Оценка сложности обеспечения качественного мониторинга IT-инфраструктуры в компаниях

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Оценка сложности обеспечения качественного мониторинга IT-инфраструктуры в компаниях

Жаров Александр Николаевич

Аннотация

В данной статье производится анализ основных требований к современной системе мониторинга, нацеленной на отслеживание состояния IT-инфраструктуры компаний. Изложены основные причины необходимости таких систем для системных администраторов в качестве инструмента по расследованию инцидентов и оценке динамики исторических данных. Описаны основные архитектуры и их характеристики. Приведён сравнительный анализ популярных систем и инструментов для решения основных задач мониторинга.

Ключевые слова: архитектура, система мониторинга, сетевое администрирование, отслеживание состояния

Развитие высоких технологий привело к объединению компьютерных сетей всех видов. Компьютерные системы предназначены как для коммерческой деятельности, так и для домашнего использования и имеют различную архитектуру и назначение. Данное исследование направлено на обзор методов управления сетевым трафиком в компаниях и сосредотачивается на используемых инструментах сетевыми администраторами. Большинство малых и средних предприятий не могут инвестировать в надёжное управление сетью программное обеспечение из-за огромных капиталовложений, которые требуются в подобных проектах. Однако системным и сетевым администраторам требуются инструменты, доступные по цене, чтобы упростить управление и наблюдение за компьютерной сетью.

Существующие правила и положения в каждой компании, которые сотрудники и сторонние пользователи должны соблюдать, утверждаются регламентными документами. В них описываются роли каждого участника, его права и ограничения в процессе эксплуатации корпоративной сети передачи данных. Игнорирование внутренних регламентов безопасности делает сеть более уязвимой для вирусов и хакеров 21-го века.

Нежелательный или вредоносный трафик может замедлить работу сети или даже полностью её отключить, вызывая недовольства у добросовестных пользователей, а также вопросы о причинах случившегося у руководства компании.

Когда в сети происходит неполадка и нарушается нормальная передача трафика, тогда системным и сетевым администраторам необходимо устранить эти неисправности. При этом зачастую они не имеют детальной информации о том, что вызвало сбой и в какой точке сети предприятия это произошло. Это особенно актуально для тех компьютерных сетей, которые не имеют высококачественного программного обеспечения для мониторинга сети. Такой сценарий является частым явлением для малых и средних предприятий. Одним из решений поставленной задачи является создание какого-либо способа мониторинга состояния инфраструктуры, чтобы в случае возникновения таких проблем, как генерируемый вирусом трафик, доступ к защищённому хранилищу или высокая нагрузка на сеть, - можно было легко обнаружить источник и быстро устранить проблему.

Использование корпоративных сетей и сервисов за последние несколько лет значительно выросло в объёмах и у многих сотрудников появилась возможность использования своих мобильных устройств для доступа как к корпоративным, так и общедоступным ресурсам компании. Владение мобильными устройствами и персональными компьютерами с каждым годом позволяет всё большему количеству людей получать доступ к Интернету через сети, которые они используют. Это может быть, как гостевая сеть предприятия для посетителей, так и внутренняя сеть для сотрудников. Всё это означает, что системные администраторы должны быть на шаг впереди своих пользователей. Система мониторинга должна собирать информацию о пользователях и используемых ими ресурсах, которые могут быть полезны при расследованиях различных инцидентов.

В качестве объектов исследования следует рассмотреть основные компоненты, задействованные в передаче и обработке информации:

1.Сеть предприятия

Компьютерные корпоративные сети можно рассматривать как объединение устройств, которые взаимосвязаны и взаимодействуют друг с другом. Большинство сетевых сред соединяют различные устройства через коммутаторы и маршрутизаторы. Коммутаторы обеспечивают возможность передачи информации, что позволяет логически или физически объединить устройства. Маршрутизаторы добавляют возможность маршрутизации, которая обеспечивает связь инфраструктуры и позволяет связывать подсети компании между собой. Взаимодействие в сети в основном организовано на использовании интернет-протокола (IP).

Корпоративные сети могут значительно различаться по размеру и степени важности сервисов, которые в ней присутствуют. Возникающие проблемы в больших предприятиях могут принести серьёзные финансовые потери за каждую минуту простоя сервиса, если должное наблюдение за состоянием не было организовано системным администратором.

