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学长模板基本格式中国科学技术基于pp的分布式机房监控系统的设计与实现答辩分析_图文

基于P2P的分布式机房监控管理系 统的设计与实现

答 辩 人:
指导老师: 工作单位:

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背景及意义 系统需求分析 系统设计 系统实现

总结与展望

致谢

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背景及意义 系统功能需求分析 内存数据库设计 系统详细设计与实现

系统测试

总结

致谢

研究背景
随着现代社会各行各业的IT信息化建设的飞速发展和不断深 入,中小型的UPS动力机房数量越来越多,由于长期缺乏有 效的管理,使得机房管理面临各种各样的问题,典型的问题主 要包括以下三个方面: ? 空调制冷出现问题,机房网络设备由于高温造成损坏、网络 中断、网络传输缓慢等问题; ? 机房环境出现漏水、电路短路、UPS损坏、负载破坏,甚至 发生火灾等意外事故; ? 配电柜发生线路等故障,配电不合理等。 鉴于以上原因,本文决定建立一个分布式机房监控系统来 实现对机房内部所有设备的运行状态的实时监控。

研究目的
该系统研究分布式机房监控系统的目标主要有以下四个方面: ?为机房内部的各种设备以及运行在服务器上的应用系统提供安全可靠的环 境; ?在以往的机房管理工作中,一般都是事后处理,而建设了该系统后,可以

对机房的故障提前预防,减少了维护费用,达到一次投资终身受益的目的;
?在以往的机房管理工作中,机房监管人员都是定期的对服务器进行维护, 不能直观的对服务器的运行状况进行把握,该系统建立后,管理人员只需要

通过监控系统的客户端就可以实时的了解机房的动态信息,提高工作效率;
?在整个系统的研发过程中,采用的是面向对象的设计思想以及模块化的软 件开发方法,将系统分层典型的三层架构,层与层之间通过接口进行通信,

提高了系统的内聚性,降低了系统的耦合性,使得系统具有更大的可扩展性
和可维护性。

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背景及意义 系统功能需求分析 内存数据库设计 系统详细设计与实现

系统测试

总结

致谢

系统功能需求分析

本系统主要负责采集各站点各类型只能设备和视频设备的数据,绘制曲线,完成 数据的检索、处理,以及越界报警等功能。整个系统平台的功能主要包括: ? 现场监控功能 系统要对现场的各种监控参数进行实时的查看、监控和告警信息的统计,通过系 统能够及时的发送到服务器中,以便系统做到记录在案,有章可循。同时对于 各个监控单元的信息能够通过系统的优势进行远程的“五遥”控制,即实现系 统的遥调、遥控、遥信和遥视功能。能够对所看到的实时画面进行重点监控, 对各类设备进行重点勘察,同时对设备进行远程的参数配置和管理,确保系统 正常运行。 ? 告警功能 在系统中对于告警要进行重点设计,这在系统的开发过程中是非常重要的,因为 告警的级别直接反应了危险的等级,需要在系统中设定灵活定义的界面,方便 进行灵活的系统设置。比如可以根据不同的级别、不同的告警内容发出不同的 告警声音和颜色的变化,随着系统的不断使用,听到声音就知道是什么告警, 看到颜色就知道告警级别。要通过声光互补的告警实现系统的告警功能。同时 对于系统中发出的告警要提供统计分析的同能,在发生问题后,系统自动记录 相关的系统告警和类型等详细信息,在发生告警以后可以进行查询,方便对于 告警的细节性把握,要求准确率要高。

系统功能需求分析
?配置管理功能
在该功能模块,不仅包括对设备参数的配置,还包括对系统用户权限的设置。不同 的用户所需要的功能操作不尽相同,这就需要在需求调研和分析的时候,确定该系 统所涉及到的用户类型以及每类用户所具有的操作权限,系统管理员在对用户信息 进行维护的时候,可以根据实际的需要给用户分配相应的权限,使得责任更加的明 确。

?安全管理功能 系统提供多级口令和多级授权,以保证系统的安全性;系统对所有的操作 进行记录,以备查询;系统对值班人员的交接班进行管理;监控系统有设 备操作记录,设备操作记录包括操作人员工号、被操作设备名称、操作内 容、操作时间等。监控系统有操作人员登录及退出时间记录。监控系统有 容错能力,不能因为用户误操作等原因使系统出错,退出或死机。监控系 统具有对本身硬件故障、各监控级间的通信故障、软件运行故障自诊断功 能,并给出告警提示。系统具有系统数据备份和恢复功能。 ?短信功能 短信功能以SMS短信技术为基础,为用户提供了一种易用、低价且功能丰 富的告警监控手段。

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背景及意义 系统功能需求分析 内存数据库设计 系统详细设计与实现

系统测试

总结

致谢

内存数据库设计----体系结构设计
分布式机房监控系统中,其数据库的关键在于数据信息的汇集、索引及队列的 规划。数据表体现的是对监控信息的实时采集情况,而索引则是为了方便信息 的检索而设置的。队列的合理规划则能够更好的推进信息查询效率。 其中, 内存数据库的体系结构设计如下图所示:

内存数据库设计----数据库表的设计
表对象数据结构的设计十分简洁。在进行表数据结构的设计过程中,要将传统的数据 的输入、数据的删除以及其它类型数据的插入,乃至原有数据的修改等都是可以被广 泛的应用在表数据结构设计过程中的。 其中,数据库表结构如下所示:
Typedef struct { DBHANDLE CHAR WORD BYTE DWORD DWORD LPSTR DBHANDLE DBHANDLE }

