JP2009017393A - トラフィック監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】機器から警報を上げることのできないような故障であるサイレント故障を検出し、ネットワーク監視業務を円滑に行う。
【解決手段】トラフィック量の測定箇所について設定された下限閾値に基づいて監視を行うトラフィック監視システムにおいて、格納部２３は測定箇所でのトラフィック量に関するトラフィック情報を定期的に取得する。この取得したトラフィック情報に基づき、所定の基準トラフィック量に対する、測定箇所でのトラフィック量の割合であるトラフィック変動率を算出する。算出値が下限閾値より低下した場合に判定部２５は、測定箇所について警報発生状態であるとみなす。保守者が認識できなかったサイレント故障を監視システム側から通知することによって、故障検出の可能性を高めることができ、サービスの中断時間を短縮できる。
【選択図】 図１

Description

本発明はトラフィック監視システムに関し、特にルータ装置などトラフィック量の測定箇所の故障などを検出するトラフィック監視システムに関する。

一般に、トラフィック監視システムでは、ルータ装置などの通信機器からの警報及び収集したトラフィック量が上限閾値を超えた場合に警報発生状態としていた。例えば、トラフィック量の値が閾値よりも大きくなる事象は、アクセス集中等によって発生する。
上記方法では、機器から警報を上げることのできないような故障（以下、サイレント故障と呼ぶ）が起きた場合、その故障を保守者に認識されずサービス中断が継続してしまう可能性があり、ユーザに対して迷惑をかけることがある。

トラフィック量が小さくなる事象は、単純にアクセス等がない場合に発生する他、故障によりトラフィックがさえぎられている場合にも発生する可能性がある。その際、対象機器の故障箇所に関する警報が上がる（つまり出力される）場合もあるが、機器によっては警報が上がらない場合がある。このような場合には、その検出が遅れることにより、その影響がネットワーク全体やサービス全体へ波及することがある。
ところで、特許文献１には、監視対象となるネットワークに含まれるルータごとのトラフィックデータを得て、輻輳の監視を行う構成が記載されている。
特開２００２−２７１３８４号公報

上述したサイレント故障が発生した場合、ユーザは該当サービスを使用できないにもかかわらず、監視システムには警報が上がらないため、保守者には正常に見えるという状態に陥る。このような問題は、上記特許文献１に記載の技術では解決することができない。
そもそも一般的に、ルータなどの通信機器は自身で故障を検知し監視システムに通知するという仕組みを備えている。しかしながら、上記故障は通信機器自身が故障を検知できないために起こる現象であり、通信機器側での対応は難しいと言える。そのため、監視対象機器から定期的に収集する情報の中で、補完的に検知できる監視システムの実現が望まれる。

ここで、一般に、監視システムでは、測定されたトラフィック量が減少した場合の監視を行っていない。そのため、機器の故障などによりトラフィック量が減少した場合、各システムからの故障問い合わせ、もしくはユーザからの申告が故障検出の契機となる。しかしながら、この故障検出契機では、故障対応開始までに大幅な作業遅延が発生する。
また、警報の数を増やすことは保守者に対応を求めることと等しいため、むやみに増やすということは保守性の低下を招きかねない。従って、保守性を保ちながら新たな故障を認識させるためにはある程度の誤判定のケースを想定し、この場合には警報として出力しないような工夫が必要である。

警報検出状態から通常状態への復旧についても上記と同様の考えが必要で、むやみに回復したとみなすと警報の発生検出と回復検出とを繰返す事態となりうる。このような保守性のバランスを取りつつも、高度化された故障検出の仕組みの実現が望まれる。
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的はサイレント故障を早期に検出するためのトラフィック監視システムを提供することである。

本発明の請求項１によるトラフィック監視システムは、トラフィック量の測定箇所について設定された下限閾値に基づいて監視を行うトラフィック監視システムであって、前記測定箇所でのトラフィック量に関するトラフィック情報を定期的に取得するトラフィック情報取得手段（例えば、図１中の格納部２３に対応）と、前記トラフィック情報取得手段によって取得したトラフィック情報に基づいて算出される算出値が前記下限閾値より低下した場合に前記測定箇所について警報発生状態であるとみなす判定手段（例えば、図１中の判定部２５に対応）とを含むことを特徴とする。このような構成によれば、保守者が認識できなかったサイレント故障を監視システム側から通知することによって、故障検出の可能性を高めることができ、サービスの中断時間を短縮できる。

