автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Модели, алгоритмы и технологии менеджмента конфигураций компьютерной сети

ЯРИвський иержавний техшчний ушверситет радюелектрош'ки

" 1 НЮП 2000

Аль Раваджба Мохаммад Ратеб

УДК 681.518:681.324

МОДЕЛ1, АЛГОРИТМИ ТА ТЕХНОЛОГИ МЕНЕДЖМЕНТУ КОНФ1ГУРАЦН КОМП'ЮТЕРНО! МЕРЕЖ!

05.13.06 - автоматизоваш системи управлшня та прогресивш шформащшп технологи

Автореферат дисертащ'Г на здобуття наукового ступени кандидата техннших наук

Харюв - 2000

Дисертащео е рукопис.

Робота виконана в Харювському державному техшчному ушверситет! радюелектрошки Мппстсрства осв1ти 1 науки Укра'ши.

Науковий кер1вник - кандидат техшчних наук, доцент Саенко

Володимир 1ванович, Харювський державний техшчний ушверситег радюелектрошки, доцент кафедри шформацшних управляючих систем

Офщшшопоненти: -доктортехшчних наук, доцентСамойленко Микола Гванович, Хартвська державна академ1я мшького господарства, зашдувач кафедрою САПР;

- кандидат техшчних наук, Шевчук Анатолш Степанович, Нацюнальна акцюнерна компашя "Нафтогаз Укра'ши", заступник начальника управлшня

Провщна установа - Нацюнальний техшчний ушверситег Укра'ши "КГП", кафедра техшчноУ юбернетики, м. Кшв.

Захист вщбудеться « /е> »'■ - /' ' 2000 р. ' > годинI на зааданш спец1ал1зовано'1 вчено!" ради Д 64.052.01 в Харювському державному техшчному ушверситет1 радЬелектрошки, за адресою: 61166, м.Харюв, просп.Ленша, 14; т. 409-451.

3 дисертащею можна ознайомитись у б1блютещ Харювського державного техшчного ушверситету радюелектрошки, просп. Лешна, 14.

Автореферат розюланий « /¿' »//'^^2^00 р.

Вчений секретар спещатзованоТ вчено! ради

Авраменко В.П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальность теми. Сучасний етап розвитку шформацшних технолопй в УкраМ пов'язаш Í3 широким упровадженням технолопй комп'ютерних мереж i розподшених баз даних. Жодна з ¡снухочих систем автоматизованого керування шдпрнемством на сьогодш не в змоз1 ¡снувати без ефективноТ шдтримки комп'ютерною мережею, що виконуе фу и kixíV транспортнсм мереж i передач! комп'ютерних повщомлень. Збшьшення складност! конф1гураци комп'ютерних систем лризвело до виникнення проблем, пов'язаних з появою рвномаштних блокувань, вщмов, втрат шформацп. Одним ¡з шляхт ранения цих проблем е використання спещальних автоматизованих систем, призначених винятково для забезпечення функцюнальност! мережноТ системи i систем керування, що одержали назву, систем управлшня комп'ютерними мережами (Network Management System).

Така система часто являе собою Ha6ip ¡нструментальних засобпз з адмшютрування мереж1 i контролю стану Tí pecypciB. Для спрощення загальноУ задач i мережного менеджменту вона розбиваеться на ряд областей, од nieto з яких е область менеджменту конф1гуращ1. В основу моделей мережного менеджменту призначеш в ¡до mí i що розвиваються методи опрацювання статистичноТ ¡нформаци випадкових процесса, що вщображають змшу навантаження i продуктивное!! в сегментах комп'ютерно¡ мереж( в реальному масштаб! часу. У цьому напрямку значушими е результата, отримаш украТнськими i закордонними вченими: Дж. Мартшом, Ю. Като, Ф.Куо, L.G. Roberts, D.W.Davies, C.Sunshine, Заборовським В.С., Подгурським Ю. Е., Лопотою В.А., Б. Советовим, А.Г. Евдокимовим, M.I. Самойленко, А.Д. Тевяшевнм та ¡н. Значний внесок у розвиток напрямку з мережного менеджменту внесли украУнсыа вчеш Кшвського ¡нституту кгоернетики, КиУвського национального пол ¡техничного университету, С.-Петербургського Техн1чного Университету, Афшського ушверситету та шших украТнських i закордонних навчальних, наукових закладдв i лабораторий шдприемств.

3 огляду на те, що bcí системи мережного менеджменту вщносяться до високотехнолопчних шлком закритих систем, особливу актуальшсть набувають питания розробки вщкрнтих технолопй опрацювання потоюв даних у мережах, що подаються вщпов1дними моделями та алгоритмами, i розробки вщповщних програмних ¡нструментальних 3aco6¡B. Так i засоби значно тдвищують надшшсть i безпеку функщонування шформацшних систем у целому, що особливо важливо для будь-яко'1 держави, що використовуе в основному программ i платформи закордонного виробництва.

Зв'язок робот« з науковими програмами, планами 1 темами. Робота виконана автором на кафедр! ¡нформацшно-управляючих систем Харывсысого державного техшчного ушверситету радюелектрошки вщповдао до плашв науково-дослщних робп у рамках держбюджетних тематик № 459-1 (010) "Розробка метод1в, методологш та засобов проектування забезпечень розподшених 1УС з параметрами, що вимагаються" 1 темою 392 " Розробка концепцп та технолопй побудови розподйгених ¡кформащйних систем на баз'1 стандартизование мережевих платформ", договори про ствдружшсть № 845111 в!д 22 липня 1999 р. з ОАО Фармформою "Здоров'я" . Автор брав участь у виконанш робгг як виконавець.

Мета 1 задач1 дослщженяя. Метою дано го доайдження е розробка моделей, алгоритм1в ! технолопй, що е складовою частиною автоматизованих систем менеджменту конф1гураци комп'готерних мереж, яы забезпечують тдвищення ефективност1 функцюнування розподшених шформацшних систем у цшому.

