CN1787454A - 一种分布式网络管理系统的代理部署方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分布式网络管理系统的代理部署方法,它包括静态管理代理部署的步骤和动态管理代理部署的步骤、在部署的每个管理代理上分配一个唯一标识的步骤、在部署的每个子代理上建立一个熟人列表的步骤;本发明在代理部署方法中,增加了在部署的每个管理代理上分配一个唯一标识的步骤、在部署的每个子代理上建立一个熟人列表的步骤;这些步骤可使每个子代理在产生时从其父代理得到一个熟人列表,当某个代理需要帮助时,首先将查找自身的熟人列表,来选择可提供帮助的父代理、兄弟代理或子代理,使协商对象优先集中在邻近的节点上。基于熟人列表来选择候选节点和协商策略方法的选择机制,可有效地降低通信量,减少协商时间,提高系统效率。

Description

一种分布式网络管理系统的代理部署方法
技术领域
本发明涉及计算机网络通信技术领域,具体涉及分布式网络管理系统,特别是分布式网络管理系统的代理部署方法。
背景技术
当前网络管理系统主要采用基于SNMP协议的集中式管理模式,这种模式主要是以Client/Server技术为核心的Manager/Agent结构。这种结构在给定的管理域中设定一个管理者Manager(Client),它通过轮询被管对象Agents(Server)和接收Agents的报告两种机制来实现网络管理。这种管理模式实现比较简单,但随着网络管理越来越复杂,其局限性日益明显地暴露出来:(1)集中式管理的可靠性差。一旦管理者出现故障,会危及到整个网络管理系统,使得网络设备处于无管理的危险状态。管理者也容易成为网络瓶颈,是集中式网络管理系统最脆弱的部分;(2)管理开销大,时效性差。管理者通过轮询来获取网络元素的当前状态,当被管节点增加时,所带来的额外管理信息流量增大,易造成网络带宽的利用率下降,影响网络服务的质量,同时网络系统的平均响应时间也会增加,导致管理指令的延时;(3)管理灵活性差。对于不同厂商的网络设备,不同的协议和操作系统缺乏统一的管理支持,也难以适应网络拓扑或网络状态的变化,不能根据管理需求定制管理服务。
为了解决上述问题,基于移动多代理的分布式智能化网络管理成为一条有效的途径。《电子科技》2005年第3期(总第186期)17-20页的文章“分布式网络管理体系结构的研究”就公开了一种基于移动多代理的分布式网络管理系统框架。
基于移动多代理的分布式网络管理系统,均需通过管理代理的部署有效地监测网络状态,现有的代理部署方法包括静态管理代理部署的步骤和动态管理代理部署的步骤。静态管理代理部署的步骤为:
(1)代理部署程序启动后,由管理员确定需要实施监测任务MTs(每个MT包含监测对象列表MO和监测操作MOP),并下达给管理站MS;
(2)管理站向代理服务器请求产生一个管理代理MA,并在本地将该MA启动,同时将初始的MTs指派给这个初始MA;
(3)当前MA计算出监测其MTs中所有MO所需的总费用;
(4)当前MA通过查找本地路由器的路由表遍历其相邻的节点,估算出由这些相邻节点来监测通过它们到达的MO所需的费用;
(5)估算出一个或多个可分担较多MO以及较大监测费用的邻近候选节点的位置;
(6)对当前MA进行克隆,产生与候选节点相同数目的子MAs,并将当前MA的MOs在其本身和其子MAs之间进行合理地重新分配,然后将新产生的子MAs迁移到这些选定的邻节点上;
(7)如果当前MA发现在所有邻节点上均放置了子MAs,则将当前MA停止;
(8)对于每个新产生的MA,从步骤(3)开始重复执行。
下面结合附图,以一个简单的例子对上述代理部署方法加以说明:
如图1所示,管理站为0号主机,为简单起见,假定代理部署启动时管理员指定的监测对象包括管理域内的所有网络元素,即0-17号主机,部署时不指定监测操作,部署完成后再下达监测操作。本例中代理部署是分层进行的,其步骤如下:
(1)先由管理站向代理服务器发出生成监测代理的请求,代理服务器接到请求后即产生一个MA0。管理站将此监测代理启动,并将管理员下达的初始MOs0和监测任务MTs0指派给该MA0(其中,初始MOs0={0,1,2,…17}),然后启动MA0的代理部署进程。
(2)这个初始的MA0估算出监测其MOs0中的所有MO的总费用Cost0,并估算通过每个邻节点可到达的下连所有MO的部分费用。图2中可以看到,0节点的下一跳邻节点有为1,2,3号节点。通过它们可到达节点集合分为别{4,5,6,7},{8,9,10,11,12,13,14,15,16,17}和{3}。MA0分别计算出其1号节点监测4-7号节点的部分费用Partial_Cost1、2号节点监测8-17号节点的部分费用Partial_Cost2,以及3号节点监测自己的费用Partial_Cost3。然后根据式
P v = | Partial _ C ost v | Cost i | × | MOs v | | MOs i |
计算出P1,P2,P3,由于P2>P1>P3,本例中假定P2和P1超过既定的阈值Th,而P3低于阈值。于是MA0将进行两次克隆,产生两个子代理MA1和MA2,并将MOs0分解为三个子集:MOs0={0,1,2,3}、MOs1={4,5,6,7}和MOs2={8,9,…,17},同时完成相应监测任务列表MTs0的分解,然后将(MOs1,MTs1)(MOs2,MTs2)分别分配给MA1和MA2,如图3所示,最后将MA1和MA2分别发送到节点1和节点2上。
(3)MA1和MA2到达目的节点以后,运行与MA0同样的部署算法。MA1发现不需要进行进一步的克隆/迁移。而MA2估算出其邻节点上8可分担较多的监测任务,于是进行一次新的克隆,产生子代理MA3并进行MOs与MTs的分解与重新分配,如图4所示,最后将其发送到节点8上。
(4)如图5所示,MA3估算出需在8节点的邻节点11号节点上放置代理并将克隆出的MA4发送到11号节点上。如图6所示,MA4估算出其下连邻节点只有一个14号节点,并且在14号节点上需放置代理,此时MA4将克隆出一个子代理MA5发送到节点14上,并将自己停止。
代理在管理域内部署完毕后形成了如图7所示的监测代理分布树MADT。每个MA在部署算法的迭代过程中的变化如下表所示(其中“*”表示代理尚未产生):
表1 MA状态变化表
 所在位置MOs   MA0   MA1   MA2   MA3   MA4   MA5
 初始状态   0/{0-17}   *   *   *   *   *
 第一次迭代   0/{0-3}   1/{4-7}   2/{8-17}   *   *   *
 第二次迭代   完成   完成   2/{8-10}   8/{11-17}   *   *
 第三次迭代   完成   8/{11-13}   11/{14-17}   *
 第四次迭代   8/{11-14}   停止   14/{15-17}
 第五次迭代   完成   完成
动态管理代理部署的步骤的具体步骤为:
(1)各代理周期性读取本地路由表。
(2)各代理计算监测对象需要的费用总和Ci,以及其增量值ΔCi(脚标i表示位于节点i上的代理)
(3)判断ΔCi是否大于域值Th1,如果ΔCi<Th1,转到(1);否则继续。
(4)对节点i的邻居,按照上述的方法计算代理迁移的概率,并选择其中最大的
max j ∈ neigh ( i ) { P j }
(5)判断 max j ∈ neigh ( i ) { P j } 是否大于域值Th2,如果 max j ∈ neigh ( i ) { P j } > Th 2 , 将节点i上的代理迁移到节点j上,否则转到(1)。
(6)继续(1)。
