7.8 Тенденции изменений в управлении современными информационными системами.

Основные тенденции в управлении ИС нашли свое отражение в стандартах по управлению ИС, которые необходимо рассмотреть подробнее.

Стандарты в области управления

Как было показано выше, система управления управляет не информационной системой, а ее моделью. Поэтому необходимо наличие структурированной управляющей информации и моделей управляемых объектов. Стандарты в области управления аккумулируют в себе знания, с которыми необходимо ознакомиться, чтобы уяснить концептуальные подходы. Рассмотрим основные идеи, заложенные в современных стандартах.

Общая информационная модель CIM группы DMTF

Группа DMTF (Desktop Management Task Force, группа управления настольными системами) разрабатывает Общую Информационную Модель (Common Information Model, CIM), призванную стать концептуальной основой систем управления (см. [9]). Ядро этой модели содержит понятия, общие для всех аспектов управления.

CIM является объектной моделью, активно использующей аппарат наследования, что позволяет справляться с колоссальным количеством и разнообразием управляемых компонентов и их атрибутов. Важной особенностью модели является то, что в число базовых понятий включено отношение между объектами. В результате стали выразимы отношения "состоять из", "реализовывать", "владеть", "зависеть" и т.п., необходимые как с технической точки зрения (без них не описать информационную систему), так и с точки зрения погружения системы в бизнес-среду, которую она (система) должна обслуживать.

В настоящее время (см. [9]) корнем объектной иерархии в CIM является Управляемый Элемент Системы (Managed System Element). На следующем уровне иерархии располагаются физические и логические элементы, далее — логические устройства, системы, сервисы, точки доступа к сервисам и т.д.

Весьма перспективным представляется планируемое наращивание этого дерева "вверх и вбок". Предполагается, что новым корнем станет Управляемый Элемент (Managed Element), в число преемников которого войдут Организация и Пользователь. В результате упомянутое выше погружение ИС в бизнес-среду, уже реализованное в ряде коммерческих систем управления, станет выразимым и в модели CIM.

Стандарты ISO/OSI каркаса системы управления

Одними из первых с проблемами управления в полном масштабе и общем виде столкнулись организации, занимающиеся эксплуатацией глобальных сетей передачи данных. Соответственно, рекомендации, посвященные управлению, были развиты в рамках модели взаимодействия открытых систем (стандарты ISO/OSI) и в рамках семейства протоколов TCP/IP. В данном разделе рассмотрим серию "управляющих" рекомендаций X.700 (практически совпадающих с соответствующими стандартами ISO).

Прежде всего, необходимо отметить, что объектом стандартизации является управляющий каркас (см. [2]), который составляют:

• сервисы и протоколы, используемые для передачи управляющей информации между открытыми системами;

• абстрактный синтаксис и семантика информации, передаваемой управляющими протоколами.

Выделение понятия каркаса важно, поскольку системы управления должны быть рассчитаны на взаимодействие с разнородными компонентами. Стандартизация каркаса является основой обеспечения совместимости компонентов, обладающих определенной функциональной и/или предметной ориентацией.

Само управление в трактовке X.700 подразделяется на:

• мониторинг компонентов;

• контроль (то есть выдачу и реализацию управляющих воздействий);

• координацию работы компонентов системы.

Системы управления должны:

• позволять администраторам планировать, организовывать, контролировать и учитывать использование информационных сервисов;

• давать возможность отвечать на изменение требований;

• обеспечивать предсказуемое поведение информационных сервисов;

• обеспечивать защиту информации.

Иными словами, управление должно обладать достаточно богатой функциональностью, быть результативным, гибким и информационно безопасным.

В X.700 выделяется пять функциональных областей управления:

• конфигурационное управление (установка параметров для нормального функционирования, запуск и остановка компонентов, сбор информации о текущем состоянии системы, прием извещений о существенных изменениях в условиях функционирования, изменение конфигурации системы);

• управление отказами (выявление отказов, их изоляция и восстановление работоспособности системы);

• управление производительностью (сбор и анализ статистической информации, определение производительности системы в штатных и нештатных условиях, изменение режима работы системы);

• управление безопасностью (проведение в жизнь политики безопасности путем создания, удаления и изменения сервисов и механизмов безопасности, распространения соответствующей информации и реагирования на инциденты);

• управление учетной информацией (под этим понимается взимание платы за пользование ресурсами).

