1、基于OSGi框架的网络操作工单管理系统的设计与实现硕士学位论文硕士学位论文基于OSGi框架的网络操作工单管理系统的设计与实现摘要随着网络信息化的不断发展，网络的规模不断扩大，网络设备的基数呈现爆炸性增长的趋势，对于网络操作管理的要求也不断提高，而网络管理目前的发展状况是，管理系统虽然提供了大量的管理功能，但是，随之也产生了纷繁复杂的网络管理操作，如何有效地将纷繁复杂的网络操作进行统一的协调和管理，是一个非常值得研究的方向。针对这样的背景，本文提出了一个面向网络操作的网络操作工单管理系统模型，网络操作工单是一系列网络操作任务的集合。此模型基于网络管理系统层，将一系列的网络操作任务以网络操作工单形
2、式作为管理对象，通过集成化的手段实现对网络操作任务的统一管理，以服务的形式向用户提供操作工单的统一执行和管理。同时，使用OSGi动态模块化技术作为系统模型的基础架构，分析了OSGi技术的体系结构和运行原理，并对基于OSGi框架的系统模型整体进行了功能分析、模块划分和结构设计，其中，对操作任务的管理的流程管理的设计和实现进行了详细的描述。最后，通过实例来展示系统对网络操作的管理应用效果，系统以Web界面的展示方式提供网络操作工单集合的统一管理服务，实现了网络操作工单文件内容的解析，网络操作任务的可执行时间的计划分配与设计，操作任务的定时自动执行以及操作任务的执行状态的实时监控等系统业务流程。关键
3、词：网络操作，服务，OSGi，Bundle , jBPM AbstractWith the continuous development of network, the number of network equipment shows explosive growth trend, that makes the requirements for network operation and management also rises. The current development of network management is, although management system pro
4、vides a large number of management capabilities, but also produced along with the more complex network management operations. How to effectively manage those complex network management operations is a very worthwhile research.Against this background, this paper presents a network operation work orde
5、r management system model based for network operations; network operation work order is a set of network operation tasks. This model is based network management system layer, a series of network operation tasks to a single work order as a managed object, by means of integrated missions to achieve th
6、e unified management of network operations, as a service to provide to users. Also use OSGi dynamic modular technology as the infrastructure of system model, analyze the architecture of the OSGi technology and operating principles, and analyze the functions, divide the module and design the structur
7、e of the system based on OSGi framework, in which detailed the design and implementation of operation task process management. Finally, demonstrate the implemented system to show the result of network operations management, system uses web interface to provide a management service for network operat
