science-review.ru
Введение
Интенсивное развитие компьютерной техники и цифровых технологий, повышение сложности решаемых задач обусловливают высокие требования к надежности компьютерных систем, бесперебойности их работы в течение длительного времени при сохранении точности и корректности исполнения команд [1, с. 4]. Компьютерные системы и сети в подавляющем большинстве случаев относятся к сложным организационно-техническим системам [2, с. 4]. Для них характерны многообразие используемых аппаратно-программных средств, а также высокие требования к управлению ресурсами [3]. Мониторинг позволяет реализовать наблюдение, анализ и поддержание работоспособности системы, процессов или предоставляемых услуг [4]. В ходе мониторинга выполняется сбор информации о сетевых устройствах, а также о возникающих на них авариях и ошибках [5]. В процессе работы компьютеров в результате воздействия дестабилизирующих факторов могут накапливаться нарушения изначально установленной конфигурации. В случае отказов аппаратных средств простои оборудования и работы, связанные с локализацией неисправностей, приводят к экономическим потерям и убыткам компаний [6, с. 3]. Все это позволяет сделать вывод об актуальности задачи мониторинга технического состояния компьютеров в локальной сети с целью повышения эксплуатационной надежности и эффективности их функционирования, а также поддержания основных параметров программно-аппаратной среды в требуемых пределах.
Цель исследования: повышение эффективности функционирования парка компьютерной техники за счет своевременного и обоснованного принятия решений о ее обслуживании, ремонте и модернизации на основе результатов тестирования, выполненного в компьютерной сети.
Материалы и методы исследования
Исследование проводилось на кафедре информатики УУНиТ (ФГБОУ ВО «Уфимский университет науки и технологий»). Проектирование системы поддержки принятия решений при управлении парком компьютерной техники выполнено в рамках реинжиниринга бизнес-процессов управления парком компьютерной техники, установленной в локальной сети кафедры, в которой в учебном процессе используется система электронного обучения [7].
В ходе выполнения проектных работ были разработаны:
− обобщенная схема локальной компьютерной сети кафедры (фрагмент общей схемы сети), включающая учебные компьютерные классы (разработана в MS Visio);
− функциональная модель с детальной проработкой бизнес-процессов тестирования компьютеров (разработана на основе методологии структурного анализа и проектирования SADT (Structured Analysis and Design Technique) по стандарту IDEF0);
− схема архитектуры системы тестирования, сбора, хранения и обработки данных, а также поддержки принятия решений в рамках управления парком компьютерной техники (разработана в MS Visio).
Результаты исследования и их обсуждение
Проект разработки системы поддержки принятия решений при управлении парком компьютерной техники (ПКТ) предусматривает создание системы мониторинга компьютерной техники в нескольких компьютерных классах, что позволяет автоматизировать процесс сбора, анализа и представления информации о состоянии оборудования и программного обеспечения. Основной инструмент мониторинга – система Zabbix [8], с помощью которой осуществляется контроль за параметрами работы компьютеров, их производительностью, установленным программным обеспечением и объемом занятого дискового пространства. Компьютерные классы объединены в единую сеть. В каждом классе имеется отдельный коммутатор, к которому подключены компьютеры. Все коммутаторы соединены с маршрутизатором, расположенным в серверной комнате, который обеспечивает связь с центральным сервером Zabbix. Обобщенная схема локальной компьютерной сети кафедры (фрагмент общей схемы сети), включающая учебные компьютерные классы, представлена на рисунке 1.
В качестве инструмента системного моделирования использована методология SADT, позволившая разработать функциональную модель бизнес-процесса управления парком компьютерной техники. С позиций методологии SADT этот процесс может быть представлен графически в виде диаграммы А-0, как показано на рисунке 2.
Первый уровень декомпозиции (контекстные диаграммы A1-A4) функциональной модели показан на рисунке 3. Он включает основные функциональные блоки: блок реализации процесса выбора персонального компьютера для проведения диагностики; блок тестирования аппаратной части ПК и установленного программного обеспечения; блок оценки технического состояния аппаратной части ПК, установленного программного обеспечения (ПО); блок поддержки принятия решений о необходимости технического обслуживания, ремонта и/или модернизации ПК, а также необходимости установки и обновления ПО.
Декомпозиция контекстной диаграммы A1, описывающей бизнес-процесс, связанный с диагностикой ПК с использованием программы тестирования (программа AIDA64), показана на рисунке 4. Определяется информация: о комплектующих ПК (BIOS, системная плата, процессор, устройства памяти, системные разъемы и разъемы портов, встроенные устройства); о системе отображения и ее компонентах (видеоадаптер, видеопроцессор, видеопамять, компоненты библиотеки OpenGL, установленные в системе шрифты); о компонентах мультимедиа; об устройствах хранения данных; об установленной операционной системе, драйверах и системных библиотеках; об установленных сертификатах; о зарегистрированных пользователях; о параметрах сети; о системе безопасности; об установленном ПО.
