JP5321195B2 - 監視制御システム、監視制御方法、監視制御サーバ及び監視制御プログラム - Google Patents
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Description
スケールアウト型のサーバシステムとは、サーバの数を増やす(スケールアウト)ことで、サーバ群全体のパフォーマンスを向上させるというものである。
例えば、一台のサーバが10人のユーザしか処理できない場合に、サーバを二台に増やすことで負荷を分散し、20人のユーザへの対応が可能となるというものである。
そして、サーバをスケールアウトした場合にも、複数のサーバを連携して動作させることになるため、メンテナンスや障害発生時にもサービスを完全に停止させる必要がないというメリットがある。
また、システムが処理できる毎秒のトランザクション件数に対して、ボトルネック箇所を検出するキャパシティプランニング技術も提供されている。このキャパシティプランニング技術によれば、システム管理者は、システムのボトルネック箇所を特定し、所望の性能に対して必要となるサーバ台数を見積もり、システムの構成変更を行うことが可能となった。
その理由は、構成変更に伴って許容負荷が増加すると、その影響で別の箇所に2次的にボトルネックが発生する可能性があるからである。
そして、このような2次的なボトルネックの発生は、予測が不可能であるため、実際に構成変更を行った後に、再度ボトルネックの有無を検出し、構成変更を検討する必要があった。
しかしながら、この特許文献1記載のボトルネックの解消方法は、ホストコンピュータからストレージ装置までの通信経路上に存在する各要素を対象としてボトルネックの検出を行うことに特化されており、スケールアウト型サーバシステムにおいて2次的なボトルネックとなるサーバを予測することはできなかった。
なお、以下に示す本発明の監視制御システム及び監視制御サーバで実行される処理動作は、プログラム(ソフトウェア)の命令によりコンピュータで実行される処理,手段,機能によって実現される。プログラムは、コンピュータの各構成要素に指令を送り、以下に示すような本発明の所定の処理、例えば、複数の被監視制御サーバから収集した性能情報に基づくサーバシステムの性能のモデル化、構成変更前の性能モデルから構成変更後の性能モデルの生成、構成変更後の性能モデルに基づくサーバの構成変更に伴う2次的なボトルネック発生の予測、複数の被監視制御サーバから収集した性能情報とサーバシステムの負荷情報に基づく各被監視制御サーバの性能の相関関数のモデル化等の処理・手順を行わせる。
なお、プログラムの全部又は一部は、例えば、磁気ディスク,光ディスク,半導体メモリ,その他任意のコンピュータで読取り可能な記録媒体により提供され、記録媒体から読み出されたプログラムがコンピュータにインストールされて実行される。また、プログラムは、記録媒体を介さず、通信回線を通じて直接にコンピュータにロードし実行することもできる。
まず、図1を参照して、本発明の一実施形態に係る監視制御サーバの概略構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る監視制御サーバの概略構成を示す機能ブロック図である。
同図に示すように、本実施形態の監視制御サーバ2は、スケールアウト型サーバシステムを構成する複数の被監視制御サーバ3と通信可能に接続されて、複数の被監視制御サーバ3を監視制御するための監視制御サーバである。
まず、図1(a)に示すように、監視制御サーバ2は、ボトルネック予測手段2aを備える。
また、図1(b)に示すように、監視制御サーバ2は、ボトルネック予測手段2aに加えて、性能モデル化手段2b及び構成変更後性能モデル生成手段2cを備えることができる。
性能モデル化手段2bは、複数の被監視制御サーバ3から収集した性能情報に基づいて、被監視制御サーバ3で構成されるスケールアウト型サーバシステムの性能をモデル化する手段である。
構成変更後性能モデル生成手段2cは、被監視制御サーバ3で構成されるスケールアウト型サーバシステムの構成変更指示に応じて、構成変更前の性能モデルから構成変更後の性能モデルを生成する手段である。