Для досягнення поставлено!' мсти в робот! вирнпуються таи задач!:

- вивчення та анашз ¡снуючих шдход^в до оцшки стану комп'ютерно1 мереж1 та н компонент, а також анагпз нових технолопй, що використовуються в ¡нформацШно-керуючих системах мережного керування;

розробка моделей 1 алгоритмов менеджменту комп'ютериих багатосегментних корпоративних мереж ¡з централ1зованим адмппструванням;

- проведения дослщжень розроблених моделей 1 методик з метою розробки ефективних технолопй \'хнк реашзацш;

- программа реал!защя розроблених алгорнмв \ методик з метою штеграци IX у систему менеджменту мереж;

- унровадження розроблених алгоритм»* ! програм при ршенш конкретних практичних задач.

Об'ектом досмдженъ е багатосегментш корпоративш мереж1 з централ1зованого полпикою адмпйстрування 1 ¡'хш пронеси передач! даних.

Предметом дошджень е модели алгоритми 1 технологи менеджменту конфогуращУ комп'ютериих мереж, що е основою для побудови автоматизованих систем мережного менеджменту 1 Тхшх шструментальних засобш.

Методы досл'1дженъ. В основ} роботи були використаш методи теор1!' граф!в для опису тополопчних структур мереж, методи статистичних досл1джень 1 аналЬу даних для опису характеристик стану мереж, методи теори алгоритмов \ методи теор» оптилшащ! для розробки алгорит\нв прийнягтя р1шень в умовах непевносп стану мережт

Наукова новизна одержаних рсзультатш. У xoдi виконання даного дослщження отримаш тага результат«:

1-Вперше формал13ований опис процесу менеджменту конф1гурацп комп'ютерно!" мереж!, що дозволяе провести декомпозицiro складних задач управлпшя та адмтастрування мережними ресурсами на окрем: етапи.

2. Удосконалено методи ошнки стану комп'ютерно'! мерою та а компоненте на ocHoei статистичних покаиihkib функцюнування мереж!, що дозволяе гпдвищити яюсть вщпрювально! ¡нформацп про об'екти та гндвищити достов1ршсть оцшок стану мереж! в цшому при piuie/mi задач менеджменту конф!гурацш.

3. Вперше розроблено модел! мониторингу стану мереж1 та » компонентов на основ! статистичних моделей, що дозволяють формалпувати алгоритми мониторингу та створити шструментальш програмш засоби автоматизованих систем адмшстрування i керування станом комп'ютерно!" мережь

4. Удосконалено методи змти стану комп'ютерно!' мереж-i для динам ¡чних i статичних KOHfjiirypauiiiHHX npoueciß адмийстрування i керування ресурсами та потоками комп'ютерно!" мереж! на ochobi розроблених моделей мошторингу, що дозволяе формал!зувати алгоритми та технолог!? практично'/ реашзацП" процесу менеджменту конф!гурацй комп'ютерних мереж.

5. Удосконалено концепщю синтезу автоматзовано!' системи адмшютру-вання i керування станом комп'ютерно! мереж!, що поширюеться на клас систем менеджменту конф!гурацй' комп'ютерно! мережь

Практнчне значения одержаних результатов. Результати виконаних досл!джень використаш при оптим!зацн комп'ютерних мереж в ОАО Фармф!рма "Здоров'я" (п!дтверджено актом про впровадження). У результат! впровадження були виявлеш причини блокувань Mepexi, сформован! пропозицй про реконф!гурац!ю мереж! та перерозподшу траф1ку.

Теоретичн! положения використан! на час читання лекд!й за фахом «Комп'готерш системи опрацювання шформаш!" i управл!ння » у Kypci «Адм!н!стрування i мошгоринг комп'ютерних мереж» у ХТУРЕ на кафедр! 1УС.

Основн! методичн! положения робота використан! при розробщ методики формування розгорнуто! пол1тики адм!н!стрування мереж! в рамках виконання держбюджетноГ теми №459-1 (010) ¡тем» 392.

Особистий внесок здобувача. Bei результати роботи отримаш автором самостийно.

У poooTi [1] запропоновано результати анал!зу використання нових мережних Intranet технолог!й; у [2] - уявлення збереження даних у над!йних багатом!рних базах даних, у [3] - методика оцшки стана мереж!, у [4] -алгоритми динамично!' реконф^урацй' мереж! за умови технолог!чного стар!ння компонент, у [5] запропоноваш алгоритми мон!торингу стану комп'ютерноТ мереж!, у [6] запропоноваш onicn npouecin менеджменту конф!гурацш, у [7] описана методика формування пол^ики в мереж!, у [8] описан! технологи"

реашзащТ алгортмв мониторингу, у [10] описана структура управляючоТ шформацп в службових базах даних менеджменту мереж.

Анробащи результатов дисертацй. Результата дослщжень, включених у дану роботу, докладувались i обговорювалися на 3-й МПжнародшй конференцп "Teopifl i техн1ка передач!, прийому й обробки ¡нформацп" (Туапсе, 1997 р.), 4-й М1жнародшй конференщ1 "Teopia i техника передач!, прийому та обробки шформацп" (Туапсе, 1998 р.), 5-й М1жнародшй конференцп "ТеорЫ i техшка передач!, прийому та обробки шформацп" (Туапсе, 1999 р.), 1-й науково-методичшй конференцп "Використання комп'ютерних технолопй у навчальному riponeci" (XapKin, 1997 р.), 1-ой молод1жному форум "Радюелектрошка i молодь у XXI стор1чч1" (Харюв, 1998), II-ой молод1жний форум "Радюелектрошка i молодь у XXI стор1чч1" (Харгав, 1999).

Публ1кацГ|. Результата дисертацй" опублковаж в 10 роботах, ¡з них айсть статей у зб1рниках по профш фаху вшювщно до списку ВАК, 4 тез доповщей конференций.