Безусловно, эта классификация носит фрагментарный и функционально несистематический характер. Внимательный читатель заметит, что указанные области частично пересекаются с описанным выше набором политик управления.

В рекомендациях семейства X.700 описывается модель управления, способная обеспечить достижение поставленных целей. Вводится понятие управляемого объекта как совокупности характеристик компонента системы, важных с точки зрения управления. К таким характеристикам относятся:

• атрибуты объекта;

• допустимые операции;

• извещения, которые объект может генерировать;

• связи с другими управляемыми объектами.

Рекомендации X.700 намечают объектно-ориентированный подход к управлению. Вместе с тем, модель множества управляемых объектов, составляющих информационную систему, строится на основе необъектно-ориентированной иерархической базы управляющей информации MIB (Management Information Base). Представляется, что главной проблемой является стандартизация логической структуры управляющей информации.

Согласно рекомендациям X.701 [3], системы управления распределенными ИС строятся в архитектуре менеджер/агент. Агент (как программная модель управляемого объекта) выполняет управляющие действия и порождает (при возникновении определенных событий) извещения от его имени. В свою очередь, менеджер выдает агентам команды на управляющие воздействия и получает извещения (см. рис. 7.8).

Рис. 7.7. Схема взаимодействия менеджер-агент.

С самого начала постулируется, что не все менеджеры имеют право на произвольные управляющие воздействия. При рассылке (а также при протоколировании для последующего использования) извещений существует механизм, определяющий адресатов и критерии, которым извещения должны удовлетворять.

Очевидно, иерархия взаимодействующих менеджеров и агентов может иметь несколько уровней. При этом элементы промежуточных уровней играют двоякую роль: по отношению к вышестоящим элементам они являются агентами, а для нижестоящих — менеджерами. Многоуровневая архитектура менеджер/агент — ключ к распределенному, масштабируемому управлению большими системами.

Логически связанной с многоуровневой архитектурой является концепция доверенного (или делегированного) управления. При доверенном управлении менеджер промежуточного уровня может управлять объектами, использующими собственные протоколы, в то время как "наверху" опираются исключительно на стандартные средства.

С точки зрения изучения возможностей систем управления следует учитывать полезное деление, введенное в X.701. Управление подразделяется на следующие аспекты:

• информационный (атрибуты, операции и извещения управляемых объектов);

• функциональный (управляющие действия и необходимая для них информация);

• коммуникационный (обмен управляющей информацией);

• организационный (разбиение на области управления).

Соответственно группируются и стандарты семейства X.700. На рисунке приведены основные стандарты и связи между ними. Целесообразно и в документации на коммерческие продукты выделять аналогичные компоненты.

Рис. 7.8 Основные управляющие стандарты и связи между ними.

Как видно из рисунка, ключевую роль играет модель управляющей информации. Она описывается рекомендациями X.720 [4]. Модель является объектно-ориентированной с поддержкой инкапсуляции и наследования. Дополнительно введено понятие пакета как совокупности атрибутов, операций, извещений и соответствующего им поведения. Класс объектов определяется позицией в дереве наследования, набором включенных пакетов и внешним интерфейсом, то есть видимыми снаружи атрибутами, операциями, извещениями и демонстрируемым поведением.

Помимо концепций, рекомендации семейства X.700 специфицируют две вполне практичные вещи: сервис управления — CMIS (Common Management Information Service) и протокол управления — CMIP (Common Management Information Protocol). CMIS определяет, в частности, следующие базовые операции:

M-GET — запрос на выборку управляющей информации;

M-SET — запрос на модификацию управляющей информации;

M-ACTION — запрос на выполнение действия;

M-CREATE — запрос на создание нового экземпляра управляемого объекта;

M-DELETE — запрос на удаление экземпляра управляемого объекта;

M-CANCEL-GET — запрос на отмену ранее выданного, но ставшего ненужным запроса M-GET.

Прежде чем выполнить операцию над объектом, его необходимо выбрать. CMIS предлагает для этого механизмы областей действия и фильтрации. В соответствии с дисциплиной именования управляемые объекты организуются в виде дерева. Область действия может задаваться как часть некоторого поддерева в общем дереве. Фильтр — это логическая связка утверждений. Таким образом, для операции выбираются все "успешно отфильтрованные" объекты из заданной области действия.

