JP5782393B2 - ネットワークリソース分散管理方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークの構成管理データを複数のネットワーク装置間で共有化し、ネットワーク装置のデータ量削減と管理システム内の処理負荷の軽減を可能とするネットワークリソース分散管理方法およびプログラムに関する。

既存の構成情報管理では、ネットワーク装置が保持する構成データ（ネットワークトポロジ情報や装置構成情報）を、ネットワーク管理システム（ＮＭＳ：Network Management System）が収集し、管理システム内部で複数のデータから必要なデータを解析処理した後、ネットワーク全体のトポロジ情報を把握している。現状、管理システムがネットワーク装置群からデータを取得する際、規定された標準インターフェース（ＳＮＭＰ：Simple
Network Management Protocol）を介して取得するのが主流であるが、このインターフェースはネットワーク装置内部の情報のみを保持しているため、管理システムはネットワーク全体の情報を取得する必要があるだけでなく、取得後データの解析処理を行う必要がある。結果的に既存のシステムでは処理負荷が増加し、ネットワーク情報をリアルタイムに把握できない（図１参照）。

特許文献１に記載された従来の技術では、データベースの構造を階層化することによりデータベースの処理速度を高速化している。また、特許文献２に記載された従来の技術は、データ取得を高速化するため収集モジュールを分散化する方式を用いている。

特開２０１０−１０８１５６号公報 特開２０００−３４７９６２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来技術では、複数の階層から構成される現用ネットワーク上では、階層化構造のため複雑なデータベースアクセスが必要となり処理速度の遅延が発生する問題がある。このため、結果的に高速処理の実現にはシステム増強が必要となり、管理コストおよび装置コストが増加する問題がある。

また、特許文献２に記載された従来技術では、データ収集用のモジュールが分散配備されているため取得する時間の短縮化は図られるが、取得する情報量は既存手法と変わらない。このため、高速化のためにはモジュール分散のためにシステムの増強が必要となり、管理コストおよび装置コストが増加する問題がある。

したがって、本発明は、ネットワーク装置が保持するデータを、装置固有管理ではなく、ネットワークドメインで共有したデータとして扱うことにより、システム規模を変えず高速なデータ取得を実現するネットワークリソース分散管理方法およびプログラムを提供することを目的とする。また、本発明は、共有したデータ上でネットワークトポロジを管理する仕組みを提供することで、既存方式では不可能であったネットワーク単位の情報収集機能を提供することも目的とする。

上記課題を解決するため本発明の方法は、ネットワークの構成管理データを複数のネットワーク装置間で共有化して管理する方法であって、前記複数のネットワーク装置上に共有データベースを構築するステップと、前記複数のネットワーク装置から物理構成情報を取得し、これにより取得された物理構成情報を前記共有データベースに保存するステップと、前記複数のネットワーク装置から論理構成情報を取得し、これにより取得された論理構成情報により前記共有データベースを検索し、該論理構成情報と同一の論理構成情報が前記共有データベースから検索されなかった場合にだけ、該論理構成情報を前記共有データベースに保存するステップと、外部管理システムから要求に応じて、前記物理構成情報または論理構成情報を送信するステップとを有する。

また、前記構築するステップでは、前記ネットワーク装置のマシンスペックに基づいて、前記共有データベースの割り当て容量およびデータ振り分け割合を決定することも好ましい。

また、前記複数のネットワーク装置からマスター管理装置を選択するステップと、前記マスター管理装置が前記複数のネットワーク装置から当該ネットワーク装置のマシンスペックを収集するステップをさらに有することも好ましい。

また、前記ネットワーク装置からアラーム情報を受信するステップと、前記アラーム情報が新規データ、更新データまたは削除データであるかを特定するステップと、前記アラーム情報が新規データまたは更新データである場合、前記共有データベースに該データを登録または更新するステップと、前記アラーム情報が削除データである場合、前記共有データベースから該データを削除するステップをさらに有することも好ましい。

また、前記物理構成情報は、前記ネットワーク装置のシステム情報、ネットワークインターフェース情報および概ネットワークインターフェース関連の情報を含み、前記論理構成情報は、ネットワークのルーティング情報、コネクション情報、コネクションレス情報およびこれらのプロパティ情報を含むことも好ましい。

