基于Linux 系统的分布式网络管理系统.pdf

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1、第 l 7卷第 6 期。2 0 0 7 年 6月 计 算 机 技 术 与 发 展 COM PUTER TECHNOLO(AND DEVELOP M ENT Vo I _ l 7 NO 6 J u n 2 0 0 7 基于 L i n u x 系统的分布式网络管理系统 魏晓，胡金初(上海师范大学 数理信息学院，上海 2 0 0 2 3 4)摘要：实现了一个基于 L i n u x+My S Q L+Ap a c h e+P H P开发的分布式网络管理系统，能够同时对多个不同服务器和网络 设备进行管理和控制，实现统一用户管理、实时计费、收费以及查询等功能，极大地简化了网络的管理。关键词：网络管理系

2、统；用户管理；网络计费；分布式系统 中图分类号：T P 3 9 3 0 7 文献标识码：A 文章编号：1 6 7 3 6 2 9 X(2 0 0 7)0 6 0 0 6 0 0 4 A Di s t r i b u t e d Ne t wo r k M a na g e m e nt S y s t e m Ba s e d o n Li nu x S y s t e m WEI Xi a o，HU J i n c h u (Ma t h e ma t i c s&S c i e n c e C o l l e g e，S h a n g h a i No r ma l Un i v e r

3、 s i t y，S h ang h a i 2 0 0 2 3 4，C h i n a)Ab s t r a c t：Ad i s t r i b u t e d n e t wo r kma n a g e me n t s y s t e mb a s e do nL i n u x+My S QL -Ap a c h e+P H Pi s r e a l i z e d I t c a r l ma n a g e a n d c o n t r o l d if f e r e nt s e r v e r s o r n e t wo r k d e vic e s a t t h

4、 e s a me t i me，r e a l iz e u n if i ed u ser ma n a g e me n t，r e a l t ime a c c o u n t i n g，c h a r g in g，q u e r y i n g a n d e t c，whic h p r edi g e s t n e t wo r k ma na gem e n t v e ry mu c h Ke y wo r d s：n e t wor k ma n a g em e nt s y s t em；u ser ma n agem e n t；n e tw o r k a

5、c c o u n t i ng；d i s t r ib u t ed s y s t em O 引 言 随着计算机网络在我国的迅速普及，各大、中、小 学校和企业都 已经或即将建成 I n t r a n e t 并接入 I n t e r n e t，但是大家都面临着一个共同的问题，即没有一种界 面友好、适合本单位网络实际情况的网络管理系统，网 络管理复杂而低效l 1,2 J。笔者根据我校实际情况开发 了一套分布式网络管理系统，可以在一定程度上解决 这个问题。我校校 园网通过 C e me t 接入 I n t e rac t，向校 园网用 户提供 www，F T P，E ma i l，P

6、 r o x y，P P P，B B S和直接 I P 地址访 问 I n t e rac t 等服务。校园 网用 户可 以在 不 同的 服务器上申请不同的服务，可以通过 P r o x y 访问 I n t e r n e t 或者拥有 可直 接访 问 I n t e rac t 的 I P地址。这 样用 户信息就分布于不同服务器中，而且针对不同用户、不 同的服务需要采取不同的收费标准，从而造成了计费 策略复杂，用户使用 比较麻烦，例如用户要分别设置不 同服务的密码等等。为了实现对用户集中控制、简化 用户管理及对各服务器和网络设备的统一管理，设计 并开发 了该系统。收稿 日期：2 o 0 6

7、0 8 2 2 基金项 目：上海市教委科研基金(0 5 0 z 0 3)作者简介：魏晓(1 9 7 3 一)，男，安徽宿州人，讲师，硕士研究生，研 究方向为网络与多媒体技术；胡金初，教授，硕士生导师，研究方向 为计算机网络。1 系统设计 1 1 系统要求 校园网上 的服务器都是基于 L i n u X操作系统 的，为了便于操作和管理，要求在 L i n u X上实现基于 WE B 界面的网络管理系统，系统应实现以下功能：(1)统一的用户界面。用户可能 申请了多个不同的服务，要求将分布于 各服务器的用户信息集中，以便能够统一地管理用户 信息，实现网络用户统一身份认证等功能，以简化用户 的操作。同

8、时要 向用户提供帐户状态控制(用户能够 自主暂停和启用某种服务、修改密码、设置每月的消费 限额等)、信息查询(用户能够查询当前的帐号状态、服 务状态、实时帐单、访问历史、交费历史等)等服务。(2)统一的管理界面。因为服务器和网络设备的分布位置分散和软件系 统的差别，管理员需要单独管理每个服务器和网络设 备，这是相当复杂和麻烦的。为简化管理和屏蔽不同 设备的差别，要求在统一的 WE B界面下实现用 户控 制、收费及对多种不同的服务器和网络设备的控制，这 样普通的管理员即可实现对系统的控制，既方便了管 理又可以缓解技术人员不足的问题。(3)实时、自动计费。要求能够根据不同的用户类别和不同的服务项

