圖書館信息監控與異常預測系統的製作方法
2023-10-06 06:07:04
專利名稱：圖書館信息監控與異常預測系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於信息化管理技術領域，具體涉及一種圖書館信息監控與異常預測系統。
背景技術：
隨著圖書館電子資源館藏的增加、信息化管理的普及，圖書館信息系統的規模不斷擴大，網絡結構也變得越來越複雜。引進信息監控與異常預測系統，改善軟硬體和網絡服務的可用性、健康狀況和實現故障原因分析報告是提高數字圖書館服務水平、提升業務效率並增加用戶滿意度的重要手段。
發明內容
本發明的目的在於提供一種能提高數字圖書館服務水平、提升業務效率並增加用戶滿意度的圖書館信息監控與異常預測系統。本發明提供的圖書館信息監控與異常預測系統，主要是針對圖書館應用領域，對交換機、伺服器、特定進程以及模擬訪問服務和資料庫進行監控。通過查詢相應的監測內容，用戶可以隨時了解交換機、伺服器等的運行情況。系統採集較長周期(比如半年)內的數據進行分析，得出各種系統資源的分布情況，以及變化規律。本發明提供的圖書館信息監控與異常預測系統，其物理架構圖如圖I所示。包括監控前臺10、人員20、資料庫30、監控後臺40和監控設備50。其中，監控前臺10包括控制終端101和WEB伺服器102，監控後臺40包括基於上下文的預測模塊401、探測器402和報警系統403 (包括簡訊報警4031和郵件報警4032)，監控設備50包括伺服器501、資料庫 502和交換機504。所述的監控前臺10，其中，控制終端101，主要是指人員20操作該系統的機器，常用的有筆記本電腦和臺式機。WEB伺服器102，主要是Tomcat WEB伺服器(Tomcat是一種 WEB應用伺服器，支持JSP)。所述的人員20，主要包括設備管理員、一般用戶和高級管理員。針對不同用戶，在該系統中，有不用的操作權限(添加、刪除和修改等等)。所述的資料庫30，主要是指存放系統信息、監控設備50的信息和經過探測器402 獲取的彳目息等等。所述的監控後臺40，其中，基於上下文的預測模塊401，通過檢索資料庫30收集前期一段時間內監控的各種數據以及異常處理獲取到的數據，對未來一段時間內相應設備、 服務或者資料庫等情況做出預測，並提供相應狀態信息的預測，提早做出相應的應對措施。 探測器402，根據資料庫30，獲得相關配置信息，並通過配置信息，對相關監控設備50進行監控，將監控信息保存在資料庫30中。報警系統403，包括簡訊報警4031和郵件報警4032 兩部分，通過檢索資料庫30，其中簡訊報警4031，用於在監控設備50出現嚴重情況時，將信息以簡訊和郵件兩種形式發送給人員20，郵件報警4032用於在監控設備50出現警告情況時，將信息以郵件的形式發送給人員20。所述的基於上下文的預測模塊401，通過分析歷史數據信息對相關設備運行情況進行檢測和預測，包括算法分析檢測和算法分析預測兩部分。其中，算法分析檢測用於對於某一伺服器或者交換機的某一項目(例如，內存和CPU)，在給定的一段時間中分析異常情況，為合理設置閾值做參考。算法分析預測用於對於某一伺服器或者交換機的某一項目(例如，內存和CPU)，在給定的一段時間中分析未來可能出現的情況。所述的監控設備50，包括伺服器501、資料庫502和交換機504。其中，伺服器501 可以是Windows伺服器，也可以是Linux伺服器或者Unix伺服器，資料庫502主要是指模擬訪問的資料庫，主要是MySQL、SQL Server和DB2。本發明系統按分層設計，分為物理層、持久化層、公共組件層、模型層、控制層和展示層，如圖2所示。物理層由資料庫伺服器和SMTP伺服器和簡訊報警服務組成，資料庫伺服器運行 MySQL企業級資料庫，SMTP伺服器提供ESMTP協議服務。持久化層由Hibernate 3. 2提供支持，通過MySQL5Dialet將系統數據存入或者查詢數據。公共組件層由一些基於Java5的助手類組成，包括一些數據的提取，Excel輸出等組件。模型層是由Action Bean組成。控制層由Struts2的配置文件和Struts2框架構成，負責將控制和處理分派給相應的Action Bean的特定方法處理。展示層由含有Struts2 Jsp Tag的JSP構成,負責生成用戶瀏覽器訪問的Web頁面。本發明系統平臺內容如下
圖書館信息監控系統按監控對象分，分為交換機管理、伺服器管理、模擬訪問管理、資料庫管理和報警管理五個功能模塊，以及用戶登錄、審計日誌、用戶管理和計劃任務四個管理模塊。除此以外還包括一個單獨運行的探測器服務和簡訊報警服務(如圖3所示)。圖書館信息監控系統主要包括前臺界面和後臺程序兩部分。I.圖書館信息監控系統的前臺界面，包括
