【硕士论文】上海轨道交通AFC主机集群监控系统的设计与实现.pdf

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1、摘要近几年随着上海轨道交通的迅速建设与发展，自动售检票系统(A u t o m a t i cF a r eC o l l e c t i o n，简称A F C)作为重要子系统之一也得到了广泛应用。同时由于A F C 系统运营业务的要求，其主机系统一般都采用集群技术，主要利用了其高可用性的特性。目前上海轨道交通A F C 系统中有数个主机集群系统，每个集群系统中又有多个节点，系统管理员定时亲临所有集群系统中的每个节点进行监控和检查，在耗费大量时间和精力的同时，不可避免人为疏漏，也无法保证A F C系统的安全、稳定运行，因此需要设计相对自动的集群监控系统，实现对A F C集群系统的可靠管理。国

2、内外现有的集群监控系统虽然已经提供了丰富的功能及优良的性能，但对于A F C 集群系统的部分个性化需求来说仍不能满足，同时这些监控系统仍然存在一些不足：(1)大多数集群监控系统采用的是C S 架构，当节点监控软件失效时，监控系统就对该节点进行监控信息的采集；(2)虽然目前有些监控系统可以在集群的某个节点发生故障时，通过电子邮件或者短消息业务向不在现场的系统管理员进行报警，但是不能判断系统管理员是否已经获知了报警信息。作者首先对部分典型集群监控系统进行了研究，结合分析了上海轨道交通A F C 售检票系统的体系结构及其运行状况，主要负责完成A F C 集群监控系统的总体设计，并实现了其中的信息采集

3、模块和短消息收发模块。本文针对几个典型集群监控系统的不足，提出了相应地改进：通过T e l n e t协议与服务器端监控软件失效的节点建立起通信，使客户端可以对该节点的监控信息进行采集；约定了短消息报警系统和系统管理员之间互发短消息的协议规则，使A F C 集群监控系统在无人值守的情况下能够判断系统管理员是否已经确认了报警信息，同时设计了超时重发机制，提高了短消息报警系统的可靠性。本文对监控系统的重要模块(信息采集模块和短消息收发模块)进行了测试，验证了其可行性。本文设计实现的A F C 集群监控系统已运行于上海华虹计通智能卡系统有限公司所开发和维护的多条轨道交通线路的主机集群上。运行结果表明

4、，本监控系统性能稳定，能可靠地实现监控系统的各项功能，并得到了用户的认可。【关键词】自动售检票系统集群监控系统高可用性短消息业务http:/ b s t r a c tW i t ht h er a p i dc o n s t r u c t i o na n dd e v e l o p m e n to fS h a n g h a iM e t r oi nr e c e n ty e a r s，A F C(A u t o m a t i cF a r eC o l l e c t i o n)，a sa ni m p o r t a n tm e t r os u b s y s

5、t e m，h a sb e e nw i d e l yu s e d M e a n w h i l e，t h eh o s ts y s t e mg e n e r a l l ya d o p t sc l u s t e r i n gt e c h n o l o g yd u et ot h er e q u i r e m e n to fA F Cs y s t e mo p e r a t i n gb u s i n e s s，w h i c hm a i n l yt a k e sa d v a n t a g eo fi t sh i g ha v a i l

6、 a b i l i t y N o w a d a y sS h a g h a iM e t r oh a san u m b e ro fA F Cc l u s t e rs y s t e m sa n de a c ho n eh a ss e v e r a ln o d e s I tw i l lc a u s el a r g ea m o u n to ft i m ea n de f f o r ti fs y s t e ma d m i n i s t r a t o r sr e g u l a r l ym o n i t o ra n dc h e c ke

7、a c hn o d eo fa l lt h ec l u s t e rs y s t e m s，w h i c hc a n n o ta v o i dh u m a no m i s s i o n sa n da l s oc a n n o tg u a r a n t e et h es e c u r i t ya n ds t a b i l i t yo ft h es y s t e m A na u t o m a t i cc l u s t e rm o n i t o r i n gs y s t e mi sn e c e s s a r yi no r d

8、 e rt oe n s u r et h er e l i a b l em a n a g e m e n to ft h eA F Cc l u s t e rs y s t e m A l t h o u g ht h ee x i s t i n gc l u s t e rm o n i t o r i n gs y s t e m sa th o m ea n da b r o a dh a v er i c hf u n c t i o n sa n dg o o dp e r f o r m a n c e，t h e yC a n tm e e ts o m ep a r

