时在ICMP数据包为监测网络性能的必备数据包的前提下，无需额外再为其它运维数据的传送配置安全策略，大大减少运维成本。

被监控节点将自身ID以及一个操作行为信息，向预先配置好的采集节点公网IP地址发起ICMP请求，本实施例具体为类型（Type）为8的ping请求，发起ICMP请求时后，在得到采集节点的应答后准备提供数据。

其中，所述操作行为信息可以是被强化后的一个鉴权消息，或是一个节点注册消息，也可是一个用于交换对称加密的密钥，以保护之后的运维信息不被截获，只要是可以由被监控节点监控获取的操作信息皆可以进行获取。

在一种可能的实现方式中，可选地，还包括：

通过所述网络拓扑结构中的采集节点接收所述ICMP请求；

对所述ICMP请求中的操作行为信息进行解读，获取解读信息；

根据所述解读信息发起ICMP应答，并进入采集状态。

采集节点收到ICMP数据包后，对ICMP数据包中储存的信息解读出开始统计消息后，立刻返回一个类型（Type）为0（ping应答）的ICMP数据包，并进入采集状态。ICMP数据包发送至被监控节点，用于采集节点处的操作信息，比如是统计消息。

在采集节点接收被监控节点上报的状态信息的时候，同时采集被监控节点到采集节点的网络时延信息，可以在接收到应答、向上汇报网络延时，让系统知道延时情况，提前知道的情况下，无需额外配置安全策略。在每一轮的信息采集时，都可以选择采集被监控节点到采集节点的网络时延信息。

通过所述网络拓扑结构中的被监控节点接收所述ICMP应答；应答后，计算并获取本次的网络时延信息和运维状态数据；将所述网络时延信息和运维状态数据封装于新一轮的所述ICMP数据包中，并向所述采集节点发出ICMP新请求。

若是本处第一轮采集的是统计信息，在网络拓扑结构中的被监控节点收到ping应答后，计算出时延（RTT）以及其它相关统计信息，如最大最小时延，平均时延等，合并入CPU、内存、硬盘利用率，进程数量，硬件温度，风扇转速等其它维度的状态信息，一起封装在新一轮ICMP数据包中，再次向采集节点发出ICMP新请求，即对后续新的需要采集数据的运维信息发起新的ping请求。

在计算并获取本次的网络时延信息和采集到此节点的运维状态数据后，将所述网络时延信息和运维状态数据封装于新一轮的所述ICMP数据包中，将所有维度的运维信息封装在同一个ICMP数据包中，共享Timestamp，形成一个简洁的数据结构，以此简化运维数据采集逻辑。

在一种可能的实现方式中，可选地，还包括：

通过所述采集节点接收所述ICMP新请求并应答；将本次应答得到的运维状态信息归类处理；并将经过信息归类处理后的所述运维状态数据保存于所述数据库。

在采集节点收到新一轮请求后，再次应答，得到相关的运维状态信息，并将本次的运维状态信息归类，保存于数据库。

在一种可能的实现方式中，可选地，还包括：

通过所述采集节点循环应答所述ICMP新请求；将循环应答得到的运维状态信息归类处理；并将经过信息归类处理后的所述运维状态数据保存于所述数据库。

按照上述方式，通过每个节点的被监控节点，发起请求，通过采集节点应答并返回ICMP数据包，采集运维状态信息，最终将所有维度的运维状态信息归类，皆保存至数据库。

采集节点将源源不断地收集被监控节点的信息，入库，统计，并不时地向网管汇报。

本实施例，数据结构的设计：一般以JSON格式封装被监控节点的运维信息即可，将所有维度的运维信息封装在同一个ICMP数据包中，共享Timestamp；一个典型的示例如下：

