实战 | 基于DevNetOps的网络设备自动化运维探索与实践
伴随着近些年科技的迅速发展，尤其是云计算、虚拟化技术的崛起，传统的网络无论从技术架构还是运维方式都在发生显著变化，呈现出运维体量增大、运维管理细化、运维响应敏捷化的特点。三者叠加给网络运维工作带来了新的困难与挑战，一方面设备数量和需求的增加，对网络运维工作提出了更高的要求，另一方面网络运维人员的专业水平无法跟上技术的快速迭代，尤其是一些基层组织，网络管理人员的技术能力普遍不高。为解决网络运维工作繁杂、提高运维效率和安全性等问题，人行呼伦贝尔市中心支行积极探索网络自动化运维技术，利用“DevNetOps”网络运维方法实现了对辖内网络设备日常运维的自动化管理。
网络运维面临的主要问题
1.运维多以手动操作为主。呼伦贝尔市中支目前有包括本级在内的13家分支机构，日常网络运维多以手工操作为主。尤其在涉及配置变更以及设备巡检等日常运维时，需要大量的命令操作，而手工方式效率低，运维人员每日都在重复执行底层命令，在操作失误方面，也存在不可忽略的风险因素。此外，设备信息和检查记录等数据必须要实时更新才能准确，需要运维人员投入大量的精力去维护，鲜有时间能关注业务层面的需求。
2.网络设备类型多，难以全面掌握。呼伦贝尔市中支根据实际业务需求，在各网络层部署了不同品牌和类型的网络设备，这也使得网络运维工作的复杂程度也有所增加。一方面在新增设备时需要考虑不同类型设备的兼容性；另一方面运维人员需要花费大量时间去熟悉这些设备，尤其面对一些晦涩难懂的设备命令和反馈结果，难以做出有效的判断和分析。
3.运维人员技术水平不高。基层网络运维人员专业技术水平普遍不高，面对突发问题难以做到及时准确的判断。呼伦贝尔市中支地处偏远，科技工作人力资源长期不足，部分支行不具备网络运维外包条件，网络日常管理和设备巡检只能依靠本单位人员，这些运维人员大多不具备专业背景，只是兼职负责网络维护，没有能力和精力去应对繁杂的日常运维，出现问题也都是在已经影响到业务运行后才被发现，稍有不慎极易引发一系列不可控风险。
NetDevOps在网络自动化运维中的应用
由于网络技术的封闭性和排它性，导致网络运维在难度上高于其他的日常运维工作，而且网络设备一旦出现问题，尤其是核心网络，影响的将是整体业务的运行。网络作为所有业务的底层平台，如果将逻辑梳理清楚，采用相关技术实现自动化部署管理，不仅可以提升工作效率，降低操作失误的风险，同时还能将技术人员从繁琐的底层运维中解放出来，更好的服务于业务需求上的变化。
近些年在IT运维领域兴起了一种被称为“DevOps”的方法，这种方法强调透过自动化“软件交付”和“架构变更”的流程，使得构建、测试、发布软件能够更加地快捷、频繁和可靠。而NetDevOps主要针对网络设备，通过将DevOps的文化和理念引入到网络领域，目标是实现网络的自动化，最终实现网络的智能化。其中Net代表网络运维领域；Ops代表网络运维的具体需求和场景；Dev是指通过编程，借助一些开源工具，实现网络运维人员在工作中对于自动化需求的满足。NetDevOps的优势在于通过人员、领域与技术的不断融合，更有效的践行工作思路和方法，从而提高网络的敏捷性，推动各类业务的快速交付。
1.自动化运维。NetDevOps使用自动化工具和脚本来配置和管理网络设备，可以大大减少手动配置和管理的时间和精力，并可以提高配置的准确性和一致性。通过自动化，NetDevOps可以更快地部署新服务和解决问题，并能够更快地响应业务需求。
2.可编程性。NetDevOps可以使用编程语言来管理和配置网络设备。这使得网络管理员可以使用他们熟悉的编程语言来管理网络，以此提高效率并减少错误。另外，可编程性还使得NetDevOps可以更轻松地实现网络设备的自动化和集成。
3.实时监测和分析。NetDevOps可以使用实时监测和分析工具来监视网络设备的状态和性能。这可以帮助网络管理员及时发现和解决问题，并能够更好地了解网络的使用情况和趋势。通过实时监测和分析，NetDevOps可以帮助管理人员做出更明智的决策，并优化网络性能和可靠性。
网络自动化运维实践
1.基于NetDevOps的网络自动化运维平台。借助NetDevOps，网络运维人员可以实现非常多的自动化运维场景。笔者结合实际网络运维工作环境，设计出一套基于NetDevOps的网络自动化运维系统平台。该平台以NetDevOps中的“Netmiko+TextFSM”模块为核心，可兼容多种主流网络设备类型，实现了配置备份、配置下发、设备巡检和配置生成等功能的自动化管理。使用过程中无需熟悉系统的底层逻辑和具体实现，便于不同层次的运维人员进行日常操作和管理。
图1 功能结构图
2.网络自动化运维具体实践。针对辖内部分机构网络设备无第三方维保、运维技术人员不足、专业水平不高等问题，呼伦贝尔市中支利用NetDevOps技术，实现了对辖内机构网络设备巡检的自动化管理。首先将全部网络设备信息、巡检指令以配置文件的形式进行存储（设备关键信息通过加密算法以密文存取）；其次，调用模块Netmiko与各网络设备建立连接，并自动执行巡检指令。Netmiko工具针对主流的网络设备进行了适配，通过一个关键名为CLASS_MAPPER的字典，将各类设备名称的字符串映射到各个驱动类，这些驱动类提供了许多便捷的方法，可以帮助运维人员实现诸如自动登录、信息收集、配置推送等自动化应用；接下来利用TextFSM模块，按需设置关键指标和匹配规则，通过有效状态自动机来完成文本内容解析的自动化配置解析模板，用于提取网络设备终端回显的文本并解析成格式化数据，快速将运维经验转化成生产力，提升工作效率，最后自动生成记录文件存取巡检结果。整个巡检过程无需人工参与，可实现包括内存、CPU、电源、链路状态在内各类设备参数的快速巡检。
图2 网络设备自动化巡检流程
通过自动化巡检，呼伦贝尔市中支在网络运维的各方面取得了明显的改善效果：一是节约了约91.7%的时间和人力成本；二是巡检错误率与之前的人工巡检降相比，降低至15%左右；三是提高了巡检结果的可靠性和一致性，结果精度提升85%；四是更快地发现和解决了网络设备问题，故障修复时间和成本降低了80%。
3.下一步工作安排。网络是多个设备之间共享信息的连接，构建良好、高效的管理方式对于维持网络的正常运转至关重要。下一步，呼伦贝尔市中支将继续对网络自动化运维管理平台进行完善和优化，如增加安全审计功能，通过对操作过程的记录和跟踪，实现自动化运维的合规性管理。