Структура дисертацй". Робота складасться з чотирьох роздкпш, встуиу, висновюв i додаткш. Обсяг дисертацй' 145 с. У робот) приводиться 42 рисунки па 20 сторшках, 9 таблиць на 5 сторшках, исрелж посилань ¡з 110 наймепувакь на 9 cxopinKax.

ОСНОВНИЙ 3MICT РОБОТИ

У першому роздш проведений анашз сучасного р!вня розвитку комп'ютерних мереж, сфер 'ixaloro застосування i засоб1в 1'хнього менеджменту. Процеси менеджменту розглядаються як приклад нових шформацшних технолопй, яю використовуються у спещачьних автоматизованих системах, що називаються системами менеджменту комп'ютерних мереж. Показано необхщшсть i актуальнють ршення задач керування процесами в мережах, що дшяться на задач1 керування за участю людини - адмнпстрування, i на задач! автоматичного керування. Анал13 наявних результате по розробщ систем менеджменту, отриманий вщомими комп'ютерними ф1рмами (Microsoft, Hewlett Packard, IBM), показав, що ршення проблеми забсзпечення ефективного функцюнування мереж! може бути досягнуто тшьки в результат! комплексного шдходу на ocnoßi широкого набору ¡нструменталышх засоб1в.

У роздш проведений аншпз ¡снуючих шлях!в р1шення проблеми менеджменту, проаналвоваш icnyi04i модели що засноваш на стандартах OSI, TMN, Internet. Обгрунтовуегься зведення задач! менеджменту комп'ютерноТ мереж! до задач! менеджменту конфнурацп, що е приватною задачею загальноТ проблеми, яка охоплюе област'1 конфггурацп, продуктивносп, безпеки, контролю помилок i контролю рахунк1в. У роздш анал1зуються вади ¡снуючих ршень в

аншпзовашй обласп з погляду розробки алгоритмочного забезпечення ¡нструментар1Я систем менеджменту комп'ютерних мереж.

Проведено анал1з ¡снуючнх архитектур комп'ютерних мереж, на тдстав1 якого був вшцлений клас систем, що вщповщають корпоративним багатосегментним мережам ¡з невисоким ршнем територ!альноУ розподшеносп (у закладах) з централ!зованою полтжою адмннстрування .

Проведено детальний аналоз ¡снуючих метод! в i nixixoflin до анагпзу комп'ютерних систем, мереж i ¡нформацшних поток!в i отримаш таю висновки:

- ¡снуе значний досвщ у реал1заш'У i дослщженш метод1в контролю стану комп'ютерноУ мереж! i ïï компонент, але велика частина метод1'в грунтуеться на положениях Teopiï масового обслуговування i служить щлям ршення задач! прогнозування стану мереж!, не вщображаючи и реального стану в сучасний момент часу, тому актуальним являеться розробка формал!зованих опиав метод!в поточного контролю на основ! статистичного п!дходу i анал!зу даних;

- ринок програмних засоб!в менеджменту мереж достатньо розвинений i в даний час е одним ¡з найбшыи розвинених, але велика частина таких програм заснована на збор( ¡нформащУ про стан канал ¡в мереж1 без надання якогось анал!зу цього стану;

- основними технолог!ями реал!зацп анал!зованих питань е технолог!!', засноваш на стеках протокол!в IPX/SPX i TCP/IP, мехашзмах SNMP иов!домлень, SMI структур опису шформаци' i MIB об'ектш збереження поточних даних i сервер-менеджер-агент-юиент технологи взаемодн' в!ддалених ;

-програмш модул!, що реал!зують алгоритми прийняття р!шень, варто нодавати у вид! шструментальних 3aco6ie, що у перспектив! можуть бути об'еднан! у комплексну систему менеджменту мереж, така технолопя розробки одержала назву Tool Kit i широко застосовуеться багатьма ф!рмами.

Вщповщно до проведеного анашзу науковим завданням роботи е формал!защя опису процесу менеджменту конф!гураци комп'ютерно'1 мереж!, моделей, алгоритмов i технологш мониторингу стану мереж! i ïï компонент, розробка програмноУ peajiisauiï алгоритмов п!дтримки прийняття рпнень при адмшютруванш i керуванн! мережею у вид! ¡нструментальних засоб!в, що мають важливе наукове i практичне значения для шдвищення ефективност! функц!онування транспортно'У комп'ютерноУ мереж! i пов'язаноУ з нею автоматнзованоУ ¡нформац!йноУ системи в цшому.

В другому роздш в стандартшй лостановш 081 модыи була проведена формализация процесу менеджменту конф/гураци комп'ютерноУ мереж1 у вигляд: функцюнальних схем, що дозволили провести декомпозицто загально\' задан1 менеджменту на три: задача мониторингу, задача адмшютрування 1 задача керування. У робоп показано, що ршсння задач1 менеджменту конф1гурацп зводиться до ршення трьох шдзадач: конф1гурацн зв'язмв, конф!гураЩ1 компонент 1 конфпурацн потужност1 (рис. 1).

Формування конфиурашй

Конфягуракш компонентна

Конфигурация потужностз

КошЫгуиашя зв'язшв

Формування базових рпнпн

Оцшка стану мерсяа

Формуваппя иоказниюв

ЯКОС11_

Конф!г..Нонф1г. Ноиф! г. комлон. потуж. зв'язку

Контроль вцдолень в ¡л базових р1вшв, ПеясвОшса и коп I

Менеджео коигоолм В1яхилень

Конф1гурашя компонентна Конфгурашя ПОТУЖНОСТ! Кон4»1Г>рац1Я за'язкгу

Адмшктрувания

Рис. 1. Функщональна схема мониторингу

Для кожно'1 тдзадач1 розроблеш модел! й алгоритми мониторингу стану комп'ютерноУ мереяп.

Модель мониторингу задачI коифкураци зв'язмв мереж1 заснована на контрол1 стану лопчних 1 ф1зичних зв'язюв у мережь Результатом ршення задач1 мониторингу е отримаш ршення про ступшь вщхилення стану мереж1 в[д заданого базового р1вш.

