JP2008204113A - ネットワーク監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】耐障害性能をさらに高めたネットワーク監視システムを低コストで提供すること。
【解決手段】運用系サーバと待機系サーバとでクラスタシステム化した複数のサーバシステムＡ１，Ｂ１，Ｃ１を互いに遠隔地に設置する。そしていずれかのサーバシステムに障害が生じた場合には、残存するサーバシステムの待機系サーバに、障害サーバシステムの機能を肩代わりさせるべく、ＩＰアドレスの使い分けによる冗長切り替えを行う。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）を用いてネットワークを監視するシステムに関する。特にこの発明は、共有ディスクを利用するクラスタシステムにより監視装置を構成するシステムの改良に関する。

ＩＰ（Internet Protocol）網のようなネットワークを監視するプロトコルには、実装が容易なＳＮＭＰが用いられることが多い。ＳＮＭＰでは、ＳＮＭＰ ＴＲＡＰ（以下ではＴＲＡＰと表記する）と称するメッセージを用いて被監視装置からネットワーク監視装置に管理情報が通知される。また、耐障害性能を高めるためネットワーク監視装置は冗長化されることが多い（例えば特許文献１〜３を参照）。そのなかに、共有ディスクを利用するクラスタシステムがある。
特開平１０−１０５４２４号公報 特開平９−２５９０９６号公報 特開２００５−１３６６９０号公報

クラスタシステムでは運用系サーバと待機系サーバとが近距離（同じ局舎内など）に設置されるので、停電や大規模災害時には両系もろともダウンしてしまうことがある。こうなるとネットワークの運用が停止するので、その防止策として運用系サーバと待機系サーバとの距離を長くとって両サーバが同じ原因でダウンすることがないようにし、耐障害性能をさらに高めたいというニーズがある。しかしながら既存の技術では高価な設備を導入するとともに専用のアプリケーションを開発する必要があるので、費用対効果の観点からあきらめざるを得ないことが多かった。
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、耐障害性能をさらに高めたネットワーク監視システムを低コストで提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、複数の被監視装置により形成されるネットワークを個別に監視する、互いに遠隔地に設置される複数の監視システムを具備し、これらの複数の監視システムは、前記ネットワークを監視する主監視装置と、この主監視装置と同等の監視機能を備え当該主監視装置の待機系として設けられる副監視装置とを備え、前記複数の監視システムのいずれかがダウンした場合に、残存する監視システムのうち１つの監視システムの前記副監視装置に前記ダウンした監視システムの機能を引き継がせる冗長切替手段を具備することを特徴とするネットワーク監視システムが提供される。

このような手段を講じることにより、いずれかの監視システムが障害によりダウンすると、その遠隔に設置される（従ってこの障害の影響を受けない）監視システムの副監視装置によって、ダウンした監視システムの機能が肩代わりされる。このようにすることでシンプルな遠隔地冗長システムを構築することが可能になり、安価にして耐障害性能をさらに高めたネットワーク監視システムを提供することができる。

この発明によれば、耐障害性能をさらに高めたネットワーク監視システムを低コストで提供することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図１はこの発明に係わるネットワーク監視システムの実施の形態を示すシステム図である。
サーバシステムＡ１は運用系サーバＳＡと待機系サーバＰＡで構成されており、多数のネットワーク機器（ネットワーク機器群Ａ２）の監視制御を行っている。同様なサーバシステムＢ１はサーバシステムＡ１から遠隔地に設置されており、別のネットワーク機器（ネットワーク機器群Ｂ２）の監視制御を行っている。さらに別の同様なサーバシステムＣ１はサーバシステムＡ１，Ｂ１から遠隔地に設置されており、別のネットワーク機器（ネットワーク機器群Ｃ２）の監視制御を行っている。

サーバシステムＡ１、Ｂ１およびＣ１はそれぞれネットワーク機器群Ａ２、Ｂ２およびＣ２を監視制御する装置である。上位サーバ１および上位サーバ２は、それぞれ各サーバシステムＡ１、Ｂ１、Ｃ１に監視制御されるネットワーク機器を統括して監視制御する機能を持つ。サーバシステムＡ１は、共有ディスクを用いてクラスタシステム化される運用系サーバＳＡと待機系サーバＰＡとを備え、運用系サーバＳＡと待機系サーバＰＡとは共有ディスクを介してデータを共有する。サーバシステムＢ１およびＣ１も同様である。