EngineRoom _Handle; //关系表句柄 EngineRoom _name; //关系表名 EngineRoom _Tag; //二维表状态标志 EngineRoom _SaveFile; //是否需要存盘 EngineRoom_DomainNum; //有效记录数 EngineRoom _TupleNo; //二维表当前存放数 EngineRoom _Addr; //二维表元祖存放地址 EngineRoom _DexHandle; //二维表索引句柄 EngineRoom_IdleHandle; //空闲记录句柄

内存数据库设计----表的相关方法设计

内存数据库设计----表的相关方法设计

内存数据库设计----索引结构设计
T树结构

内存数据库设计----索引结构设计
Hash索引结构

内存数据库设计----索引算法比较与选择

内存数据库设计----维护平台的设计
而为了提升存储的效率,本文在研究的过程中也研发了一个整体性存储的数据库文 件架构,如下图所示:

本系统所采用的异常处理机制如下图所示:

内存数据库设计----接口设计
通常认为的接口起到的是一个桥梁的作用。而在内存数据库之间,不同的数据之间 的信息调用也是需要通过接口来实现的。通过接口,不仅是有助于不同数据库之间 实现数据的独立管理,同时也能够使整个系统平台实现更好的互通和融合。用户通 过接口进行数据库信息访问的运行方式如下图所示:

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背景及意义 系统功能需求分析 内存数据库设计 系统详细设计与实现

系统测试

总结

致谢

系统详细设计与实现—拓扑结构设计
本课题所涉及的监控系统网络中的节点分为两大类:超节点(Super Node)和一般 节点(Peer)。在该系统的研究过程中,采用的是基于超节点的网络拓扑结构。其中, 网络拓扑结构如下图所示:

系统详细设计与实现—拓扑结构设计
在上述基于超节点P2P拓扑结构的基础上,本文所设计的大规模分布式监控系统 其系统结构如下图所示:

系统详细设计与实现—软件结构设计
在软件的体系结构上,系统按照模块化、可扩展和易于开发的原则把整个软件划 分成五个层次,分别为现场设备监控层、通信层、数据存取层、业务逻辑处理层 和用户界面表现层,其体系结构如下图所示 :

系统详细设计与实现—功能模块设计
根据上述的软件体系结构,本文按照模块化的方法把监控系统主要划分成如下模 块:数据采集模块,WCF通信模块,数据管理模块,P2P管理模块,告警模块, 日志模块,短信模块,视频模块,图形显示模块等功能模块。其模块结构如下图 所示:

系统详细设计与实现—功能模块设计
各个模块之间的交互示意图如下图所示:

系统详细设计与实现—功能模块设计
?数据采集模块
?WCF模块

系统详细设计与实现—功能模块设计
?P2P节点管理模块
?业务模块

系统详细设计与实现—系统部署与应用
上级监控服务器

WCF 通信模块

RS485

RS232 RS485

RS485

监控现场

RS485/RS232

数据采集服务器

电参数

液体渗漏

门禁

温感传感器 湿感传感器 烟感传感器

下级监控服务器 WCF 通信模块
RS485

TCP/IP

摄像头

监控现场

总队监控客户端

总队监控服务器

支队监控客户端 分队监控客户端 支队监控服务器 支队监控服务器 支队监控服务器

分队监控服务器

分队监控服务器

分队监控服务器

分队监控服务器

分队监控服务器

分队监控服务器

机房

机房

机房

机房

机房

机房

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背景及意义 系统功能需求分析 内存数据库设计 系统详细设计与实现

系统测试

总结

致谢

系统测试—测试原则
在进行系统测试过程中,必须遵循一定的原则来进行,该系 统在测试阶段遵循的原则如下: 1、“讳疾忌医”的原则 2、要有充分的测试数据的准备工作 3、全面覆盖原则

系统测试—功能测试
?温湿度监控

系统测试—功能测试
?空调运行状态监控

系统测试—功能测试
?火警渗水监控

系统测试—功能测试
?市电监控

系统测试—功能测试
?配电开关状态监控

系统测试—性能测试

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背景及意义 系统功能需求分析 内存数据库设计 系统详细设计与实现

系统测试

总结

致谢

总结
本文从实际的机房监控系统应用需求出发,在详细分析传统的机房监控系统不足的 基础上,设计并实现了一种基于超节点P2P结构的分布式机房监控系统。该系统 利用当前优越的内存数据库技术存储和管理监控数据,并采用多种新型技术实现 和优化系统的性能,如利用WCF技术实现和优化监控节点之间的通信,利用 WPF技术实现友好的可视化的图形界面等。本文的工作主要包括: ? 通过分析当前机房监控系统体系结构存在的问题,设计了一种基于P2P结构的分 布式监控系统架构; ? 针对当前监控系统中数据存储和管理难以达到实时和高效访问的问题,设计并实 现了一个基于对象的内存数据库系统OMMDB; ? 基于所提出的分布式监控系统框架和内存数据库系统,实现了一个功能较为完善 的分布式监控系统平台; ? 对实现的分布式机房监控系统进行了大量的调试和测试,并在现实中进行了部署 应用,同时根据实际应用反馈信息不断改进和更新系统。 通过系统的实际部署和测试发现,所设计的分布式机房监控系统不仅能够满足机房 监控应用的需求,而且具有使用便捷、稳定性强、准确、可扩展性强以及可维护 性强等诸多方面的优点。

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背景及意义 系统需求分析 系统设计 系统实现

系统测试

总结

致谢

?感谢软件学院对我的培养与教育! ?感谢我的导师在整个研究生期间 对我的教诲与指导! ?感谢所有的老师和同学!

?感谢各位评审专家!