互聯(lián)網(wǎng)時代的網(wǎng)絡自動化運維

時間：2024-07-20 03:15:50 網(wǎng)絡技術我要投稿

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　　互聯(lián)網(wǎng)上有兩大主要元素"內(nèi)容和眼球"，"內(nèi)容"是互聯(lián)網(wǎng)公司(或稱ICP)提供的網(wǎng)絡服務，如網(wǎng)頁、游戲、即時通信等，"眼球"則是借指海量的互聯(lián)網(wǎng)用戶�；ヂ�(lián)網(wǎng)公司的內(nèi)容往往分布在多個或大或小的IDC中，越來越多的"眼球"在盯著ICP所提供的內(nèi)容，互聯(lián)網(wǎng)公司進行內(nèi)容存儲的基礎設施也呈現(xiàn)出了爆發(fā)式的增長。為了保障對內(nèi)容的訪問體驗，互聯(lián)網(wǎng)公司需要在不同的運營商、不同的省份/城市批量部署業(yè)務服務器用以對外提供服務，并為業(yè)務模塊間的通信建立IDC內(nèi)部網(wǎng)絡、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，同時通過自建CDN或CDN專業(yè)服務公司對服務盲點進行覆蓋。因此隨著業(yè)務的增長，運維部門也顯得愈發(fā)重要。他們經(jīng)過這些年的積累，逐步形成了高效的運維體系。本文將結合國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)公司的經(jīng)驗，重點針對IT基礎設施的新一代自動化運維體系展開討論。

　　一、運維的三個階段

　　● 第一個階段：人人皆運維

　　在早期，一個公司的IT基礎設施尚未達到一定的規(guī)模(通常在幾臺到幾十臺機器的規(guī)模)，不一定有專門的運維人員或部門，運維的工作分擔在各類崗位中。研發(fā)人員擁有服務器權限，自己維護和管理線上代碼及業(yè)務。

　　● 第二個階段：縱向自動化

　　隨著業(yè)務量的增長，IT基礎設施發(fā)展到了另外一個量級(通常在上百臺至幾千臺機器的規(guī)模)，開始有專門的運維人員，從事日常的安裝維護工作，扮演"救火隊員"，收告警，有運維規(guī)范，但運維主要還是為研發(fā)提供后置服務。

　　這個階段已經(jīng)開始逐步向流程化處理進行過渡，運維部門開始輸出常見問題處理的清單，有了自己業(yè)務范圍適用的自動化腳本，開始利用開源軟件的拼裝完成大部分的工作。

　　具體表現(xiàn)為：各產(chǎn)品線有自己編寫的腳本，利用如SVN+puppet或chef來完成服務器的上線和配置管理等工作。

　　● 第三階段：一切皆自動

　　在互聯(lián)網(wǎng)化的大潮中，越來越多的黑馬團隊應運而生，都曾有過短時間內(nèi)用戶訪問量翻N倍的經(jīng)歷。在流量爆發(fā)的過程中，ICP的互聯(lián)網(wǎng)基礎服務設施是否能夠很好的跟進，直接決定了業(yè)務內(nèi)容能否滿足海量用戶的并發(fā)訪問。

　　與此同時，運維系統(tǒng)需要足夠地完善、高效、流程化。谷歌、騰訊、百度和阿里等規(guī)模的公司內(nèi)一般都有統(tǒng)一的運維團隊，有一套或多套自動化運維系統(tǒng)可供參照，運維部門與開發(fā)部門會是相互平行的視角。并且也開始更加關注IT基礎設施在架構層面的優(yōu)化以及超大規(guī)模集群下的自動化管理和切換(如圖1所示)。

　　圖1.大型互聯(lián)網(wǎng)公司IT基礎設施情況概覽

　　二、BAT(百度、阿里、騰訊)運維系統(tǒng)的分析

　　國內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)公司百度、阿里、騰訊(以下簡稱：BAT)所提供的主要業(yè)務內(nèi)容不同，IT架構不同，運維系統(tǒng)在發(fā)展過程中有不同的關注點。

　　1.騰訊運維：基于ITIL的運維服務管理

　　預計到2015年騰訊在全國將擁有60萬臺服務器。隨著2012年自動化部署實踐的成功，目前正在進行自動化驗收的工作。在網(wǎng)絡設備方面，后續(xù)將實現(xiàn)從需求端開始的全自動化工作：設備清單自動生成->采購清單自動下發(fā)->端口連接關系、拓撲關系自動生成->配置自動下發(fā)->自動驗收。整個運維流程也已由初期的傳統(tǒng)IT管理演進到基于ITIL的服務管理流程(如圖2所示)。