现有的代理部署方法处理方法只能处理比较简单的情况,对于大规模的网络可能会造成网络流量的增大和响应时间的增加,不能满足大规模网络管理的目标。仍然以图1所示的拓扑图为例,当链路14-17失效时,形成的新的网络拓扑如下图8所示。按照上述的代理部署方法,Th1=5,Th2=1/3,将使位于节点14上的代理迁移到11上,如图9所示。这样位于节点11上的代理将监视节点17、15、16。从11到达17的路径将通过路径11-8-2-0-1-4-5-17,绕过路径过长,不仅造成响应时间长,而且监测总流量增大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种基于移动多代理的分布式网络管理系统的代理部署方法,该方法可有效地降低通信量,减少了分布式网络管理系统响应时间,提高系统效率。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:
一种分布式网络管理系统的代理部署方法,它包括静态管理代理部署的步骤和动态管理代理部署的步骤,它还包括:
在部署的每个管理代理上分配一个唯一标识的步骤、
在部署的每个子代理上建立一个熟人列表的步骤:
熟人列表包括该管理代理的标识、该管理代理所处节点的地址、该管理代理与相邻管理代理的关系。
本发明方法还包括:
在部署的每个管理代理上建立一个该管理代理在代理分布树中所处层的层号的步骤、
将管理代理向管理站发送的消息转换为消息表的形式的步骤;
消息表包括该管理代理的标识、该管理代理所处节点的地址、消息、该管理代理在代理分布树中所处层的层号。
上述方案中,动态管理代理部署的步骤包括拓扑扩展的自适应管理代理部署的步骤,其具体步骤为:
(1)管理站发送消息与新增节点通信,遍历每个新增节点的路由表,确定每个新增节点所属的管理代理的集合;
(2)根据熟人列表和管理站上保存的消息表,确定集合对应最上层管理代理的子集;
(3)在子集中的每个管理代理为根的子树上重新部署代理。
上述方案中,动态管理代理部署的步骤包括拓扑删减的自适应管理代理部署的步骤,其具体步骤为:
(1)管理站根据管理站上保存的消息表,找到被删除节点在被删除前的管理代理的集合;
(2)通知集合中的管理代理将被删除节点的消息删除;
(3)确定集合对应最上层管理代理的子集;
(4)在子集中的每个管理代理为根的子树上重新部署代理。
上述方案中,动态管理代理部署的步骤包括节点位置变更的自适应管理代理部署的步骤,其具体步骤为:
(1)管理站根据管理站上保存的消息表,找到位置变更节点在位置变更前的管理代理的集合;
(2)确定集合对应最上层管理代理的子集;
(3)将子集中的所有管理代理的管辖节点添加到一个待分配节点集合中;
(4)管理站发送消息与待分配节点集合中节点通信,遍历待分配节点集合中每个节点的路由表,确定每个节点所属的管理代理的集合;
(5)根据熟人列表和管理站上保存的消息表,确定集合对应最上层管理代理的子集;
(6)在子集中的每个管理代理为根的子树上重新部署代理。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)在分布式网络管理系统的代理部署方法中,增加了在部署的每个管理代理上分配一个唯一标识的步骤、在部署的每个子代理上建立一个熟人列表的步骤;这些步骤可使每个子代理在产生时从其父代理得到一个熟人列表,这样,当某个代理需要帮助时,首先将查找自身的熟人列表,来选择可提供帮助的父代理、兄弟代理或子代理,使协商对象优先集中在邻近的节点上。基于熟人列表来选择候选节点和协商策略方法的选择机制,可有效地降低通信量,减少协商时间,提高系统效率。
(2)本发明还增加了在部署的每个管理代理上建立一个该管理代理在代理分布树中所处层的层号的步骤、将管理代理向管理站发送的消息转换为消息表的形式的步骤。
代理部署完毕后形成的以驻留在MS上的MA为根的代理分布树MADT是所有MA组成的一种树型结构。本发明给MADT中的每个MA都分配一个唯一的标识MAId和一个Level(层号)属性,用来表示其层次,这样,管理站就能得知每个MA的位置和其监测职责,并汇总得到MADT的结构图。管理站上的代理协调器可根据这些全局的信息对MAs的行为进行协调。
(3)本发明的动态管理代理部署的步骤,可在很小的区域内进行重新部署管理代理,对网络的影响小,监测总流量小。