9、目 采取不同的计费策略，实时对多种不 同的服务 自动计 维普资讯 http:/ 第 6期 魏晓等：基于 L i n u x系统的分布式网络管理系统 6 l 费。(4)自动控制。要求根据 用户 状态 变化 自动停 止(如欠 费、暂停等)和开启(交费等)用户在各服务器 上 的服务。1 2 设计思想 上述功能有多种不 同的实现 方法 ，例 如目录服务等可以实现用户的统一认证，但 不是所有的服务都支持 L D A P协议，为此按 照如下方法来实现这些功能。选择一台服务器安装 L i n u x+My S Q L+A p a c h e+P HP作 为 管 理 服 务 器。采 用 My S QL数据库作

10、为系统的中心数据库，所有 用户的数据及系统运行数据都存于该数据库 中。通过 WE B方式提供用户界面和管理员 界面，通过 WE B界面操纵中心数据库进而控 制各服务器。因为这些优点选择了 My S Q L数据库作为系统的中心 数据库。用 ，查询及控制 用户查询及控制 受控服务器 1 受控服务器 11 各受控服务器上运行专门的代理进程负责定时读 取中心数据库信息，根据其中用户状态和控制信息对 服务进程进行控制，同时把本服务的 日志上传至管理 服务器，并写人中心数据库中。管理服务器的后台进程定时处理来自各受控服务 器的数据，根据计费策略进行计费，按照计费结果进行 用户状态和控制信息的设置。对网络设

11、备管理时，因为有的设备无法安装 自己 开发的代理程序，为此设置一个专门代理服务器，由该 服务器根据各网络设备的具体情况采用 S N MP协议等 网络管理协议实现与设备间的通信，将设备状态传至 系统中心数据库，将管理员通过综合管理界面的命令 发送给各受控网络设备。通过这种方式，用户和管理员只要通过 WE B界面 管理即可，而由位于各服务器的代理进程实现各服务 器与管理服务器的通信及对各服务器进行控制，这样 就简化了用户的使用和管理员的对用户的管理；由网 络设备管理代理服务负责管理员和网络设备之间的交 互，简化了管理员对网络设备的管理。1 3 系统模型 按照上述思想实现 了如图 1所示的系统模型，

12、是 由管理服务器、分布于各受控服务器上的代理控制程 序以及网络设备管理代理服务器等构成的分布式管理 控制系统。1 4 数据库设计 运行于 L i n u x 上的 My S QL数据库具有许多优点，如安全性可以防止非法用户访 问、大容量可以容纳数 十亿条记录、高速可以保证较好的系统响应_ 5 I 6 j。正是 图 1 系统 模 型 根据需要，网络管理系统 的数据库由以下数据表 构成：(1)U s e r：用户信息表，保存注册用户基本信息、密 码、申请服务、注册 I P、用户状态及用户控制信息等。(2)A d mi n：管理员表，存储管理员的各种信息，对 管理员进行身份认证。(3)R o l e

13、：管理员角色表，定义了管理员的角色，是 系统权限管理的基础。(4)B a ser a t e：计费策略表，保存不同身份用户的各 种服务的费用标准及各种优惠策略等。(5)Mo n t h r a t e：月计费表，按月存放用户的各种费 用，其 中本月 的费用为动态增加 的实时费用。(6)A c c e s s l o g：访问 日志表，详细记录用户使用各 种服务的信息，如代理访问记录、电子邮件记 录、P P P 拨号记录、I P访问记录等，供用户和有关部门查询。(7)O p l o g：操作记录表，记录管理员和用户对数据 库的详细操纵记录，如修改密码、交费、状态控制等，是 系统安全的一个部分。(

14、8)C o n t r o l：控制规则表，存放对各服务的控制规 则信息。(9)D e v i c e C mm a n d：设备控制指令表，存放对各 网络设备进行控制的指令。(1 0)F r e e i p：免费地址 列表，记 录免费 I P地址，是 系统计费的依据。1 5 WE B界面设计 为了方便用户和管理员的操作，用户和管理员界 面采用 WE B界面实现，这样就可以实现在网络上允许 维普资讯 http:/ 6 2 计算机技术与发展 第 l 7卷 任一台计算机上实现对系统的管理。考虑到系统 以 My S QI 数据库 为核心，所 以选择 了 Ap a c h e 作 为 WE B 服务器

