摘要：本文介紹了SNMP的協(xié)議以及在設備中使用SNMP的必要性, 重點(diǎn)介紹了智能音頻切換器中基于私有MIB的代理擴展和目標開(kāi)發(fā)板的交叉編譯, 在MG-SOFT MIB軟件平臺下實(shí)現MIB庫的編譯和基于SNMP表格的節點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn), 特別說(shuō)明了在目標板上實(shí)現SNMP代理軟件自啟動(dòng)運行所進(jìn)行的文件配置。

　　關(guān)鍵詞：SNMP; MIB; mib2c; FPGA;

　　Abstract：This paper introduces the SNMP protocol and the necessity of using SNMP in the device, introduces the cross compiler and target agent extended private MIB development board based on intelligent audio switcher, MIB compiler and library node based on SNMP table access in MG-SOFT MIB software platform, especially explained how to achieve self starting operation the configuration files of SNMP agent software on the target board.

　　Keyword：SNMP; MIB; mib2c; FPGA;

　　1、引言

　　隨著(zhù)廣播電視事業(yè)的發(fā)展, 國內各廣播電臺陸續開(kāi)始進(jìn)行技術(shù)革新, 廣播的播出節目的套數越來(lái)越多, 特別是總控機房的改建, 對廣播電視安全可靠播出的要求也越來(lái)越高, 安全播出是廣電行業(yè)的生命線(xiàn), 這不僅要求值班人員要進(jìn)一步強化安全播出意識, 更重要的是要提高我們的安全播出手段, 提高設備安全性、穩定性及可靠性, 避免停播事故, 而會(huì )議擴聲系統和指控中心在一些重要場(chǎng)合對語(yǔ)音信號的鏈路傳輸也有很高的要求, 這些都需要做到多路備份, 在主路音頻鏈路出現故障時(shí)可以快速實(shí)現通道切換。

　　在這個(gè)互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的時(shí)代, 多媒體網(wǎng)絡(luò )技術(shù)大量普及給音頻切換器類(lèi)產(chǎn)品融入了新元素, 通過(guò)接入網(wǎng)絡(luò )可以實(shí)現對設備的實(shí)時(shí)監控和操作。隨著(zhù)一體化管控平臺的日漸普及, 將設備納入到平臺體系下已經(jīng)是大勢所趨。簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議SNMP (Simple Network Management Protocol) 是按照“若要管理某個(gè)對象, 就必然會(huì )給該對象添加一些軟件或硬件, 但這種“‘添加’必須對原有對象的影響盡量小些”的基本原則來(lái)設計的, 其最重要的指導思想就是要盡可能簡(jiǎn)單[1], 按照這個(gè)思路, 一體化管控平臺就可以通過(guò)SNMP代理對我們的設備實(shí)現訪(fǎng)問(wèn)、監控。

　　2、SNMP協(xié)議簡(jiǎn)介

　　SNMP簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議是基于以太網(wǎng), 提供網(wǎng)絡(luò )管理服務(wù)的應用協(xié)議, 其產(chǎn)生的目的, 就是為了使松散的網(wǎng)絡(luò )更加有效地運行[2]。它廣泛應用于監測網(wǎng)絡(luò )的狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò )設備的運行情況、各種電腦設備以及一些輔助的外圍設備的工作狀態(tài), 使得網(wǎng)絡(luò )管理員通過(guò)對節點(diǎn)的查詢(xún)和設置, 發(fā)現并定位故障, 進(jìn)而采取相應措施維護網(wǎng)絡(luò )。

　　SNMP的網(wǎng)絡(luò )管理由三個(gè)部分組成, 即管理信息庫MIB、管理信息結構SMI以及SNMP本身。其中SNMP是以MIB (管理信息結構) 為基礎來(lái)描述被監管資源, 由此建立的數據集和稱(chēng)之為MIB庫。它是一種樹(shù)型結構存儲被管網(wǎng)元信息的數據庫, 反映了該MIB樹(shù)上每個(gè)節點(diǎn)中被監管資源的狀態(tài), 被監管的對象都處于葉子節點(diǎn)上, 每個(gè)被監管對象都由一個(gè)唯一的對象標識符來(lái)識別。

　　管理信息結構 (SMI) 對管理信息的名稱(chēng)組織方式、信息描述方式, 以及傳輸編碼機制進(jìn)行了約定。SMI確定由ASN.1作為消息定義抽象語(yǔ)句, 采用基本編碼原則 (BER) 提供傳輸語(yǔ)句, 采用對象標志符 (OID) 作為管理對象名稱(chēng)的命名方式。MIB和SMI體現了SNMP中管理對象信息的組織方式[2]。