サーバシステムＡ１において、運用系サーバＳＡの故障時には、自動的に待機系サーバＰＡで監視制御アプリケーションが起動し、上位サーバ１，２は待機系サーバＰＡにアクセスすることで運用を継続することができる。しかし、広域停電や大規模災害時には運用系サーバＳＡおよび待機系サーバＰＡの両系がダウンもしくはネットワークから孤立する可能性がある。このような場合にはサーバシステムＡ１の予備サーバとして予め登録されているサーバシステムＢ１の待機系サーバＰＢ、を用いて運用を継続する。

例えばサーバシステムＡ１を構成する運用系サーバＳＡと待機系サーバＰＡがともにダウンした場合、上位サーバ１または上位サーバ２は、サーバシステムＢ１の待機系サーバＰＢを使用してネットワーク機器群Ａ２の監視制御を継続する。

図２は、図１のシステムにおける冗長切り替え時の動作を説明するための図である。図２において、サーバシステムＢ１の運用系サーバＳＢおよび待機系サーバＰＢには、上位サーバ１と通信するための、ネットワークに対して共通のＩＰアドレス（論理ＩＰアドレス１）が割り振られている。この論理ＩＰアドレス１は常に運用系サーバＳＢまたは待機系サーバＰＢのいずれか片方のみが有効になっており、上位サーバ１がサーバシステムＢ１にアクセスする場合にはこの論理ＩＰアドレス１を用いることにより、どちらか稼動中のサーバ（論理ＩＰアドレス１が有効になっているサーバ）にアクセスすることができる。

例えば運用系サーバＳＢが稼動中であるとき、運用系サーバＳＢにはサーバシステムＢ１のデータが格納されている共有ディスク１０が接続されており、このディスクをリンクすることによりネットワーク機器群Ｂ２の監視制御機能を上位サーバ１に提供する。

一方、運用系サーバＳＢおよび待機系サーバＰＢにはそれぞれ固有の物理ＩＰアドレス（物理ＩＰアドレス１および物理ＩＰアドレス２）が割り振られている。運用系サーバＳＢが稼動している時、共有ディスク１０は待機系サーバＰＢと切り離されているが、待機系サーバＰＢのローカルディスク２０にはサーバシステムＡ１のデータが格納されており、このディレクトリが待機系サーバＰＢにリンクされている。上位サーバ１が待機系サーバＰＢの物理ＩＰアドレスにアクセスすると、待機系サーバＰＢはローカルディスク２０に格納されているサーバシステムＡ１のデータを用いて、ネットワーク機器群Ａ２の監視制御機能を上位サーバ１に提供する。

このようにして運用系サーバＳＢが共有ディスク１０を用いてネットワーク機器群Ｂ２の監視制御機能を提供し、同時に待機系サーバＰＢがローカルディスク２０を用いてネットワーク機器群Ａ２の監視制御機能を提供することができる。このように、上位サーバ１は論理ＩＰアドレスと物理ＩＰアドレスを用いることで、互いに遠隔に設置されるサーバシステムを、現用系と予備系として使い分けることができる。

上位サーバ１，２には複数の現用サーバシステムとそれぞれに対応する予備サーバシステムとを登録することができる。上位サーバ１，２は全サーバシステムの稼動状態をポーリングにより常時監視しており、上位サーバ１，２にて操作者が現用サーバシステムに接続しようとするとき、そのサーバシステムが稼動状態になければ自動的にその運用系サーバシステムに対応する予備サーバに接続する。

例えば上位サーバ１から実施されるポーリングはｐｉｎｇによる通信路の確認と、現用サーバシステムの稼動状態（稼動、メンテナンス、障害）の読みだしとにより行う。Ｐｉｎｇによる通信路の確認では通信経路のチェックを行い、ネットワーク障害を検出する。

運用系サーバシステムの稼動状態の読み出しでは、サーバシステムに発生している障害状態や、ファイル更新などのメンテナンスを行うなど、上位サーバ１からの接続を禁止されている状態をチェックする。サーバシステムをメンテナンス状態にした場合には、別の上位サーバ（上位サーバ２）からの新たな接続は拒否されるが、すでに接続されていた上位サーバ１は監視制御を継続できる。このように、ネットワークの運用に与える影響を少なくメンテナンス状態に移行することができる。
また、現用サーバシステムに対応する予備サーバシステムは複数定義できる。各々の予備サーバに優先度を設定することで、優先度の高い順に予備サーバシステムを選択することが可能である。