15、、P HP语言作为脚本语 言。因 为 P H P的最 大 优 点就是对 数 据库 的操 作方 便，P 和 My S QL的 完美 结合使开发相当方便。(1)网络用户界面。管理系统通过 WE B界面给网络用户提供密码修 改、查询和状态控制等方面的功能。用户通过密码修 改界面修改的密码仅是中心数据库中的用户密码，用 户在各服务器 中的密码要等到系统 同步以后才能生 效，一般为 5分钟左右。用户通过查询功能可以查看 注册信息、访问记录、实事费用、交费历史信息、用户状 态等信息。状态控制功能提供给用户控制用户状态的功能，用户可 以在暂停、注销、启 用等几 个状 态之 间转换，用 户可 以方便有效 地管

16、理个 人帐 户，一些 操作 可 以在 网 上由用户 自助完成，既方便了用户也简化了管理员的 工作。(2)管 理员界面。通过 WE B界面给不同级别的管理员提供用户维 护、收费、用户状态控制、费率设置、服务器控制、网络 设备管理、数据备份、数据统计等功能。用户管理功能包括新增用户、注销用户、修改用 户信息、修改用户帐号状态等功能。既可以单个用户 管理，也可 以批量管理。可 以由外部 E X C E L表 中导入 批量数据对用户 进行管 理，这在新 生入 学需 要建 立 大 批用户时非常方便。也可以通过指定查询条件对查询 得到的一批用户进行某种操作来实现对用户的批量管 理。灵活的用户管理方法，能够

17、满足校园网用户数多、大批量变动等特点。系统策略管理功能。网络 管理系统 的许 多配置 参数都在系统策略管理功能中实现。包括：计费策略，即设定多种不同身份的网络用户，并给不同用户的不 同服务指定不同的收费标准；系统同步的周期，即指定 各分布系统与中心数据库同步的周期；收费地址列表，指定需要收费的地址列表，作为计费的依据。服务器及网络设备管理。提供统一的管理界面 对各服务器和网络设备进行管理，包括查看服务器状 态、起停服务和设备等。收费管理。提供网络使用费的管理界面，包括 交费、退费、费用统计等功能。数据备份。对系统数据库进行备份，可以设置 自动备份的周期，也可以通过界面手动备份。这些功能中的需要

18、涉及其它服务器和网络设备的 先是 由 P H P脚本 对 管理服务 器 的 中心 数 据库 的 相应 数据进行操纵，真正生效要等到各受控服务器中的控 制程序和网络设备代理完成同步以后，所 以有一定的 延 迟。(3)用户及角色管理。用户登录基于 WE B界面的管理 系统 时，系统对 管 理员用户采用了基于角色的分级用户管理机制，系统 的默认角色有：*超级管理员，该组用户具有系统的各种权限。*网络设备管理员，能够进入设备控制界面，查 看设备状态，对各设备发送指令。*网络用户管理员，能够管理网络用户，新增，注 销，管理 网络用户状态。*收费管理员，能够进入收费界面进行收费及收 费统计。*系统 策略管

19、理员，能够进入系统策略管理界 面，进行策略管理。*数据备份管理员，能够完成数据备份任务。管理员用户可以隶属于以上一个组或多个组，也 可以随时改变当前身份，从而具有不同的操作权限，这 样就可以方便地对管理员进行管理。各管理员登录系 统时，系统根据管理员的当前角色进行操作权限的分 配，管理员进行角色转换后，重新分配用户 的操作权 限。1 6 管理服 务器后 台程序 管理服务器的后台程序需要定时处理来 自各受控 服务器的数据，考虑到系统的响应时间要求，选择 C语 言来实现，该后 台进程定时从数据库中取出各受控服 务存人 的数据，处理 数据，根据不 同的服务 类型、用户 类型进行计费，并把统计结果存人

20、各用户记录中，判断 用户状态并设 置用户状态字段。此后台程序是系统中很重要 的一部分，它一直按 计划在后 台运 行，负责 系统 的绝大部分数据 处理功能。因为校园网的用户数量大，每一分钟各服务器产生的 日志量相当大，后台程序必须在下一次启动之前完成 对大量 日志的分析、计费及对用户状态的设置。该后台进程的启动周期的设置与系统的反应速度 和数据量都有关系。周期大则表现为系统的反应慢，用户或管理员在 WE B界面设置的一些操作，必须经过 后台处理程序运行 以后才能同步到各受控服务器中，周期越 大数据 同步 的受 控服务器 上 的时 间越长，也 即 响应速度越慢。反之周期小则导致后 台程序频繁启 动

21、，对 系统 的性 能造成影 响。除了设置恰 当的启 动周期以外，还应该仔细设计 计费算法，以减少系统处理大量数据的速度，提高系统 的响应 速度。维普资讯 http:/ 第 6期 魏晓等：基于 L i n u x系统的分布式网络管理系统 6 3 1 7 网络设备管理代理服务 因为某些网络设备无法运行单独开发的代理进 程，而各网络设备又采用不同的协议和方法通信，如果 在管理系统直 接增 加模 块和 各 网络设备 交互，则会 导 致网络管理系统独立性降低，当增加网络设备时，网络 管理系统也需要做相应的修改。在系统中单独设置一个 网络设备管理代理服务，该服务可以运行在一个独立 的计算机上，也可 以安装