2.Система сетевого мониторинга

По мере роста сети и количества оборудования в инфраструктуре, администратору становится труднее запомнить модель всей сети. В таком случае некоторые участки сети для сетевого администратора становятся чем-то похожим на чёрный ящик, в связи с чем ошибки могут возникать в любое время и не обнаруживаться своевременно. Система сетевого мониторинга представляет собой программно-аппаратный комплекс, который используется для решения этой проблемы и диагностирования неисправности в сети. Это достигается путём сохранения внутренней модели того, какой должна быть сеть, и эта модель используется для оценки текущего состояния сети. Это позволяет системе мониторинга обеспечить понимание на случай появления неизвестного объекта. Система также предоставляет данные о производительности сети, насколько эффективно она используется, и отвечает на вопросы, касающиеся экономики, т. е. является ли сеть экономически эффективной и удовлетворяет ли она спросу. Система сетевого мониторинга должна иметь возможность отслеживать все эти события в сети, не создавая чрезмерной нагрузки на контролируемые устройства. Не так много систем мониторинга способны удовлетворять этим условиям [1].

Основные средства для мониторинга

Каждая система мониторинга должна обладать основными средствами наблюдения и отслеживания состояния действующих систем, а именно уметь использовать различные методы для мониторинга:

1.Конфигурация системы

Хорошо спроектированные системы конфигурации важны для системы мониторинга. Сети часто меняются, что приводит к устареванию сетевой модели системы и появлению «черных дыр», которые не отслеживаются. Если система мониторинга проста в запуске и обслуживании, то модель сети настраивается наиболее точно.

2.Опрос сервисов

Опрос службы - это тип теста сети, при котором система мониторинга регулярно проверяет доступность устройства или службы, и параметры её работы. Это позволяет отследить доступность, например, сервера, на котором размещён веб-сайт. Более специфичные сервисные опросы могут собирать дополнительную информацию о состоянии сети. Одним из примеров такой дополнительной информации является проверка программного обеспечения веб-сервера, что позволяет определить правильность его работы.

3.Графики

Временные графики отображают данные о производительности. Они используются администраторами для выявления тенденций и ошибок. При большом количестве исторических данных графики используются для определения изменений состояния сети. Они должны быть адаптированы в соответствии с контролируемой сетью и показывать состояние её наиболее важных участков. Например, график загрузки CPU показывает насколько загружены устройства и как близко они работают к полной мощности. График использования полосы пропускания на сетевых интерфейсах показывает насколько близка сеть к пиковой. Эта данные полезны для системных администраторов и используются для планирования обновлений сети и выявления возможных узких мест.

4.Уведомления и события

Информационные уведомления или уведомления о неисправностях должны высылаться ответственным за мониторинг лицам. Для этой цели используются системы событий. Они могут быть как простыми, так и сложными. Простые системы проверяют, находится ли какой-либо параметр в пределах допустимых значений. Сложные системы событий выполняют прогнозирующую функцию и могут заранее предупредить о возможных неисправностях, влияющих на работоспособность сети.

5.Панель инструментов

Панель инструментов - это пользовательский интерфейс, который обеспечивает визуальное отображение важных показателей на одном экране, что позволяет отследить всю необходимую информацию «одним взглядом». Это полезно для систем мониторинга, поскольку позволяет контролировать всю сеть с одного экрана и не требует активного поиска всех графиков вручную. Информационные панели отображают наиболее важную статистику, которая регулярно проверяется. Они включают в себя сводные данные, такие как текущее количество неисправностей или обобщённая оценка состояния сети. Это упрощает процесс поиска неисправностей, обеспечивая быстрое обнаружение первопричины инцидента и показывает направление, в котором администратор должен продолжить дальнейшее расследование [2].

При внедрении системы мониторинга в компании на начальном этапе необходимо организовать мониторинг IT-инфраструктуры на уровне оборудования, сервисов и приложений. Основная модель взаимодействия системы мониторинга и отслеживаемых объектов в IT представлена на рисунке Рисунок 1.

Рисунок 1 - Базовая модель системы мониторинга

сетевой прокси сервер

Возможные архитектуры систем мониторинга

Говоря о производительности самой системы мониторинга, следует учитывать нагрузку, которую оказывают на неё обрабатываемые данные.