そして、ボトルネック予測手段2aは、構成変更後性能モデル生成手段2cで生成される構成変更後の性能モデルに基づいて、被監視制御サーバ3で構成されるスケールアウト型サーバシステムの構成変更に伴う2次的なボトルネックの発生を予測するようになっている。
構成変更後性能モデル生成手段2cは、スケールアウト型サーバシステムの構成変更指示に応じて、追加される被監視制御サーバ3と同種の被監視制御サーバを既存の被監視制御サーバ3から選択し、当該既存の被監視制御サーバ3の相関関数を、追加される被監視制御サーバの相関関数として複製する処理を行う。
ここで、相関関数に代入される負荷データは、任意に指定・入力することができる。
以上のような各手段を備える本実施形態の監視制御サーバ2とこれを備える監視制御システムのより具体的な構成及び動作について、図2〜図14を参照して以下に詳述する。
図2は、本発明の実施形態に係る監視制御システムの構成を示すブロック図である。
同図に示すシステムは、スケールアウト型サーバシステムの監視制御を行う監視制御システムであって、監視端末1と、監視制御サーバ2と、複数の被監視制御サーバ3とから構成されている。
監視端末1は、監視制御サーバ2と通信可能に接続された情報処理装置からなり、図2に示すように、性能情報表示部11と、論理構成エディタ12とを備える。
被監視制御サーバ3は、監視制御サーバ2と通信可能に接続された複数のサーバ装置を構成する情報処理装置からなり、図2に示すように、各被監視制御サーバ3が監視制御エージェント31を備えている。
ここで、被監視制御サーバ3の性能情報は、サーバの利用状況によって左右されるが、本実施形態ではスケールアウト型のサーバシステムであるので、同一種類のサーバ間でトランザクションがほぼ均一に振り分けられるようになっている。
なお、サーバの性能情報とは、被監視制御サーバ3が持つCPU、メモリ、ネットワークなどの利用状況を示す数値データである。これらの数値データは、性能項目ごとに、所定のタイミング(例えば1分おき)の時系列データとなって収集され、監視装置27に定期的に送信される。
監視制御サーバ2の相関検出部24は、収集した性能情報から、後述する相関関数導出方法を用いて相関関係を抽出し、相関モデルとして相関モデル蓄積手段23に蓄積する。
例えば、物理サーバを任意のサーバグループに追加し、稼動サーバの台数を増加させてシステム全体の処理性能を向上させる。
被監視制御サーバ3には、OSやアプリケーションが導入され、業務に合わせた設定がされているが、それらは、制御装置29を介して伝達される論理構成変更指示にしたがって変更される。
例えば、サーバを異なる用途に転用する場合には、新しいアプリケーションの導入指示や、アプリケーションの設定変更指示が、アプリケーションのインストールファイルとともに監視制御サーバ2の制御装置29から被監視制御サーバ3の監視制御エージェント31に伝達され、監視制御エージェント31が受信して処理することで、被監視制御サーバ3の構成が変更される。
これにより、既存の稼動しているシステムに対して、新規サーバの追加を行うことができる。
構成変更後性能予測手段21は、相関モデル蓄積手段23より得られる相関モデルから、構成変更後の相関モデルを計算し、構成変更後の性能予測を行う。
性能情報表示部11には、構成変更後の各サーバの必要となるリソース消費見込みが表示される。
この情報から、もし新たなボトルネックが検出されれば、所定の警告が出力・表示される。これにより、監視端末1を操作するユーザは、構成変更前にボトルネックの発生を認識することができ、最終的に適切な構成変更が可能になる。
次に、監視制御サーバの具体的な処理内容について、図2〜図14を参照して説明する。
