信息化机房监控及管理系统的制作方法

本发明涉及网络配置管理，尤其涉及信息化机房监控及管理系统。

背景技术：

1、网络配置管理技术领域是一个专注于对网络和其资源的有效配置、监控、和管理的领域。网络配置管理不仅包括了设备的物理和逻辑配置，还涵盖了网络性能的监控、故障检测与恢复、以及安全管理等关键方面。通过对网络资源的精细管理，这一领域旨在保障数据通信的高效、稳定，并确保网络服务的可靠性和安全性。这对于支持现代信息技术环境中的各种应用至关重要，尤其是在数据中心、云计算环境以及大型企业网络中。

2、其中，信息化机房监控及管理系统是一种集成的解决方案，旨在优化和保障机房内部的网络、服务器、存储设备等it资源的运行状态。其主要目的是通过实时监控、数据分析和自动化管理手段，确保机房运营的高效率、高可用性和高安全性。这样的系统可以帮助运维团队及时发现和解决问题，提升信息系统的稳定性和响应速度，从而支持企业或组织的核心业务运行，减少系统停机时间，提高用户满意度。

3、传统系统在实时性、动态适应性和智能化管理方面存在诸多不足。对于设备健康状况和链路质量的评估不够精确，难以有效预测故障，加剧了网络维护的复杂性和开销。固定的带宽分配策略未能适应网络需求的动态变化，尤其在网络流量高峰期，导致关键业务性能受损，影响企业运营和用户体验。这些局限性突显了传统系统在处理现代网络环境挑战、保障网络性能和服务品质方面的不足。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的信息化机房监控及管理系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：信息化机房监控及管理系统包括：

3、网络状态监测模块基于网络设备和连接数据的实时流，进行实时信息采集，通过查询网络设备数据库，获取运行状态信息包括接口速率和带宽利用率，并进行时间戳标记，生成网络状态快照；

4、拓扑动态更新模块基于所述网络状态快照，进行网络拓扑结构的实时更新，通过更新网络设备之间的连接状态信息，对邻接矩阵中的元素值进行实时调整，并进行图的连通性和路径成本重新计算，生成网络拓扑图；

5、设备健康检测模块对所述网络拓扑图，进行设备性能和故障率的评估，通过检查每个设备状态参数，并与预设规则进行比对，识别潜在问题设备，生成设备健康状态指标；

6、链路质量分析模块基于所述设备健康状态指标，进行网络中多链路的延迟和丢包率测量，通过解析测量结果，对每个链路进行性能评估，并基于性能标识链路，生成链路质量分析数据；

7、路径优化策略模块使用所述链路质量分析数据，进行数据流的传输路径优化规划，通过计算每条数据流的最优传输路径，参照链路质量数据作为权重，生成路径优化方案；

8、带宽动态管理模块根据所述路径优化方案，进行网络中多链路的带宽分配调整，通过设置数据流的最大传输速率，为关键应用和服务保留关键带宽，生成带宽管理策略；

9、网络调整实施模块基于所述带宽管理策略，进行网络流量监测，建立网络连接，获取当前带宽使用情况，根据带宽上限调整网络配置，利用测试环境验证调整方案的有效性，生成网络调整操作结果。

10、作为本发明的进一步方案，所述网络状态快照包括设备标识、接口速率、带宽利用率，所述网络拓扑图具体为设备连接关系、链路状态、网络连通性，所述设备健康状态指标包括cpu利用率、内存使用率、设备重启频次，所述链路质量分析数据包括链路延迟、丢包率、链路评级，所述路径优化方案包括数据流最优路径、预计传输效率、路径连通性，所述带宽管理策略包括关键业务带宽保留、非关键流量带宽限制、动态带宽分配，所述网络调整操作具体为路由规则更新、带宽限制调整、测试验证结果。

11、作为本发明的进一步方案，所述网络状态监测模块包括接口监测子模块、带宽分析子模块、快照整合子模块；

12、所述接口监测子模块基于网络设备和连接数据的实时流，进行数据监听服务的建立，对网络数据包进行实时捕获，解析数据包头部信息，提取接口速率信息和接口信息，生成接口速率信息；

13、所述带宽分析子模块基于接口速率信息，进行时间序列分析，设定带宽利用率的阈值，对超过阈值的数据点进行标记，计算总体的带宽利用率，得到带宽利用分析结果；

14、所述快照整合子模块基于带宽利用分析结果，对时间戳进行格式化，并进行时间序列重采样，同时对缺失值进行前向填充，利用当前时间戳进行时间标记，通过数据整合方法将时间序列数据与时间戳数据整合，生成完整网络状态结果，得到网络状态快照。

15、作为本发明的进一步方案，所述拓扑动态更新模块包括网络状态监控子模块、邻接矩阵更新子模块、连通性与路径成本计算子模块；

16、所述网络状态监控子模块基于网络状态快照，采用实时网络监控技术，进行实时监控网络设备的连接状态变化，记录发生变化的设备及其端口状态，生成网络状态变更记录；

17、所述邻接矩阵更新子模块基于网络状态变更记录，更新邻接矩阵以反映设备间当前的连接状态，调整对应矩阵元素值，生成更新后的邻接矩阵；

18、所述连通性与路径成本计算子模块基于更新后的邻接矩阵，通过创建图对象，根据邻接矩阵添加边和权重，计算从起始节点到目标节点的最短路径和成本，将计算结果以图形方式展示，生成网络拓扑图；