本発明の請求項２によるトラフィック監視システムは、請求項１において、前記算出値は、所定の基準トラフィック量に対する、前記測定箇所でのトラフィック量の割合であるトラフィック変動率であり、
前記トラフィック変動率を算出するトラフィック変動率算出手段（例えば、図３中のステップＳ３０５に対応）を更に含み、前記トラフィック変動率算出手段によって算出されたトラフィック変動率が前記下限閾値より低下した場合に前記判定部は前記測定箇所について警報発生状態であるとみなすことを特徴とする。このような構成によれば、算出されたトラフィック変動率に基づいてサイレント故障を検出でき、監視システム側から保守者に通知することによって、故障検出の可能性を高め、サービスの中断時間を短縮できる。

本発明の請求項３によるトラフィック監視システムは、請求項２において、前記警報発生状態であるとみなされている状態においては、前記トラフィック変動率算出手段は、前記警報発生状態になる前のトラフィック量を前記基準トラフィック量としてトラフィック変動率を算出し、前記トラフィック変動率算出手段によって算出されたトラフィック変動率が前記下限閾値以上になった場合に前記判定部は前記警報発生状態から回復したとみなすことを特徴とする。このような構成によれば、むやみに回復したとみなすことはなく、警報の発生検出と回復検出とを繰返す事態を防止できる。

サイレント故障を対象とし、トラフィック情報に基づいて算出されるトラフィック変動率の値が下限閾値より低下した場合に警報発生状態であるとみなすことにより、保守者が認識できなかったサイレント故障を監視システム側から通知することによって、故障検出の可能性を高めることができ、サービスの中断時間を短縮できる。そして、今まで保守者が認識できなかった故障を監視システム側から通知することによって、故障検出の可能性を高めることができ、サービスの中断時間を短縮することができる。
また、警報発生状態になる前のトラフィック量を基準トラフィック量としてトラフィック変動率を算出し、そのトラフィック変動率が下限閾値以上になった場合に警報発生状態から回復したとみなすことにより、むやみに回復したとみなすことはなく、警報の発生検出と回復検出とを繰返す事態を防止できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する各図では、他の図と同等部分は同一符号によって示されている。
（実施の形態）
図１は、本発明の実施形態によるトラフィック監視システムの構成例を示すブロック図である。同図を参照すると、本実施形態にかかるトラフィック監視システム２０の監視対象１０は、例えばルータである。トラフィック監視システム２０は、監視対象１０へ状態取得要求を行うことによりトラフィック量を取得するトラフィック管理部２１と、トラフィック管理部２１より状態遷移要求を受け、監視対象１０の状態を更新し、監視端末３０へ状態変化を通知する状態管理部２２とを含んで構成されている。

また、同図を参照すると、トラフィック管理部２１は、監視対象であるルータなどのトラフィック測定箇所でのトラフィックに関する情報を定期的に取得して格納する格納部２３と、格納部２３に格納されている情報のうち、変動率算出基準トラフィック量を保持する基準データ保持部２４と、上記基準トラフィック量と上記格納部２３に保持されている最新のトラフィック量とを比較し、警報発生状態とするか判定する判定部２５とから構成されている。状態管理部２２は、判定部２５の判定結果に基づき、状態変化があれば監視端末３０へ、その状態変化を通知する。

なお、トラフィック監視システム２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、通信インタフェースなどを含む周知のサーバ装置などを用いて実現すればよい。その場合、トラフィック監視システム２０を構成する各部の機能は、ＣＰＵがソフトウェアやファームウェアを実行することによって実現される。
以上の構成において、トラフィック監視システム２０で監視している監視対象１０のトラフィック量が定期的に取得され、格納部２３に保持される。

基準データ保持部２４は、変動率算出を行うために必要な変動率算出基準トラフィック量を定義し、その値を保持している。
トラフィック変動率は、トラフィック量の測定箇所での送信データ、受信データについての変動率であり、本例では最新のトラフィック量と変動率算出基準トラフィック量とを用いて算出される。変動率算出基準トラフィック量は、変動率算出のために設定される。この変動率算出基準トラフィック量は、原則、保守者が設定した指定周期前の値とする。ただし、データが欠落した場合や、前周期までにすでに警報検出状態にある場合は、警報発生直前に使用されたトラフィック量を基準トラフィック量として採用する。このようにすることで、精度の高い判定が行えるようになる。