　　圖2.騰訊基于ITIL的運維服務管理

　　2.阿里運維系統(tǒng)：基于CMDB的基礎設施管理+邏輯分層建模

　　CMDB(Configuration Management Database) 配置管理數(shù)據(jù)庫(以下簡稱：CMDB)，將IT基礎架構的所有組件存儲為配置項，維護每個配置項的詳細數(shù)據(jù)，維護各配置項之間的關系數(shù)據(jù)以及事件、變更歷史等管理數(shù)據(jù)。通過將這些數(shù)據(jù)整合到中央存儲庫，CMDB可以為企業(yè)了解和管理數(shù)據(jù)類型之間的因果關系提供保障。同時，CMDB與所有服務支持和服務交付流程都緊密相聯(lián)，支持這些流程的運轉、發(fā)揮配置信息的價值，同時依賴于相關流程保證數(shù)據(jù)的準確性。可實現(xiàn)IT服務支持、IT運維以及IT資產(chǎn)管理內(nèi)部及三者之間的流程整合與自動化。在實際的項目中，CMDB常常被認為是構建其它ITIL流程的基礎而優(yōu)先考慮，ITIL項目的成敗與是否成功建立CMDB有非常大的關系。

　　3.百度自動化運維：部署+監(jiān)控+業(yè)務系統(tǒng)+關聯(lián)關系

　　百度主要面臨的運維挑戰(zhàn)包括：突發(fā)的流量變化、復雜環(huán)境的關聯(lián)影響、快速迭代的開發(fā)模式以及運維效率、運維質(zhì)量、成本之間的平衡等等。百度的運維團隊認為，當服務器規(guī)模達到上萬臺時，運維視角需要轉為以服務為粒度。萬臺并不等于"百臺*100";機器的運行狀態(tài)，也不再代表業(yè)務的工作狀態(tài);運維部門為研發(fā)提供前置服務，服務與服務之間關系也隨著集群的擴大逐漸復雜起來。

　　圖3.百度自動化運維技術框架

　　百度的自動化運維技術框架，劃分為部署、監(jiān)控、業(yè)務系統(tǒng)、關聯(lián)關系四大部分，整個框架更多突出了業(yè)務與IT基礎設施的融合，注重"關聯(lián)關系"的聯(lián)動。所謂關聯(lián)關系，主要是指任務與任務之間的時序依賴關系、任務與任務之間的數(shù)據(jù)依賴關系、任務與資源之間的引用依賴關系，分別對應到任務調(diào)度、數(shù)據(jù)傳輸、資源定位的服務流程中，形成了多條服務鏈。

　　關聯(lián)關系的運維與業(yè)務較強相關，需要有一套系統(tǒng)能夠理清楚關系的全貌，從而在復雜的服務鏈上，定位運行所在的環(huán)節(jié)，并在發(fā)生故障時預估影響范圍，及時定位并通知相應的部門。在這樣的一套系統(tǒng)中，自動化監(jiān)控系統(tǒng)非常重要。百度的技術監(jiān)控框架，主要通過數(shù)據(jù)采集、服務探測、第三方進行信息收集，進行監(jiān)控評估后交給數(shù)據(jù)處理和報警聯(lián)動模塊處理，通過API接口進行功能擴充(如圖4所示)。

　　圖4.百度自動化技術監(jiān)控框架

　　其實無論是BAT等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)還是其他行業(yè)的企業(yè)，在IT建設中都會遵循IT基礎架構庫(ITIL)或ISO20000服務管理的最佳實踐，采用自動化IT管理解決方案以實現(xiàn)重要的業(yè)務目標，如減少服務中斷、降低運營成本、提高IT效率等等。隨著ISO20000、ITIL v3.0的發(fā)布和推廣，兩者已經(jīng)成為事實上的某種標準。在當今企業(yè)IT管理領域，對兩個標準有著很迫切的需求。特別是ISO20000的認證要求，已經(jīng)成為企業(yè)越來越普遍的需求。ITIL v3.0包含了對IT運維從戰(zhàn)略、設計到轉換、運營、改進的服務全生命周期的管理，相關方案往往覆蓋了多個領域和多個產(chǎn)品，規(guī)劃實施和工具的選擇會比較糾結。如果選擇開源的工具，從CMDB開始就會遇到很多的開發(fā)工作，對于很多注重成本收益比的企業(yè)，可以參考，但由于無法保證性能與效果并不一定適用。因此，成熟的商業(yè)方案會是更好的選擇。

　　最新的iMC V7版本，圍繞資源、用戶、業(yè)務三個維度進行創(chuàng)新，發(fā)布了SOM服務運維管理(基于ISO20000、ITIL標準)等組件，增加了對服務器的管理，能很好的滿足更多互聯(lián)網(wǎng)化的場景需求。