図３は、運用系サーバシステムと予備サーバシステムのデータの同期について説明するための図である。データの同期は、上位サーバの接続の有無にかかわらずデータ更新時に自動的に行うものと、上位サーバ接続時に操作者の指示により実施するものがある。
データ更新時に自動的に行うデータの同期は次のとおり動作する。すなわち、上位サーバに設定した現用サーバシステムに対応する予備サーバシステムの情報は、上位サーバの設定を更新したときに、更新のあった現用サーバシステムに通知される。通知を受けた現用サーバシステムは、予備サーバシステムの待機系サーバのローカルディスクにデータを転送する。現用サーバシステムには種種のデータが存在するが、このうちネットワーク機器の構成データとユーザーのセキュリティーデータなど、監視制御に必須のデータを転送の対象とする。

予備サーバシステムには優先度が設定されており、この優先度に従って転送する対象が決定する。例えば図３の例では、運用系サーバシステムにはネットワーク機器のユーザー情報、構成データ、受信ＴＲＡＰデータ、トラフィックデータ（ＴＭＭ）、操作ログなどが存在する。

このうち、優先度１の予備サーバシステムにはネットワーク機器のユーザー情報と構成データが転送される。優先度２の予備サーバシステムにはユーザー情報のみが転送される。このようにすることで転送されるデータ量を少なくでき、ネットワーク帯域の逼迫を防止することができる。この例では、優先度１の予備サーバシステムは過去の受信ＴＲＡＰデータなどは参照できないが、起動直後からネットワーク機器の監視制御が行え、優先度２の予備サーバシステムは起動後ネットワーク機器から構成データを読み出した後に監視制御が可能となる。

上位サーバにおける操作者の指示により行う同期は次のとおり動作する。操作者は運用系サーバシステム、または予備サーバシステムが保持するデータの種類と範囲を指定してデータの同期を実行する。例えば、データの種類としてトラフィックデータを指定した場合には、データを収集した日時の範囲を指定することで、ネットワーク上に不必要なデータが転送されて帯域を逼迫したり、転送時間が異常に長くなることを防止することができる。

図４および図５は、サーバシステムの装置冗長切替えに付き説明するための図である。この実施形態のシステムにおける装置冗長切替えでは、予備サーバシステムを起動できるようにするため、待機系でプロセスを予め起動しておくようにする。図４に示すように、サーバシステムの起動時には、運用系サーバは共有ディスクのホームディレクトリをリンクし、アプリケーションを起動する。一方、待機系サーバはローカルディスクのホームディレクトリをリンクしアプリケーションを起動する。

共有ディスクにホームディレクトリを置くことにより、運用中に追加変更が随時行われるユーザ固有の設定やデータを、運用系サーバと待機系サーバとで共有することができる。また図４に示すように、運用系サーバが稼動している際に、待機系が予備サーバとして起動できるように、予備サーバシステムとして起動するためのホームディレクトリをローカルディスクをリンクすることにより作成する。

図６は、上記構成のサーバシステムにおける装置冗長切替えシーケンスを示す図である。図６において、まず運用系サーバの論理ＩＰアドレスを無効にする（ステップＳＴ１）。その後、運用系サーバで稼動中の監視制御アプリケーションがあれば停止し（ステップＳＴ２）、運用系サーバおよび待機系サーバの常駐プロセスを停止する（ステップＳＴ３、ステップＳＴ４）。その後、運用系サーバおよび待機系サーバにリンクされているホームディレクトリを解放し、運用系サーバの共有ディスクを切り離す（ステップＳＴ５、ステップＳＴ６、ステップＳＴ７）。

次に共有ディスクを待機系サーバに接続し（ステップＳＴ８）、待機系サーバは共有ディスクのホームディレクトリをリンクし（ステップＳＴ９）、アプリケーションを起動する（ステップＳＴ１０）。最後に待機系サーバの論理ＩＰアドレスを有効にすることで（ステップＳＴ１１）、装置冗長の切替えを完了し、図５に示す状態に至る。装置冗長を切戻す場合にも同様な手順を実施する。以上の手順によれば、非稼動系においても常駐プロセスが起動していので、上位サーバが接続した際に予備サーバシステムとして監視制御機能を動作させることが可能になる。