9、t i c u l a rr e q u i r e m e n t so ft h eA F Cc l u s t e rs y s t e m s，a n dt h e ys t i l lh a v es o m es h o r t c o m i n g sa sf o l l o w s：1)M o s to ft h e mu s eC Sf r a m e w o r k，w h i c hm a k e st h es y s t e mu n a b l et oc o l l e c tt h en o d em o n i t o r i n gi n f o r m

10、a t i o nw h e nt h em o n i t o r i n gs o f t w a r eo nt h en o d et h r o we x c e p t i o n s 2)E s p e c i a l l yw h e ne x c e p t i o nh a p p e n sw i t hn oo n eo ns i t e，s o m em o n i t o r i n gs y s t e m sa l r e a d yu s ee m a i lo rS M S(S h o r tM e s s a g eS e r v i c e)t oa l

11、 e r tt h es y s t e ma d m i n i s t r a t o rb u ti tC a n te n s u r et h a tw h e t h e rt h ea l e r ti n f o r m a t i o nh a sb e e nr e c e i v e dc o r r e c t l yo rn o t O nt h eb a s i so fr e s e a r c h i n go ns o m ee x i s t i n gt y p i c a lc l u s t e rm o n i t o r i n gs y s t

12、e m sa sw e l la st h ea r c h i t e c t u r ea n do p e r a t i o ns i t u a t i o no fS h a n g h a iM e t r oA F Cs y s t e m，a no v e r a l ld e s i g no ft h eA F CC l u s t e rM o n i t o r i n gS y s t e m si sd e s c r i b e da n ds o m em o d u l e ss u c ha si n f o r m a t i o nc o l l e

13、c t i n ga n dS M Sr e c e i v i n ga n ds e n d i n ga r ei m p l e m e n t e db yt h ea u t h o r T od i r e c t l ya g a i n s tt h ei n a d e q u a t eo fs e v e r a lt y p i c a lc l u s t e rm o n i t o r i n gs y s t e m，t h i sp a p e rp u tf o r w a r dt h ec o r r e s p o n d i n gi m p r

14、o v e d：B yu s i n gt e l n e tp r o t o c o lb e t w e e nc l i e n ta n ds e r v e r,i th a sr e a l i z e dt h es c h e m eo fc o l l e c t i n gm o n i t o r i n gi n f o r m a t i o nt h r o u g hc o m m u n i c a t i o nw i t ht h en o d e sw h o s em o n i t o rs o f t w a r eh a sf a i l e d

15、t or u n；I td e s i g n sa l e r ts y s t e mf o rs y s t e ma d m i n i s t r a t o rt h r o u g hs h o r tm e s s a g ea n dh u m a nm a c h i n ei n t e r a c t i o nr u l e s，w h i c hw i l lr e s e n dt h ea l a r mm e s s a g ew h e nt h ep r e v i o u ss h o r tm e s s a g ei st r a c e dt ob

16、 el o s t，i m p r o v i n gt h er e l i a b i l i t yo ft h ea l a r ms y s t e m T h i sp a p e rf i n i s h e dt h et e s t i n go nt h ei m p o r t a n tm o d u l e ss u c ha sI n f o r m a t i o nC o l l e c t i o nM o d u l ea n dS h o r tM e s s a g es e n d i n ga n dr e c e i v i n gM o d u

17、l e，w h i c hv e r i f i e dt h e i rI Ihttp:/ e a s i b i l i t ya n df u n c t i o n s T h eA F CC 1 u s t e rM o n i t o r i n gS y s t e mh a sa l r e a d yb e e ni no p e r a t i o nmm o n l t o n n gs e r v e r a lS h a n g h a im e t r oA F Cs y s t e m s，w h i c ha r ed e v e l o p e da n dm

18、 a I n t a i n e db yH u a h o n gJ i t o n gs m 州c a r ds y s t e mL i m i t e dC o r p o r a t i o ni nS h a n g h a i P r a c t l c es h o w Sm a t t h eA F CC I u s t e rM o n i t o r i n gS y s t e mc a nb er e l i a b l ei np e 怕珊i n gm o n l t o n n ga n da l a l T nf u n c t i o na n dg e t