Современная архитектура системы мониторинга сети представляет собой сложный комплекс разнообразных программных и аппаратных систем, основная цель которых - обеспечение непрерывности функционирования инфраструктуры. Системы мониторинга позволяют контролировать все необходимые компоненты IT-системы и на основе полученных данных выявлять проблемные участки [3].

Основные компоненты архитектуры системы мониторинга включают в себя:

· Сервер мониторинга;

· Агенты;

· Прокси.

1. Сервер мониторинга

Сервер выполняет опрос устройств и сбор данных, ответственен за рассылку оповещения администраторам. Он является центральным компонентом, которому агенты и прокси сообщают данные о доступности и целостности контролируемых систем. Сервер самостоятельно проверяет удалённые сетевые службы (такие как веб- и почтовые сервера), используя простые проверки сервисов. Сервер является главным хранилищем, в котором хранятся все конфигурационные, статистические и оперативные данные, так же он рассылает уведомления администраторам в случае возникновения проблем с любой из наблюдаемых систем.

2.Агенты устанавливаются аналогично серверу на наблюдаемых целях для активного мониторинга локальных ресурсов и приложений (статистики жёстких дисков, памяти, состояния процессоров и т.д.). Агент локально собирает необходимые данные и отправляет её серверу для дальнейшей обработки.

3.Прокси - это процесс, способный накапливать статистику и данные с одного или нескольких устройств и пересылать эти данные на сервер. Использование прокси полезно в целях экономии используемых ресурсов сервера, помогая ему распределить нагрузку от наблюдаемых устройств.

На рисунке Рисунок 2 представлен типовой вариант исполнения системы мониторинга, который состоит из следующих компонентов:

1.Рабочего места администратора

В состав рабочего места входит компьютер, с установленным Web-браузером, с помощью которого сетевой администратор управляет сервером мониторинга.

2.Сервер мониторинга

Это основной компонент системы, который отвечает за приём, обработку и хранение полученных данных от агентов и прокси-серверов.

3.Прокси сервера

Предназначены для распределения нагрузки сервера путём самостоятельного сбора данных с устройств.

4.Наблюдаемые устройства

Устройства, с которых осуществляется сбор данных об их состоянии.

Рисунок 2 - Архитектура системы мониторинга

По мере роста размеров сети и количества оборудования в инфраструктуре растёт и нагрузка на сервер мониторинга. При высокой загрузке дисковой подсистемы или центрального процессора происходит увеличение размера буфера очередей и запросы, которые должны быть отправлены вовремя, становятся в очередь из-за высокой нагрузки сервера. Таким образом очередь накапливается и через определённое время наступает десинхронизация реальных и получаемых с задержкой данных с наблюдаемого оборудования.

Для уменьшения нагрузки на единый сервер применяется механизм распределения нагрузки за счёт разделения сервера на несколько компонентов, которые работают в составе единой системы мониторинга (сервис пользовательского интерфейса, сервер мониторинга и базу данных). Однако в этом случае всё ещё сохраняется большая вероятность сбоя всей системы мониторинга при выходе из строя одного из компонентов.

Во избежание таких ситуаций, применяется кластеризация отдельных компонентов системы. Такая схема нацелена на резервирование каждого компонента сервера мониторинга, что приводит к большей отказоустойчивости по сравнению с базовой архитектурой. В случае нарушении работы одного из компонентов кластера, работа кластера не нарушается и продолжается на оставшихся устройствах, входящих в состав кластера. Это обеспечивает масштабируемость, гибкость и раздельное управление каждым компонентом по отдельности.

Данный вариант архитектуры приведён на рисунке Рисунок 3.

В данном варианте архитектуры используются кластеры высокой доступности (HA, High-Availability) для резервирования компонентов устройств, входящих в состав одного кластера. В кластере базы данных применяется технология репликации для поддержания состояния согласованности между двумя устройствами кластера, которые имеют свои собственные логические единицы хранения данных (LUN, Logical Unit Number).

Рисунок 3 - Архитектура отказоустойчивой распределённой системы мониторинга

Сравнение наиболее популярных систем и средств мониторинга

Организации, обладающие финансовыми возможностями, могут внедрить надёжные системы мониторинга сети, которые предлагают все перечисленные выше функции и многое другое.