8、ions work order management. The system achieve the business processes as content analysis of work order file, design and allocate the executable plan time, automatically perform the operational tasks and real-time monitoring of operation tasks.Key Words：Network management, Service, OSGi, Bundle, jBP
9、M 图目录第1章 绪论1.1 课题背景随着信息化技术的不断进步和普及，越来越多的人开始接触和使用网络。网络在学术上定义为，在物理或逻辑层面，按照一定的拓扑结构相互连接作用的节点和链路的集合。网络最初的产生是源于军备竞赛，军方系统能够提供一种方式，将军事指挥中心的各个分散点连接起来，形成一个具有通信组织的集合，网络真正意义上的产生是互联网（Internet）的出现，从互联网的名字就可以看出，是希望将网络连接到一起，随着作为网络重要组成部分TCP/IP协议的不断更新和完善，网络使用范围的不断扩大，已经远不是当初控制几台电脑主机可以相提并论，网络产生的意义是希望让人类生活更快捷，更丰富，人民更方便的
10、获取信息，获得所求，人们利用网络来实现和替代很多原本需要身体力行的工作，工作会议可以通过网络视频来代替，聊天通信可以通过网络通讯软件来实现，网络购物更是因为优惠的价格受到了广泛的关注，网络的应用范围不断扩大。网络发展的目的是为了满足人们的生产、生活的需要，使生活更便利，使网络更容易使用，网络为人们提供了非常便捷的服务，但是，在使用网络的背后，网络设备的复杂性也越来越高，网络的规模也越来越大，网络的实现技术也越来越专业，网络服务器主机的数量已经到了一个让人意想不到的地步，对于如此大规模的网络和网络设备，如何进行有效的管理服务解决方案是一个非常重要而且迫切的课题。对网络管理功能的迫切需求，使网络管
11、理技术的研究得到快速的发展，各种各样的网络管理模型，网络管理方案，网络管理服务系统随之产生，通过程序的方式提供网络管理服务，能够节省不少的时间和精力。随着网络管理技术的发展，和人们对管理服务方式要求也在提高，网络管理用户希望网络的管理能够尽量的简单，网络管理程序的操作能够更加的简易，通过简单的形式来实现原本复杂的网络操作，于是，基于图形化界面，将复杂的网络操作命令集成到系统界面的按钮中的网络管理应用系统随之产生，通过少量的点击就能够实现网络设备的管理和操作，到后来，更进一步简化管理的操作，将网络管理的功能作为服务的形式，提供给用户，通过服务提供的简单操作实现对大规模，高复杂度的网络操作的统一管
12、理。当然，网络管理服务的发展不仅仅是为了简化网络操作，还有不同业务管理的需求，随着网络工作越来越繁重，网络的故障也越来越频繁，网络故障的定位，故障的隔离和修复也成为影响网络发展的一个重要因素，如果系统的正常运行都无法保证，那么更不用提网络管理，因此，在网络管理解决方案中，故障管理服务往往是用户优先考虑的服务模块。由此可见，通过服务的方式，针对不同的需求提供相应的网络操作管理功能将成为网络管理应用的未来发展趋势。1.2 网络管理服务发展国内外现状网络管理的目标是最大限度的提升网络设备的利用率，增加网络的可用时间，提高网络的性能，网络服务的质量和安全性等，同时简化目前多厂商，多技术，多应用的混合网
13、络环境状况下的网络管理运营成本，并提供网络结构，规模的长远规划等。网络管理技术的研究成果反应了网络通信技术实力的强弱，同时也反应人们对网络应用的需求程度，因此，针对不同需求研究和开发网络管理系统，提供网络服务成了一个热门的研究和发展的课题，网络的规划和管理也成为了人民生活水平提高的指标。有关网络管理方面的研究，国外的起步较早，早在80年代初，随着互联网的出现和发展，集成化，规模化的网络设备的应用，使人们很快认识到网络的重要性，对网络管理的研究也随之而开始，比如提出了HEMS、SGMP、CMISCMIP等网络解决方案等，SGMP是一个简单网关监控协议（Simple Gateway Monitor
