Nghiên cứu mô hình giám sát trực tuyến cho hệ phân tán quy mô lớn (Luận án tiến sĩ)

Nghiên cứu mô hình giám sát trực tuyến cho hệ phân tán quy mô lớn (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu mô hình giám sát trực tuyến cho hệ phân tán quy mô lớn (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu mô hình giám sát trực tuyến cho hệ phân tán quy mô lớn (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu mô hình giám sát trực tuyến cho hệ phân tán quy mô lớn (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu mô hình giám sát trực tuyến cho hệ phân tán quy mô lớn (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu mô hình giám sát trực tuyến cho hệ phân tán quy mô lớn (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu mô hình giám sát trực tuyến cho hệ phân tán quy mô lớn (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu mô hình giám sát trực tuyến cho hệ phân tán quy mô lớn (Luận án tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - - TRẦN NGUYỄN HỒNG PHÚC NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH GIÁM SÁT TRỰC TUYẾN CHO HỆ PHÂN TÁN QUY MÔ LỚN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐÀ NẴNG – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG  - TRẦN NGUYỄN HỒNG PHÚC NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH GIÁM SÁT TRỰC TUYẾN CHO HỆ PHÂN TÁN QUY MƠ LỚN Chun ngành : KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã số : 62 48 01 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Văn Sơn PGS.TSKH Nguyễn Xuân Huy ĐÀ NẴNG – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi thực hiện, hướng dẫn PGS TS Lê Văn Sơn PGS TSKH Nguyễn Xuân Huy Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu trình bày Luận án trung thực không chép từ Luận án khác Một số kết nghiên cứu thành tập thể đồng tác giả đồng ý cho sử dụng Mọi trích dẫn có ghi nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng đầy đủ Tác giả NCS Trần Nguyễn Hồng Phúc MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ TIẾNG ANH i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU .ii DANH MỤC BẢNG BIỂU iii DANH MỤC HÌNH VẼ iv MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết việc nghiên cứu Mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu .10 Phương pháp nghiên cứu .11 Các đóng góp 12 Cấu trúc Luận án 13 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ GIÁM SÁT HỆ PHÂN TÁN 15 1.1 Hệ phân tán đặc trưng 15 1.2 Khảo sát số mơ hình giải pháp giám sát 18 1.2.1 Các tác vụ giám sát mơ hình giám sát tham chiếu .18 1.2.2 Hệ thống ZM4/SIMPLE 20 1.2.3 Hệ thống MOTEL 22 1.2.4 Hệ thống MonALISA 23 1.2.5 Hệ thống giám sát PCMONS .25 1.2.6 Cơng cụ giám sát tích hợp theo đối tượng 27 1.3 Phân tích đánh giá giám sát hệ phân tán 27 1.3.1 Phân tích đánh giá giải pháp giám sát 27 1.3.1.1 Giám sát phần cứng 27 1.3.1.2 Giám sát phần mềm .28 1.3.1.3 Giám sát lai 29 1.3.2 Phân tích đánh giá mơ hình hệ thống quản trị 29 1.3.2.1 Mơ hình tập trung 29 1.3.2.2 Mơ hình phân tán 30 1.3.3 Phân tích đánh giá chức giám sát 30 1.3.4 Phân tích đánh giá số sở kỹ thuật giám sát hệ phân tán 31 1.4 Kết chương 32 