1.Cacti

Cacti -- это система сетевого мониторинга, предназначенная для построения графиков временных рядов данных о производительности в контролируемой сети. Обычно система рисует разные графики для каждого отслеживаемого источника данных. График строится на основе нескольких источников данных, но для построения требуется нужный шаблон, созданный с использованием собственного формата. Система конфигурирования полностью основана на веб-технологии, при этом возможность массовой конфигурации устройств отсутствует. Дополнительные усилия, необходимые для обновления сетевой модели в Cacti, часто мешают комфортной работе сетевого администратора и являются основной причиной отказа от такой системы мониторинга. Cacti также не имеет встроенной системы обнаружения событий или систему уведомлений и может использоваться для дополнения другой системы мониторинга сети, предоставляя исторические графики [4].

2.Nagios

Nagios является инструментом мониторинга сети с открытым исходным кодом. Поскольку он ориентирован на подключаемые модули, его можно использовать для мониторинга широкого спектра операционных систем и устройств в сети и, если конкретный подключаемый модуль недоступен, всегда есть возможность вернуться к стандарту SNMP, что делает Nagios универсальным инструментом мониторинга. В базовой конфигурации настраивается один сервер Nagios, который будет отслеживать узлы в той же сети. В больших сетях может потребоваться настроить несколько узлов Nagios, где локальные серверы Nagios отслеживают локальный трафик и взаимодействуют с централизованным сервером Nagios, который обеспечивает доступность данных мониторинга в одном расположении в сети. Каждый сервер Nagios отвечает за сбор и обработку собственных данных. Выполняя эту работу на локальных серверах, можно разгрузить проблемы с производительностью на централизованном сервере Nagios. По умолчанию вся настройка (например, добавление хостов и сервисов для мониторинга) для Nagios выполняется через текстовые файлы. Поэтому для настройки большой сети требуется много времени [5].

3.Wireshark

Wireshark -- анализатор сетевых пакетов, который «захватывает» сетевые пакеты и отображает детальную информацию по каждому из них. Его можно рассматривать как измерительное устройство, используемое для изучения того, что происходит внутри сетевого кабеля. Wireshark захватывает трафик от различных типов сетевых носителей и, несмотря на его название, включает также беспроводную локальную сеть. Поддержка тех или иных типов носителя зависит от операционной системы. Данный инструмент предназначен только для сканирования сетевого трафика, поскольку не является полноценной системой мониторинга.

4.Zabbix

Zabbix - это открытое программное обеспечение для мониторинга сетей и приложений. Он осуществляет мониторинг в реальном времени тысяч метрик, собранных с серверов, виртуальных машин и любых других сетевых устройств. Эти показатели помогают определить текущее состояние ИТ-инфраструктуры и выявить проблемы с аппаратными или программными компонентами до того, как поступят жалобы от клиентов. Полученная информация хранится в базе данных, что позволяет анализировать данные с течением времени и улучшать качество предоставляемых услуг, а также планировать модернизацию оборудования. Zabbix использует архитектуру клиент-сервер и использует небольшой агент на отслеживаемом клиенте для сбора данных и отправки их на Zabbix сервер [6]. Zabbix поддерживает шифрованную связь между сервером и подключёнными клиентами, поэтому передаваемые данные защищены, пока они передаются по небезопасным сетям. Zabbix сервер хранит свои данные в реляционной базе данных, работающей на MySQL, PostgreSQL или Oracle. Он также предоставляет веб-интерфейс, позволяющий просматривать данные и настраивать параметры системы [7].

Рассматривая основные средства мониторинга можно сделать вывод о том, что главными конкурирующими решениями можно считать Cacti, Nagios и Zabbix. Эти системы представляют собой продукты для выполнения схожих задач, однако методы, средства и сложность сопровождения у данных систем отличается.