Нехай стан що спостер1гае системи описано матрицями шциденцш: От =[§Тк1 ], к1ухк5. ЩО вщображае з'еднання робочих станцш W)c, сервер! е

С)- =[ёРк1], к]Хк2, де к=1,. .кь Ь=1,. .к2, що вщображае зв'язок функшй сер вер ¡в { робочих станин, =^^1], ^хк«, к2хк„ що в1'дображае

зв'язок лпж функцюнальними задачами, з узагальшоючим уявленням См=[8Мк1] при М={Т^,8,Р}, к«,к5, к!,к2 -ылыасть статей, серверт, задач вщповодно.

Базовий р1вень (еталонна модель) установлюеться вщгооводно до матриц! шциденщй, що вщображае необх1дну конф!гуращю робочих станцш I серверж Ста= [етои]о ¡, що розраховуеться на п ¡дстав1 заданих умов Сыо =[ Е%'°ы]о> О50-=Г§'ЗДк1]0, Сго= СёГОк?Зо, тобто

(„Тц) 0= I1. ес™ ЭУ{ = 1 ]к -1,§Юи = 1}

° ы ° 1 О,

Перев1рка умови вщхилення вщ базового р1вня зводиться до функцп контролю вщсутност! елеменга матриц! зв'язку на штервал1 ухвалення ршення ДТ§. Контроль здойснюеться шляхом поровняння експериментальних значень ¡з базовим р1внем, тобто для кожного М={Т,\У,8,Р} оцшюеться юнування хоча б одного зв'язку ], кр, хкр2, р={\У, Б, Р, Т) на штервал1 ДТ„= [Т0, Тк]),

ДСМ[П= вмМ- Смо; ¡е [Г0, Тк]).

Показники якосп функшонування формуються для кожного М={Т,\¥,5,Р} як функцюнали у вигляд1 суми втрачених зв'язмв на штервал1 ухвалення ршення:

1М=£ ДЕМк1,при Д8мк1<0. к1

Модель мотторгииу конфщ'раци потужноспи мереж! пропонуеться подавати у вигляд1 трьох моделей: перша - основна модель \ двох додаткових. Одна уточнюе стан мереж! при контрол1 перевищення навантаження на деякому штервал! прогнозування, друга уточнюе стан контролю збалансованосто потужност1 показниюв.

Вих1дною ¡нформащею для основноГ модел1 е регресшш функцп з продуктивное^ А (сЗр)[]] 1 навантаження 1'(с1р)[1] для окремих компоненте 1 для мереж1 в цшому {ЕТ}. Дискретш набори /!(с1р)[1], 1>(ёр)[1],

формуються на штервалах спостереження [Т0,Тк],

^е[Т0,Гк].

Пропонуеться задавати базовий р1вень для навантаження компонентов у*((1рД) = £(с}р), \ для мереж1 в цшому у*е(1) = 1Е(1), V т. Для перев1рки умов водхилення вод базового ровня переворяються умови:

v*(dp, t)-V (dp)[i] >0, V(p,ie[T0,Tk]), (1)

v*E(t)-^Tfi]>0, (2)

3i(v* (dpt) - * (dp)[i]) < 0, (p, ie[T0,Tk]). (3)

Показником якосп функцюнування для ощнки р1вня функцюнування мереж1 можна вважати функщонапи, що вщображають стушнь вщхилення значения навантаження в щ базового р1вня (Jj - для мереж1 в шлому i J2-для окремих компонент):

J,=(v*E -vT),

1 * ,

¡=Ь

де Яи - кшьккть елемештв для усереднення, Ь - змвдення послщовност! часу.

Модель монториигу (уточпююча) задачг" конф1гураци потужносгт мережч для запоб1гання перевищення навантаження на деякому штсрвал! прогнозування заснована на оцшках В г^ё^Л^, при базовому у*(1:) = 1(1) р1вш 1 граничному значенш тренду Дв, таапрок1мацп апг+ [5Г, Вводяться правила переварок типу |ВТ| < Дв,

Вт+Дв<0(Вт<0),

Зр(Вр<0, Вр+Дв <0), що дозволяють класифжувати поточне поводження системи.

Критичною умовою вважаеться тенденщя до збшьшення навантаження (аТ1>0,1е[Т0 ,Тк]), отже ¡снуе при якому

а попереднш прогноз може бути виконаний на пщстав! оцшок

1П = агё{^0 = V + (3„ | КО - у*,I» > Тк}.

Модель мошториигу (уточнююча), задачI конф1гураци потужност для контролю збалаисованоспй потужност\ показнигав заснована на ощнках

ХрРН*. (dp)[i]-v ( dP)[i])2/(a ( dp)[i] v( dp)[i]), ie[T0,Tk]

(4)

Як умой мошторингу дощльно використовувати {(Хр-Ех)<0> Эр(хр-£Х)>0}, де ех-пор1г збалансованосп; ех= 0.04- 0.07. Комплексна оцшка

L+qw

ХР=Рх1(А. (с1р))У(СЗр))= X ((?, (С!р)[1]-У(£1р)[1])2/(^ (С1р)[1]У(С!р)[1])).

Модель мошторингу задач! конфкураци компонент мерела заснована на визначенш технологичного р1вня компонент 1 мереж! в цшому 1 виконанш техшчно!' пол1тики адмппстрування в мережь Як оцшка технологичного р1вня пропонуеться вари'сть продуктивное™ 0а=с(с1р)/Я(с1р), де c(dp)-вapтicть компонента, Цёр)-продуктивнють окремого р-го компоненту. Узагальнена характеристика для групи компонент! в одного типу оцшюеться як математичне очикування 0Р1=М[{9<^р)}], \/р, =щ, ]=1,.-Ч

1^6(^1,..., \|л4}, ц-число р1зномаштних груп. Тод1 ступшь технолопчно!" неоднорщност! компонента мереж! т] е, буде визначатися як

с(Йр)}),Ур, <1р) ,ц.