19、st h ea p p r o v a lf r o mt h eu s e r s K e yW。r d s】：A u t o m a t i cF a r eC o i l e c t i。n，c l u S t e rm o n i t o r i n gs Y S t e m，h i g ha v a i l a b i l i t y,S h o r tM e s s a g eS e r v i c eI I Ihttp:/ F CA u t o m a t i cF a r eC o l l e c t i o n自动售检票I C MI n f o r m a t i o nC

20、o l l e c t i o nM o d u l e信息采集模块I A MI n f o r m a t i o nA n a l y z eM o d u l e信息分析模块I S MI n f o r m a t i o nS t o r a g eM o d u l e信息存储模块G MG l o b a lM a n a g e r全局管理器S M MS h o r tM e s s a g er e c e i v i n ga n ds e n d i n g短消息收发模块M o d u l eI C MS h e l lI n f o r m a t i o nC o l l

21、 e c t i o nM o d u l eu s i n g基于s h e l l 脚本的信息采集模S h e l l块I C MT e l n e tI n f o r m a t i o nC o l l e c t i o nM o d u l eu s i n g基于T e l n e t 服务的信息采集T e l n e ts e r v i c e模块S M S CS h o r tM e s s a g eS e r v i c eC e n t e r短消息服务中心G S MG l o b a lS y s t e mf o rM o b i l e全球移动通信c o m

22、m u n i c a t i o nS M SS h o r tM e s s a g eS e r v i c e短消息业务V I Ihttp:/ F C 主机集群监控系统的设计与实现1 1 课题背景第1 章概述为了构筑国际化大都市现代化交通体系，上海从上世纪九十年代就开始大力发展轨道交通，以促进经济与社会发展，改善投资环境，提升市民生活品质，缓解交通拥堵。经过十多年的建设，目前上海已建成并投入运营的轨道交通线路共有8 条，到世博会前后又将有多条轨道交通线路建成，形成轨道交通的基本骨架。轨道交通自动售检票系统(A u t o m a t i cF a r eC o l l e c t i

23、o n，简称A F C)是轨道交通的重要组成部分，已在世界各地得到了广泛应用。由于A F C 系统运营业务要求，系统基本上处于2 4 小时运行状态，因此线路中央主机系统一般都采用集群技术，主要利用集群技术的高可用性特点。集群是一组协同工作的计算机，提供了比单一计算机更具扩展性与可用性的服务平台，这些单个的计算机称为集群的节点。在客户端看来，一个集群就像是一个服务实体，但事实上集群由一组服务实体组成。与单一服务实体相比较，集群提供了以下两个关键特性：(1)可扩展性：集群的性能不限于单一的服务实体，新的服务实体可以动态地加入到集群系统中，从而增强了集群的整体性能。(2)高可用性：集群通过服务实体的

24、冗余避免了单点故障，从而能为客户端提供不间断的服务。在集群系统中，同样的服务可以由多个服务实体提供。如果一个服务实体发生了故障，另一个服务实体可以自动接管出错的服务实体，集群系统提供的这一功能增强了应用的可用性。根据集群的特性，主要分成三大类：高可用集群(H i g hA v a i l a b i l i t yC l u s t e r)、负载均衡集群(L o a dB a l a n c eC l u s t e r)以及科学计算集群(H i g hP e r f o r m a n c eC o m p u t i n gC l u s t e r)。(1)高可用集群：比较常见的是由两

25、个节点组成的H A 集群，集群系统中的节点数可能会根据所提供服务的复杂程度作相应的增加。高可用集群为了提高用户的应用程序不问断对外提供服务的能力；高可用集群不是用来保护业务数据的，保护的是用户的业务程序对外不间断提供服务，将由于软件、硬件或者人为失误造成的故障对业务的影响降低到最小程度。(2)负载均衡集群：集群中所有的节点都处于活动状态，它们分担了系统的1http:/ F C 主机集群监控系统的设计与实现工作负载。一般W e b 服务器集群和数据库集群都采用这种类型。负载均衡集群一般用于响应网络请求的网页服务器和数据库服务器。这种集群可以在接到请求时，查找接受的请求数相对较少、相对不繁忙的服务

