研究管理代理與監(jiān)控模塊通信設(shè)計(jì)

摘要：詳細(xì)介紹了面向應(yīng)用軟件的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中管理代理和監(jiān)控模塊通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程。包括管理信息存儲(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、內(nèi)存映射文件的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、監(jiān)控指令轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)、內(nèi)存映射文件的通信方式、同步機(jī)制應(yīng)用等。通過內(nèi)存映射文件方式存儲(chǔ)管理信息，高效地完成了收集各應(yīng)用程序?qū)嵗�的監(jiān)控信息任務(wù)，并實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控信息的存儲(chǔ)、共享和監(jiān)控模塊與管理代理間實(shí)時(shí)信息交換的功能。?

關(guān)鍵詞：優(yōu)化存儲(chǔ)；內(nèi)存文件映射；消息機(jī)制；同步機(jī)制?
　　
　　隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用日漸復(fù)雜，傳統(tǒng)的物理安全技術(shù)和措施已經(jīng)不足以保證信息系統(tǒng)的安全，因此網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行的保證，其重要性越來越突出。為了提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全，許多相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品被開發(fā)，但大多是基于網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備，如路由器、集線器、交換機(jī)等，而對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的研究和開發(fā)相對(duì)較少[1~4]。為了保證網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的應(yīng)用程序正常高效地運(yùn)行，筆者設(shè)計(jì)了基于SNMP的ASNMS（Application Software Net Monitoring System，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件監(jiān)控系統(tǒng)）。該系統(tǒng)選擇運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的應(yīng)用程序?yàn)檠芯繉?duì)象[5,6]。?
　　
　　1網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件監(jiān)控系統(tǒng)（ASNMS）簡(jiǎn)介?
　　
　　ASNMS的主要監(jiān)控目標(biāo)是網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用軟件，通過及時(shí)獲取軟件中重要變量值（如系統(tǒng)配置、狀態(tài)指示等），從而及時(shí)了解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用程序的狀態(tài)，并且還可以通過管理站點(diǎn)對(duì)各受控站點(diǎn)中的應(yīng)用程序進(jìn)行控制操作，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用系統(tǒng)的安全性。?該網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件監(jiān)控系統(tǒng)主要有三個(gè)模塊[5,6]：?
　　(1)管理站點(diǎn)主程序。該程序在管理站點(diǎn)上運(yùn)行。通過該程序，管理站點(diǎn)可以使用UDP/IP協(xié)議與管理范圍內(nèi)的所有受控站點(diǎn)進(jìn)行通信，收集網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的監(jiān)控信息，并下發(fā)各種控制命令。?
　　(2)管理代理。每一個(gè)受控站點(diǎn)上運(yùn)行一個(gè)管理代理程序（有且僅有一個(gè)）。管理代理是系統(tǒng)的通信中心。一方面通過內(nèi)存映射文件與受控站點(diǎn)上的各應(yīng)用程序?qū)嵗�進(jìn)行通信，收集各應(yīng)用程序?qū)嵗�的監(jiān)控信息；另一方面通過UDP協(xié)議與管理站點(diǎn)通信，發(fā)送受控站點(diǎn)的管理信息以及轉(zhuǎn)發(fā)管理站點(diǎn)的控制信息。?
　　（3）監(jiān)控模塊。該模塊是供軟件開發(fā)人員使用的一個(gè)通用接口模塊。它負(fù)責(zé)從受控應(yīng)用程序中獲取監(jiān)控信息，發(fā)送到管理站點(diǎn)，并且也能接收從管理代理轉(zhuǎn)發(fā)的管理站點(diǎn)命令，對(duì)受控應(yīng)用程序執(zhí)行一定的控制操作。從結(jié)構(gòu)上來看，監(jiān)控模塊附屬于受控應(yīng)用程序，但它以單獨(dú)的線程形式存在。
　　?
　　2管理信息存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)?
　　
　　為了監(jiān)控模塊工作的需要，同時(shí)為了能更方便地將監(jiān)控信息傳送給管理代理，監(jiān)控模塊需要將監(jiān)控信息以一定的形式存儲(chǔ)起來。監(jiān)控模塊監(jiān)控的目標(biāo)是應(yīng)用程序中的變量。由于現(xiàn)在軟件開發(fā)大多使用的是面向?qū)ο蟮姆椒�，在其程序中各種變量是有層次結(jié)構(gòu)關(guān)系的，這一點(diǎn)必須在監(jiān)控信息中體現(xiàn)出來[7]。監(jiān)控信息從邏輯上看應(yīng)該是以樹的形式存在，并且存儲(chǔ)的是各種變量的信息，而變量的長(zhǎng)度是不相同的，在這棵樹中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的空間大小有可能不相同。由此看來，無論是從存儲(chǔ)內(nèi)容上還是從邏輯結(jié)構(gòu)上看，監(jiān)控信息的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)均是相對(duì)較為復(fù)雜的。下面三種設(shè)計(jì)方案可以滿足這樣的要求：?