　　通常認為，一個高效、好用的配置管理數(shù)據(jù)庫一般需要滿足6條重要標準，即聯(lián)合、靈活的信息模型定義、標準合規(guī)、支持內(nèi)置策略、自動發(fā)現(xiàn)和嚴格的訪問控制。企業(yè)IT基礎架構的元素類型、管理數(shù)據(jù)的類型往往有較多種，如網(wǎng)絡設備、服務器、虛擬機等，因此對于多種信息的存儲需要有合適的聯(lián)合的方法。雖然 iMC智能管理平臺在網(wǎng)絡設備、服務器設備等方面已經(jīng)能夠較好的的滿足，但是隨著服務器虛擬化技術的發(fā)展，虛擬機正越來越多的成為IT基礎架構的一大元素。因此，針對這一需求華三通信基于CAS CVM虛擬化管理系統(tǒng)，對服務器CPU、內(nèi)存、磁盤I/O、網(wǎng)絡I/O等更細節(jié)的重要資源以及虛擬機資源進行全面的管理。與BAT不同，華三通信的網(wǎng)管軟件面向全行業(yè)，目前雖然沒有對域名管理等特殊資源的管理，但是能夠通過API接口等方式與特有系統(tǒng)進行聯(lián)動，進而滿足定制化運維的需求，尤其是在互聯(lián)網(wǎng)化的場景中，針對不同的業(yè)務需求，可以實現(xiàn)很多定制化的對接需求，例如，iMC+WSM組件與國內(nèi)某大互聯(lián)網(wǎng)公司自有Portal系統(tǒng)進行了對接，打通了iMC工具與用戶自有運維平臺，很好的實現(xiàn)了架構融和。另外，與阿里的邏輯分層建模相似，H3C "iMC+CAS"軟件體系在上層也做了很多的邏輯抽象、分層，形成了諸多的模塊，也即是大家看到的各種組件。

　　三、網(wǎng)絡自動化運維體系

　　"哪怕是一個只有基礎技術能力的陌生人，也能做專業(yè)的IT運維;哪怕是一個只有初中學歷的運維人員，也能夠帶隊完成中小型機房節(jié)點的建設，并負責數(shù)百至上千臺服務器的維護管理工作"--這是一些公司對自己IT運行維護水平的一個整體評價�？此朴行┛浯蟮南右�，但實際上依托于強大的IT運維系統(tǒng)，國內(nèi)已經(jīng)有不少互聯(lián)網(wǎng)公司能夠達到或者接近這一標準。

　　這些企業(yè)都經(jīng)歷了運維發(fā)展過程中的各個階段，運維部門曾經(jīng)也是被動的、孤立的、分散的"救火隊"式的團隊，在后來的發(fā)展過程中，IT系統(tǒng)架構逐漸走向標準化、模型化，運維部門建立了完整的設備、系統(tǒng)資源管理數(shù)據(jù)庫和知識庫，包括所有硬件的配置情況、所有軟件的參數(shù)配置，購買日期、維修記錄，運維風險看板等等，通過網(wǎng)管軟件，進行系統(tǒng)遠程自動化監(jiān)控。運維過程中系統(tǒng)會收集所有的問題、事件、變更、服務級別等信息并錄入管理系統(tǒng)，不斷完善進而形成一套趨向自動化的運作支撐機制。按照云計算的體系架構，在這樣一套系統(tǒng)中，主要的IT資源包括計算、存儲、網(wǎng)絡資源，近些年隨著網(wǎng)絡設備廠商的推動，網(wǎng)絡設備管理方面的自動化技術也得到十足的發(fā)展。

　　總結來看，一個企業(yè)在進行互聯(lián)網(wǎng)化的建設初期，就需要考慮到隨著用戶訪問量的增加，資源如何進行擴展。具體可以細化為規(guī)劃、建設、管理、監(jiān)控、運維五個方面。

　　1.規(guī)劃模型化

　　為了確保后續(xù)業(yè)務能夠平滑擴容，網(wǎng)管系統(tǒng)能夠順利跟進，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)一般在早期整體系統(tǒng)架構設計時便充分考慮到標準化、模型化，新增業(yè)務資源就好比點快餐，隨需隨取。

　　標準化：一是采用標準協(xié)議和技術搭建，擴展性好，使用的產(chǎn)品較統(tǒng)一，便于管理;二是采用數(shù)據(jù)中心級設備，保證可靠性、靈活性，充分考慮業(yè)務系統(tǒng)對低時延的要求。