{ "ID": "uCPE-1588166265639"， "CPU": [ { "CPU0": "15%"}， { "CPU1": "5%" }， { "CPU2": "8%"}， { "CPU3": "5%" } ]， "Memory": "25%"， "Storage": [ { "/": "10%" }， { "/home":"5%" }， { "/var": "20%" } ]， "Process": "128"， "Temperature": [ { "CPU": "55"}， { "Chassis": "45" } ]， "FAN": "1200RPM"， "PING": { "RTT": "12ms"， "RTT_Max": "18ms"， "RTT_Min":"10ms"， "RTT_Avg": "11ms"， "TTL": "63" } }

此外，JSON封装的运维信息，还可以额外叠加一个压缩包封装，以节省流量。

需要说明的是，尽管以统计信息作为示例介绍了通过ICMP数据包采集和处理运维状态信息如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定节点位置和数量以及对应的维度信息，只要可以由被监控节点监控并发起请求即可。

实施例2

本实施例，基于实施例提供的通过ICMP数据包进行运维状态信息实时监控并处理的技术原理，

所述服务器、数据处理模块和数据库依次电性连接。

服务器可以是硬件性质的服务器或者云服务器，通过在服务器上根据ICMP协议设定并储存所述ping包结构，其中，所述ping包结构包括具备Timestamp信息的ICMP数据包；通过所述服务器用于将所有维度上的所述运维状态数据发送并封装于所述ICMP数据包，并进行信息归类处理；

数据处理模块和服务器通信连接，不局限无线或者有线的方式，通过与服务器通信而进行数据交互，实现如实施例1记载的技术原理和功用，具体参见实施例1，本处不再详述。

数据库可以部署于服务器内部或者单独一个云储存器，用于储存交互数据以及运维状态信息数据。

用户使用本监控系统时，其具体的数据采集和处理方法详见实施例1。

实施例3

更进一步地，根据本公开的另一方面，还提供了一种监控终端。

本公开实施例监控终端包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器。其中，处理器被配置为执行可执行指令时实现前面实施例1所述的一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法。

此处，应当指出的是，处理器的个数可以为一个或多个。同时，在本公开实施例的监控终端中，还可以包括输入装置和输出装置。其中，处理器、存储器、输入装置和输出装置之间可以通过总线连接，也可以通过其他方式连接，此处不进行具体限定。

存储器作为一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序和各种模块，如：本公开实施例的一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法所对应的程序或模块。处理器通过运行存储在存储器中的软件程序或模块，从而执行监控终端的各种功能应用及数据处理。

输入装置可用于接收输入的数字或信号。其中，信号可以为产生与设备/终端/服务器的用户设置以及功能控制有关的键信号。输出装置可以包括显示屏等显示设备。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法，其特征在于，在步骤S2中，所述通过网络拓扑结构向所述ICMP数据包发送并上报运维状态数据，包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法，其特征在于，还包括：

通过所述网络拓扑结构中的采集节点接收所述ICMP请求；

对所述ICMP请求中的操作行为信息进行解读，获取解读信息；

根据所述解读信息发起ICMP应答，并进入采集状态。

4.根据权利要求3所述的一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法，其特征在于，在所述采集节点接收所述ICMP请求时，包括：

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法，其特征在于，在步骤S3中，所述依次将所有维度上的所述运维状态数据发送并封装于所述ICMP数据包，包括：

通过所述网络拓扑结构中的被监控节点接收所述ICMP应答；

应答后，计算并获取本次的网络时延信息和运维状态数据；

6.根据权利要求5所述的一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法，其特征在于，还包括：

通过所述采集节点接收所述ICMP新请求并应答；

将本次应答得到的运维状态信息归类处理；并

7.根据权利要求6所述的一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法，其特征在于，还包括：

通过所述采集节点循环应答所述ICMP新请求；

将循环应答得到的运维状态信息归类处理；并

8.根据权利要求1所述的一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法，其特征在于，所述将所有维度上的所述运维状态数据封装于所述ICMP数据包的封装格式为JSON格式。

9.一种基于ICMP数据包的多维度状态实时监控系统，其特征在于，包括：

所述服务器、数据处理模块和数据库依次电性连接。

10.一种监控终端，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令时实现权利要求1至8中任意一项所述的基于ICMP数据包的多维度状态实时监控方法。