(1)系統管理對於用戶和用戶進行管理，修改密碼，查看在線用戶等等操作。(2)交換機信息維護對交換機信息進行管理，包括添加、刪除和修改交換機信息， 可以配置要監控的交換機接口，查看設備當前監控信息和狀態圖。⑶伺服器信息維護對伺服器信息進行管理，包括添加、刪除和修改伺服器信息， 查看設備當前監控信息。(4)拓撲圖顯示顯示當前網絡的拓撲圖,在相應的拓撲圖中，當滑鼠移動到相應設備上時，提示相應設備的基本信息，當點擊該設備時，可以顯示當前設備的一些實時監控的數據信息。(5)檢測項配置可以對交換機和伺服器具體項目進行監控，並設置閾值，包括嚴重時的閾值和警告時的閾值，並且可以配置將報警信息發給哪個組或者那些用戶。
(6)模擬訪問服務配置可以對訪問服務進行監控，配置相應的URUForm String、 HTTP返回值以及返回頁面正則表達式，並且可以配置將報警信息發給哪個組或者那些用戶。(7)資料庫配置可以對資料庫進行監控，配置相應的JDBC URL、用戶名和密碼，並且可以配置將報警信息發給哪個組或者那些用戶。以上，前臺將相應配置信息保存在資料庫中，並從資料庫檢索出相關監控信息。在圖書館信息監控平臺的後臺中，對於該配置信息進行處理，並將監控的信息保存在資料庫中。2.圖書館信息監控系統的後臺程序，包括
⑴實時監控通過資料庫，取得相關設備的配置信息、模擬訪問服務配置信息和模擬訪問資料庫配置信息，並根據配置信息對設備、服務和資料庫進行監控，並將監控的信息保存在資料庫中。(2)異常監控處理檢索資料庫，獲得檢測項的配置信息。通過設定的閾值，當系統採集到的監測數據高於這一閾值時，產生預警或報警信息，根據級別來通過郵件或者是簡訊，通知相應人員進行查找問題並解決問題。(3)基於上下文的預測通過收集前期一段時間內監控的各種數據以及異常處理獲取到的數據，對未來一段時間內相應設備、服務或者資料庫等情況做出預測。提供相應狀態信息的預測，提早做出相應的應對措施。需要先預測各個節點在將來時刻各種資源的狀態值。首先利用系統的監測日誌數據訓練模型，然後利用模型和當前監測的數據對系統資源狀態進行一步或者多步預測。得到節點各種資源將來時刻的狀態數據後，再通過分類器判別是否會發生相應的異常。通過對數據進行分析，得知各種系統資源的分布情況、變化周期。基於學習得到的模型，一方面可以分析得到系統的趨勢分析，從而提前採取措施；另一方面通過將當前情況和歷史模型進行比較，可以判斷當前系統是否符合歷史情況以及是否有異常發生。本發明圖書館信息監控與異常預測系統是一個可獨立運行的軟體系統，用於圖書館對館內的交換機、伺服器以及模擬訪問服務和資料庫進行監控。首先實現了基礎監測功能，該功能負責監測交換機及伺服器軟體、硬體、網絡的運行情況和負載情況。通過查詢該監測內容，用戶可以隨時了解交換機、伺服器的運行是否正常。並且，自動報警功能能夠在異常出現時自動通知相關負責人，從而儘快找出問題所在並解決問題。同時實現基於上下文模型的異常監測，通過採集比較長的周期(半年)的數據進行分析，得出各種系統資源的分布情況，以及變化周期。基於學習得到的模型，一方面可以分析得到系統的趨勢，從而提前採取措施；另一方面通過將當前情況和歷史模型進行比較，可以判斷當前系統是否符合歷史情況以及是否有異常發生。
圖I示例性的說明本發明系統的物理架構圖。圖2示例性的說明本發明系統的邏輯架構圖。圖3示例性的說明本發明系統的功能模塊圖。
具體實施例方式下面將參照附圖進一步描述該平臺的內容。( I) DAO 組件設計
DAO (Data Access Object)模式實現數據訪問和業務邏輯的分離以及業務數據的對象化封裝，而DAO對象的創建一般是通過Factory模式或者Abstract Factory模式。系統中引入Java5的泛型的新特性，使得不再需要重類繁多的DAO對象，而使用統一的一個實現， 而具體的業務邏輯則通過對這個DAO對象的組合調用或者進一步擴展。DAOFactory為Singleton模式，通過getDAO方法，用於返回DAO類型的 HibernateDAO 實例。DAO 接口定義為 public interface DAO <T extends Serializable〉， 泛型T是指的被持久化的類型(即實體Bean),它必然是實現了 java. io. Serializable接口的。HibernateDAO 定義為 public class HibernateDAO <T extends Serializable) implements DAO ,該實現不含事務處理通過DAOFactory. getDAO 返回此實例，事務由 TransactionInterceptor 實現。(2)控制層設計