附图说明
图1为网络拓扑结构示意
图2-6为代理部署过程示意图
图7为代理分布树MADT示意图
图8-11为代理部署过程示意图
具体实施方式
本发明分布式网络管理系统的代理部署方法,它包括静态管理代理部署的步骤和动态管理代理部署的步骤、在部署的每个管理代理上分配一个唯一标识的步骤、在部署的每个子代理上建立一个熟人列表的步骤、在部署的每个管理代理上建立一个该管理代理在代理分布树中所处层的层号的步骤、将管理代理向管理站发送的消息转换为消息表的形式的步骤。
其中,熟人列表包括该管理代理的标识、该管理代理所处节点的地址、该管理代理与相邻管理代理的关系。熟人列表的结构如下:acquaintanceList(MAId,MAAddress,Relation)
其中,MAId表示MA标识;MAAddress表示MA所在节点的地址;Relatoin表示该熟人与当前MA的关系,可选值为Parent、Brother和Child。
在某MA需要选择完成某任务的合作者时,将首先考虑其熟人列表中的对象。每个父代理根据其熟人列表,定期向其子代理发送探测消息,以确定子代理的状态,同时记录探测消息往返的时延;子代理也会在特定的事件触发下向父代理汇报自身的状态。
消息表包括该管理代理的标识、该管理代理所处节点的地址、消息、该管理代理在代理分布树中所处层的层号。
代理部署完毕后形成的以驻留在MS上的MA为根的代理分布树MADT是所有MA组成的种树型结构。本发明给MADT中的每个MA都分配一个唯一的标识MAId和一个Level(层号)属性,用来表示其层次。将MADT中根节点上的MA标记为Level 0,直接由其克隆出来的子代理被标记为Level 1。依次类推,位于n层的父代理在克隆出子代理后将子代理标识为n+1层,源自同一父代理的子代理具有相同的层号。
代理部署过程完毕后,每个MA将自己的状态以及管辖范围汇报给管理站,汇报消息结构为:message(MAId,MAAddress,MOs,Level)
本发明的动态管理代理部署的步骤包括:拓扑扩展的自适应管理代理部署的步骤、拓扑删减的自适应管理代理部署的步骤、节点位置变更的自适应管理代理部署的步骤。
拓扑扩展的自适应管理代理部署的步骤具体为:
(1)管理站发送消息与新增节点通信,遍历每个新增节点的路由表,确定每个新增节点所属的管理代理的集合;
(2)根据熟人列表和管理站上保存的消息表,确定集合对应最上层管理代理的子集;
(3)在子集中的每个管理代理为根的子树上重新部署代理。
为了扩大网络规模,由网络管理员人为向被管网络中加入了一些新的节点{v1,v2,...vL},此时被管网络将自动根据路由算法启动路由重算过程。当路由重算结束后,管理员通过管理界面在管理站上完成了节点的添加,此时代理自适应算法被启动。MS发送SNMP消息与这些节点通信,遍历每个新增节点的路由表,找到每个新增节点到达MS的下一跳节点。
由于,在给定一个加权有向图G=(V,E),权重函数为w:E→R,若p=<v1,v2,...,vK>为顶点v1到vK的最短路径,对任意的i和j,满足1≤i≤j≤K,令pij=<vi,vi+1,...,vj>为从顶点vi到vj的一条p的子路径,那么pij是从vi到vj的最短路径。
因此,该下一跳节点同时也是新增节点到达最近MA的下一跳节点。假设下一跳节点集合为U={u1,u2,...,uL},则查找MS上保存的原来的每个MA的MOs,找到每个ui∈U所属的MA,假设找到的MA集合为S0={MA1,MA2,...,MAD},则判断需要对这些MA进行重新部署。为了避免在同一棵子树上重复运行代理部署,令S0集合中的每个MA与代理协调器通信,由代理协调器根据全局MADT信息以共享信息的方式进行协商[43],找出该集合中位于每棵子树中最高层的MA(即level属性值最小的MA)集合,假定为S1={MA1,MA2,...,MAL″}(L″≤L′),最后分别在每个MAi∈S1上运行代理部署算法,在MADT中以MAi为根的子树上重新部署代理。
拓扑删减的自适应管理代理部署的步骤具体为:
(1)管理站根据管理站上保存的消息表,找到被删除节点在被删除前的管理代理的集合;
(2)通知集合中的管理代理将被删除节点的消息删除;
(3)确定集合对应最上层管理代理的子集;
(4)在子集中的每个管理代理为根的子树上重新部署代理。
拓扑删减可能由两种情况造成:(1)网络管理员人为地从被管理网络中去掉或关闭某些节点;(2)网络中某些节点或链路出现故障而失效。
第一种情况下,如果被删除的节点集合为{v1,v2,...vD},MS将查询本地保存的每个MA的MOs信息,分别找到这些节点在被删除前是由哪些MA负责监测的,并通知这些MA将相应MO从各自的MOs中删除。假设找到的MA集合为S2={MA1,MA2,...,MAD′},满足 { v 1 , v 2 , . . . v D } ∈ ∪ i = 1 D ′ MOs i , 则将S2集合告知代理协调器。代理协调器通过MADT的历史信息,找到集合S2中位于MADT的每棵子树最上层的MA子集,假设为S3={MA1,MA2,...,MAD″}S2,(D″≤D′),将每个以MAi∈S3为根的子树中所有下层MA的MOs添加到MOsi集合中,并停止这些子MA。若MOsi=,则将MAi停止;若MOsi≠,则将其中所有MO作为输入参数,运行拓扑扩展自适应算法,进行MA的局部重新部署。
第二种情况是由于网络节点故障或者由链路故障造成节点不可达而产生的拓扑删减。每个MA周期性地对本地路由器的路由表进行查询,当发现自己的MOs中以某些MO为目的的表项丢失,则判断这些MO失效,并向MS报告。当MS收到所有的故障节点的信息后(假设故障节点集合为S4={MO1,MO2,...,MOF}),以S3为输入参数,运行与第一种情况相同的算法。
节点位置变更的自适应管理代理部署的步骤具体为:
(1)管理站根据管理站上保存的消息表,找到位置变更节点在位置变更前的管理代理的集合;
(2)确定集合对应最上层管理代理的子集;
(3)将子集中的所有管理代理的管辖节点添加到一个待分配节点集合中;
(4)管理站发送消息与待分配节点集合中节点通信,遍历待分配节点集合中每个节点的路由表,确定每个节点所属的管理代理的集合;
(5)根据熟人列表和管理站上保存的消息表,确定集合对应最上层管理代理的子集;
(6)在子集中的每个管理代理为根的子树上重新部署代理。
节点位置的更改可能由两种情况造成:(1)网络管理员人为地移动被管理网络中的某些节点;(2)网络中出现链路故障导致节点位置发生变化。
第一种情况下,假设管理员指定被移动的节点集合为{v1,v2,..,vM},与节点删除自适应算法类似,MS将查询本地保存的每个MA的MOs信息,分别找到这些节点在改变前是由哪些MA负责监测的,假设找到的MA集合为S5={MA1,MA2,...,MAM′},满足 { v 1 , v 2 , . . . v M } ∈ ∪ i = 1 M ′ MOs i , 则将S5集合告知代理协调器。代理协调器通过MADT的历史信息,找到集合S5中位于MADT的每棵子树最上层的MA子集,假设为S6={MA1,MA2,...,MAM″}S5,(M″≤M′),将每个以MAi∈S6为根的子树中的所有MA的MOs添加到一个待分配节点集合S7中,以S7中所有MO作为输入参数,执行拓扑扩展自适应算法类似的过程,进行MA的局部重新部署。
第二种情况下,当某个监测代理MAi由本地路由表中发现到达某些MO的下一跳节点改变了或者路由费用发生了明显变化,则向MS汇报这些节点位置发生了变化。当MS收到所有的MA发送的节点变化信息后(假设发生变化的节点集合为S8={MO1,MO2,...,MOM}),以S8为输入参数,运行与第一种情况相同的算法。
下面结合附图,以一个简单的例子对自适应变化的管理代理部署步骤加以说明:
在此以图1所示的网络拓扑结构中链路(11,14)失效的情况为例,假设路由重算后,重新形成了如图10的路由树,系统中的MAs将自动发现链路失效的变化,并找到变化的区域,再对这些区域进行MA的重新部署。