　　2.1、基于私有MIB的代理擴展及交叉編譯

　　智能音頻切換器是進(jìn)行多路專(zhuān)業(yè)音頻切換的廣電級設備, 為了在一體化管控平臺中增強設備的可管理性, 實(shí)現平臺化的切換控制和檢測, 設備使用了SNMP代理與網(wǎng)管服務(wù)器進(jìn)行對接。該設備具有10組2選1的音頻信號切換模塊, 擁有多種功能模式。為了將設備各個(gè)切換模塊的通道狀態(tài)、電平信息、告警信息、切換模式以及是否連接等狀態(tài)通過(guò)SNMP代理上報到網(wǎng)管服務(wù)器, 需要按照SNMP管理要求定義自己的私有MIB, 將原有的標準MIB II進(jìn)行擴展。其中私有的MIB一般定義在iso.org.dod.intemet.private.enterprise節點(diǎn)下。設備與網(wǎng)管服務(wù)器連接的系統如圖1所示。

圖1 設備與網(wǎng)管服務(wù)器連接的系統圖

　　SNMP代理軟件開(kāi)發(fā)使用的環(huán)境為嵌入式Linux-2.6.32.2, 交叉編譯鏈版本為arm-linuxgcc4.3.2, SNMP的版本為net-snmpv5.4.2.1, 硬件是以S3C2440為核心處理器的ARM網(wǎng)絡(luò )模塊[3]。

　　net-snmp把管理信息結構SMI (Structure of Management Information) 中的對象分為兩大類(lèi):scalar和table。scalar變量包含我們常用的整型, 字符串, 時(shí)間等數據類(lèi)型。table表就是scalar的一種集合, 由一個(gè)和多個(gè)列組成, 類(lèi)似于數據庫中的表, 它必須具有索引項, 用來(lái)按一定順序檢索表項。智能音頻切換器的代理擴展主要是以table來(lái)實(shí)現, 以scalar為輔助。

　　ARM端與PC端的通信采用SNMP表格來(lái)實(shí)現, 這是因為SNMP Table是對象的有序集合, 設備中切換模塊數據的組織用表格來(lái)表達更方便, 同時(shí)使用多個(gè)對象的組合才能完整描述切換模塊的工作狀態(tài), 而且各個(gè)切換模塊工作狀態(tài)格式的信息有多條編寫(xiě)含有table結構的MIB文件, 使用MG-SOFT MIB Compiler檢查好語(yǔ)法, 特別需要注意MIB中的table, entry的大小寫(xiě), OBJECT-TYPE的變量名必須以小寫(xiě)開(kāi)頭。文件將設備的OID (Object I-dentifier對象標識符) 定義在experimental.8888.3.3節點(diǎn)下, 該節點(diǎn)下又定義了1個(gè)設備狀態(tài)表格myCard Status Table, 表格由my Card Index, myCard Alarm, my Cardswitch Status, my Card Level Threshold, my Card Switch Delay和my Card Connect Status等11個(gè)條目構成, 其中my Card Index代表切換模塊序號, my Card Alarm代表切換模塊是否告警, my Cardswitch Status代表切換模塊的切換狀態(tài), my Card Level Threshold代表切換模塊的門(mén)限電平, my Card S-witch Delay代表切換模塊的切換延時(shí), my Card Connect Status代表切換模塊連接狀態(tài)等信息, 通過(guò)表格設備代理可以將10路切換模塊的信息反饋到網(wǎng)管服務(wù)器。如表1所示。

表1 MIB文件的table結構

　　根據ASN.1語(yǔ)法編寫(xiě)MIB庫文件, 其中表格類(lèi)型是一個(gè)特殊類(lèi)型的聲明, 表格內聲明的對象稱(chēng)為列對象, 表格對象可以看作是一些標量對象的集合。利用SEQUENCE和SEQUENCE OF定義表格和表格中的行, 通常來(lái)說(shuō), 表格對象的名字后面加有后綴Table, 行對象的名字后面加有后綴Entry[4]。如表2所示。

表2 MIB庫文件的語(yǔ)法說(shuō)明

　　其聲明如下:

　　按照表格類(lèi)型的聲明格式, 智能音頻切換器的MIB文件DAL3100-MIB.txt編輯如下 (由于整個(gè)表格內容較多, 這里僅列出幾項) 。

　　在Fedora系統中把生成的DAL3100-MIB.txt放到usr/local/net-snmp/share/snmp/mibs/的文件夾里, 并將該mib添加到環(huán)境變量MIBS中, 查看MIB是否添加成功:

　　mib2c工具將MIB庫轉化為代理程序框架, 然后基于此框架進(jìn)行進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。利用mib2c提供的表格生成模版其目的一是可以降低對SNMP知識的要求, 二是分離請求中對數據的定位和響應中對數據的處理, 使得實(shí)現上集中在對數據的處理上。

　　生成的文件中只有my Card Status Table.c, myCard Status Table_access.c的內容需要修改。設備中所有切換模塊的狀態(tài)都通過(guò)ARM平臺的地址/數據總線(xiàn)加片選信號從FPGA中提取, 網(wǎng)管代理模塊會(huì )定時(shí)查詢(xún)切換模塊, 20ms沒(méi)有狀態(tài)數據回應認為該切換模塊掉線(xiàn), 上報table中的數據填充notconnected (2) 。