控制層由Struts2框架和它的配置文件構成，為了方便開發，將事務處理和權限控制放在這裡，由Interceptor實現，並根據這兩個新加的Interceptor設計了新的 Interceptor Stack。LogInterceptor用於記錄審計日誌，它會自動記錄所有通過此Interceptor的請求的用戶名、請求IP、訪問的URL和提交的參數。AuthenticationInterceptor用於權限鑑定，它通過傳入的參數privilege檢查用戶權限是否符合某種要求，比如一般用戶權限、省局用戶、國家局用戶、還是領導權限。默認為一般用戶權限。TransactionInterceptor用於事務處理,通過傳入參數datasource決定提交哪個資料庫的事務，通過重載beforeResult O在ActionBean處理結束顯示處理結果之前提交事務，如果出錯則回滾並拋出錯誤。默認為提交hibernate-defult. cfg. xml配置的資料庫。( 3 )計劃任務組件設計
系統中需要設置一些與時間有關的任務，到特定的時間執行相應的操作。但是Java 5 中只有一個由java. util. Timer和java. util. TimeTask類構成的計時器框架,它可以設定多少時間後執行某操作，但是這種固定時間間隔的計劃任務遠不能滿足系統的需要，系統除了需要在每天的固定時間處理某些事務外，還可能會在周末、月末、月初甚至周幾，每月幾號之類的時間處理事務，因而需要設計一個可配置的計劃任務組件。由於事務的下一次執行時間不固定，因而我們設ii 個ScheduleInterator接口作為時間的迭代器，計劃任務框架通過調用它的next O方法獲取下一次的執行時間。分別設計了 HourlyIterator> DailyIterator> WeeklyIterator 和 MonthlyIterator 實現該接口，控制每小時、每天、每周和每月的任務，在每周和每月的時間迭代器中還可以指定哪些天執行任務，這些迭代器的構造函數中都定義了一個Calendar類型的起始時間，如果沒有傳入這個參數則為當前時間。任務註冊的部分仍然藉助於Java 5的計時器框架，但是對它們進行一定的包裝。
在這個框架中，Scheduler類是主要的工作類,它包含一個Timer實例,通過它運行schedule方法註冊計劃任務ScheduleTask實例，也就是將其中的timertask對象註冊到Timer實例，但註冊的是一次性執行任務，當它執行完畢後需要調用。reschedule方法將其下一次執行註冊到timer,因此設計了內部類 ScheduleTimerTask,它擴展 TimerTask 類，覆蓋它的 run 方法，它執行 scheduletask 的 run方法，完成後調用reschedule方法重新註冊這個ScheduleTask。ScheduleTask類是和TimerTask類似的一個抽象類，它像TimerTask —樣維護狀態，並實現線程同步。 Schedulefforker是ScheduleTask的一個子類,它覆蓋了其父類的抽象方法run,其中考慮到任務可能會執行比較長的時間，可能會影響後面計劃的任務的執行，因而在這裡開一個新的線程去執行任務，其內部類WorkThread擴展Thread類,是一個線程體,它內部通過反射調用配置的執行任務函數以執行計劃任務。ScheduleHelper是整個框架的入口，它是 Singleton模式設計的一個工具類,它持有唯一的一個Scheduler實例,維護一個已經註冊的計劃任務的列表，提供對任務的註冊和註銷方法。當應用啟動後，需要對計劃任務進行初始化,通過ScheduleDAO對象從資料庫中取出所有的計劃任務，通過ScheduleHelper工具類把他們全部註冊到應用中，這些任務就會按既定的計劃執行。系統提供一個維護計劃任務的頁面，它被設計在系統維護模塊中，提供對計劃任務的新建、修改和刪除，操作的時候首先使用ScheduleDAO更新資料庫裡的數據，之後通過調用ScheduleHelper進行註冊或註銷，特別地當更新計劃任務的時候，首先要將原來的任務註銷，再將新的任務註冊進去，在這裡，ScheduleHelper的任務列表中的任務id和計劃任務實體Bean Task中的標識符id保持一致。
權利要求