е;Гзир({0 е(бр)}), Ур, «у =щ ,]=!,.. ,я.

Базовий р!вень 9 для конкретно!' групи компонентов одного типу, 0 *т -базовий технолопчний р!вень для мереж1 в ц!лому, Ат| - пор1г ступеня технолопчноТ неоднорщност1 мереж!, задаються в!дпов!дно до адм1шстративно*1 политики мереж! (Дт| е [1,10]). Оцшка стану мереж! зводиться до перев!рки умови вщхилення вщ базового р1вня питом о'! вартост!

{9 < 9*;, вв< 9 , вТ< в Ч.

Кр'ш осиовних умов вщхиленкя вщ базового р'шня пропонуемо розшнрення перев!рки для умов як! вщповщають нормальному стану мереж!

{Г| от = о, (г|ет-1)<-Дт1 , (пт-1)>Ал}.

Показник якост! функц!онування мереж! задаеться як ступшь технолог!чного р1вня неоднорщност! мереж!:

ет—мшп.

У залежноеп вщ оц!неноТ ситуаци ршення передаеться або модулям адмшютрування, що потребують зм!ни загальноТ пол ¡тики в мереж!, або модулям керування, що здшснюють корекцш ¡нтенсивност! роботи видшених станц!й.

Для досягнення кщцевого стабшзуючого результату запропоноваш алгоритми, назваш алгоритмами пошуку "вузького мгсця", 1 алгоритм зниження навантаження.

Алгоритм пошуку "вузького .шсця "заснований на виявленш cтaнцiй{Wp } або додатив {Ф«ч}, що призводятъ до виникнення блокувань при робот! ¡нформацшних сервер1в мереж! {8(}.

1. Задаеться ¡нтервал д1агностики [О, Ьт], на якому в кожний квант часу формуються множини сервер ¡в для яких були вщзначеш блокування.

2. Для кожного серверу видшяються активш (стосовно нього) робггники станщ1, що об'еднуються в множини Кожна робоча станщя I кожний сервер пов'язаний ¡з забезпеченням ршення визначеноТ функщонально'1 задач¡, якш ставиться у вщповщшсть визначений програмний додаток.

3. Формуеться наб1р множин Г2£[1]={5Ь...5Г}[1],

4. Формуються нов1 множини Ар перетинань отриманих множин П..

5. У залежносп вщ результате отриманих на штервал1 Д1агностики

формулюються вцщовщш висновки:

А1=Р) - збшш станцн'; А2=р] збшш сервери;

I I

А3=р| А}тП]- неоптимизоваш прикладш програми на робочих станц1ях W;

А4=(~| Офзр]- неоптимизоваш прикладш програми на серверах 8.

I

Множини

Ар характеризують загальний стан мереж1, стаючи показником оцшки функцюнування мереж!.

Алгоритм зниження навантаження реашзуе грубу процедуру керування штенсившстю навантаження конкретно! станцп шляхом змши ¡нтенсивносп робота конкретного додатка за рахунок тимчасового припинення активних ниток процес1в, що вщповщають цьому додатку на анагпзовашй станцп'.

1. Нехай вщомо, що функцюнальна задача Ф1 або програмний додаток, що йому вщдовщае навантаження на робочш станцп WlC. Робоча станщя д1агпостуеться в мереж1 через реальш значения навантаження заданого протоколу ук. Якщо на робочш станцй' Wk установлено декшька додатюв {Фи Фь Ф;}, що створюють навантаження на мережу, то сума вах навантажень активних (¡к) дода-тав дор1внюе навантаженню станин на мережу ук, тобто = У у1к.

Шк

2. У заданий стартовий момент часу [¡] фшсуемо значения реального навантаження V . Для кожноТ функцюнальноУ задач! формуемо коефвденти

частки и активное^ (ку1, кУ2,...... , кто), У ки=1, тод! для реального

Шк

навантаження маемо V 1=ку1«у , V 2=(к%.2"у , •■-,-) Тому що навантаження станщ? (лопчна) ук функцюнально пов'язано з навантаженням ф1зичним ук=Г(\>к), те у* =

и

«кЫ.

3. Навантаження визначеного додатка залежить вщ ¡нтенсивносп його роботи 1 визначаються тимчасовими параметрами (т!,т2), де 1\ - онтервал пасивного стану, т2. ¡нтервал активного стану. Якщо пригтустити, що ¡снуе = ф(т,,т2), де функщя ф(т,,т2) нев!дома, то змшооо параметрт (т1,т2 ) можна досягти зм!ни навантаження додатка на станщю I на мережу. Задача керування зводиться до пошуку таких значень (т|,т2)е[(1,5), (10,10)], при яких досягаеться зниження ф!зичного навантаження V; до р^вня Ь,*=(к^Т1\Кг)* /£(с!р)[!]) 1 (то Д2)=аг§{ф(тьт2)^*гЬ;*}, де Кг- коефвдент запасу продуктивное^.

4. Пошук (тьт2) провалиться по адаптивнш процедур} в реальному масштаб! часу, тобто встановлюеться початкове значения I над ал!, змшюючи Тх покроково, здйснюють контроль навантаження станцн 1 пщетроювання параметров.

У третьому роздшо розглянуп питания досл1джень розроблених моделей 1 алгоритм1в, виявлеш ощнки коефииенпв, як! використовуються у моделях, особливост! реагпзаци моделей при змЫ стану мереж!, питания формування виб!рок експериментальних даних ! формал!зацп методик застосування розроблених алгоротпв.

Зокрема, для забезпечення достов!рносп отриманих результатов досл!джень, запропонована методика формування вихщних набор!в даних, за допомогою яко! контролюються в мереж! з задании р1внем дискретизащ1 й усередненням для усунення 1хньо'о" надморносп.