図3は、監視制御サーバの処理手順を示すフローチャート、図4は、監視制御サーバが収集する性能項目を示す説明図、図5は、サーバ追加前の性能項目間に成り立つ相関関係を示すネットワーク図、図6は、サーバ追加前の性能項目間に成り立つ相関関係を示す表図、図7は、論理構成の変更指示を行う画面の説明図、図8は、サーバ追加後の性能項目間に成り立つ相関関係を示すネットワーク図、図9は、サーバ追加後の性能項目間に成り立つ相関関係を示す表図、図10は、サーバ追加後のサーバ毎のワークロードの割り当てを示す説明図、図11は、所望のワークロードをインプットする画面の説明図、図12は、サーバ追加後の性能値の計算例を示す表図、図13は、サーバ追加後のボトルネック検出例を示す表図、図14は、ボトルネック検出結果を示す画面の説明図である。
まず、図3のステップS1で示す「性能モデル化」の処理が行われる。この性能モデル化処理が、上述した性能モデル化手段2bに相当する(図1参照)。
具体的には、監視制御サーバ2は、被監視制御サーバ3から収集した時系列の性能情報を性能情報蓄積手段28に蓄積する。例えば、図4に示すように、1列目に時刻、2列目以降に性能情報が格納される。
また、監視制御サーバ2は、システムに対する負荷(ワークロード)も定期的に取得し、性能情報蓄積手段28に蓄積する。図4に示す例では、最終列に負荷が格納されている。負荷の取得方法は、任意であるが、例えば、Webサーバである場合、毎秒のリクエスト数をカウントすることで取得できる。
ここで、相関検出部24は、図5に示すように、性能情報に含まれる任意の二つの項目を、全ての組み合わせで選択し、それぞれの組み合わせについて相関関数を導出することができる。本実施形態では、各被監視制御サーバ2の性能を、負荷を変数とする相関関数にモデル化する。
相関関数の導出方法としては、様々な方法が知られているが、説明を簡略化するために、近似する一次関数「y=Ax+C」を求める方法を用いて説明する。
例えば、要素「AP1.CPU」の相関関数は、「y=0.5x+8」として導出することができ、その係数A、Cの値が図6に示すように相関モデル蓄積手段23に蓄積される。
また、相関関数の導出に際しては、重みWも算出され、相関モデル蓄積手段23に蓄積される。この重みWは、相関関数の誤差補正係数であり、導出した相関関数に負荷を代入して得られる性能パターンと、実際に収集した性能パターンとの差分から算出することができる。
次に、図3のステップS2で示す「構成変更の指示」の処理が行われる。
具体的には、ユーザ等による監視端末1の入力操作により、監視端末1の論理構成エディタ12の画面(図7参照)で、構成変更の指示が入力・指定される。
例えば、APサーバ群に、AP2と言う名前の新規のAPサーバが追加されて、APサーバ層の構成変更(サーバ追加)が指示・入力される。
この指示は、監視制御サーバ2の論理構成管理部26に受け渡され、論理構成データ25に格納される。
構成変更後性能予測手段21には、論理構成データ25を介して、構成変更(サーバ追加)が行われることが通知される。
次いで、図3のステップS3で示す「相関の再計算」の処理が行われる。この相関の再計算処理が、上述した構成変更後性能モデル生成手段2cに相当する(図1参照)。
具体的には、構成変更後性能予測手段21は、ステップS2の構成変更指示に応じて、構成変更前の性能モデルから構成変更後の性能モデル(図8参照)を生成する。
例えば、図5及び図6に示すように、構成変更前の性能モデルにおいては、相関関数「y=Ax+C」が成立しており、APサーバを追加したい場合、構成変更後性能予測手段21は、サーバが追加されようとしている層から、既存のサーバを選択し、既存のサーバに成り立っている相関関数「y=Ax+C」を、新規サーバにおいても成り立つとして複製し、サーバ追加後の性能モデルを生成する。
例えば、図9に示すように、APサーバ層の既存サーバである「AP1.CPU」のデータ領域からの相関関数の値、A、C、Wが抽出され、「AP2.CPU」のデータ領域に複製される。
図8に、構成変更(サーバ追加)後の性能項目間に成り立つ相関関係を示す。
さらに、図3のステップS4で示す「新たなボトルネックの探索」の処理が行われる。この新たなボトルネックの探索処理が、上述したボトルネック予測手段2aに相当する(図1参照)。
具体的には、構成変更後性能予測手段21は、構成変更後の性能モデルに基づいて、構成変更に伴う2次的なボトルネックの発生を検出・予測する。