図７は、予備サーバシステムの起動のしくみにつき説明するための図である。予備サーバシステムＢ１では前記した常駐プロセスが起動している。上位サーバは運用系サーバシステムＡ１がメンテナンス状態である場合には、サーバシステムＡ１の予備サーバシステムとして登録されているサーバシステムＢ１に接続する。接続時に装置冗長の状態を確認し、待機系サーバＰＢが稼動している場合には上位サーバ１からのアプリケーション起動は禁止され、運用系サーバＳＢが稼動している場合はネットワーク機器Ａ２の制御を行うための種々のアプリケーションを起動することができる。

予備サーバシステムＢ１はその起動時に、登録されている全ネットワーク機器に対して自サーバシステム（サーバシステムＢ１の待機系サーバＰＢ）の物理ＩＰアドレスを、ネットワーク機器群Ａ２にＴＲＡＰ送信先アドレスとして設定する。ネットワーク機器が接続されているネットワークのインタフェースにおいても、ネットワーク機器群Ｂ２は論理ＩＰアドレスにＴＲＡＰを送信することで、運用系サーバシステムＢ１（運用系サーバＳＢ）がこれを処理し、ネットワーク機器群Ａ２は物理ＩＰアドレスにＴＲＡＰを送信することで予備サーバシステムＢ１（待機系サーバＰＢ）がこれを処理する。

以上の手順により、サーバシステムＢ１の運用系サーバＳＢはネットワーク機器群Ｂ２を監視制御し、待機系サーバＰＢはネットワーク機器群Ａ２を監視制御することができる。
また、現用サーバシステムＡ１においてネットワーク機器のＴＲＡＰ送信先アドレスを予備に一括で設定することができる。予備サーバシステムＢ１では常駐プロセスが動作しているので、上位サーバ１はその後予備サーバシステムＢ１に接続してＴＲＡＰを確認することができる。このような方式によれば、予備サーバシステムＢ１を起動するまでの間にＴＲＡＰが現用サーバシステムに送信されてしまうことを防止できる。

以上のように上位サーバ１および現用サーバシステムＡ１、予備サーバシステムＢ１を構築することにより、遠隔地に２台以上のサーバシステムを配置して可用性の高いネットワーク実現するともに、効率的に運用することが可能となる。例えば、東京と大阪のような遠隔地にそれぞれネットワーク機器の監視制御システムを構築し、一方が停止した場合に他方のサーバは運用を継続しつつ、他方の待機系として動作できる構成と情報共有の手段により、安価に遠隔地冗長システムを構築できるようになる。

以上をまとめると以下のごとくである。
（１） 上位サーバはサーバシステムにアクセスする場合に、通常は運用系サーバと待機系サーバが共通に使用する論理ＩＰアドレスを使用する。各サーバシステムは論理ＩＰアドレスの他に、運用系サーバおよび待機系サーバそれぞれが個別の物理ＩＰアドレスをもつ。通常の監視制御に使用する運用系サーバシステムとは別のサーバシステムを予め予備サーバシステムとして定義する。

上位サーバからサーバシステムにログインする際に、論理ＩＰアドレスを使用すると現用サーバシステムにアクセスし、ホームディレクトリは共有ディスク上のディレクトリをリンクして参照する。一方、予備サーバシステムの待機系サーバに対して物理ＩＰアドレスでアクセスした場合、その待機系サーバはローカルディスクをホームディレクトリにリンクしており、予備サーバシステムとして起動する。
運用系サーバシステムのデータの一部を予備サーバシステムの待機系サーバのローカルディスクに転送しておき、運用系サーバシステムの機能を、予備サーバシステムの待機系を利用して上位サーバに提供する。

（２） 待機系サーバシステムが運用系サーバシステムと共有するデータは、ネットワーク機器の構成データ、サーバシステムの構成データ、およびセキュリティーデータなど、データの更新頻度が比較的低いものに限定する。そして、これらのデータのみでネットワーク監視および制御の継続を可能とすることで、運用系と予備サーバシステム間でデータの同期をとるためにネットワーク負荷が増大することを防止し、予備サーバシステムを現用サーバシステムから遠隔地に設置することを可能とする。

（３） １つの運用系サーバシステムに対して複数の待機系サーバシステムを定義し、あらかじめ現用サーバシステムにアクセスできないことがわかっている場合、または、アクセスに失敗した場合には、決められた優先順位に従い自動的に予備サーバシステムを起動する。

（４） 現用サーバシステムから予備サーバシステムに転送するデータは予備サーバシステムの優先順位に応じてデータの種類を限定し、優先順位の低い予備サーバシステムに転送するデータ量を少なくする。