CHƯƠNG MƠ HÌNH HĨA HỆ PHÂN TÁN QUY MƠ LỚN 35 2.1 Thông tin đối tượng giám sát 35 2.2 Đề xuất mơ hình kiến trúc hành vi cho đối tượng hệ phân tán 39 2.2.1 Mơ hình kiến trúc cho đối tượng hệ phân tán 39 2.2.2 Mơ hình hành vi cho đối tượng hệ phân tán 43 2.3 Mơ hình hóa cho hệ phân tán quy mô lớn 49 2.3.1 Mơ hình kiến trúc hệ phân tán quy mô lớn 52 2.3.2 Mơ hình hành vi hệ phân tán quy mô lớn .55 2.4 Kết chương 61 CHƯƠNG MƠ HÌNH GIÁM SÁT TỔNG HỢP KIẾN TRÚC VÀ HÀNH VI CƠ BẢN HỆ PHÂN TÁN QUY MÔ LỚN .63 3.1 Đề xuất mơ hình giám sát cho hệ phân tán quy mô lớn 63 3.1.1 Mơ hình thực thể giám sát kiến trúc .64 3.1.2 Mơ hình thực thể giám sát hành vi .67 3.1.3 Mơ hình hệ thống đa tác tử giám sát 71 3.2 Giải pháp giám sát 75 3.2.1 Giải pháp giám sát kiến trúc 75 3.2.2 Giải pháp giám sát hành vi 79 3.2.3 Giải pháp hỗ trợ điều chỉnh tải cho máy chủ giám sát 82 3.3 Kết chương 87 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 89 4.1 Thu thập thông tin kiến trúc CPU .89 4.1.1 Xây dựng kịch thực nghiệm 90 4.1.2 Kết thực nghiệm nhận xét đánh giá 93 4.1.3 Kết luận .98 4.2 Giám sát hoạt động tiến trình 99 4.2.1 Xây dựng kịch thực nghiệm 100 4.2.2 Kết thực nghiệm, phân tích đánh giá 103 4.2.3 Kết luận 106 4.3 Giải pháp hỗ trợ điều chỉnh tải cho máy chủ giám sát 106 4.3.1 Xây dựng kịch thực nghiệm 107 4.3.2 Kết thực nghiệm nhận xét đánh giá 108 4.3.3 Kết luận 110 4.4 Một số đánh giá triển khai mơ hình giám sát 110 4.4.1 Phác đồ giám sát hệ phân tán quy mô lớn 110 4.4.2 Giám sát trực tuyến hoạt động kết nối tương tác đối tượng 113 4.4.3 Giám sát trạng thái kết nối mạng với giao thức ICMP 116 4.4.4 Giám sát với giao thức SNMP 119 4.5 Kết chương 121 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 122 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO 125 i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ TIẾNG ANH Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt CFSM Communicating Finite State Machine Máy trạng thái hữu hạn truyền thông CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm DB Database Cơ sở liệu HDD Hard Disk Drive Ổ đĩa cứng ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức thông điệp điều khiển Internet ISO International Organization for Standardization Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế LSDS Large Scale Distributed System Phân tán quy mô lớn MEM Memory Bộ nhớ MIB Management Information Base Cơ sở thông tin quản trị MSS Maximum Segment Size Kích thước đoạn lớn RAM Random Access Memory Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên SNMP Simple Network Management Protocol Giao thức quản trị mạng đơn giản WAN Wide Area Network Mạng diện rộng ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu Ý nghĩa ↔ Kết nối truyền thông ← Phép gán → Xác định chuyển sang || Phép tổ hợp mơ hình {} Tập giá trị rỗng -σ Sự kiện nhận vào +σ Sự kiện phát Σin Tập hợp kiện nhận vào Σout Tập hợp kiện phát δ Hàm biểu diễn chuyển đổi trạng thái x y Mô tả liên kết thiết bị x thiết bị y AM Mô hình kiến trúc Fi Máy trạng thái hữu hạn truyền thông thứ i ni Nút mạng thứ i PEin Phép chiếu xác định kiện nhận vào PSin Phép chiếu xác định