Пер!од в!дновлення ¡нформацн з1 стану зв'язк!в ! менеджменту конф{гураци визначаеться або регламентом спостереження - (Т0, АТ, Атт), де Т0 - початок в!дл!ку, А Т - !нтервал спостереження, Атт - крок дискретизаци, або регламентом оцшки - (Аг, Ат,), де ^ - початок В1дл!ку, АЬ - ¡нтервал оц1нки, Дт,. крок дискретизаци в!дл!ку ( рис. 2).

Основне сп!вв!дношення для регламент!в ДТ»Дтт>Д й>>Дт,, довжина виб!рки qn= ДЬ'ДгуИ, усього значень qw= ДТ/Дтт+1.

At

Ат,

■ I I I I

1-Г

At

Ат,

-ЩТ-Г

Атт

ДТ

Тк

Рис.2.1нтервали в ргламентах

Аншга особливостей використання моделей провадився вщповщно до методики досл1джень, на ociioni апарата моделювання MathCAD.

Вихщш дан! подат повшьно мшливим випадковим процесом (продуктившсть) i швидко мшливим процесом (навантаження), що мютять масиви дискретних значень у визначен! вщлки часу i замшялися усередненими масивами та масивами регресшних функцш (рис.3).

о

а 6 12 18 24 30 36 42 54 60

* к проинводитечыюстъ ' '' прои 1ВОДИТСЛЬНОСТЬ

нагрутка во о регрессии проитводнтсльносга

Рис. 3. Графки усереднених i регресшних значень процес1в

Для розроблених алгоритм1в отримаш висновки про придатшсть ix у реапьних умовах. 3 огляду на те, що запропоноваш технолоп"1 потребують безупинного ooMiny даними з агентами i менеджерами i це може призвести до перевантажень вщповщного серверу, рекомендуються програми менеджменту розм'пцати на окремих станщях, серверах менеджменту (мппмальною кош|пгуращею е станщ1 на 6a3i Pentium II, 400, RAM128Mb, 8Gb).

Для р1зномаштних умов спшвщношення навантаження i продуктивности (монотонно спад!п, монотонно зростаюч1, стащонарш, ¡з р!зномаштними ¡лвнями дисперсш) були проведен! дослщження працездатност! розроблених моделей i сформован! рекомендацн про ефективне збереження статистичних результат!в i забезпечення усталеност! робота системи. Одним ¡з шлях!в досягнення усталеност! роботи е використання для базових piBniB не однор!вневих noporis, а багатор!вневих та ¡нтервальних. Богатор!внев!сть визначаеться вибором коеф!ц!ент!в, названих коефпаентами запасу продуктавност!. Зокрема були скориговаш модел! (1)-(3), (4): v* (dp,t) - Кг(ч/)* (dp)[i]> 0, Vp,ie[T0,Tk];

i>(dp)[i]<v* (dp,t) < Kr(v|/) V (dp)[i];

Mi]<v*E(t)<Kr,Mi];, Xp[i]=Wdp)[i]-Kr2(4/)v (dp)[i])2/(?.(dp)[i] v(dp)[i]), ie[To,Tk];

де Kr- коефкцент запасу продуктивности для навантаження задаеться в диапазон! до 30%, тобто Kri= (1.1-1.3), а для збалансованосп - Кг2 = (1.3-5-2). Коефвдент резерву продуктивное™ для компоненте i мереж1 (Кг(\|/)>1, Кг>1 ), де у - група компонента одного типу. Якщо Kr= 1, то мережу вважаемо безрезервною.

Для решения задач) мошторингу конфиурацп потужност! достатшм виявляеться використання основних регреешних моделей ¡з класу лшшних або кусково-лшшних при розгляд1 задач! на заданому штервал! часу i(dp)[i]c С1, v (dP)[i]cC'.

У задач! конфпураци компонент граничш оценки 9*,,в*т Дт} доцшьно вибрати зумови: 9*j=0.7*tfpj, 8*т =О.7*0Г, Дт]={1, 10>.

Узагальнеш результата подан! в методиш опрацювання даних при поточному мониторингу системи, що подае собою схему поетапного застосування моделей у залежност! вщ {снуючих умов стану мереж!.

У четвертому роздйи подан! основш результат» реагпзацн розроблених anropuTMis i методик. Mo дел i й алгоритми доведет до практично!' реагнзацд у вид! програмних iнструментальних засоб!в ¡з використанням технолог!й менеджер-сервер-клкнт-агент. Запропонована структура системи менеджменту зображена на рис. 4.

Узагальнена структура технологи реалхзаци розроблених алгоритм!в подаеться богатоетапною схемою:

1.36ip даних вщповщно до заздалепдь задано'! структури бази даних керуючо!' ¡нформац!! MIB у рамках шформацшного дерева SMI по специфжацн ASN1.0. Дат подаються розрахунковими параметрами, з сформованими спещальними процедурами на основ! з!брано! статистики значень, що с постер ¡гаготься у рамках установленого регламенту. 36ip даних здшснюеться на визначених станц!ях i на bcïx серверах. Опрацювання j контроль здшснюе програма "агент".

2. Передача у в1дпов1дност"1 з! специфшащею протоколу SNMP з^браних параметр!в на станцп, що подають собою сервери менеджменту за шдтримкою спещальних програм "менеджерт".

3. Занесения i збереження даних у плоек! бази даних на баз! MS SQL !з наступним перетворенням у богатовим!рн! щшьш бази DRDB i комплекса структури {DRDB, HCDB, DWDB, VRDB}.

4. Опрацювання накопкчуваних даних i формування оцшювальних ршень про стан мереж! i видача адмшютративних рекомендаш'й ¡з переходом у раз! потреби до модул ¡в пошуку "вузьких м!сць".

