К ВОПРОСУ ИНЕРТНОСТИ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА С ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ СХЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОЙ СТРУКТУРНОЙ ДИНАМИКИ СЕТИ УЗЛОВ МОНИТОРИНГА

АННОТАЦИЯ

В статье описывается работа централизованной и децентрализованной систем мониторинга, сравнение их характеристик при сильной системной динамике. Приведены результаты имитационного моделирования работы систем мониторинга с централизованной и частично децентрализованной схемой управления для транспортных сетей с коммутацией пакетов с высокой степенью структурной динамики на примере программных продуктов Zabbix и Prometheus. Сделаны выводы о повышении эффективности работы системы мониторинга за счет децентрализации ее архитектуры.

ABSTRACT

The article describes the operation of centralized and decentralized monitoring systems, comparing their characteristics with strong system dynamics. The results of simulation modeling of the operation of monitoring systems with a centralized and partially decentralized control scheme for transport networks with packet switching with a high degree of structural dynamics are presented using the example of Zabbix and Prometheus software products. Conclusions are made about increasing the efficiency of the monitoring system due to the decentralization of its architecture.

Ключевые слова: система мониторинга, децентрализованное управление, мониторинг сетевого трафика.

Keywords: monitoring system, decentralized management, network traffic monitoring.

Введение

Современное оборудование и технологии транспортных сетей с коммутацией пакетов становятся все более сложными и многоуровневыми, что делает их эффективный мониторинг критически важным для обеспечения их производительности, надежности и безопасности. При этом системы мониторинга (СМ) строятся в основном по централизованному принципу и ориентированы на транспортные сети со слабой степенью структурной динамики [1]. При этом узлы современных вычислительных сетей обладают высокой степенью автономности, что позволяет предположить повышение эффективности мониторинга за счет децентрализации структуры СМ.

Материалы и методы

Обобщенная схема СМ с централизованной структурой представлена на рисунке 1 [2]. 

Рисунок 1. Обобщенная схема СМ с централизованной структурой [2]

Из рисунка 1 видно, что обобщенная схема системы мониторинга (СМ) объекта мониторинга (ОМ) представлена множеством агентов мониторинга (А) и узлов мониторинга (УМ), с общим сервером хранения информации (М_ом) Данная система базируется на схеме «агент-менеджер» [3].

В СМ, основанной на схеме "агент-менеджер", можно выделить следующие этапы информационного взаимодействия:

1. Сбор данных установленными на устройствах (серверах, маршрутизаторах, коммутаторах и т.д.) агентами.

2. Форматирование и упаковка данных в формате протокола обмена с менеджером.

3. Передача данных с использованием сетевых протоколов (HTTP/HTTPS, TCP/UDP, SNMP, MQTT).

4. Получение и обработка (агрегация, фильтрация и анализ) менеджером данных от агентов.

5. Уведомления о проблемах или аномалиях и реагирование менеджера – отправка команды обратно агентам для их настройки, обновления или изменения параметров мониторинга.

Работа централизованной СМ начинается с установки агентов на устройства и приложения, которые необходимо контролировать. Эти агенты собирают информацию о состоянии оборудования, производительности, загрузке ресурсов и других ключевых показателях. Данные, собранные агентами, передаются в центральный менеджер мониторинга, который агрегирует и анализирует информацию. Центральный менеджер не только хранит данные, но и предоставляет пользователям возможность визуализировать их через панели управления и отчеты, что позволяет в реальном времени отслеживать состояние всей
инфраструктуры [4].

При обнаружении аномалий или отклонений от нормальных показателей СМ может автоматически отправлять уведомления ответственным лицам, что позволяет быстро реагировать на возникающие проблемы. Одной из ключевых проблем централизованной СМ является инертность при реагировании на изменение контролируемых параметров при высокой степени структурной динамики сети [5].

Обобщенная схема СМ с децентрализованной структурой представлена на рисунке 2 [2].  В этой системе функции сбора, обработки и анализа информации распределены между несколькими независимыми узлами, что позволяет избежать рисков, связанных с единой точкой отказа. Такой архитектурный подход не только повышает гибкость и масштабируемость системы, но и обеспечивает ее устойчивость к сбоям.

Данная схема включает в себя несколько компонентов: СМ, которая включает в себя интеллектуальный агент-менеджер (ИАМ) и ОМ, включающий в себя УМ. Каждый ИАМ отвечает за сбор данных о состоянии систем, приложений или оборудования и способен обрабатывать информацию локально. Взаимное информационное согласование локальных хранилищ сообщений ИАМ производится на основе их пирингового (P2P) взаимодействия (реализация протокола DHT).

Рисунок 2. Обобщенная схема СМ с децентрализованной структурой [2]

Рассмотренным выше подходам к построению СМ соответствуют технические решения, представленные в программных продуктах Zabbix и Prometheus.

Результаты

Для оценивания времени реагирования СМ при высокой степени структурной динамики сети было выполнено имитационное моделирование и проведен эксперимент в симуляторе среды сетевого взаимодействия MiniNet. При этом исследовалась зависимость интервала времени между появлениями записи о регистрации нового сетевого узла (объекта мониторинга) в базе данных системы мониторинга. Фиксированным параметром являлся интервал времени tn=10 секунд между добавлением новых узлов в симуляторе сетевой среды MiniNet. Варьируемым параметром являлось количество узлов N={5,15,40,80,150,300,500}. На рисунке 3 представлен график зависимости интервала времени (сек.) между появлениями записи о регистрации нового сетевого узла ti от количества узлов N в БД СМ Zabbix (централизованная архитектура) и Prometheus (частично децентрализованная архитектура).

Рисунок 3. Интервал ti при фиксированном tn и варьируемом N={5,15,40,80,150,300,500}

Таким образом, результаты эксперимента показывают повышение оперативности реагирования (снижение инертности) на массовое появление новых объектов мониторинга СМ с частично децентрализованной архитектурой по сравнению с централизованной архитектурой СМ.

Список литературы:

1. 1. Аллакин В. В., Будко Н. П., Васильев Н. В. Общий подход к построению перспективных систем мониторинга распределенных информационно-телекоммуникационных сетей // Системы управления, связи и безопасности. 2021. № 4. С. 125-227. DOI: 10.24412/2410-9916-2021-4-125-227
   2. Рыкшин М. С. Математическое и программное обеспечение процессов управления многоагентным мониторингом объектов распределенной системы при нестационарной нагрузке : дис. канд. техн. наук. — Воронеж, 2023. — 127 с.
   3. Швецов А.Н. Агентно-ориентированные системы: от формальных моделей к промышленным приложениям / Всероссийский конкурсный отбор обзорно-аналитических статей по приоритетному направлению “Информационно-телекоммуникационные системы”, 2008. – 101 с.
   4. Злобина Н. В., Волжанкин Н. В., Пособилов Н. Е. Обеспечение централизованного мониторинга для систем сложной архитектуры с большим объёмом данных // Труды НГТУ им. Р. Е. Алексеева. 2017. №4 (119). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/obespechenie-tsentralizovannogo-monitoringa-dlya-sistem-slozhnoy-arhitektury-s-bolshim-obyomom-dannyh (дата обращения: 12.11.2024).
   5. Олифер В., Олифер Н. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. — 4-е изд. — СПб.: Питер, 2011. — 944 с.