性能モデルを用いたボトルネックの検出は、例えば、性能モデルである相関関数の変数に要求値(例えば、本実施形態では要求負荷)を代入し、得られた性能値が所定の閾値を超えているか否かに基づいて検出することができる。
以下、具体的なボトルネックの検出方法について説明する。
ユーザは、監視端末1を介して、図11に示すような画面において、所望の負荷(ワークロード)として、例えば「300/sec」と所望の要求データを入力することができる。
構成変更後性能予測手段21は、入力された所望の負荷を上限とし、段階的に負荷を増加しながらボトルネックの検出を行う。
例えば、図12及び図13に示すように、「100/sec」から開始し、段階的に「10/sec」ずつ増やしながらボトルネックの検出を行う。
y=A・W’・サーバ追加係数+C
とすればよい。(ただし、重みWによる補正は省略)
サーバ追加係数とは、サーバのグループ毎に、
サーバ追加前の台数/サーバ追加後の台数
を計算することで得られる。
この方法にしたがい、全ての性能項目に関して計算を行う。
例えば、APサーバの性能値を計算する場合には、
y=A・W’/2+C
とすればよい。
同様にWEBサーバ及びDBサーバの性能値を計算する場合には、
y=A・W’+C
とすればよい。
図3のステップS5で示す判断処理が行われる。
この処理ステップでは、ボトルネックが検出されたか否かが判断される。
例えば、図13に示すように、ユーザが負荷=300を設定したところ、負荷が220で、DBサーバに性能の飽和が発生している。
この場合、図14に示すように、結果表示画面において、サーバ追加後のシステムにおいて最初にボトルネックとなるサーバを表示する。
このようにして、APサーバ以外に発生する2次的なボトルネックの発生を、APサーバを追加する前に確認することが可能となる。
次に、図3のステップS6で示す「警告」の処理が行われる。
上述したステップS5の処理によりボトルネックの発生が予測された場合は、ユーザに警告を促すことができる。
これは、例えば一種類のサーバの追加だけでは所望のスループットは補えず、他種のサーバの追加も同時に考慮すべきであるからである。
具体的には、上述した例によれば、APサーバの負荷がサーバ追加により軽減されたことにより、APサーバのグループでは所望の負荷を処理することが可能と判断できる一方で、DBサーバについては要求される負荷を満たせないことが理解できる。
従って、このような場合には、所定の警告処理が実行され、監視端末1を操作するユーザに対して警告が促されることになる。
さらに、図3のSステップS7で示す「構成変更の実施」の処理が行われる。
上述したステップS5の処理によりボトルネックが無いことが確認できた場合には、実際に構成の変更が実施される。
以上のステップを経ることにより、構成変更に伴う2次的なボトルネックを発生させることなく、適切な構成変更を実施することが可能となる。
また、監視制御サーバ2は、スケールアウト型サーバシステムの構成変更指示に応じて、追加される被監視制御サーバ3と同種の被監視制御サーバ3を既存の被監視制御サーバ3から選択し、当該既存の被監視制御サーバ3の相関関数を、追加される被監視制御サーバ3の相関関数として複製するので、構成変更後の性能モデルを容易に生成することができる。
さらに、スケールアウト型サーバシステムの構成変更に伴う2次的なボトルネックを予測する際、相関関数に代入する負荷が任意に指定されるので、ユーザは、様々な負荷を入力して構成変更に伴う2次的なボトルネックを予測し、適切な構成変更を行うことができる。
例えば、上述した実施形態では、被監視制御サーバに設けられるサーバとして、WEBサーバ、AP(アプリケーション)サーバ、DB(データベース)サーバの3種類のサーバを例にとって説明したが、本発明により監視制御の対象となるサーバの種類や数等は特に上述した実施形態の場合に限定されるものではない。
11 性能情報表示部
12 論理構成エディタ
2 監視制御サーバ
21 構成変更後性能予測手段
23 相関モデル蓄積手段
24 相関検出部
25 論理構成データ
26 論理構成管理部
27 監視装置
28 性能情報蓄積手段
29 制御装置