本监测系统中的MAs周期性地访问本地路由器的路由表,监视路由表中它所管辖MOs的表项。发生链路失效后,MA3发现到达14号节点的路由表项改变了,其下一跳节点由原来的11号节点改变为13号节点,同时MA5也发现到达15号节点的路由表项发生了变化,由原来的直接相连变为需要通过16号节点。此时,MA3将14号节点变化的信息告知MS,MA5也将15号节点变化的信息向MS汇报。于是MS可确定发生变化的区域为MA3和MA5所管辖的区域,并将该信息传送给代理协调器。代理协调器根据MADT的历史信息,作出MA3和MA5位于同一棵子树,且MA3的层次比MA5高的判断。根据MS上保存的每个MA的MOs信息,代理协调器将所有MADT中位于以MA3为根的子树中所有MA的MOs合并,此处为MA3和MA5的MOs,得到合并后的MO集合SMO={11-17}。之后对S中的MO进行重新划分。MS首先访问S中每个节点的路由表,找到到达MS的下一跳节点集合SNext_hop={8,16,13,17},并根据历史MOs信息,找到这些节点在链路失效前所归属的MA集合SMA={MA2,MA3,MA5}。同样,经过代理协调器的协商,发现SMA中位于MADT最上层的MA为MA2,于是确定链路失效所影响的最上层监测代理为MA2。最后在MA2所在节点重新运行代理部署算法,对MADT中位于以MA2为根的子树进行代理的重新分配,产生新的监测代理MA6、MA7和MA8。得到的新的代理分布图如11所示。自适应变化的管理代理部署步骤,只对受到链路失效影响的部分代理MA2、MA3、MA5进行了重新部署,而没有受到影响的代理MA1仍可继续正常运行。

Claims (5)

1、一种分布式网络管理系统的代理部署方法,它包括静态管理代理部署的步骤和动态管理代理部署的步骤,其特征在于:它还包括:
在部署的每个管理代理上分配一个唯一标识的步骤、
在部署的每个子代理上建立一个熟人列表的步骤;
熟人列表包括该管理代理的标识、该管理代理所处节点的地址、该管理代理与相邻管理代理的关系。
2、如权利要求1所述的方法,其特征在于:它还包括:
在部署的每个管理代理上建立一个该管理代理在代理分布树中所处层的层号的步骤、
将管理代理向管理站发送的消息转换为消息表的形式的步骤:
消息表包括该管理代理的标识、该管理代理所处节点的地址、消息、该管理代理在代理分布树中所处层的层号。
3、如权利要求2所述的方法,其特征在于:动态管理代理部署的步骤包括拓扑扩展的自适应管理代理部署的步骤,其具体步骤为:
(1)管理站发送消息与新增节点通信,遍历每个新增节点的路由表,确定每个新增节点所属的管理代理的集合;
(2)根据熟人列表和管理站上保存的消息表,确定集合对应最上层管理代理的子集;
(3)在子集中的每个管理代理为根的子树上重新部署代理。
4、如权利要求2所述的方法,其特征在于:动态管理代理部署的步骤包括拓扑删减的自适应管理代理部署的步骤,其具体步骤为:
(1)管理站根据管理站上保存的消息表,找到被删除节点在被删除前的管理代理的集合;
(2)通知集合中的管理代理将被删除节点的消息删除;
(3)确定集合对应最上层管理代理的子集;
(4)在子集中的每个管理代理为根的子树上重新部署代理。
5、如权利要求2所述的方法,其特征在于:动态管理代理部署的步骤包括节点位置变更的自适应管理代理部署的步骤,其具体步骤为:
(1)管理站根据管理站上保存的消息表,找到位置变更节点在位置变更前的管理代理的集合;
(2)确定集合对应最上层管理代理的子集;
(3)将子集中的所有管理代理的管辖节点添加到一个待分配节点集合中;
(4)管理站发送消息与待分配节点集合中节点通信,遍历待分配节点集合中每个节点的路由表,确定每个节点所属的管理代理的集合;
(5)根据熟人列表和管理站上保存的消息表,确定集合对应最上层管理代理的子集;
(6)在子集中的每个管理代理为根的子树上重新部署代理。
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