（５） 予備サーバシステムが起動した場合には、ローカルディスクに登録されているネットワーク機器に対してＳＮＭＰ ＴＲＡＰの送信先ＩＰアドレスを予備サーバシステムに変更するためのコマンドを自動的に生成し、実行する。

（６） 上位サーバに、オペレータ操作により予備サーバシステムに接続する手段を持つ。このとき、予備サーバシステムはローカルディスクをリンクして参照しており、上位サーバからの接続や、ネットワーク機器からのＴＲＡＰ受信を処理する常駐プロセスが起動している。手動で予備サーバシステムに接続する場合には、運用系サーバシステム稼働中にネットワーク機器に対してＴＲＡＰの送信先変更を指示することで、ＴＲＡＰが運用系および予備サーバシステムのどちらかに受信されるようにする。

（７） 上位サーバは運用系サーバシステムまたは予備サーバシステムに接続した後に、オペレータ操作により運用系サーバシステムのデータを予備サーバシステムに転送するか、または予備サーバシステムのデータを運用系サーバシステムに転送する。これにより運用の継続を容易にすることを可能とする。

転送するデータには、トラフィックデータ、試験機能の実行結果、操作ログなども含め、操作者が転送するデータの種類や範囲を指定することで転送されるデータ量を制限する。また、構成データなど運用に不可欠なデータを運用系サーバシステムにてデータが更新されるたびに予備サーバシステムのデータも更新する。このようにして、運用系サーバシステムが稼動状態でない場合には短時間で接続を完了できるようにする。

（８） 待機系サーバが予備サーバシステムとして登録されている場合、別のサーバシステムの予備サーバシステムとして運用系サーバを登録する。サーバシステムが運用系で稼動している場合と、待機系で稼動している場合で異なる予備サーバシステムを起動できるようにすることで、１台のサーバシステムを他の２台のサーバシステムの予備サーバシステムにできるようにする。

以上説明したようにこの実施形態では、運用系サーバと待機系サーバとでクラスタシステム化した複数のサーバシステムＡ１，Ｂ１，Ｃ１を互いに遠隔地に設置する。そしていずれかのサーバシステムに障害が生じた場合には、残存するサーバシステムの待機系サーバに、障害サーバシステムの機能を肩代わりさせるべく、ＩＰアドレスの使い分けによる冗長切り替えを行うようにしている。このようにしたので、サーバシステムに障害が生じた場合でも、その遠隔にある（従って障害の影響を受けない）サーバシステムを利用してネットワーク機器の監視制御を継続して行えるようになる。これらのことから、耐障害性能をさらに高めたネットワーク監視システムを低コストで提供することが可能となる。

なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

この発明に係わるネットワーク監視システムの実施の形態を示すシステム図。 図１のシステムにおける冗長切り替え時の動作を説明するための図。 運用系サーバシステムと予備サーバシステムのデータの同期について説明するための図。 サーバシステムの装置冗長切替えに付き説明するための図。 サーバシステムの装置冗長切替えに付き説明するための図。 本発明の実施の形態におけるサーバシステムの装置冗長切替えシーケンスを示す図。 予備サーバシステムの起動のしくみにつき説明するための図。

符号の説明

１０…共有ディスク、２０…ローカルディスク、１，２…上位サーバ、Ａ１，Ｂ１，Ｃ１…サーバシステム、ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ…運用系サーバ、ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ…待機系サーバ、Ａ２，Ｂ２，Ｃ２…ネットワーク機器群

Claims (3)

1. 複数の被監視装置により形成されるネットワークを個別に監視する、互いに遠隔地に設置される複数の監視システムを具備し、
   これらの複数の監視システムは、
   前記ネットワークを監視する主監視装置と、
   この主監視装置と同等の監視機能を備え当該主監視装置の待機系として設けられる副監視装置とを備え、
   前記複数の監視システムのいずれかがダウンした場合に、残存する監視システムのうち１つの監視システムの前記副監視装置に前記ダウンした監視システムの機能を引き継がせる冗長切替手段を具備することを特徴とするネットワーク監視システム。
2. それぞれの前記監視システムにおける前記主監視装置と前記副監視装置とは、共有ディスクを用いて情報を共有するクラスタシステム化されることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク監視システム。
3. 前記複数の監視システムはＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）を用いて前記ネットワークを監視することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク監視システム。

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