19、所述网络状态监控技术采用公式

20、

21、其中，p′(k＝k)为考虑网络复杂性因素后，在给定时间段内观察到k次状态变化的概率，e为自然对数的底数，λ为单位时间内平均观察到的网络状态变化事件数，t为观察时间长度，k为观察到的事件数，c为网络连接数，s为网络服务种类数，a为网络活动强度指标，b为网络负载平衡指标，w1、w2、w3、w4为权重系数。

22、作为本发明的进一步方案，所述设备健康检测模块包括性能评估子模块、故障率分析子模块、问题设备识别子模块、健康状态指标生成子模块；

23、所述性能评估子模块基于网络拓扑图，对每个设备状态参数进行历史数据分析，预测未来性能趋势，并与预设的性能阈值进行比较，识别性能低于预期的设备，生成性能分析结果；

24、所述故障率分析子模块基于性能分析结果，根据设备的历史故障记录和性能参数进行故障预测模型训练，计算每个设备的故障概率，并进行风险设备标识，生成故障概率评估结果；

25、所述问题设备识别子模块基于故障概率评估结果，根据设备的故障概率和性能分析结果，以及关联输入特征进行问题设备分类，对设备划分风险等级，并进行标注，生成风险等级分布表；

26、所述健康状态指标生成子模块基于风险等级分布表，对每个设备的性能分析结果、故障概率评估和风险等级进行加权计算，得出每个设备的健康状态得分，并进行排序，生成设备健康状态指标。

27、作为本发明的进一步方案，所述链路质量分析模块包括延迟丢包测量子模块、链路性能分析子模块、质量分级归档子模块；

28、所述延迟丢包测量子模块基于设备健康状态指标，对网络中的多条链路使用ping和traceroute命令进行延迟和丢包率测量，通过发送icmp回显请求和确定数据包路径记录延迟，得到链路延迟丢包数据；

29、所述链路性能分析子模块基于链路延迟丢包数据，使用z得分标准化处理对数据进行性能分析，比较差异化链路的延迟和丢包情况，并对每条链路的性能进行评估，生成链路性能分析结果；

30、所述质量分级归档子模块基于链路性能分析结果，通过构建决策树模型对链路进行质量分级，将链路性能数据作为输入，根据性能评估结果设定链路的质量等级，并将链路按质量等级归档，生成链路质量分析数据。

31、作为本发明的进一步方案，所述路径优化策略模块包括链路质量分析子模块、路径规划子模块、优化方案生成子模块；

32、所述链路质量分析子模块基于网络中的链路质量分析数据，进行多链路质量得分的计算，综合评估包括延迟、带宽、丢包率在内的多个指标，通过加权平均法综合多个指标，生成链路质量评分表；

33、所述路径规划子模块基于链路质量评分表，进行最短路径搜索，使用dijkstra算法根据链路质量评分作为路径成本，为每条数据流基于成本捕捉最优传输路径，得到最优路径清单；

34、所述优化方案生成子模块基于最优路径清单，进行数据流传输路径的优化规划，通过分析当前网络状态和数据流需求，按照最优路径进行路径分配和调整，获取路径优化方案。

35、作为本发明的进一步方案，所述带宽动态管理模块包括路径分析子模块、带宽调整子模块、策略应用子模块；

36、所述路径分析子模块基于路径优化方案，构建网络图模型，分析网络拓扑结构，遍历每个路径，通过循环遍历节点组合，选定两点间最短路径，获取路径上链路的性能指标，评估每条路径的链路性能，基于总延迟最小原则选择最优性能路径，生成优化路径分析结果；

37、所述带宽调整子模块基于优化路径分析结果，进行网络流量分析，根据当前网络流量和应用优先级，调整带宽分配，匹配关键应用和服务的需求，获取带宽分配调整参数表；

38、所述策略应用子模块基于带宽分配调整参数表，进行网络状况监测，根据监测结果和应用服务的带宽需求，动态调整带宽分配策略，生成带宽管理策略。

39、作为本发明的进一步方案，所述网络调整实施模块包括带宽监测子模块、连接建立子模块、调整方案测试子模块；

40、所述带宽监测子模块基于带宽管理策略，进行网络流量数据的捕获和分析，记录网络带宽使用情况，包括时间戳、源与目标ip、数据包大小，生成带宽使用详情数据；

41、所述连接建立子模块基于带宽使用详情数据，分析网络负载情况，建立优化后的网络连接，记录连接的图模型和最短路径选择算法，生成网络连接优化详情状况；

42、所述调整方案测试子模块基于网络连接优化详情状况，发送icmp数据包，配置网络设备，设置路由表项、跳数限制、超时时间，利用ping工具监控网络延迟和丢包率，调整权重参数，生成网络调整操作结果；

43、所述最短路径选择算法采用公式

44、d(v)＝min{d(v),d(u)+c(u,v)+α·l(u,v)+β·t(u)+γ·s(v)}

45、其中，d(v)为从源节点到节点v的最短距离，d(u)为从源节点到节点u的最短距离，c(u,v)为从节点u到节点v的路径成本，l(u,v)为节点u和节点v之间的负载平衡系数，t(u)为节点u的流量处理能力，s(v)为节点v的安全级别，α、β、γ为权重系数。

46、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

47、本发明中，通过动态拓扑更新，网络结构的实时精确反映成为可能，为故障预测和设备维护提供了强有力的支持。链路质量分析与路径优化策略不仅提升了数据传输效率，还实现了资源利用的最大化，有效减少了网络延迟和数据丢失。带宽动态管理与网络调整实施进一步提高了网络适应性和服务品质，确保了关键应用和服务的稳定运行。