　　(1)在監(jiān)控模塊內(nèi)存空間內(nèi)生成一棵二叉樹。這是最常規(guī)的存儲(chǔ)方法。在此情況下，只需要設(shè)計(jì)一個(gè)較為合理的樹結(jié)構(gòu)，二叉樹就能直接存儲(chǔ)在監(jiān)控模塊的內(nèi)存空間中，訪問方便。同時(shí)因?yàn)樵谠S多語(yǔ)言中均有任意類型的數(shù)據(jù)類型，由此可以將不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)方便地存儲(chǔ)在一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。但是由于這棵樹存在于監(jiān)控模塊的內(nèi)存空間中，不方便管理代理程序?qū)ζ渥x取，監(jiān)控模塊還需要通過一定的方法將該樹傳送給管理代理[4,7]。?
　　優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，監(jiān)控模塊可以很方便地對(duì)其進(jìn)行讀寫操作。?
　　缺點(diǎn)：不方便管理代理程序?qū)ΡO(jiān)控信息讀取，需要使用其他方法將信息傳送給管理代理。?
　　(2)將監(jiān)控信息存儲(chǔ)在磁盤文件中。為了解決管理代理和監(jiān)控模塊共享監(jiān)控信息的問題，監(jiān)控模塊可以將監(jiān)控信息存儲(chǔ)為磁盤文件形式。在此情況下，需要設(shè)計(jì)一套完整合理的文件空間使用策略，保證能夠完整地存儲(chǔ)監(jiān)控信息。由于在Windows程序中采用了虛擬內(nèi)存策略，不同應(yīng)用程序內(nèi)存空間是不同的，即使某應(yīng)用程序獲取了另一個(gè)程序中的某個(gè)指針，也不能正確地訪問到其數(shù)據(jù)。在對(duì)變量值進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，一定要注意不能存儲(chǔ)有關(guān)變量的指針信息，而應(yīng)該想辦法存儲(chǔ)其中變量的實(shí)際數(shù)據(jù)[8]。同時(shí)因?yàn)槭菍⒈O(jiān)控信息存儲(chǔ)于磁盤上，需要采取一定的措施盡量避免出現(xiàn)垃圾文件的情況，同時(shí)還要防止在工作狀態(tài)下用戶有意或無意地修改、刪除該文件。?
　　優(yōu)點(diǎn)：多個(gè)程序可以方便地共享數(shù)據(jù)。?
　　缺點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜，容易產(chǎn)生垃圾文件，容易泄漏和丟失監(jiān)控信息。?
　　(3)將監(jiān)控信息存儲(chǔ)在內(nèi)存文件映射中。這是對(duì)方案（2）的改進(jìn)。方案（2）將監(jiān)控信息存儲(chǔ)于磁盤文件中，由此使得容易產(chǎn)生垃圾文件、容易泄漏和丟失監(jiān)控信息。那么如果將監(jiān)控信息直接存儲(chǔ)在內(nèi)存當(dāng)中呢？采用內(nèi)存映射文件是一個(gè)很好的解決辦法。應(yīng)用程序在需要時(shí)在內(nèi)存中開辟一定的空間存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，當(dāng)應(yīng)用程序關(guān)閉后，由于操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理機(jī)制，內(nèi)存文件將自動(dòng)被回收，安全性高。但是在生成內(nèi)存映射文件時(shí)，必須要指定文件的大小，此時(shí)如果處理不當(dāng)將可能出現(xiàn)存儲(chǔ)空間不夠用的情況[4,8]。?
　　優(yōu)點(diǎn)：多個(gè)程序可以方便地共享數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不易泄漏，安全性高。?
　　缺點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜，必須指定文件大小，處理不當(dāng)可能出現(xiàn)空間不夠用的情況。?
　　綜合三種方案，方案（3）是最合適的。只要指定足夠的文件大小，它不僅滿足監(jiān)控模塊存儲(chǔ)管理信息的需要，信息安全性高，同時(shí)可方便地實(shí)現(xiàn)監(jiān)控模塊與管理代理之間實(shí)時(shí)信息交換功能，從而解決它們之間的通信問題�！　�3管理代理與監(jiān)控模塊通信的設(shè)計(jì)?
　　
　　3．1管理代理與監(jiān)控模塊間通信?
　　通信包括系統(tǒng)初始化連接建立、命令轉(zhuǎn)發(fā)和自定義消息。?
　　(1)系統(tǒng)初始化連接建立。管理代理隨受控站點(diǎn)啟動(dòng)后，必須接收各個(gè)應(yīng)用程序?qū)嵗�的監(jiān)控模塊的注冊(cè)信息，與監(jiān)控模塊建立初始連接。?
　　(2)命令轉(zhuǎn)發(fā)。管理代理接收到管理站點(diǎn)發(fā)送的UDP報(bào)文后，先識(shí)別該報(bào)文是發(fā)送給哪個(gè)監(jiān)控模塊的，然后通過Windows消息形式發(fā)送給指定的監(jiān)控模塊。?
　　(3)管理代理與監(jiān)控模塊之間約定一系列自定義消息，并向Windows注冊(cè)，保證雙方能夠正確地通過自定義消息進(jìn)行通信。?
　　
　　3．2監(jiān)控信息的收集與組織?
　　在受控站點(diǎn)上，管理代理與多個(gè)應(yīng)用程序?qū)嵗�的監(jiān)控模塊之間是通過內(nèi)存映射文件進(jìn)行通信的。監(jiān)控信息存儲(chǔ)在內(nèi)存映射文件中。?
　　(1)監(jiān)控信息收集就是對(duì)監(jiān)控模塊對(duì)應(yīng)的內(nèi)存映射文件進(jìn)行遍歷。通過遍歷獲得最新的被監(jiān)控應(yīng)用程序的狀態(tài)、監(jiān)控變量的值等。?
　　(2)監(jiān)控信息收集時(shí)，需提供有效的同步機(jī)制，防止管理代理與監(jiān)控模塊同時(shí)訪問同一個(gè)監(jiān)控信息文件時(shí)出錯(cuò)

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