14、ing Protocol），是一个基于互联网标准的网络关系协议，后来发展成了著名的SNMP，最初是设计用来管理那些访问网络的网关设备，SNMP进一步简化了在大规模网络设备中的网络管理和信息数据的获取，由于出色的效果，使得很多网络设备厂商都采用SNMP作为默认的网络服务。ISO在80年代末提出了CMIS/CMIP网络管理解决方案，制定CMIS/CMIP的出发点是希望CMIP解决方案能够取代SNMP，CMIP的功能更加强大，安全性也得到了加强，从功能上来将，CMIP超过了SNMP，很多人都人为它会取代SNMP，但是，事实并非如此，SNMP以其简单的实施方案始终占有一席之地，另一原因是CMIP过于复
15、杂，需要投入大量的人力和物力。在产品方面，已经推出了不少提供管理服务的网络管理解决方案，如HP的Open View，Nertel Network的Optivity Network Management System，IBM的Tivoli等。Open View将网络管理和系统管理的功能集成到一个完整的管理系统中，吸收了各自的优点，Open View提供了对网络管理的主动控制，使用户能够了解当前网络的真实情况，同时，采用了预防式的管理模式，提供了临界值设定和趋势分析报表等工具，能够是用户对网络采取预防性的控制，保证网络的健全，同时也提供了统一管理平台，网络安全，服务质量保障，故障自动检测等功能丰富
16、的服务。Tivoli是IBM提供了管理解决方案，采用了开放系统和自动化的管理技术，利用基于策略的资源分配，系统管理解决方案。Optivity Network Management System提供也对网络的主动管理服务。这些网络管理解决方案以服务的形式提供对网络资源，网络设备已经网络运行状态等网络项目的集成化管理。国内对网络管理的研究起步较晚，在初始阶段，主要是以引进国外的先进网络管理系统为主，并在此基础上开发适用与各自需求的系统，但随着国内网络使用规模的扩大，网络管理的自主性研发已经越来越受到重视，各通信厂商在网络管理的研究方面都取得了一定的成果，国内的通信厂商华为、中兴等都提出了各自的网络
17、管理解决方案，在网络管理方面都取得了长足的进展。目前网络管理的发展趋势已经从侧重设备管理转向侧重业务管理，网络管理用户已经不再将网络设备的管理看作网络管理的重点，而是考虑如何使网络管理满足业务系统的需求。网络的管理更加侧重系统的安全性和互操作性，网络管理更加侧重数据和网络的安全保障，同时，多技术，多厂商的管理平台交互愈发显得重要。从总体上来说，国内的网络管理技术的研究已经正在从摸索逐渐转向成熟阶段4。1.3 本文的主要工作本文描述了一个基于网络管理系统之上的网络工单管理系统，描述了基于OSGi框架的系统的主体结构和实现方式，并通过使用目前流行的B/S架构实现了对网络操作任务的执行监控和管理，研
18、究了将网络操作的管理从网络管理层提取出来，集中到一个基于Web界面，提供统一管理服务的新模式。同时，本文还对实现平台的关键技术OSGi框架做了深入的研究和阐述，通过管理系统的实例，说明OSGi动态模块化的特点，通过OSGi实现平台开发过程中模块松散耦合的问题，以及作为一个基础框架来实现一个具有高度复用，良好扩展的软件系统平台的可行性，详细描述了网络操作管理系统结构的设计。此系统平台的基本功能开发已经基本完成，并且经过测试通过。作者在公司实习期间参与了此网络工单操作系统平台的开发，并在此开发期间完成了此论文。在开发过程中，作者与同事共同完成了：对与网络工单操作需求的分析；工单任务的资源时间分配算
19、法的研究，并根据研究的结果进行了验证和实现；参与了OSGi模块的分析，以及模块到系统中的集成研究；设计和实现部分页面的展示；基于jBPM流程控制的模块设计，流程定义的实现，并完成了系统中工作流管理模块的大部分代码。1.4 论文的组织结构本论文共分为六个章节，按照一下的形式组织陈述：第一章，绪论，主要介绍本课题的研究背景，基本现状以及本文的主要工作和内容。第二章，网络管理技术知识的分析，主要介绍了电信管理网TMN的基础知识，并分析了网络管理系统的基本组成和网络管理协议等基本知识。第三章，介绍OSGi的相关概念、原理知识，并且对应用与平台的技术做了分析和阐述。第四章，详细描述了基于OSGi的网络操
20、作管理系统平台的业务流程，系统设计架构和组织原理。第五章，针对网络操作任务的工作流管理方式进行详细的分析、设计以及实现。第六章，基于已经实现的系统功能，通过应用案例的方式介绍了系统的运行过程。第七章，结论和展望，总结了OSGi应用系统的有效性并对未来的发展做了展望。第2章 网络管理技术分析网络管理解决方案为网络中的设备，资源以及网络操作等网络元素提供整体上的管理服务，同时，也包括网络运行状态的监控，网络设备故障的检测和排除等一系列保证网络运行的辅助服务。网络管理是网络运营和管理中一个非常重要的服务模型，在网络管理解决方案中，电信管理网TMN是其中一个比较著名的网络管理标准规范。 2.1 电信管