上記課題を解決するため本発明のプログラムは、ネットワークの構成管理データを複数のネットワーク装置間で共有化して管理するコンピュータを、前記複数のネットワーク装置上に共有データベースを構築する手段と、
前記複数のネットワーク装置から物理構成情報を取得し、これにより取得された物理構成情報を前記共有データベースに保存する手段と、
前記複数のネットワーク装置から論理構成情報を取得し、これにより取得された論理構成情報により前記共有データベースを検索し、該論理構成情報と同一の論理構成情報が前記共有データベースから検索されなかった場合にだけ、該論理構成情報を前記共有データベースに保存する手段と、
外部管理システムから要求に応じて、前記物理構成情報または論理構成情報を送信する手段として機能させる。

上記に記載のように、本発明のネットワークリソース分散管理方法およびプログラムは、ネットワーク装置が保持するデータを、装置固有管理ではなく、ネットワークドメインで共有したデータとして扱うことにより、システム規模を変えず高速なデータ取得を実現する。また、共有データにより無駄な情報やオーバラップした情報の削減することを可能とする。さらに、共有したデータ上でネットワークトポロジを管理する仕組みを提供することで、既存方式では不可能であったネットワーク単位の情報収集機能も可能とする。

従来手法の構成情報管理を示す。 本発明のネットワークリソース分散管理機能の全体構成を示す。 ネットワーク構成データの例を示す。 データ共有領域の概念を示す。 起動処理の制御フローを示す。 データ更新処理の制御フローを示す。 終了処理の制御フローを示す。

本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図２は、本発明のネットワークリソース分散管理機能の全体構成を示す。本ネットワークリソース分散管理機能は、複数のネットワーク装置内に存在し、データベース機能部１、データ管理制御機能部２、およびＡＰＩ機能部３を備え、管理システムから要求に応じて、リソース情報を送信する。

データベース機能部１は、複数のネットワーク（ＮＷ）装置が保持する構成管理データを、１つの仮想データベース上で管理するためのデータベース機能を提供する。データ管理制御機能部２は、ＮＷ装置内部の構成管理データを他のＮＷ装置間で共有するためのデータベース制御機能を提供する。ＡＰＩ機能部３は、データベース機能部１が保持する構成管理データを、管理システムなどの外部システムへ提供するための外部インターフェース機能を提供する。

データベース機能部１は、構成管理データとして、データベース設定データ（マシンスペック、ドメイン情報）とネットワーク構成データをデータベース上に格納する。データベース設定データは、ＮＷ装置のローカルなデータベースに格納され、ネットワーク構成データは、ＮＷ装置内部で管理されている物理的・論理的なネットワーク構成管理データであり、共有データベース上に格納する。

データベース設定データのドメイン情報は、共有データベースを構成するための設定情報（システムＩＰアドレス）及び識別情報（共有ＤＢ識別名）であり、ＮＷ装置のマシンスペック（ＣＰＵ、メモリ、ディスク容量）とともに、ローカルなデータベースに登録し管理する。これらの情報はマスター管理装置及びスレーブ管理装置として登録されたＮＷ装置が、全てのネットワーク装置の設定情報を収集し管理する。なお、スレーブ用データベースはマスター用データベースが故障時に対応するためのバックアップである。

ネットワーク構成データは、ネットワーク装置の物理構成情報（ＣＰＵ・ＭＥＭなどのシステム情報、ネットワークインターフェース情報及びその関連情報）と、ネットワークの論理構成情報であるネットワークトポロジ情報（ルーティング情報、ＶＬＡＮなどのコネクションレスモデル、ＭＰＬＳなどのコネクションモデル）である。これらの情報は共有データベース上に展開される。

ネットワーク構成データは、ＮＷ設備情報（たとえば、ルータ本体、インターフェース、アドレスなどＲＦＣ１２１３−ＭＩＢで表現されているもの）、アドレス（ＩＰアドレスなど）、コネクションオリエンテッド（ＭＰＬＳなど）及びコネクションレストポロジ（イーサネット（登録商標）、ＶＬＡＮ情報）情報を表現する。ＮＷ装置は複数のインターフェース（イーサネット、ギガビットイーサネット等）が実装されているため、装置及びインターフェースなどの繋がり関係に関してはエッジにより表現する。例えば、装置１とＩｎｔｅｒｆａｃｅ１の関係をＣｏｎｎｅｃｔＩｎｔのように表現する。また、ＲＦＣ１２１３−ＭＩＢで定義されている補完情報はプロパティ情報として管理するものとする。インターフェースは複数のＩＰアドレス情報を保持しているため、そのＩＰアドレス情報をサブネットごとにネットワークモデルを用いて集約することで表現する。