26、器，并自动把请求转到这些服务器上。(3)科学计算集群：此类集群致力于提供单个计算机所不能提供的强大的计算能力，其又可分为高吞吐计算(H i g h-t h r o u g h p u tC o m p u t i n g)和分布计算(D i s t r i b u t e dC o m p u t i n g)。有一类高性能计算，可以把它分成若干可以并行的子任务，而且各个子任务之间没有什么关联；这种类型应用的一个共同特点是在海量数据中搜索某些模式，因此把这类计算称为高吞吐计算。另一类计算与高吞吐计算相反，它们虽然也可以分成若干并行的子任务，但是各个子任务之间联系很紧密，需要进行大量的数据交换，

27、把这类计算称为分布式计算。集群系统的这些特性已经使其成为主流体系结构。上海轨道交通A F C 中央主机集群系统主要利用了集群系统高可用性的特性，为轨道交通的正常运行提供了一定的保障，但在实际运营维护过程中，还是会面临集群系统在软硬件方面的故障问题；虽然集群技术最大的优点是防止了因单点故障而影响系统的正常运行，但是当系统中某个部件失效，如果没有及时地发现和处理，由此可能带来更大不可预见的故障和损失。另外，目前上海绝大多数轨道交通线路中央都有一个相对独立的集群系统，到2 0 1 0 年上海所建成的轨道交通线路可能有十多条，而面临的问题就是对这些相对独立的集群系统进行日常监控和维护管理了。对集群系统

28、的高效管理是充分发挥其作用的重要保证，而对集群系统进行资源调度和配置调整的依据取决于监控系统所提供的集群运行状态信息。集群监控系统的主要目标是从各个集群节点上收集监控信息，如C P U、内存、磁盘使用率以及日志、进程状态信息等，然后对这些监控信息进行分析和处理，最后根据其结果作出相应的决策。通过集群监控系统，可以了解集群系统的整体配置情况、系统中各节点的运行状态以及相关性能指标，可以对集群监控系统运行时发生的故障迸行及时地诊断分析。作为集群系统管理的重要手段，集群监控系统的功能和性能将直接影响集群系统管理的效率，进而影响集群系统运行的整体性能。目前，大多数集群监控系统的研究主要集中在可靠性与扩

29、展性上，而且有以下一些特点：(1)采集的信息类型尽可能多；(2)对采集的监控信息进行存储，以2http:/ F C 主机集群监控系统的设计与实现便于历史信息的查询分析。(3)集群系统运行状况通过图形化界面来显示。但是这些监控系统仍然存在以下不足：(1)大多数集群监控系统采用的是C S 架构，在节点监控软件失效时，监控系统将无法继续采集该节点的状态信息。(2)需要有一定的人力资源进行实时监控，在无人值守的状况下系统可能将无法真正实现报警。为了设计与实现符合上海轨道交通A F C 主机集群系统特点的监控系统，作者分析了现有国内外的监控系统，发现其不足之处，并结合上海轨道交通A F C中央主机集群系

30、统的特点，作出了相应调整与改进，使A F C 集群监控系统能够及时地发现系统中存在的故障或告警，从而使管理员能够尽早地对其进行处理，最终降低A F C 系统的故障率，实现A F C 系统正常运营时间的最大化。1 2 国内外典型集群监控系统的分析国外对集群监控系统的研究相对国内起步较早，根据不同的集群开发了不同架构的监控系统，典型的有美国加州大学伯克利分校开发的G a n g l i a l l】【2】、美国加利福尼亚大学洛斯阿拉莫斯国家高性能计算机实验室研制的S u p e r m o n t 3 1、印度高性能开发中心研制的P A R M O N 等。国内对集群监控系统的研究有曙光公司的D

31、C M M 2【4】(D a w n i n gC l u s t e rM o n i t o rM a n a g e m e n tE d i t i o n2 删)和G r i d v i e w 服务器综合管理系统v 2 O【5】等集群系统管理软件。另外，还有一些商用的集群监控系统，如H PO p e n V i e w t 6 1、I B MT i v o l i l 7 1 和B i gB r o t h e r 8 1 等。下面将对其中的几个集群监控系统作简要的介绍和分析。1 2 1 现有典型集群监控系统简介G a n g l i a 它由加州大学伯克利分校开发的，为诸如大规模

