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 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 MÔ LỚN
Chuyên ngành

: KHOA HỌC MÁY TÍNH

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ...............................................................................ii
DANH MỤC BẢNG BIỂU.................................................................................. iii
DANH MỤC HÌNH VẼ........................................................................................iv
MỞ ĐẦU ................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của việc nghiên cứu ................................................................1
2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu.................................................10
3. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................11
4. Các đóng góp chính.....................................................................................12
5. Cấu trúc của Luận án...................................................................................13
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ GIÁM SÁT HỆ PHÂN TÁN .........................15
1.1

Hệ phân tán và các đặc trưng cơ bản...........................................................15

1.2

Khảo sát một số mô hình và giải pháp giám sát...........................................18
1.2.1 Các tác vụ cơ bản trong giám sát và mô 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 Công cụ giám sát tích hợp theo đối tượng............................................27

1.3

Phân tích và đánh giá giám sát hệ phân tán .................................................27
1.3.1 Phân tích và đánh giá giải pháp giám sát..............................................27
1.3.1.1 Giám sát bằng phần cứng..............................................................27
1.3.1.2 Giám sát bằng phần mềm .............................................................28

2.4

Kết chương .................................................................................................61

CHƯƠNG 3. MÔ HÌNH GIÁM SÁT TỔNG HỢP KIẾN TRÚC VÀ HÀNH VI
CƠ BẢN HỆ PHÂN TÁN QUY MÔ LỚN.........................................................63
3.1

Đề xuất mô hình giám sát cho hệ phân tán quy mô lớn ................................63
3.1.1 Mô hình thực thể giám sát kiến trúc.......................................................64
3.1.2 Mô hình thực thể giám sát hành vi.........................................................67
3.1.3 Mô hình hệ thống đa tác tử giám sát ......................................................71

3.2

Giải pháp giám sát cơ bản ............................................................................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 4. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ.............................89
4.1

Thu thập thông tin kiến trúc CPU ...............................................................89
4.1.1 Xây dựng kịch bản thực nghiệm ..........................................................90

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG 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


MEM

Memory

Bộ nhớ

MIB

Management Information Base

Cơ sở thông tin quản trị

MSS

Maximum Segment Size

Kích thước đoạn lớn nhất

RAM

Random Access Memory

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên

SNMP

Simple Network Management
Protocol

Giao thức quản trị mạng đơn

Phép tổ hợp mô hình

{}

Tập giá trị rỗng

-σ

Sự kiện nhận vào

+σ

Sự kiện phát ra

Σin

Tập hợp các sự kiện nhận vào

Σout

Tập hợp các sự kiện phát ra

δ

Hàm biểu diễn chuyển đổi trạng thái

x

y


pj

Cổng thứ j trên một nút mạng

di

Độ trễ truyền thông thứ i

∪

Phép toán hợp của hai tập hợp


iii

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Các tác vụ cơ bản trong giám sát ...........................................................19
Bảng 1.2. Chức năng hệ thống giám sát.................................................................31
Bảng 1.3. Mô hình cơ sở giám sát..........................................................................31
Bảng 1.4. Giải pháp thực thi giám sát ....................................................................32
Bảng 1.5. Mô hình giám sát...................................................................................32
Bảng 2.1. Thành phần và thuộc tính giám sát cơ bản .............................................37
Bảng 2.2. Danh sách các mô hình trong 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 và mức độ sử dụng CPU [79] ............................................83
Bảng 4.1. Thông tin giám sát thành phần cơ bản trong nút mạng ...........................91
Bảng 4.2. Thông tin giám sát thành phần cơ bản trong lớp mạng ...........................91
Bảng 4.3. Bảng tham số mô phỏng thực nghiệm giám sát kiến trúc CPU...............92

Hình 2.5. Hoạt động tương tác giữa các CFSM......................................................43
Hình 2.6. Quá trình truyền dữ liệu đơn giản...........................................................45
Hình 2.7. Quá trình truyền dữ liệu với CFSM ........................................................45
Hình 2.8. Quá trình truyền thông tương tác giữa hai máy trạng thái.......................47
Hình 2.9. Kết quả tổ hợp hoạt động truyền thông...................................................49
Hình 2.10. Mô hình phân cấp hệ thống mạng quy mô lớn......................................50
Hình 2.11. Không gian địa chỉ phân cấp ................................................................51
Hình 2.12. Mô hình quản trị phân cấp của LSDS...................................................52


v
Hình 2.13. Minh họa cho mô hình kiến trúc tổng hợp ............................................54
Hình 2.14. Mô hình hành vi cơ bản........................................................................55
Hình 2.15. Mô hình hoạt động các thành phần PROC_CPU_RAM........................59
Hình 2.16. Tổ hợp hoạt động các thành phần PROC_CPU_RAM..........................59
Hình 3.1. Mô hình giám sát tổng quát....................................................................63
Hình 3.2. Mô hình giám sát kiến trúc LSDS ..........................................................65
Hình 3.3. Mô hình giám sát hành vi LSDS ............................................................67
Hình 3.4. Máy trạng thái hữu hạn truyền thông giám sát hành vi ...........................69
Hình 3.5. Mô hình hệ thống tác tử giám sát ...........................................................72
Hình 3.6. Mô hình tương tác của hệ thống giám sát ...............................................73
Hình 3.7. Phương pháp thu thập thông tin của ME_AM_MO .................................75
Hình 3.8. Phương pháp thu thập thông tin hành vi các thành phần cơ bản..............79
Hình 3.9. Đánh giá sử dụng CPU [79] ...................................................................83
Hình 3.10. Giải pháp điều chỉnh tách tải giám sát ..................................................85
Hình 3.11. Giải pháp điều chỉnh gộp tải giám sát...................................................85
Hình 4.1. Cấu trúc giám sát thành phần CPU ở mức lớp mạng ..............................90
Hình 4.2. Thông tin giám sát CPU theo mức lớp mạng và nút mạng ở kịch bản 1 .95
Hình 4.3. Thông tin giám sát CPU theo mức lớp mạng và nút mạng ở kịch bản 2..96
Hình 4.4. Gói tin giám sát CPU theo mức lớp mạng và nút mạng ở kịch bản 1 ......97