　　交叉編譯net-snmp前確保arm-linux-gcc安裝成功并已設置好環(huán)境變量。將net-snmp解壓到工程目錄下, 進(jìn)入net-snmp源碼目錄下 (此處是net-snmp-5.4.2, 以下使用該目錄代表源碼目錄) , 配置編譯選項:

　　執行下列命令:

　　將開(kāi)發(fā)的代理程序靜態(tài)編譯進(jìn)net-snmp框架中, 按照功能需求編輯所需的所有.c和.h文件, 然后在/agent/mibgroup/下新建一個(gè)文件夾mini2440, 把所有要編譯的模塊的代碼拷貝到里面, 在上級目錄/mibgroup/下建立一個(gè)mini2440.h文件, 添加所要編譯的模塊的目錄:

　　config_require (mini2440/my Card Status Table)

　　重新configure時(shí), 用--with-mib-modules="mini2440", 就可以編譯所有模塊了。配置完成后進(jìn)行交叉編譯:make, 然后是使用make install進(jìn)行安裝, install之后在net-snmp/agent目錄下會(huì )生成一系列的可執行文件。編譯得到的snmpd比較大, 需要進(jìn)行strip壓縮處理, 使用arm-linux-strip命令來(lái)實(shí)現, 靜態(tài)編譯的snmpd大概有1.3M, strip后只有600K。

　　2.2、移植到目標開(kāi)發(fā)板

　　將經(jīng)過(guò)交叉編譯后的snmpd文件上傳到目標板的/usr/sbin目錄下 (需要更改訪(fǎng)問(wèn)權限為755可執行) , 同時(shí)在/etc/init.c/r CS文件中添加snmp開(kāi)機自啟動(dòng)服務(wù):

　　snmpd-f-Le&

　　在運行net-snmp之前先要進(jìn)行環(huán)境設置, 否則無(wú)法查詢(xún)到結果。環(huán)境配置文件由snmpconf命令交互生成。運行snmpconf后, 提示有三個(gè)配置文件:snmpd.conf, snmptraps.conf, snmp.conf。其中snmpd.conf用來(lái)配置代理和管理端通信時(shí)的參數。拷貝net-snmp-5.4.2.1/EXAMPLE.conf為snmpd.conf, 修改后將文件下載到開(kāi)發(fā)板的/usr/local/share/snmp/目錄下下 (不存在的目錄先要創(chuàng )建) 。

　　將組設置改為可讀寫(xiě)如:group MyRWGroup v2cmynetwork (原配置為:group MyROGroup v2c mynetwork) , 方便測試使用。

　　至此, 我們就可以在arm板上運行snmp代理了, 當然這種安裝還少了很多mib庫, 在啟動(dòng)程序運行時(shí)會(huì )打印出來(lái)缺少的mib庫文件。目標板上庫文件存儲的地址空間是:

　　/usr/local/share/snmp/mibs

　　最小啟動(dòng)只需三個(gè)文件:

　　SNMPv2-MIB.txt

　　SNMPv2-SMI.txt

　　SNMPv2-TM.txt

　　為了支持交叉編譯后的snmpd程序運行還需要加入其它的庫文件, 如下:

　　SNMP-COMMUNITY-MIB.txt

　　SNMP-USER-BASED-SM-MIB.txt

　　SNMP-VIEW-BASED-ACM-MIB.txt

　　使用MG-SOFT MIB Browers直接訪(fǎng)問(wèn)SNMP代理的節點(diǎn)數據, 如圖2所示。

圖2 MIB樹(shù)狀節點(diǎn)

　　如果通過(guò)“Table View”可以把設備中所有切換模塊的狀態(tài)顯示出來(lái), 則說(shuō)明網(wǎng)管軟件已經(jīng)能夠和智能切換器的SNMP代理進(jìn)行正常通信, 設置刷新時(shí)間, 可以動(dòng)態(tài)獲取設備中各模塊當前的工作狀態(tài)。

　　3、設計結論

　　本文提出了一種嵌入式SNMP代理的實(shí)現方案, 通過(guò)基于私有MIB的代理擴展及交叉編譯將代理程序移植到目標開(kāi)發(fā)板上, 運行snmpd代理, 在默認的161端口就可以通過(guò)對私有MIB的訪(fǎng)問(wèn)實(shí)現對網(wǎng)元的實(shí)時(shí)監控。

　　基于SNMP代理開(kāi)發(fā)的智能音頻切換器以其穩定的工作狀態(tài)、快速的通道切換和簡(jiǎn)單的監控管理已經(jīng)應用于建軍90周年沙場(chǎng)擴聲系統、深圳市城市運營(yíng)中心、全國黨政專(zhuān)用電視會(huì )議高清系統和海南省政務(wù)數據管理運行中心等諸多項目中, 獲得良好的口碑和經(jīng)濟效益。

　　參考文獻
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　　[4]趙蒼明, 穆煜.嵌入式Linux應用開(kāi)發(fā)教程[M].北京:人民郵電出版社, 2009.