trạng thái ứng với kiện vào PEout Phép chiếu xác định kiện phát PSout Phép chiếu xác định trạng thái ứng với kiện phát pj Cổng thứ j nút mạng di Độ trễ truyền thơng thứ i ∪ Phép tốn hợp hai tập hợp iii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các tác vụ giám sát 19 Bảng 1.2 Chức hệ thống giám sát .31 Bảng 1.3 Mơ hình sở giám sát 31 Bảng 1.4 Giải pháp thực thi giám sát 32 Bảng 1.5 Mơ hình giám sát 32 Bảng 2.1 Thành phần thuộc tính giám sát .37 Bảng 2.2 Danh sách mơ hình giám sát tổng hợp 38 Bảng 3.1 Danh sách thực thể giám sát kiến trúc 65 Bảng 3.2 Danh sách thực thể giám sát hành vi 67 Bảng 3.3 Danh sách tác tử giám sát 71 Bảng 3.4 Tải hệ thống mức độ sử dụng CPU [79] 83 Bảng 4.1 Thông tin giám sát thành phần nút mạng 91 Bảng 4.2 Thông tin giám sát thành phần lớp mạng 91 Bảng 4.3 Bảng tham số mô thực nghiệm giám sát kiến trúc CPU .92 Bảng 4.4 Bảng kết giám sát kiến trúc CPU 94 Bảng 4.5 Bảng tham số thực nghiệm giám sát hoạt động tiến trình 103 Bảng 4.6 Bảng nhận xét giải pháp giám sát hoạt động tiến trình 105 Bảng 4.7 Thông tin liên quan điều chỉnh tải 107 Bảng 4.8 Bảng tham số mô thực nghiệm điều chỉnh tải 108 Bảng 4.9 Các bước triển khai giám sát hệ phân tán quy mô lớn 111 Bảng 4.10 Bảng nhận xét giải pháp giám sát hoạt động kết nối tương tác 116 Bảng 4.11 Bảng nhận xét giám sát kết nối mạng với ICMP 118 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Tình hình kết nối Internet từ giai đoạn 1994 đến [80] Hình Sự phát triển lĩnh vực ICT từ giai đoạn 2001 đến 2016 [81] Hình Sự phát triển kỹ thuật mạng di động từ giai đoạn 2007 đến 2016 [81] Hình Tình hình sử dụng Internet từ giai đoạn 2001 đến 2016 [81] .3 Hình Tỷ lệ người sử dụng Internet năm 2016 [81] .4 Hình Thống kê dự báo lưu lượng IP Internet [81] Hình Sơ đồ logic hệ thống mạng MoBiFone khu vực Hình 1.1 Mơ hình tham chiếu Samani Sloman [49] 19 Hình 1.2 Kiến trúc ZM4 [48] 20 Hình 1.3 Kiến trúc SIMPLE [30] 21 Hình 1.4 Kiến trúc MOTEL [67] 22 Hình 1.5 Kiến trúc MonALISA [52] .24 Hình 1.6 Kiến trúc PCMONS [14] 26 Hình 2.1 Các hoạt động đối tượng giám sát 36 Hình 2.2 Một số thông tin giám sát 37 Hình 2.3 Mơ hình kiến trúc nút mạng 40 Hình 2.4 Mơ hình tổ hợp kiến trúc 41 Hình 2.5 Hoạt động tương tác CFSM 43 Hình 2.6 Quá trình truyền liệu đơn giản 45 Hình 2.7 Quá trình truyền liệu với CFSM 45 Hình 2.8 Q trình truyền thơng tương tác hai máy trạng thái .47 Hình 2.9 Kết tổ hợp hoạt động truyền thông 49 Hình 2.10 Mơ hình phân cấp hệ thống mạng quy mơ lớn 50 Hình 2.11 Không gian địa phân cấp 51 Hình 2.12 Mơ hình quản trị phân cấp LSDS 52 ... vi cho đối tượng hệ phân tán 39 2.2.1 Mô hình kiến trúc cho đối tượng hệ phân tán 39 2.2.2 Mơ hình hành vi cho đối tượng hệ phân tán 43 2.3 Mơ hình hóa cho hệ phân tán quy mô. .. CƠ BẢN HỆ PHÂN TÁN QUY MÔ LỚN .63 3.1 Đề xuất mơ hình giám sát cho hệ phân tán quy mơ lớn 63 3.1.1 Mơ hình thực thể giám sát kiến trúc .64 3.1.2 Mơ hình thực thể giám sát hành... Luận án 13 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ GIÁM SÁT HỆ PHÂN TÁN 15 1.1 Hệ phân tán đặc trưng 15 1.2 Khảo sát số mô hình giải pháp giám sát 18 1.2.1 Các tác vụ giám sát mơ hình giám sát