21、理网网络管理，从执行上讲，是通过网络管理人员，在网络管理程序的基础上，对网络上的资源进行集中化的管理，网络管理是人与软件的集合，管理需要操作人员，当然，仅仅依靠管理操作人员，对规模巨大，复杂度高的网络进行手动管理，所需要的工作量是非常巨大的，而且无法适应网络爆炸性的发展要求，需要通过有效的网络管理解决方案来简化网络管理的操作，但是，仅仅如何有效的组织这些管理程序，如何对管理程序，管理系统进行信息交互，集成管理，需要一个严谨的管理标准体系。电信管理网络简称TMN（Telecommunication Management Network），是国际电信联盟ITU-T于1986年制定的有关与电信网络管
22、理的国际化标准，TMN提出的目的旨在为电信网络的管理提供了一个完整的解决方案，标准中，提出了电信管理网的基本概念，即通过一个有组织的网络结构体系实现各种类型的操作系统之间，电信设备与操作系统之间的交互和连接，标准包括了一系列网络通信的协议，消息，以及标准的接口规范，定义中的网络结构体系是一个概念上独立的网络，被管理的电信网络通过不同接入点与电信管理网进行信息交互，实现各网络的统一管理。TMN的基本目标就是提供一个统一的网络管理框架，采用通用的管理模型，统一的信息机制，标准的通信接口，对电信网络进行有效的监控和管理。TMN主要针对异构网络、业务、设备的管理，通过丰富的管理功能，实现多厂商、多技术
23、的综合管理，并且能够在多网络、多系统之间进行交互，包括在相互独立的被管理网络之间实现交互通信，达到最终业务的端到端管理18。图2.1 TMN结构图TMN的网络结构体系示意图如图2.1所示，TMN的基本组成由两个部分，网络单元和管理系统。网络单元（Network Element）是电信网络中可管理的设备和业务，在TMN中，在网络单元中，所有可管理的设备、资源都被抽象成管理对象（Managed Object），并通过代理的形式与操作系统进行信息交互。管理系统是指通过软硬件的形式实现与网络单元的通信和管理功能的系统实体。TMN通过互操作接口管理各元素之间的信息交互过程，互操作接口定义了信息交互所需的
24、协议、过程、消息格式、语义等信息，同时，还提供了信息定义模型，通过管理以信息模型定义的对象实现信息交互管理的目的。在TMN规范中，按功能将网络的管理分为：网元管理层，网络管理层，服务管理层，事务管理层，如图2.1所示。网络单元管理位于最底层，网络中的基本组成是可管理的网络设备单元，网络单元管理主要面向网络单元。网络管理层位于网络单元管理层之上，提供了对网络单元之间的连接，信息的交互等集成管理，网络管理层之上是服务管理层，将网络管理以服务的形式提供给用户，服务管理是面向用户需求的，侧重如何增加和管理新的服务，比如哪种类型的服务能够实现用户的需求，如何降低服务的成本等。业务管理层是考虑的重点是如何
25、使用服务提供有利可图的企业业务，更多的是面向业务的需求，比如服务由谁来管理，如何也对象竞争等20。图2.2 TMN层次图2.2 网络管理服务目前，很多网络管理系统提供的功能和服务都是基于TMN管理网的概念和要求实现的，网络管理需要四个层次的服务相互协作，共同管理。网络管理系统提供对网络中网络单元的集成管理，从全网的角度出发，协调和控制网络中所有网络单元的活动，并且提供了各层服务管理系统之间的通信交互。网络管理中，比较完整的网络管理解决方案都会包括一下几个基本的服务功能：性能管理，配置管理，安全管理，计费管理，故障管理。性能在系统实现中是一个非常重要的因素，TMN包含了对设备的性能和网络单元的有
26、效性的管理和评估的功能，包括性能检测、分析以及控制管理，参数阈值控制，可视化分析，性能统计查询，并根据评估结果生成一系列评估报告等，性能管理在系统运行中具有非常重要的参考和评估价值。性能监控的对象包括网络中的线路，设备的流量、CPU使用率，设备的温度，网络的延迟，通信的丢包率等，根据需要采集性能数据，生成自动性能报告，根据历史数据的分析、统计，通过可视化工具，形成性能统计趋势图表和报告等，直观的反应性能分析的结果，为网络的规划和运行管理提供参考和保证。在管理系统中，对网络单元设备参数的配置，业务实现参数的配置，网络服务开停的配置等，通过配置管理使网络管理更具灵活性，并提供了良好的适应性和扩展性