Основные преимущества Zabbix:

· Полностью бесплатный с открытым исходным кодом

· Конфигурация производится через web-интерфейс или API

· Единая точка управления устройствами

· Минимальное время опроса устройств составляет 1 секунду

· Время хранения истории ограничено только размером файловой системы

· Различные метрики в анализе данных и динамике изменений

Недостатки Zabbix:

· Мониторинг станций и серверов без SNMP происходит только через постоянно запущенный агент

· Задержки в отображении информации для большого числа данных

Основные преимущества Nagios:

· Лёгкость написания плагинов для собственных нужд

· Возможность комментирования событий

· Доступность плагинов для различных целей

Недостатки Nagios:

· Отсутствие встроенных средств визуализации

· Необходимость перезапуска при добавлении нового устройства

· При большом числе устройств может занять долгое время запуска

· Слабая отказоустойчивость

Основные преимущества Cacti:

· Быстрое развёртывание при небольшом числе устройств

· Простота настройки и управления интерфейсом

Недостатки Nagios:

· При отсутствии шаблонов трудоёмко добавлять устройства

· Циклическая база данных усредняет показания данных

· Отсутствие системы встроенной оповещения

Существенным недостатком Cacti и Nagios является использование технологии хранении RRD (Round-robin Database, кольцевая база данных), в которой происходит усреднение накопленных данных, в результате чего невозможно анализировать точные данные за короткие промежутки времени для старых данных. При добавлении новых устройств в системе Nagios требуется перезапуск всей системы. При перезапуске системы с большим количеством устройств требуется большое количество времени [8].

Результаты сравнения основного функционала систем представлен в таблице Таблица 1.

Таблица 1 - Сравнение возможностей систем мониторинга

Данное исследование показало насколько сетевой мониторинг востребован для системных администраторов в корпоративных организациях для её надлежащего администрирования и обслуживания. Без мониторинга сеть является «чёрным ящиком», в котором сбои могут оставаться незамеченными в течение длительных периодов времени. Большинство популярных систем мониторинга сети, которые используются сегодня для мониторинга сетей, имеют ряд ограничений, которые не позволяют им обеспечить полный охват, тестирования и обнаружение каждой ошибки.

Основной функцией системы мониторинга сети должно быть уведомление о событиях. Когда что-то необычное происходит в сети, система мониторинга сети должна быть в состоянии отправить уведомление о событии администратору, чтобы он расследовал данный инцидент. Система уведомлений должна также иметь возможность группировать аналогичные события и отправлять только одно уведомление, в отличие от отправки нескольких уведомлений при изменении одного и того же триггера события. Например, уведомления могут быть сделаны по электронной почте, службе коротких сообщений (SMS) или мгновенному сообщению (IM).

В базовом варианте система мониторинга хранит все конфигурационные данные и мониторинга в оперативной памяти. После закрытия инструмента данные теряются. Наличие постоянного хранилища данных позволяет системам мониторинга просматривать исторические данные и тем самым создавать отчёты на их основе. Идеальной реализацией этого хранилища данных должно быть использование базы данных SQL с системой управления реляционными базами данных для хранения данных (СУБД), в то время как использование кольцевой базы данных (RRD) по своей архитектуре не позволяет хранить точные исторические данные, а только их усреднённые значения, что делает аналитику и обзор состояния инфраструктуры за прошедшие периоды времени не полностью точной, что может сказаться на ключевых показателях наблюдаемых параметров.

Приведённый обзор основных средств и систем мониторинга показал, что существующие решения не могут покрыть абсолютно все возможные ошибки, однако спектр всех инструментов, которые могут доступны в системах, позволяет самостоятельно писать дополнения и применять их для обнаружения ошибок в сервисах и службах, которые не предусмотрены встроенными средствами.

Список литературы

1. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. - СПб.: Питер, 2001. - 672 с.: ил.

2. Рыцев П. Проблемы стандартного и выгоды нестандартного мониторинга здоровья ИТ-инфраструктуры // Журнал сетевых решений/LAN. - 2017. - № 5. С. 32.

3. Croll A. Complete Web Monitoring. - Sean Power: O'Reilly Media, 2009. 672 p

4. Cacti Documentation. [Электронный ресурс]. - URL: https://docs.cacti.net/ (дата обращения: 15.02.2019).

5. Nagios Documentation. [Электронный ресурс]. - URL: http://www.nagios.org/ (дата обращения: 19.02.2019).

6. Zabbix Documentation. [Электронный ресурс]. - URL: http://www.zabbix.com (дата обращения: 23.02.2019).

7. Vacche A. D., Lee S. K. Zabbix Mastering. - Packt Publishing Ltd., 2013. 358 p.

8. Линикова О. Е. Мониторинг серверного оборудования и приложений. - Екатеринбург, 2014. 123 с.

Размещено на Allbest.ru