　　模型化：基于業(yè)務需求設計網(wǎng)絡架構模型，驗證后形成基線，可批量復制，統(tǒng)一管理，也適宜通過自動化提高部署效率、網(wǎng)管效率。

　　圖5.常見互聯(lián)網(wǎng)IDC架構

　　2.建設自動化

　　互聯(lián)網(wǎng)IT基礎設施具備批量復制能力之后，可以通過自動化技術，提高上線效率。在新節(jié)點建設過程中，3～5人的小型團隊即可完成機房上線工作。例如某互聯(lián)網(wǎng)公司某次針對海外緊急業(yè)務需求，一共派遣了2名工程師到現(xiàn)場進行設備安裝部署和基本配置，而后通過互聯(lián)網(wǎng)鏈路，設備從總部管理系統(tǒng)中自動獲取配置和設備版本，下載業(yè)務系統(tǒng)，完成設備安裝到機房上線不超過1周時間。

　　要達到自動化運維的目標，建設過程中需要重點考慮批量復制和自動化上線兩個方面(如圖6所示)。

　　批量復制：根據(jù)業(yè)務需要，梳理技術關注點，設計網(wǎng)絡模型，進行充分測試和試點，輸出軟、硬件配置模板，進而可進行批量部署。

　　自動化上線：充分利用TR069、Autoconfig等技術，采用零配置功能批量自動化上線設備，效率能夠得到成倍提升。

　　圖6.批量配置與自動化上線

　　○ Autoconfig與TR069的主要有三個區(qū)別：

　　○ Autoconfig適用于零配置部署，后續(xù)一般需要專門的網(wǎng)管系統(tǒng);TR069是一套完整的管理方案，不僅在初始零配置時有用，后續(xù)還可以一直對設備進行監(jiān)控和配置管理、軟件升級等。

　　○ Autoconfig使用DHCP與TFTP--簡單，TR069零配置使用DHCP與HTTP--復雜，需要專門的ACS服務器。

　　安全性：TR069更安全，可以基于HTTPS/SSL。

　　而H3C iMC BIMS實現(xiàn)了TR-069協(xié)議中的ACS(自動配置服務器)功能，通過TR-069協(xié)議對CPE設備進行遠程管理，BIMS具有零配置的能力和優(yōu)勢，有靈活的組網(wǎng)能力，可管理DHCP設備和NAT后的私網(wǎng)設備。BIMS的工作流程如圖7所示。

　　圖7.H3C iMC BIMS工作流程

　　3.管理智能化

　　對于網(wǎng)管團隊而言，需要向其他團隊提供便利的工具以進行信息查詢、告警管理等操作。早期的網(wǎng)管工具，往往離不開命令行操作，且對于批量處理的操作支持性并不好，如網(wǎng)絡設備的MIB庫相比新的智能化技術Netconf，好比C和C++，顯得笨拙許多。因此使用的角度考慮，圖形化、智能化的管理工具，往往是比較受歡迎。

　　智能化：使用新技術，提升傳統(tǒng)MIB式管理方式的處理效率，引入嵌入式自動化架構，實現(xiàn)智能終端APP化管理(如圖8所示)。

　　圖8.消息、事件處理智能化

　　● Netconf技術

　　目前網(wǎng)絡管理協(xié)議主要是SNMP和Netconf。SNMP采用UDP，實現(xiàn)簡單，技術成熟，但是在安全可靠性、管理操作效率、交互操作和復雜操作實現(xiàn)上還不能滿足管理需求。Netconf采用XML作為配置數(shù)據(jù)和協(xié)議消息內(nèi)容的數(shù)據(jù)編碼方式，采用基于TCP的SSHv2進行傳送，以RPC方式實現(xiàn)操作和控制。XML可以表達復雜、具有內(nèi)在邏輯、模型化的管理對象，如端口、協(xié)議、業(yè)務以及之間的關系等，提高了操作效率和對象標準化;采用SSHv2傳送方式，可靠性、安全性、交互性較好。二者主要對比差異如表1所示。

　　表1 網(wǎng)管技術的對比

　　● EAA嵌入式自動化架構

　　EAA自動化架構的執(zhí)行包括如下三個步驟。

　　○ 定義感興趣的事件源，事件源是系統(tǒng)中的軟件或者硬件模塊，如：特定的命令、日志、TRAP告警等。

　　○ 定義EAA監(jiān)控策略，比如保存設備配置、主備切換、重啟進程等。

　　○ 當監(jiān)控到定義的事件源發(fā)生后，觸發(fā)執(zhí)行EAA監(jiān)控策略。

　　4.監(jiān)控平臺化

　　利用基本監(jiān)控工具如Show、Display、SNMP、Syslog等，制作平臺化監(jiān)控集成環(huán)境，實現(xiàn)全方位監(jiān)控(如圖所示)。

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