図３は、ネットワーク構成データの例を示す。図３において、点線より左側が物理的なネットワーク構成管理データ（物理構成情報）であり、右側が論理的なネットワーク構成管理データ（論理構成情報）である。上記例では装置１−Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ１−ａｄｄｒｅｓｓ２は２．２．２．２（サブネットアドレス２５５．２５５．２５５．０とする）のＩＰアドレスを保持しているため、そのＩＰアドレスはＮｅｔｗｏｒｋ１（２．２．２．０／２４）に所属するようにデータベース上に表現する。また、装置２−Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ４−Ａｄｄｒｅｓｓ５のように同じ２．２．２．０のＩＰアドレス空間に所属している対象が発生した場合には、新規にＮｅｔｗｏｒｋ１（２．２．２．０）を作成せず、装置１−Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ１−ａｄｄｒｅｓｓ２のケースで作成されたＮｅｔｗｏｒｋ１（２．２．２．０）モデルと関連性を管理することで関係を保持する。

また、本データベース上でルーティング情報やコネクション情報（パス情報）、コネクションレス情報（ＶＬＡＮ情報）などがある。ルーティング情報ではネットワーク情報の繋がり（関連性）により表現することとする。ルーティング情報は一般的にStatic RoutingとDynamic Routing（ＯＳＰＦやＢＧＰ）が存在し、両ルーティング情報をネットワークモデルのリレーションシップ（エッジ）及びプロパティを用いることで表現する。ネットワークのリレーションシップ（エッジ）のプロパティ情報はStatic及びDynamic Routing（ＯＳＰＦ）のようなルーティング種別を格納することで、どのプロトコルもしくはルーティング手法によりネットワーク間の関係が確立されたかを表現する。図３の例では、Ｎｅｔｗｏｒｋ１からＮｅｔｗｏｒｋ３の経路を示すモデルである。Ｎｅｔｗｏｒｋ１とＮｅｔｗｏｒｋ２はDynamic Routing（ＯＳＰＦ）によりネットワークルーティング情報を管理し、Ｎｅｔｗｏｒｋ２とＮｅｔｗｏｒｋ３はStatic Routingにネットワークが接続状態にあることを表現する。

また、ＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）やＧＲＥ（Generic Routing Encapsulation）などトンネリング技術モデルのようなコネクションオリエンテッドモデルはＮＷ装置間のインターフェースにより作成されるため、Ｉｎｔｅｒｆａｃｅモデルと関連性を保持し、始点及び終点情報によりコネクショントポロジを形成する。図３はＭＰＬＳ−ＴＥコネクションモデルの例である。装置１−Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ３が始点、装置３−Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ５が終点となるＭＰＬＳコネクションを表現している。コネクションはＭＰＬＳ Ｈｅａｄ（始点）とＭＰＬＳ Ｔａｉｌ（終点）の関係はリレーションシップ（エッジ）により表現する。

また、コネクションが経由するＮＷ装置情報を取得できる場合にはプロパティ情報にて管理することとする。コネクションレスモデルでは、ＶＬＡＮ情報を管理する。ＶＬＡＮ情報はインターフェースと関連性を持たすモデルになり、図３の例ではＶＬＡＮ１は複数のＮＷ装置のインターフェース（装置１−Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ３、装置２−Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ４）から構成されるトポロジを表現することが可能となる。

また、標準ＭＩＢ（ＩＰ−Ｆｏｒｗａｒｄ−ＭＩＢ、ＯＳＰＦ−ＭＩＢ、ＭＰＬＳ−ＴＥ−ＭＩＢ、ＭＰＬＳ−ＬＤＰ−ＭＩＢ、Ｑ−Ｂｒｉｄｇｅ−ＭＩＢ）で定義されている項目はプロパティ情報として管理するものとする。

