一种基于JSON的网管拓扑实现

李亚平 刘梦阳 张一村 何晓焕 敦科翔

摘要：真实的网络结构复杂多级、设备数量及种类较多，难以对网元信息及设备故障告警信息等进行高度、全面、直观的可视化监控。介绍了JSON， JTopo技术的重要特性、优势以及系统总体设计与数据处理过程，实现了一种基于JSON的网管拓扑定制，具有构建灵活、多级展示、便于存储、映射准确和耦合性低等特点，使设备告警故障分析与定位更加直观化、自动化及智能化，具有一定的应用价值。

关键词：JSON；JTopo；网管；拓扑

中图分类号：TP393.02文献标志码：A文章编号：1008-1739（2019）19-65-4

0引言

JSON是一种轻量级的数据交换语言，可在很大程度上节省数据量[1]，JTopo是一款国产免费且强大的拓扑图形化界面开发工具[2]。由于真实的网络结构复杂多级、设备数量及种类较多，难以对网元信息、设备故障告警信息等进行全面、直观的可视化监控，针对这一问题，结合JSON， JTopo技术的优势，实现了一种基于JSON的网管拓扑定制，使得设备告警故障分析与定位更加直观化、自动化和智能化。

1关键技术

1.1 JSON的重要特性

JSON数据格式简洁清晰，是独立于语言的文本格式，为开发者阅读和计算机解析提供便利[3]。JSON具有下列重要特性：①扩展性良好，能够弥补HTML仅能描述数据显示样式的缺点[4]；②格式简洁清晰、占用带宽少、传输速率高[5]；③易于解析和处理，大大提升开发效率；④支持多种语言，易于维护。

1.2 JTopo优势

JTopo基于HTML5 Canvas关系[6]，相对于当下的很多图形界面开发软件，具有如下优势：①接口设计简单，图形构建便捷；②兼容性良好[7]；③采用JSON数据格式进行数据传输，格式简洁清晰；④使用方便，容易阅读，用户满意度高；⑤占用空间少，传输高效[8]。

2系统总体设计

2.1拓扑结构

拓扑抽象和机框资源抽象如图1所示。

拓扑是网管系统的主要展现形式，是融合展示、一体化集成操作的关键所在。拓扑是树形结构，可抽象成类似的数据格式。拓扑的子网是一个小型拓扑，可逻辑迭代、降低冗余，实现分层。设备可通过3级设备描述网元进行描述，一个机框资源可对应多个设备。

2.2整体框架设计

网管拓扑实现的整体架构如图2所示，采用B/S架構，从模块上可分为以下4个部分。

①前台界面层：系统的前端模块，负责发送用户操作请求到业务逻辑层，然后接收并显示返回结果。本系统使用JTopo实现拓扑和告警等相关信息的展示。具体包括：界面组成、显示及操作。

②后台数据处理模块：系统的业务逻辑层，负责接收界面层发送的操作请求并对数据层进行访问，将结果以JSON格式返回给界面层。本系统使用Java技术，其相关数据处理过程，包括告警管理及网元和拓扑管理。

③数据库接口Hibernate：在本系统中负责连接后台数据处理模块与MySQL数据库。

④MySQL数据库：系统的数据访问层，负责存储用户输入的原始数据和经处理后的数据。

3数据处理实现

利用JSON数据格式和JTopo技术在网管系统中可以实现灵活定制、多级展示、便于存储、映射准确、耦合性低的拓扑管理功能，主要包含拓扑新建、拓扑数据展示、拓扑与网元告警映射等。

3.1关键数据表及JSON结构设计

系统中涉及的数据表包括：系统设备表（Equips）、拓扑数据表（TopoData）、机框资源表、产品系列表、设备类型表以及告警状态表等，关键数据表设计如表1所示。

表1为系统设备表，用来存储系统所管理的实际物理设备。设备通过TopoID与TopoData表关联，表示设备所属拓扑。设备通过ResID与机框资源表关联，表示设备所属机框资源。通过Series， Style， EquipID能唯一确定某个设备，并且通过Series， Style与产品系列表和设备类型表进行关联。

拓扑数据表，用来存储系统的拓扑数据。关键设计通过所属父拓扑的ID将拓扑与子网进行关联，给定最上层拓扑ID即可查询其下层的所有子网。通过子网ID唯一确定某个子网。设备的JSON结构的主要key值说明如表2所示。