32、的机群和分布式网格等高性能计算系统，开发一个可扩展的监控系统。G a n g l i a 系统是建立在分级、联邦的基础上，其结构为树状结构，这使得它有着良好的扩展性，可以容易地适应不同规模的集群。同时，基于X M L 技术的信息传递使得系统的状态数据可以跨越不同的系统平台进行交互。此外，集中式的管理、低负载和系统的健壮性等也都是该监控系统的特点。G a n g l i a 使用的树状结构使得其可扩展性大为提高，理论上是可以进行无限扩展的。通过此树状结构，G a n g l i a 将节点进行分区，在某一个区域内的所有节点都有一个共同的多播地址，节点通过多播交换信息。区3http:/ F C 主

33、机集群监控系统的设计与实现域内的每个节点定时通过多播向区内所有的其他节点发送自身的节点状态信息，同时也接收来自其他所有邻居节点发来的状态信息，从而区内每个节点都形成了一张区域内所有节点的节点状态图，这样只需连接区域内的任意其他节点都可得到整个区域的状态图，并最终获得一张所有节点的状态图。G a n g l i a 通过多播实现动态增加和删除节点，而不需要进行任何的配置，因为节点加入后就会向多播地址发送自身的状态信息，并最终被邻居节点获得，节点退出时它的状态信息在邻居节点表中不再被更新，这将导致超时而使其失效。S u p e r m o n 是由美国洛斯阿拉莫斯国家高级计算实验室开发的一套面向L

34、 i n u x 集群的一种监控系统。它通过开发定制的L i n u x 内核监控信息采集模块(k d s b p：k e r n e ld a t as a m p l e sb a s e dp r o c)，使得节点在进行信息采集时具有很高的效率，有效地降低了对节点产生的性能影响。由于其各个部件(数据集中器s u p e r m o n 和单节点监控服务器r m o n)都采用了T C P 通信协议，因此可以灵活组织形成多级代理层次式结构，所有的m o r t 在同一个T C P 端口上进行侦听。工作时S u p e r m o n J I l 页序的连接每一个m o r t，通过和m

35、o n 进行交互获取信息，这种结构虽然使用了分层结构，但是因为只有一个S u p e r m o n，所以当节点规模变大时速度会线性下降，同时S u p e r m o n 也是监控系统中的单一失效点，使系统的可靠性下降。P A R M O N 是由印度高性能计算开发中心研制的用于集群环境的监控系统，应用于P A R A M(w o r k s t a t i o n c l u s t e r)集群系统中。P A R M O N 采用了典型的C S(C l i e n t S e r v e r,客户端服务器)体系结构，它主要由P a r m o n s e r v e r 和P a r m

36、 o n c l i e n t 两个部件组成；P a r m o n s e r v e r 部署在每个被监控节点上，它是用C 语言和P O S I X S o l a r i s 开发，用于采集节点的监控信息。P a r m o n e l i e n t 部署在一个管理工作站上，它是用J a v a 开发的，主要用于从P a r m o n s e r v e r 收集每个节点的监控信息，并以可视化的图形化界面展示给系统管理员。由于P a r m o n s e r v e r与P a r m o n c l i e n t 之间是交互式的，所以该监控系统可以灵活地选择被监控的对象进行显

37、示，这个对象既可以是整个集群，也可以是单个节点，甚至具体到节点上的某个资源。因此，P A R M O N 可以从三个层面对集群系统进行监控，即整个集群、集群中的节点以及节点上的部件。曙光公司的D C M M 2 是在D C M M l 的基础上开发的，在功能上有了很多的改进。D C M M 2 不仅提供对集群节点的软硬监控信息的进行显示，而且提供对交4http:/ F C 土机集群监控系统的设计与实现换机、磁盘阵列等其他设备的实时信息进行监控，并实时预警。D C M M 2 使用了数据库对监控信息进行存储，提供历史信息的查询和分析。它还提供了远程监控功能，可以远程监控集群的相关信息，同时支持远

38、程开关机功能。对于大规模的集群，还支持集群的模块化扩展功能。D C M M 2 集群监控系统在性能方面也作了相关优化，它采用串行并行模型和异步通信方式，减少监控信息的延迟，同时当集群规模增大时，可以选择增加监控机的方式，进行大规模节点监控信息的采集。D C M M 2 还增加了一个进程用于监控各节点的状态，检查配置文件中所列各节点是否可以连通，对已标注为不连通的节点跳过不进行操作，有效地减少了采集模块连接该节点超时需要等待的时间，提高了采集信息的效率。数据库查询采用分步返回，将查询结果分成多个数据包返回给客户端，无需等待全部数据返回后再显示，缩短了查询数据的延迟时间。曙光G r i d v i