図４は、データ共有領域の概念を示す。共有データベース上では、構成管理データの共有領域を制限するため、データベース設定データ内のドメイン識別子により判別を行う。識別子はドメイン情報の設定として文字列により指定でき、１つのドメイン内には必ずネットワーク構成データを保持するものとする（ＮＷ装置内で設定されていない場合は保持できない）。また、同一識別子内では、構成管理データの共通データベース化を可能とし、識別子が異なるドメイン間では構成管理データの共有を行わないものとする。

以下に、ＮＷ装置の構成管理データを共有データベース上に反映するための制御フローについて示す。本フローは図２のデータ管理制御機能部により動作するものであり、「起動処理」、「データ更新処理」、「終了処理」の３種類がある。起動処理及び終了処理フローに関してはコマンドラインによりユーザからの起動及び終了指示を受信した場合のみ動作し、データ更新処理はＮＷ装置内の構成管理データが変更になった際に自動的に動作するものである。また、構成管理データの新規登録・変更・削除に関してはＮＷ装置内のＳＮＭＰもしくはＮＷ装置のＡＰＩから情報を取得するものとする。

図５は、起動処理の制御フローを示す。
ステップ１：起動、マスター管理装置となったＮＷ装置が起動時（起動コマンド投入時）に本制御フローで動作する。
ステップ２：データベース設定データの取得、マスター管理装置並びにスレーブ管理装置であるＮＷ装置は、その他のＮＷ装置が持つデータベース設定データを取得し、ネットワーク構成データを共有化するＮＷ装置を特定する。
ステップ３：共有データベース設計、各ＮＷ装置から取得したデータベース設定データからマシンスペック（ＣＰＵ、ＭＥＭ、ＤＩＳＫサイズ）を基に、共有データベースの割り当て容量を決定すると共に、データをどの割合で各ＮＷ装置内のデータベースに振り分けるかを決める振り分けルールを決定する。
ステップ４：共有データベース構築、ステップ３で決定された共有データベースを各ＮＷ装置に設定する。
ステップ５：物理構成情報の取得、ＮＷ装置に関連する物理構成情報をＮＷ装置から取得する。
ステップ６：物理構成情報のデータベースへの保存、取得した物理情報を自ＮＷ装置内部のデータベースに格納できるか否かをマスター管理装置が決定する。自ＮＷ装置内部に十分な空き容量がある場合には自ＮＷ装置内部に保存する。仮に空き容量がない場合には、ステップ３で決定した振り分けルールに基づき、他のＮＷ装置に振り分ける。
ステップ７：論理構成情報の取得、ＮＷ装置に関連する論理構成情報をＮＷ装置から取得する。
ステップ８：論理構成情報の検索、同一の管理情報（ＩＰアドレスなど）が共有データベースの中に存在するか確認する。既にデータベース上に登録されていた場合は、その情報を削除する。
ステップ９：論理構成情報の保存、ステップ８により抽出された論理構成情報は、ステップ３で決定した振り分けルールに基づき、複数のＮＷ装置上のデータベースに振り分けられ保存される。

図６は、データ更新処理の制御フローを示す。
ステップ１：アラーム受信、ＮＷ装置の構成変更によりＮＷ装置から発生したアラーム情報を受信する。受信方法はＳＮＭＰアラームもしくは装置が保持するＡＰＩから取得する。
ステップ２：更新データの特定、受信したアラーム種別から新規データ、更新データもしくは削除データであるかを特定する。新規データ、更新データである場合はステップ３のデータ登録・更新処理へ移行し、削除データである場合はステップ４のデータ削除処理へ遷移する。
ステップ３：データ登録・更新処理、該当データの更新、新規登録をデータベース上に反映する。
ステップ４：データ削除処理、ステップ３で特定された該当するデータを共有データベースから削除する。

図７は、終了処理の制御フローを示す。
ステップ１：終了コマンド実行、マスター管理装置上で終了コマンド実行時、終了時処理が下記の動作する。
ステップ２：論理構成情報の削除、共有データベース上に存在する論理構成情報を削除する。
ステップ３：物理構成情報の削除、共有データベース上に存在する物理構成情報を削除する。
ステップ４：共有データベース削除、ＮＷ装置内部に構築された共有用のデータベースを削除する。

以下に振り分けルールの詳細を示す。マスター管理装置が振り分けルールを決定する。各ＮＷ装置に割り当てるディスク容量およびデータの振り分け割合は、下記に項目ごとに重み付けを加え決定される。
（１）ディスク容量
（２）サーバ性能
（３）伝送距離