3.2拓扑新建实现

拓扑新建的后台数据处理流程如图3所示。

首先解析拓扑JSON，得到拓扑信息及网元信息JSON，然后将网元信息JSON以HTML形式保存到指定路径；再保存拓扑信息到TopoData表；接着解析网元信息JSON为设备、子网或IMS；保存设备到Equips表，保存子网和IMS到TopoData表；最后判断数据是否保存成功，返回结果到前台，并给出提示。

3.3拓扑展示实现

拓扑展示的流程图如图4所示。

前台进行Ajax请求，后台根据TopoID查询拓扑，得到HTML文件路径、背景图路径、Equips表及TopoData表等需要展示的数据，然后对其进行业务处理及数据库操作，再将对象封装为JSON格式，前台调用Ready函数，获取JSON数据并解析，然后利用JTopo对其展示。

3.4拓扑与网元告警映射实现

拓扑与网元告警映射实现流程如下：

①前台通过定时器进行Ajax请求；

②后台根据拓扑ID通过回调函数查询所有属于该拓扑的子网，然后通过拓扑ID查询系统设备表和告警状态表，如果属于子网的设备存在告警，则子网也存在告警，子网的告警信息取决于属于该子网的设备的最高级别的告警，得到所有子网的告警信息，包括子网ID、告警级别和告警颜色；

③后台根据拓扑ID查询属于当前拓扑的所有设备及其对应的告警状态，得到当前拓扑设备的告警信息，包括产品系列—设备类型—设备ID、告警级别和告警颜色；

④将存在告警的对象（包括设备及子网）及相应告警信息封装为JSON数据格式；

⑤前台根据唯一标识对JSON进行解析，得到相應告警信息；

⑥前台启用告警闪烁定时器，显示拓扑中网元的告警颜色和告警级别信息。

通过上述拓扑新建、数据展示、拓扑与网元告警映射，可以实现整个网管系统实时、直观地展示信息。同时在拓扑展示页面中，还可以查看当前告警、历史告警，清除当前告警及对设备进行配置等。

本系统除了实现上述功能外，还完成了拓扑编辑、机框资源管理、设备描述网元与告警映射等。

4实验结果

经过拓扑新建、展示及拓扑与网元告警映射后，利用JSON， JTopo技术绘制出网管拓扑图和机框资源图，分别如图5和图6所示。图5中显示各网元、子网及IMS的当前状态，若存在告警，则闪烁显示告警级别及告警颜色。图6中显示各设备描述网元的当前状态，若存在告警，则闪烁显示告警级别及相应的告警颜色。

相对于其他拓扑图，该网管拓扑具有高度集成、分层解耦、高效处理、完美兼容及灵活部署等优势，可多级展示、便于存储、映射准确，实现故障设备及单元的快速定位，提高分析与解决故障的效率。

5结束语

介绍了JSON， JTopo技术的重要特性及优势、系统总体设计与数据处理过程，绘制了网管拓扑图，具有高度集成、分层解耦、高效处理、完美兼容及灵活部署等优势，设备告警故障分析与定位更加直观化、自动化及智能化，未来可借鉴和应用于设备配置、云平台、监控系统和智慧城市等。

参考文献

[1]叶晶晶.基于HTML5的拓扑图绘制引擎设计与实现[D].南昌：南昌航空大学， 2017.

[2]黄永旭.Web网络拓扑展示系统关键技术研究[D].北京：北京邮电大学， 2017.

[3]平淑文，潘珏羽，张学金，等.基于HTML5和Java Script轻量型动画框架开发[J].计算机技术与发展， 2013，23（12）：5-10.

[4]朱峰.基于JSON的互联网异构数据整合的应用研究[D].南京：南京邮电大学， 2016.

[5] Crockford D. JSON：The Fat-free Alternative to XML[J].Proc of XML，2016：1-13.

[6]谷伟.基于HTML5 Canvas的客户端图表技术研究[J].信息技术， 2013，37（9）：107-110.

[7]吴煜州.XML压缩算法及二进制数据序列化研究[D].厦门：厦门大学， 2012.

[8]王粤.硬件资源信息获取与展示系统的设计与实现[D].开封：河南大学， 2018.

[9]过其峰，阮海波，王玉红，等.基于Flex和Java的配网通信网管系统的拓扑设计与实现[J].自动化技术与应用，2018，37（12）：48-50.