Поскольку, вообще говоря, операции являются групповыми, для них вводится режим транзакций (если какие-то действия закончились неудачей, откатывается вся транзакция) или "режим наибольшего благоприятствования" (прилагаются все силы, чтобы действия были успешными, но если где-то случилась неудача, никаких откаток не производится).

Приведенный минимальный набор операций, способов их синхронизации и средств выбора операндов образует базис для развитой функциональности современных систем управления.

Интернет-стандарты: SNMP-управление

В то время, как стандарты OSI/ISO являются "фундаментальными академическими" разработками и дают некоторое представление как правильно действовать, дела в практической области управления идут своей дорогой. В рамках Тематической группы по технологии Интернет (Internet Engineering Task Force, IETF) был разработан протокол SNMP (Simple Network Management Protocol).

Напомним, как выглядит модель SNMP-управляемой системы. Она состоит из следующих элементов:

• один или несколько управляемых узлов, каждый из которых содержит обрабатывающее приложение, называемое агентом;

• как минимум одна управляющая станция, содержащая один или более обрабатывающих элементов, называемых приложениями управления или менеджерами;

• дополнительно возможно наличие обрабатывающих элементов, способных одновременно выполнять роли агента и менеджера;

• управляющая информация на каждом управляемом узле, которая описывает конфигурацию, состояние, статистику и которая контролирует действия управляемого узла;

• протокол управления, который менеджеры и агенты используют для обмена управляющей информацией.

Эта модель управления универсальна и может быть применена для управления системами, где элементами являются компьютеры (рабочие станции, миникомпьютеры и мэйнфремы), маршрутизаторы, мосты, принтеры, терминал-серверы и т.д.

Именно концептуальная архитектурная простота и ясность модели привела к взрыву на рынке управляющих приложений в конце 80-х, начале 90-х годов [1], когда стали появляться десятки свободно распространяемых и коммерческих программных продуктов управления сетями передачи данных. Насыщение рынка привело к тому, что временное средство оказалось стандартом "de facto", и сейчас идет интенсивная работа уже над третьей версией протокола (SNMPv3, см., например, [5]).

[1] Первое описание SNMP версии 1 появилось в 1988 г. (RFC1067) и стало Интернет-стандартом в 1990 г. (RFC1157).

Модель управления, однако, не может ограничиваться только технологией изменения переменных, поэтому она включает еще и описание управляющей информации и событий. Эти описания составляют определение структуры управляющей информации SMI (Structure of Management Information)[2].

[2] SMI соответствует свой ряд документов RFC.

И, наконец, третьим компонентом являются описания управляющей информации, событий и связанных с этим требований по реализации, которые специфицированы в документах, называемых MIB (Management Information Base). Тут свой ряд RFC.

Структура управляющей информации (MIB) такова, что в результате ее реального применения для описания и управления современными компонентами информационных систем порождается гигантский объем доступных данных даже в сравнительно небольших информационных системах.

В контексте данной статьи особого внимания заслуживают следующие особенности спецификаций SNMPv3:

• Модульность. Имеется в виду модульность архитектуры как технических решений, так и спецификаций SNMPv3. Модульность позволяет сочетать в рамках одного решения компоненты от разных поставщиков, производить постепенные модернизации и развивать процесс стандартизации, что гарантирует живучесть SNMP.

• Масштабируемость. Поддерживаются конфигурации по существу произвольного масштаба, причем стоимость системы управления оказывается пропорциональной этому размеру.

• Информационная безопасность. Предусматривается защита управляющих сообщений и разграничение доступа к управляющей информации.

Рисунок 7.9 Основные компоненты архитектуры SNMPv3.

На рисунке представлены основные компоненты архитектуры SNMPv3. На верхнем уровне таких компонентов два:

• SNMP-машина;

• управляющие сервисы.

SNMP-машина присутствует во всех управляемых и управляющих компонентах. Она включает четыре компонента:

• диспетчер;

• подсистему обработки сообщений;

• подсистему безопасности;

• подсистему разграничения доступа.

Диспетчер занимается приемом и отправкой SNMP-сообщений.

Подсистема обработки сообщений, вообще говоря, поддерживает несколько моделей обработки, соответствующих, например, различным версиям протокола SNMP. Множественность моделей (равно как и унификация их интерфейса с диспетчером) является базовым средством обеспечения живучести спецификаций SNMP, а также систем, построенных на основе этих спецификаций.