5. Видача управляючих рекомендаций 1 переход до модул^в зниження навантаження станций, що блокують ¡снуючий трафп< мережа

Рис.4. Блочна схема системи менеджменту комп'ютерних мереж

Працездатшсть методики була гйдтверджена результатами ¡сгишв при проведенш роб1т ¡з вивчення функцюнування комп'ютерно1 мереж1 ОАО Фармф1рми "Здоров'я" м. Харкова ¡з метою виявлення додатюв \ вщповщних станцш, що призводять до виникнення блокувань сервер1в у шков1 ¡нтервали часу навантажень.

У висновках стисло сформульовано основш пауков! та пратктичн результата дисертащйно'Г роботи.

У додатку наведен! довщков! таблиц!, результата дослщжень моделей документа про впровадження, що пщтверджують доепшршеть застосувашо розроблених наукових положень при створе! 1ш шетрументар^я менеджмент мереж.

висновки

¡.Формализований опис процесу менеджменту кон^нгураци комп'ютернс мережу що дозволяе провести декомпозицшэ складних задач керування адшшетрування мережними ресурсами на окрем! етапи, що дозволяють провеет

декомпозицию складних задач на OKpewi етапи i вказують wicne i призначення розроблювальних технологш i алгоротнв.

2. Удосконален! методи оцшки стану комп'ютерноо' мережо i ïï компонентов на ochobî статистичних показниюв функцюнування мереж!, що дозволяс тдвищити яюсть вим!рювально'1 шформаци про об'екти i шдвищити достов1ршсть ouîhok стану мереж! в ni лому при piuieHni задач менеджменту конф1гурацш. Розроблеш методи зведено в методику.

3. Запропонована декомпозиция задач! конф!гураци мереж! у вигляд1 задач конф1гурацн зв'язкш, конф1гурацн потужност! i конф!гурацн компонент, що дозволило провести формал1защю моделей i алгоритмов стосовно задач керування й адмпйстрування.

4. Розроблеш модел! й алгоритми мониторингу стану мережо i ïï компонентов на ochobî статистичних моделей, що дозволяють формал!зувати процедури адмнпструсання i керування станом комп'ютерноо мережи

5. Удосконален! методи зм'ши стану комп'ютерно'1 мереж! для динашчних i статичних конфогурацшних процесш адмш!стрування i управлоння ресурсами i потоками комп'ютерно'1 мереж i на ochobî розроблених моделей мониторингу. Методи призначеш в основу алгоритма пошуку елеметлв типу "вузьке мосце" i алгоритм1в активно'! змши стану робота робочо'о' станцн, що дозволяе формал!зувати технологи практично! реагизацн процесу менеджменту конфогурац1Й комп'ютерннх мереж.

6. Розроблена технолого'я реааозаци моделей i ллгоротив процесу менеджменту конфогураоош комп'ютерноо' мереж! на основ! розроблених ршоень ¡з використанням сучасних мережних технологш на базо SNMP протокол m, МЮ структур i вимог операцойно'о системи Windows NT, що дозволило створити щструментальш засоби практично! opienTaniï, що opieoiTOBaiii на використання в реальному масштаб! часу.

7. Удосконалена концепция синтезу автоматизовано!" системи адмшстрування i керування станом комп'ютерно'1 мереж!, розповсюджуеться на клас систем менеджменту конф!гурац!'о комп'ютерно'1 мepeжi, що дозволило формал1зувати структуру i фyнкцiï системи i визначити ochobhï зв'язки ïï i3 системними засобами адмшютрування операцшних систем, що призначеш в основу комплексно'! методики менеджменту конф'огураии комп'ютерно'1 мереж! з гетерогенного структурою, проведено! в реальному 4aci.

8. Виконано анал!з програмно! реал!зацй" алгоритм!в пщтримки прийняття piiueHb при адм!н!струванн! ! керуванш мережею. Програми подан! у вигляд! шструментальних засоб!в, що дозволяють використовувати ïx у реальному масштаб! часу у склад! комплексних повнофункщональних мережних системах менеджменту, забезпечувати шдтримку цього стану на заданому piBHi i шдвшцити ефектившсть функц!онування системи в цшому.

9. Результата проведених дисертацшних дослщжень були використаш при оштанзаци комп'ютерних мереж в ОАО Фармф1рми "Здоров'я" (тдтвержено актом про впровадження).

СПИСОК ОПУБЛ1КОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦИ

1. Саенко В.И., Клименко А.В., Мохаммад Аль Раваджба Использование новых технологий в информационных корпоративных системах // Радиоэлектроника и информатика -. 1997. - №¡.01.- С. 111 - 114.

2. Саенко В.И., Аль Раваджба М.комплексные структуры многомерных баз данных // Радиоэлектроника и информатика - 1998.- №1.- С.95 - 98.

3. Саенко В.И., Аль Раваджба М.,Параметры состояния компьютерной сети //Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков, 1999,- Вьш24,- С.98- 145.

4. Саенко В.И., Аль Раваджба М., Динамическая реконфигурация компьютерной транспортной сети при технологическом старении компонент //Вестник Харьковского государственного политехнического университета-Харьков.,1999. - Вып. 34. - С.69 - 73.

5. Саенко В.И., Аль Раваджба М., Процедуры оценки состояния компонент транспортной компьютерной сети// Вестник Харьковского государственного политехнического университета-1999. - Вып42. - С.7- 13.

6. Саенко В.И., Мохаммад Аль Раваджба. Динамическая реконфигурация транспортной сети // Вестник Харьковского государственного политехнического университета - Харьков., 1999. - Вып. 62,- С. 86-93.

7. Саенко В.И., М. Аль Раваджба. Повышение эффективности эксплуатации локальной сети и администирование. - // Науково-методична конференцш "Використання комп'ютерних технологий у навчальному проиесГ. Тези доповщей.- ХТУРЕ, Харюв, 1997. - С. 136.

8. Саенко В.И., Аль Раваджба. Мониторинг доступа к сетевым ресурсам// 3-я международная конференция "Теория и техника передачи, приема и обработки информации", Тезисы докладов.ХТУРЭ, Харьков-Туапсе, 1997,- С. 183

9. Мохаммад Аль Раваджба. Повышение эффективности распределенных инфоромационных систем. - //. 4-я международная конференция "Теория и техника передачи, приема и обработки информации", Сборник научных трудов .-ХТУРЭ, Харьков, 1998. - С. 220.