22、 在网络管理系统的同一宿主计算机上。该代理服务按 照各网络设备的要求安装多协议，实现和网络设备 的 交互，获得网络设备状态和 日志，向网络设备发送指 令。代理服务把获得的 日志和设备状态格式化以后写 入网络管理系统 的中心数据库中，同时读 出其 中设备 管理员发 出的对 网络设备管理 的指令并发送 到相 应 的 网络设备。由此 网络设备管理 代理服务成为 网络管理 系统和网络设备之间的桥梁。当网络设备发生了变化，只要修改代理服务的相 应部分即可，因为代理服务只负责 网络设备和管理系 统之间的通信，不具有其它功能，所以修改代理服务程 序要比修改整个网络管理系统更容易实现。1 8 受控服务器代理程

23、序 各受控服务器代理控制进程定时运行，取本服务 的日志，通过网络写入管理服务器数据库中，同时读取 管理服务器 Us e r 表 中的用户状态信息和 C o n t r o l 表 中 本服务的控制信息，对本服务进行控制，对用户进行控 制。根据不同的服务类别有不同的控制方式：(1)代理服务器：对欠费、暂停和消户的帐号进行 删除；对新注册、重新交费等用户的追加帐号；根据控 制信息对外屏蔽某些 I n t e me t 站点，对 内封某些 I P地 址禁止使用代理；起停代理服务等。(2)电子邮件服务器：对欠费、暂停和消户的帐号 进行暂停收发信件；对新注册用户追加帐号。(3)路由器：根据用户状态，屏蔽

24、和开放某些 内部 I P，根据控制信息屏蔽和开放某些外部 I P。(4)www 和 F T P服务器：不计费，只是根据用户 状态，增加帐号，暂停某些帐号。1 9系统安全 该系统从以下方面对系统进行保护，在一定程度 保护了系统的安全：(1)数据库安全。通过密码保护和 I P地址限制，一 j 囊 曩 囊 毒 t j一 计算机技术与发展 欢迎投稿 防止非法客户端连接 My S QI 服务器。通过注册用户 分级，对不同的数据表有不 同的权 限，防止注册用户 的 越界使用。(2)用户数据安全。通过用户登录和详细操作记 录保护用户数据。(3)管理权限保护，管理员分级，根据不同的权限 进入不同的 WE B页

25、面及详细的操作记录，对管理权限 进行保护。(4)数据传递安全。在各服务器问传递的重要控 制信息先加密后传送。(5)数据备份。对系统数据库进行 自动和手工备 份，备份可以在本地进行也可以在远程进行。2 结 论 该系统 以My S Q L数据库为中心实现了对多种异 构服务器的控制和用户管理，对网络设备的统一管理，具有较好的可扩充性，当增加新服务时，只要针对该服 务开发代理程序即可纳入整个系统 中使用。当然系统 也存在不足，如系统存在延迟，当用户修改密码，或设 置控制信息后必须等到受控服务器进程下一次启动后 方能生效。对此可以设置受控服务器代理进程的运行 频率来改善，另外对于管理员下达的控制信息可

26、以通 过立即启动代理进程来响应，这样在一定程度上提高 系统的响应能力。该系统全部基于免费软件开发实现，成本低，可维 护性好，已经在我校网络 中心正式使用，运行效果 良 好。参考文献：1 郑发杰，胡谷雨 一种可扩展的分布式网络管理系统的实现 J 军事通信技术，2 0 0 4，2 5(3)：1 4 2 陆慧娟，曹贞 基于 L i n u X的企业 We b m a il 系统 J 微机 发展，2 0 0 4，1 4(5)：1 9 2 1，3 李莉，王平 一种基于事件检测 的分布式网络管理系统 模型 J 东北大学学报，2 0 0 2，2 3(7)：6 1 3 6 1 6 4 王薇，吴字红 分布式网络管理系统中的访问控制 J 计 算机仿真，2 0 0 5，2 2(1)：1 3 5 1 3 7 5 兰旭辉，熊家军，邓刚 基于 my s q l 的应用程序设计 J 计算机工程与设计，2 0 0 4，2 5(3)：4 4 2 4 4 3 6 张飞 利用 My S Q L构建分布式应用 J 计算机工程与应 用，2 0 0 1，3 7(1 8)：1 o 2 1 0 4 -+”+-+-+”+-”-+-囊 。一 、j ，迎订阅。由 I；发代号 5 2 1 2 7 维普资讯 http:/