ディスク容量が大きい装置には、より多くの共有ディスク容量を割り当てられ、多くの割合でデータが振り分けられる。同様に、サーバ性能が高い装置およびマスター管理装置から伝送距離が短い装置には、より多くの共有ディスク容量を割り当てられ、多くの割合でデータが振り分けられる。

例えば、今回共有ディスクに容量１００を割り当て、装置１のディスク容量が１００、装置２のディスク容量が１０、装置３のディスク容量が１００、装置４のディスク容量が１０であったとする。ディスク容量の比率にて分ける場合、共有ディスクの容量は、
装置１：４５、装置２：５、装置３：４５、装置４：５
となる。この後、サーバ性能が高い装置の容量を大きくする、マスター管理装置から近い装置の容量を大きくすることができる。

以上のように、本発明で構築された図３のネットワーク構成データでは、ネットワーク装置が保持するデータを、装置固有管理ではなく、ネットワークドメインで共有したデータとして扱う。これにより、管理システムは、任意のＮＷ装置からネットワーク全体の情報を取得でき、ネットワーク装置内部の情報取得後、データの解析処理を行う必要がなくなり、システム規模を変えず高速なデータ取得が実現される。また、同一の論理構成情報が複数存在することがないため、共有データにより無駄な情報やオーバラップした情報の削減することを可能とする。さらに、共有したデータ上でネットワークトポロジを管理する仕組みが、論理構成情報で提供されるため、既存方式では不可能であったネットワーク単位の情報収集機能が可能になる。

また、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲およびその均等範囲によってのみ規定されるものである。

１ データベース機能部
２ データ管理制御機能部
３ ＡＰＩ機能部

Claims (6)

1. ネットワークの構成管理データを複数のネットワーク装置間で共有化して管理する方法であって、
   前記複数のネットワーク装置上に共有データベースを構築するステップと、
   前記複数のネットワーク装置から物理構成情報を取得し、これにより取得された物理構成情報を前記共有データベースに保存するステップと、
   前記複数のネットワーク装置から論理構成情報を取得し、これにより取得された論理構成情報により前記共有データベースを検索し、該論理構成情報と同一の論理構成情報が前記共有データベースから検索されなかった場合にだけ、該論理構成情報を前記共有データベースに保存するステップと、
   外部管理システムから要求に応じて、前記物理構成情報または論理構成情報を送信するステップと、
   を有することを特徴とする方法。
2. 前記構築するステップでは、前記ネットワーク装置のマシンスペックに基づいて、前記共有データベースの割り当て容量およびデータ振り分け割合を決定することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記複数のネットワーク装置からマスター管理装置を選択するステップと、
   前記マスター管理装置が前記複数のネットワーク装置から当該ネットワーク装置のマシンスペックを収集するステップと、
   をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記ネットワーク装置からアラーム情報を受信するステップと、
   前記アラーム情報が新規データ、更新データまたは削除データであるかを特定するステップと、
   前記アラーム情報が新規データまたは更新データである場合、前記共有データベースに該データを登録または更新するステップと、
   前記アラーム情報が削除データである場合、前記共有データベースから該データを削除するステップと、
   をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記物理構成情報は、前記ネットワーク装置のシステム情報、ネットワークインターフェース情報および概ネットワークインターフェース関連の情報を含み、
   前記論理構成情報は、ネットワークのルーティング情報、コネクション情報、コネクションレス情報およびこれらのプロパティ情報を含む
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. ネットワークの構成管理データを複数のネットワーク装置間で共有化して管理するコンピュータを、
   前記複数のネットワーク装置上に共有データベースを構築する手段と、
   前記複数のネットワーク装置から物理構成情報を取得し、これにより取得された物理構成情報を前記共有データベースに保存する手段と、
   前記複数のネットワーク装置から論理構成情報を取得し、これにより取得された論理構成情報により前記共有データベースを検索し、該論理構成情報と同一の論理構成情報が前記共有データベースから検索されなかった場合にだけ、該論理構成情報を前記共有データベースに保存する手段と、
   外部管理システムから要求に応じて、前記物理構成情報または論理構成情報を送信する手段と、
   して機能させることを特徴とするプログラム。

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