10. Саенко В.И., М. Аль Раваджба, М. Мухайрат. Структура управляющей информации в системе управления компьютерной сетью - // Сборник научных трудов. 5-я Международная конференция "Теория и техника передачи, приема и обработки информации", Сб. научных трудов,- ХТУРЭ, Харьков, 1999.- С. 67-68.

ЛН0ТАЦ1Я

Аль Раваджба Мохаммад Ратеб. Модели алгоритм» та технологи менеджменту конф1гурацн комп'ютсрних мереж. - Рукоиис.

Дисертацш на здобуття паукового ступеня кандидата техш'чних наук за спещальшстго 05.13.06 - автоматизоваш систсми управлшня та прогресивш щформацшш технологи. - Харювський державний техшчннй ушверситет радюелектрошки, Харки!, 2000.

Дисертащя присвячена питаниям розробки нових ¡нформацшних технолога, використовуваних у спец^алъних автоматизованих системах, називаних системами мережного менеджменту. Формашзовано опис процесу менеджменту конф1гурацп' комп'ютерно"! мереж! у вигляд1 функцюнальних схем, що дозволяють провести декомпозишю складних задач на окрсм1 етапи (конф1гурац!ю потужност!, зв'язюв i компонент), розроблеш модел! й алгоритми мониторингу стану мереж! та ïï компонента на ochobî статистичних моделей, розроблеш алгоритми пошуку елеметчв типу "вузьке MÏcue" i алгоритми активно!' зм1ни стану фупкщонування робочо!' станцн, запропоноваиа комплексна методика менеджменту конф1гурацп комп'ютерно! мереж1, описан! технологи реал!заци методики з використзнням протокол1в SNMP.

Подано шформащ'го про практичну реализацию розроблених алгоритм1в ! методик.

l<jtio40Bi слова: мошторинг мереж, менеджмент мереж, конф!гурацн мереж, MIB бази, продуктившсть мереж, утшпзащя мереж.

ABSTRACT

Mohammad Rateb A! Rawajbeh . Models, Algorithms and Technologies for Configuration Management of Networks. - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree on speciality 05.13.06 - automated control systems and progressive information technologies. - Kharkov State Technical University of Radioelectronics, Kharkov, 2000.

The thesis deals with the questions of development of new network information technologies, used in special automated systems, named as network management systems. The schema description of configuration management process of a computer network is formalized, it permit to decompose of complex problems on separate stages (configuration of network power, communications and component). Models and algorithms of a network condition and network component monitoring are worked out. The search algorithms of " a narrow place " elements and algorithms of active change the work of working station condition are developed on the basis of statistical models,

A complex technique of a configuration management of a computer network are developed. Technologies of realization of a technique with use a SNMP protocol is described.

Information on practical realization of developed algorithms and techniques is submitted.

Key words: network monitoring, network management, network configuration, MIB database, and productivity of networks, network utilization.

АННОТАЦИЯ

Аль Раваджба Мохаммад Ратеб. Модели, алгоритмы и технологии менеджмента конфигурации компьютерных сетей. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии. - Харьковский государственный технический университет радиоэлектроники, Харьков, 2000.

Диссертация посвящена вопросам разработки новых информационных технологий, используемых в специальных автоматизированных системах, называемых системами сетевого менеджмента. Для решения задачи была проведена формализация процесса менеджмента компьютерной сети в виде функциональных схем, которые позволили провести декомпозицию общей задачи менеджмента на три: задача мониторинга, задача администрирования и задача управления. Задача менеджмента рассматривается в стандартной постановке OSI модели, в которой была формализована конкретная научная задача, связанная с разработкой технологий менеджмента конфигурации сети.

В работе показано, что решение задачи менеджмента конфигурации сводится к решению трех подзадач: конфигурации связей, конфигурации компонент и конфигурации мощности. Для каждой подзадачи разработаны модели и алгоритмы мониторинга состояния компьютерной сети. В основе были положены статистические модели и результаты статистического анализа данных, учитывающих статический и динамический характер изменения основных параметров сети. В качестве основных параметров рассматривались усредненные оценки производительности и нагрузки как отдельных компонент, так и сегментов в целом. Результатом решения задачи мониторинга являются оценочные решения о степени отклонения состояния сети от заданного базового уровня соответствующего параметра.

В зависимости от оцененной ситуации решение передается либо модулям администрирования, требующих изменения общей политики в сети, либс модулям управления, осуществляющим коррекцию интенсивности работь выделенных станций. Для достижения конечного стабилизирующего результат:

предложены алгоритмы, названные алгоритмами поиска "узкого места'' и алгоритм понижения нагрузки.

Алгоритм поиска "узкого места" основан на выявлении станций или приложений, приводящих в возникновении блокировок при работе информационных серверов сети. В основе алгортмов положены матричный и графовые топологические структуры, положения теории множеств и условия алгебры логики.

Алгоритм понижения нагрузки реализует грубую процедуру управления интенсивностью нагрузки конкретной станции путем изменения интенсивности работы конкретного приложения за счет временной остановки активных нитей процессов, соотвествукмцих этому приложению на рассматриваемой станции.

Модели и алгоритмы доведены до практической реализации в виде программных инструментальных средств с использованием технологий менеджер-сервер-клиент-агент, протоколов SNMP и информационных структур, соответствующих спецификации баз данных управляющей информации (MIB). Представлена информация о практической реализации разработанных алгоритмов и методик и о результатах апробации их на объектах реальных задач, решаемых на этапах модернизации структуры корпоративных сетей и оптимизации нагрузок на серверы.

Ключевые слова: мониторинг сетей, менеджмент сетей, конфигурации сетей, MÎB базы, производительность сетей, утилизация сетей.