3 被監視制御サーバ
31 監視制御エージェント
Claims (7)
- スケールアウト型サーバシステムを構成する複数の被監視制御サーバに接続され、複数の前記被監視制御サーバを監視制御する監視制御サーバを備え、
前記監視制御サーバが、
複数の前記被監視制御サーバから収集した性能情報と、前記スケールアウト型サーバシステムの負荷情報に基づいて、各被監視制御サーバの性能を、負荷を変数とする相関関数にモデル化する性能モデル化手段と、
前記スケールアウト型サーバシステムの構成変更指示に応じて、構成変更前の性能モデルから構成変更後の性能モデルを生成する構成変更後性能モデル生成手段と、
構成変更後の性能モデルに基づいて、前記スケールアウト型サーバシステムのボトルネックの発生を予測する前記ボトルネック予測手段と、を備える
ことを特徴とする監視制御システム。 - 前記構成変更後性能モデル生成手段が、
前記スケールアウト型サーバシステムの構成変更指示に応じて、追加される被監視制御サーバと同種の被監視制御サーバを既存の被監視制御サーバから選択し、当該既存の被監視制御サーバの相関関数を、追加される被監視制御サーバの相関関数として複製する
ことを特徴とする請求項1記載の監視制御システム。 - 前記ボトルネック予測手段が、
構成変更後の性能モデルである各被監視制御サーバの相関関数に所定の負荷を代入し、その出力が所定の閾値を超えている被監視制御サーバが、前記スケールアウト型サーバシステムの構成変更に伴う2次的なボトルネックであると予測する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の監視制御システム。 - 前記スケールアウト型サーバシステムの構成変更に伴う2次的なボトルネックを予測する際、相関関数に代入する負荷が任意に指定される
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の監視制御システム。 - スケールアウト型サーバシステムを構成する複数の被監視制御サーバに、複数の前記被監視制御サーバを監視制御する監視制御サーバを接続し、
前記監視制御サーバが、
複数の前記被監視制御サーバから収集した性能情報と、前記スケールアウト型サーバシステムの負荷情報に基づいて、各被監視制御サーバの性能を、負荷を変数とする相関関数にモデル化し、
前記スケールアウト型サーバシステムの構成変更指示に応じて、構成変更前の性能モデルから構成変更後の性能モデルを生成し、
構成変更後の性能モデルに基づいて、前記スケールアウト型サーバシステムのボトルネックの発生を予測する
ことを特徴とする監視制御方法。 - スケールアウト型サーバシステムを構成する複数の被監視制御サーバに接続され、複数の前記被監視制御サーバを監視制御するにあたり、
複数の前記被監視制御サーバから収集した性能情報と、前記スケールアウト型サーバシステムの負荷情報に基づいて、各被監視制御サーバの性能を、負荷を変数とする相関関数にモデル化する性能モデル化手段と、
前記スケールアウト型サーバシステムの構成変更指示に応じて、構成変更前の性能モデルから構成変更後の性能モデルを生成する構成変更後性能モデル生成手段と、
構成変更後の性能モデルに基づいて、前記スケールアウト型サーバシステムのボトルネックの発生を予測する前記ボトルネック予測手段と、を備える
ことを特徴とする監視制御サーバ。 - スケールアウト型サーバシステムを構成する複数の被監視制御サーバに接続され、複数の前記被監視制御サーバを監視制御するコンピュータに、
複数の前記被監視制御サーバから収集した性能情報と、前記スケールアウト型サーバシステムの負荷情報に基づいて、各被監視制御サーバの性能を、負荷を変数とする相関関数にモデル化させ、
前記スケールアウト型サーバシステムの構成変更指示に応じて、構成変更前の性能モデルから構成変更後の性能モデルを生成させ、
構成変更後の性能モデルに基づいて、前記スケールアウト型サーバシステムのボトルネックの発生を予測させる
ことを特徴とする監視制御プログラム。
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