39、 e w 服务器综合管理系统v 2 O 是继承曙光D C M M 2、D C A S、曙光G r i d v i e w 管理系统v 1 1 等监控管理产品的主要功能和技术特色，并增加多项功能开发而成的集群监控管理系统产品。曙光G r i d v i e w 管理系统提供了统一的集中式监控平台P o r t a l，具备可扩展性、集成性、可靠性和易用性，提供了对各种商用、自己研发的管理工具的集成接口。曙光G r i d v i e w 服务器综合管理系统v 2 0 系统采用模块化设计，该系统提供了集群部署恢复中心、综合监控管理系统、统一告警平台、统计报表系统、作业调度中间件、I P M I 管

40、理等多种机群管理功能。曙光G r i d v i e w 服务器综合管理系统v 2 0 采用分布式、层次化、模块化、可扩展、可定制的设计和架构，提供综合一体化的集群管理系统。1 2 2 现有集群监控系统存在的不足本文通过对现有集群监控系统的分析，发现其主要存在以下几点不足：(1)监控系统软件的自适应性差。当监控系统软件发生异常，即节点监控软件失效(发生故障)时，将无法获取集群节点的运行状态信息。大多数监控系统采用C S 的体系架构，客户端和服务器端的任何一方软件发生故障，都会使监控系统无法从节点上获取监控信息，例如P A R M O N 和S u p e r m o n。(2)在无人值守的情况

41、下，监控系统与系统管理员的交互性较差。现有的监控系统大多数提供图形化的界面来显示即时监控信息，并且在系统5http:/ F C 主机集群监控系统的设计与实现发生异常时会在界面上使用不同颜色、形状的图标或文字表示报警严重级别，提醒系统管理员处理，因此系统管理员需要时不时地关注监控系统界面显示的信息。但在无人值守的情况下，如果某个节点系统发生故障，监控系统无法将故障报警信息即时传送给系统管理员，由此可能造成一些不可预见的损失。虽然现在有些监控系统已经提供电子邮件或短消息报警的方式，但监控系统只是完成了报警信息的发送，而无法确认系统管理员是否已经知晓了报警信息。例如P A R M O N、S u p

42、 e r m o n 和D C M M 2 都提供图形化界面，但是在无人值守的情况下，都无法将报警信息传送给系统管理员，即使通过已经电子邮件等方式发出了报警信息，仍然无法确认系统管理员是否已经获知了这一报警信息。1 3 本文的研究内容与意义由于上海轨道交通A F C 系统运营业务的要求，系统基本上处于2 4 小时运行状态。到2 0 1 0 年世博会前后上海所建成的轨道交通线路可能有十多条，每条轨道交通线路都有一个相对独立的集群系统，而且每个集群系统中存在多个节点。通常情况下，系统管理员通过T e l n e t 方式远程登录到主机，并使用操作系统所提供的命令，可得到关于内存使用率、磁盘可用空间

43、、进程状态、系统日志文件以及数据库日志等信息，从而得到系统及数据库的运行状态。但是，如果要求系统管理员定时亲临所有集群系统中的每个节点进行监控和检查，将会耗费大量的时间和精力，同时不可避免人工监控中可能出现的疏漏，错过系统维护的最好时机，从而可能带来严重的后果。因此，设计开发一套相对自动化的集群监控系统就显得十分必需了。本文设计并实现了用于同常检查、监控上海轨道交通A F C 中央主机系统的A F C 集群监控系统，主要的研究工作如下：(1)对现有的A F C 集群系统的体系结构进行分析：由于操作系统的不同，在设计监控系统时需要考虑不同操作系统间的兼容性【9】；现在上海轨道交通A F C 系统

44、主要有两种集群，分别基于R e d h a tL i n u x 和H PU N I X 操作系统；两种集群在物理架构上基本一致，主体都是采用两台服务器和一个磁盘阵列组成。(2)对A F C 集群监控系统的通信模型和通信协议作了研究分析：研究了常用基于C S 架构的通信模型和R e q u e s t R e s p o n s e 拉模式的通信协议；其优6http:/ F C 主机集群监控系统的设计与实现点是通信协议简单、容易实现，缺点是在服务器数量较大时，监控信息的通信效率较低。为了尽量减少对集群性能的影响，同时提高监控信息的通信效率，因此根据各条轨道交通线路中央主机物理所在的位置进行了监