Рис. 1. Обобщенная схема локальной сети Источник: разработано авторами
Рис. 2. Модель IDEF0, диаграмма уровня АО Источник: разработано авторами
После проведения тестирования конфигурации ПК выполняется выбор данных для дальнейшего сохранения. Массив выбранных данных сохраняется в виде файла определенного формата на жесткий диск (HDD) ПК, на котором проводилось тестирование. Помимо сохранения на HDD тестируемого ПК, файл с данными по сети передается на сервер для хранения в БД и последующей обработки.
На рисунке 5 показан процесс анализа данных, переданных на сервер после проведения тестирования ПК. Последовательно анализируются данные о состоянии аппаратной и программной части (установленном ПО) ПК. Готовится заключение о соответствии параметров программно-аппаратной среды ПК требуемой конфигурации.
На рисунке 6 представлена архитектура системы тестирования состояния ПК. Показаны основные блоки процессов сбора, хранения данных в БД ПК, их обработки и визуализации для последующей поддержки принятия решений при управлении ПКТ.
Система управления ПКТ предусматривает реализацию следующих функций с использованием системы Zabbix и программы тестирования ПК AIDA64.
1. Автоматизированный мониторинг конфигурации программно-аппаратной среды ПК, установленных в компьютерных классах, включенных в локальную сеть:
? проверяются аппаратная конфигурация ПК, определяемая составом, и характеристики технических устройств, таких как BIOS, системная плата, процессор, устройства памяти, системные разъемы, встроенные устройства, видеоадаптер, видеопроцессор, видеопамять и др.;
? определяется состав установленного на ПК программного обеспечения – операционная система, драйверы, библиотеки, сертификаты, кодеки, сетевое окружение, брандмауэры и антивирусы, лицензии, прикладное программное обеспечение и т.д.
2. Контроль производительности ПК на основе тестов (тестирование процессора, оперативной памяти, дисковой системы), запускаемых в автоматическом режиме с заданной периодичностью, для определения соответствия установленным требованиям.
3. Определение структуры дискового пространства и наличия свободного места на жестких дисках ПК для предотвращения ситуаций, когда нехватка свободного места может привести к сбоям в работе ПО.
4. Передача собранных данных на сервер, организация их хранения в БД ПК, формирование отчетных документов и их хранение в БД.
5. Обработка и анализ специалистом-аналитиком собранных данных для принятия решений в рамках системы управления ПКТ о необходимости проведения обслуживания, ремонта, модернизации ПК, а также обновления ПО до актуальных версий и/или установки нового ПО в соответствии с требованиями нормативных документов.
Для мониторинга в классах на каждый ПК устанавливаются агенты Zabbix, которые по определенному алгоритму с заданной периодичностью выполняют сбор данных о состоянии ПК и передают их по сети на сервер. Серверный компонент Zabbix обрабатывает входящие данные, сохраняет их в БД ПК и сравнивает их с заданными значениями (БД нормативных документов), а также формирует отчеты и уведомления в случае выявления отклонений.
Рис. 3. Модель IDEF0, контекстная диаграмма А1-A4 Источник: разработано авторами
Рис. 4. Модель IDEF0, контекстная диаграмма А11-A14 Источник: разработано авторами
Рис. 5. Модель IDEF0, контекстная диаграмма А31-A34 Источник: разработано авторами
Рис. 6. Архитектура системы тестирования ПК. Источник: разработано авторами
Для удобства работы администратора в веб-интерфейсе Zabbix представлены дашборды с ключевой информацией по состоянию всей сети и отдельных ПК. Визуализация данных в виде графиков и таблиц позволяет быстро анализировать ситуацию и принимать решения. При возникновении проблем система автоматически отправляет уведомления через выбранные каналы связи, такие как электронная почта, Telegram или SMS.
Заключение
Комплекс системных моделей, разработанных в рамках выполненного исследования, является основой для практической реализации проекта системы поддержки принятия решений при управлении парком компьютерной техники. Комплекс системных моделей состоит из: а) обобщенной схемы локальной компьютерной сети, включающей серверную комнату и компьютерные классы; б) многоуровневой функциональной модели, разработанной с применением методологии SADT, детально описывающей бизнес-процессы управления парком компьютерной техники; в) схемы архитектуры системы тестирования, сбора, хранения и обработки данных, а также поддержки принятия решений при управлении парком компьютерной техники.
Приведенное в статье описание функциональных возможностей системы мониторинга и поддержки принятия решений при управлении парком компьютерной техники, а также алгоритм ее работы с использованием специального программного обеспечения для тестирования и анализа данных позволят создать и внедрить эффективную систему мониторинга и управления парком компьютерной техники.
Практическая реализация проекта обеспечит повышение эффективности функционирования парка компьютерной техники за счет своевременного и обоснованного принятия решений о ее обслуживании, ремонте и модернизации. Основой для принятия решений будут являться данные, полученные в результате проведения плановых проверок состояния компьютерной техники и установленного на ней программного обеспечения с использованием технологии тестирования в локальной сети.