1.一種圖書館信息監控與異常預測系統，其特徵在於系統包括監控前臺(10)、人員(20)、資料庫(30)、監控後臺(40)和監控設備(50);其中，監控前臺(10)包括控制終端 (101)和WEB伺服器(102)，監控後臺(40)包括基於上下文的預測模塊(401)、探測器(402) 和報警系統(403)，監控設備(50)包括伺服器(501)、資料庫(502)和交換機(504)等；所述的監控前臺(10)中，控制終端(101)是指人員(20)操作該系統的機器，包括筆記本電腦和臺式機；WEB伺服器(102)是Tomcat WEB伺服器；所述的人員(20)包括設備管理員、一般用戶和高級管理員；針對不同用戶，在該系統中，有不同的操作權限，包括添加、刪除和修改；所述的資料庫(30 )是指存放系統信息、監控設備(50 )的信息和經過探測器(402 )獲取的信息；所述的監控後臺(40)中，基於上下文的預測模塊(401)，通過檢索資料庫(30)收集前期一段時間內監控的各種數據以及異常處理獲取到的數據，對未來一段時間內相應設備、 服務或者資料庫等情況做出預測，並提供相應狀態信息的預測，提早做出相應的應對措施; 探測器(402 )根據資料庫(30 )，獲得相關配置信息，並通過配置信息，對相關監控設備(50 ) 進行監控，將監控信息保存在資料庫(30)中；報警系統(403)包括簡訊報警(4031和郵件報警(4032)兩部分，通過檢索資料庫(30)，其中簡訊報警(4031)，用於在監控設備(50)出現嚴重情況時，將信息以簡訊和郵件兩種形式發送給人員(20)，郵件報警(4032)用於在監控設備(50)出現警告情況時，將信息以郵件的形式發送給人員(20)；所述的監控設備(50)中，伺服器(501)是Windows伺服器，或者是Linux伺服器，或者是Unix伺服器，資料庫(502)是指模擬訪問的資料庫，包括MySQL、SQL Server和DB2。
2.根據權利要求I所述的圖書館信息監控與異常預測系統，其特徵在於所述的基於上下文的預測模塊401，通過分析歷史數據信息對相關設備運行情況進行檢測和預測，包括算法分析檢測和算法分析預測兩部分；其中，算法分析檢測用於對於某一伺服器或者交換機的某一項目，在給定的一段時間中分析異常情況，為合理設置閾值做參考；算法分析預測用於對於某一伺服器或者交換機的某一項目，在給定的一段時間中分析未來可能出現的情況。
3.根據權利要求I所述的圖書館信息監控與異常預測系統，其特徵在於系統按分層設計，分為物理層、持久化層、公共組件層、模型層、控制層和展示層；其中物理層由資料庫伺服器和SMTP伺服器和簡訊報警服務組成，資料庫伺服器運行MySQL 企業級資料庫，SMTP伺服器提供ESMTP協議服務；持久化層由Hibernate 3. 2提供支持，通過MySQL5Dialet將系統數據存入或者查詢數據；公共組件層由一些基於Java5的助手類組成，包括數據的提取，Excel輸出組件；模型層是由Action Bean組成；控制層由Struts2的配置文件和Struts2框架構成，負責將控制和處理分派給相應的 Action Bean的特定方法處理；展示層由含有Struts2 Jsp Tag的JSP構成,負責生成用戶瀏覽器訪問的Web頁面。
4.根據權利要求I所述的圖書館信息監控與異常預測系統，其特徵在於系統按監控對象分，分為交換機管理、伺服器管理、模擬訪問管理、資料庫管理和報警管理五個功能模塊，以及用戶登錄、審計日誌、用戶管理和計劃任務四個管理模塊，此外還包括一個單獨運行的探測器服務和簡訊報警服務。
全文摘要
本發明屬於信息化管理技術領域，具體涉及一種圖書館信息監控與異常預測系統。本發明系統是一個可獨立運行的軟體系統，用於圖書館對館內的交換機、伺服器以及模擬訪問服務和資料庫進行監控。本發明首先實現了基礎監測功能，該功能負責監測交換機及伺服器軟體、硬體、網絡的運行情況和負載情況。同時實現基於上下文模型的異常監測，通過採集比較長的周期(半年)的數據進行分析，得出各種系統資源的分布情況，以及變化周期。基於學習得到的模型，一方面可以分析得到系統的趨勢，從而提前採取措施；另一方面通過將當前情況和歷史模型進行比較，可以判斷當前系統是否符合歷史情況以及是否有異常發生。
文檔編號G06Q10/04GK102609789SQ20121003874
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月21日 優先權日2012年2月21日
發明者宋振中, 宋曉影, 張文強, 張用, 張計龍, 殷沈琴, 王彬, 邱曉欣 申請人:復旦大學