27、。一个好的网络管理系统应该具有自动获取配置信息的功能，配置信息主要效时，能够迅速定位故障并及时进行故障定义和排除，如何及时发现和定位故障，有效排除和处理故障，在网络管理中处于一个基础核心的地位，故障管理提供了对电信网络运行异常，设备的安装环境异常，数据信息传输异常等情况的发现管理和处理机制，有效保证网络的正常运行。网络故障管理主要包括了三方面的内容，故障检测，故障隔离以及故障修复，检测包括对网络和网络设备的各种信息的主动和被动探测和接收，并对获得的信息进行分析和管理，识别其中与故障相关的内容，生产故障日志等，同时，建立故障告警机制，在接收到故障检测提供的故障信息时，根据告警策略发布告警信号。安
28、全管理一直是网络管理中包括三种类型，一种是网络管理协议中定义的配置信息，第二种是对网络运行有用，但不在网络管理协议中定义的配置信息，第三种是一些网络管理的辅助信息。除了自动获取信息，还需要提供对获取的配置信息进行自动备份和管理，对网络配置一致性的检查等。目前大部分的网络运营都提供有偿的服务，对于网络链路的使用情况，带宽的占用情况，业务的使用情况，需要一套完善的计费模块来支撑，计费管理主要负责处理电信业务计费情况的统计，对电信业务的计费过程提供技术支持。计费管理主要包括了计费数据采集和管理，计费策略制定，计费数据计算和分析，计费数据查询等。计费数据采集是计费管理的基础需求功能，数据的采集与网络设
29、备与软件有关，并受进行计费的网络资源设备条件的影响，因此数据的采集除了依靠系统自动完成，还需要提供人工的数据录入、维护和管理的功能。计费策略往往体现网络运营用户的实际需求，计费的方式往往需要能够根据计费策略的变化而灵活的进行更改，并且提供一个完善的计费策略数据模型。故障管理是一个系统能否正常运行的重要保证，每个用户都希望有一个可靠的网络环境，当遭遇网络故障或网络设备功能失一个比较薄弱的环节，而用户对于网络安全性的要求又非常的严谨，安全管理包含很多方面，包括网络的身份验证，安全审查，安全告警，安全恢复，网络数据的私有性保护，网络资源访问的控制等，安全管理提供了对网络以及网络中的设备进行安全防护的
30、功能，通过管理网络中设备的访问控制链表，实现防火墙的功能，保护网络中的设备免收外来的入侵和攻击。检测和接收网络对象的告警事件，分析安全相关的信息，并提供安全事件分析机制和历史事件检索功能，及时发现网络的可疑行为。安全管理还提供系统主机安全漏洞的检测功能，实时检测系统的服务功能状态，搜索其中可能存在的安全隐患，提供相应的弥补措施。这个几个网络管理服务可以独立实现，作为一个服务提供，又相互协作，安全管理贯穿网络管理的各个方面，在计费管理中，需要严格的安全检测措施，避免费用数据、记录等信息泄漏或遭遇入侵，每个模块都会出现运行故障，提供故障管理手段使性能监控，安全防护能够正常的执行，以上几个方面涵盖了
31、网络管理中的基本功能需求。2.3 网络管理技术本文研究的系统需要与网络管理系统进行交互，通过网络管理系统提供网络操作工单管理的服务。在网络管理中，网络单元由网元管理系统（EMS）来管理。一个网元管理系统包含了一个管理系统和应用程序集合，这些元素管理着每个网络单元的功能和容量，包括网络单元参数的配置，网络单元的新增和删除等，但是网元管理系统不负责网络单元之间的信息交互。在网元管理系统中，网络单元都是分散独立的实体，彼此间没有联系，网络单元之间的信息交互是由网络管理系统来实现的，网元管理系统通过北桥接口与网络管理层进行交互，层与层之间的交互通过一定的通信协议进行交互，一般会由供应商指定提供，比如S
32、nyder，SNMP，CMIS/CMIP等网络管理解决方案提供有相应的通信协议。在工单管理服务系统与网络管理系统之间的通信也可以采用网元管理系统与网络管理系统之间的通信方式来实现。随着网络的不断发展，网络管理的解决方案的研究也正在迅速的发展，包括了HEMS，SGM，CMIS/CMIP，SNMP等网络管理解决规范的内容都得到了更新和完善，网络各部分的信息交互除了信息载体，还需要提供程序实现的方式，目前，基于分布式技术的实现方式在网络管理系统中最为常见。2.3.1 网络管理通信协议SNMP（Simple Network Management Protocol）简单网络管理协议是由简单网关管理协议（SGMP）发展而来，SGMP最初的设计是为了管理和监控网关设备而制定的，随后，研究人员对SGMP做了很大的修改，主要是为了符合Internet定义的体系结构，到后来，逐渐演变成了SNMP，SNMP的目标是管理Internet上众多的不同厂商、规格的软硬件平台，目前SNMP的版本已经到了第三版，功能较以前得到了大大的提升。SNMP采用了客户端/服务器的系统管理模型，网络的管理和维护是通过工作站与SNMP客户端代理之间的交互来完成的，客户端和服务器通过SNMP协议中的标准信息模型进行相互通信