45、控的分组。(3)比较分析了可用的监控信息采集方法，从本文设计的信息采集模块的功能目标出发，采用基于s h e l l 命令和p r o c 伪文件系统相结合的方法，并设计和开发了监控信息采集模块I C MS h e l l。(4)对T e l n e t 协议的研究分析：研究了T e l n e t 的协议规范，很好地理解了网络虚拟终端、选项协商原理以及通信两端的对等性这三个概念及其规范。实现了在节点监控软件失效时，通过实现T e l e n t 协议的方法建立与该节点的通信，设计并实现了基于T e l n e t 协议的监控信息辅助采集模块I C M T e l n e t。在被监控主机端信

46、息采集模块未安装或发生故障时，I C MT e l n e t 能够临时承担采集监控信息的任务。(5)对短消息收发的研究：设计并实现了短消息的收发模块S M M，约定了人机交互的规则，利用O r a c l e 数据库中的序列号(S e q u e n c e)近似唯一性的特性，使报警系统能够判断系统管理员是否知晓了报警预警信息，并设计了超时重发机制，从而提高了A F C 集群监控系统的可靠性。本文设计实现的A F C 集群监控系统已运行于对上海华虹计通智能卡系统有限公司所研发和维护的上海轨道交通三号线、四号线、五号线、八号线和九号线的A F C 集群系统上。1 4 本文的组织结构本文共分为七

47、章：第一章概述。阐述了集群系统的现状与发展以及设计开发A F C 集群监控系统的必要性，分析了现有典型集群监控系统及其不足之处，并介绍本文所做的主要工作。第二章阐述了A F C 集群监控系统的总体设计，包括A F C 集群监控系统的功能、通信模型的选择、监控系统的架构及系统中各个模块的部署关系。第三章信息采集模块I C M 的设计。通过s h e l l 命令与p r o c 伪文件系统采集7http:/ F C 主机集群监控系统的设计与实现监控信息，并提出了在被监控主机端软件失效时，通过实现客户端的T e l n e t 协议来建立连接，通过s h e l l 命令采集监控信息。第四章短消息

48、收发模块的设计。约定了一种人机交互的规则，实现相对简单，使监控系统能够判断系统管理员是否获知了报警预警信息，从而向未确认报警预警信息的系统管理员进行短消息的重发，增强了A F C 集群监控系统的可靠性，并在此基础上对短消息收发的处理流程进行了设计和实现。第五章对A F C 集群监控系统的其余三个模块信息分析模块I A M、信息存储模块I S M 和全局管理器G M 的功能和设计进行了阐述。第六章对A F C 集群监控系统的两个主要模块(信息采集模块I C M 和短消息收发模块S M M)给出了测试结果，验证了它们的功能以及可行性，并介绍了A F C 集群监控系统的运行情况。第七章总结和展望。对

49、本文的内容和所做的工作进行总结，并提出了下一步改进和探讨的方向。8http:/ F c 主机集群监控系统的设计与实现第2 章A F C 集群监控系统的总体设计本章中，作者首先分析了上海轨道交通A F C 售检票系统的体系结构及运行状况，在确定了A F C 集群监控系统的设计目标及其功能后，阐述了A F C 集群监控系统的总体架构及其各组成模块的功能。2 1A F C 系统架构概述上海轨道交通A F C 系统(含全线)的总体架构示意图如图2 1 所绘。棱-。交换机(亢余)c 笪i T-1 _ 0喜-环百图2-l 上海轨道交通A F C 系统总体架构示意闰从图2-1 中可以看到一个A F C 中央

50、主机系统一般有两个集群系统，通过交换机实现互联。作者设计实现的集群监控系统是针对这两个集群系统的：A F C中央主机系统通过交换机实现与A F C 中央系统各操作终端、上端票务清分系统和下端车站设各系统的通信。在A F C 中央蕾机系统中，D B 和A P P 是两台采用H P U N I X l l i V 2 操作系统的R X 4 6 4 0 小型机，与一台E V A 4 0 0 0 磁盘阵列组成个集群系统f 下文中简称U N I X 集群)：其中D B(D a t a B a s e)在设计上作为数掘库服务器，A P P(A p p l i c a t i o n)丁&一轧r 蕊锄百一丁