一方、警報検出状態から通常状態への復旧については、警報発生以前の基準トラフィック量を基準トラフィック量とし、上記変動率が下限閾値内に収まる場合に自動復旧したと認定することにより、不要な警報をなくし的確な監視を行うことができる。
なお、基準データ保持部２４には、本システムの処理に必要な各種設定値を含むファイルが保持されている。
判定部２５は、上記基準トラフィックを元にトラフィック変動率を算出し、算出されたトラフィック変動率の値が予め設定された下限閾値より低下した場合、状態管理部２２に対し状態遷移要求を行う。

（定期的な状態取得）
図２は、格納部２３による、定期的な状態取得処理の内容を示すシーケンス図である。同図において、格納部２３は、監視処理の登録時に予め設定された周期（例えば、５分）に基づき監視対象１０へ状態取得要求が定期的に送信される（ステップＳ２０１）。この場合、例えば、ＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）によるＧＥＴが、監視対象１０へ定期的に送信される。
状態取得要求が送信されることによって、格納部２３は、監視対象１０のトラフィック量を状態取得応答（すなわちＲＥＳＰＯＮＳＥ）として取得でき、そのトラフィック量は格納部２３自身に格納される（ステップＳ２０２）。

（トラフィック変動率の算出）
図３は、判定部２５による、トラフィック変動率の算出処理の内容を示すシーケンス図である。同図において、変動率算出を行うために必要な変動率算出基準トラフィックが定義され、基準データ保持部２４に、その値が保持されている。
判定部２５は、最新データ読出要求を格納部２３へ送信し（ステップＳ３０１）、格納部２３に格納されている最新のトラフィック量を最新データ読出応答によって取得する（ステップＳ３０２）。

また、判定部２５は、基準データ読出要求を基準データ保持部２４へ送信し（ステップＳ３０３）、 基準データ保持部２４に保持されている変動率算出基準トラフィックを基準データ読出応答によって取得する（ステップＳ３０４）。
判定部２５では上記基準トラフィックの値を元にトラフィック変動率を算出する（ステップＳ３０５）。算出されたトラフィック変動率が、予め設定された閾値を超える場合、判定部２５は、状態管理部２２に対し状態遷移要求を送信する。

図４を参照すると、判定部２５から送信された状態遷移要求は、状態管理部２２に送られる（ステップＳ４０１）。この状態遷移要求を受けた状態管理部２２は、監視対象１０が通常状態から障害状態（つまり警報検出状態）に遷移したと認識する。
また、状態管理部２２から監視端末３０へ、状態変化通知が送信される（ステップＳ４０２）。これにより、監視端末３０は、監視対象１０が通常状態から障害状態（つまり警報検出状態）に遷移したと認識する。
以上の処理を経ることによって、監視端末３０において、警報の発生を確認できる。

（警報検出状態から通常状態への回復）
次に、警報検出状態から通常状態への回復について説明する。
通常、トラフィック量が下限閾値以内の値に戻ることで、警報検出状態から通常状態へ回復したとみなすことができる。しかしながら、回復したかどうかを、数周期前の状態との比較に基づいて判定する場合、以下の問題が生じる。すなわち、本システムにおける監視対象は、トラフィック量が０で落ち着いてしまうという状態になるので、同じ基準トラフィックで閾値判定をすると実際に回復しているかどうかを問わず、数周期後には回復したとみなされることになる。例えば、２周期前の状態との比較に基づいて判定する場合、トラフィック量が０で落ち着いてしまうため、必ず２周期後に回復したとみなされてしまう。つまり、Ｍ周期前（Ｍは自然数）の状態との比較に基づいて判定する場合、トラフィック量が０で落ち着くと、必ずＭ周期後に回復したとみなされてしまう。なお、Ｍの値については、過去のデータに基づいて経験によって定められる。
以上の理由により、警報検出状態からの回復については、別基準による処理で判定を行う。この別基準による処理について、図５を参照して説明する。

同図において、格納部２３から監視対象１０へ定期的に状態取得要求が送信される（ステップＳ５０１）。これにより、格納部２３は、監視対象１０のトラフィック量を状態取得応答として取得でき、そのトラフィック量は格納部２３自身に格納される（ステップＳ５０２）。
判定部２５は、最新データ読出要求を格納部２３へ送信し（ステップＳ５０３）、格納部２３に格納されている最新のトラフィック量を最新データ読出応答によって取得する（ステップＳ５０４）。
基準データ保持部２４では障害状態（つまり警報検出状態）における変動率算出基準トラフィックの値を、通常状態の値とは別に保持している。この障害状態における変動率算出基準トラフィックの値は、判定部２５から送信される基準データ読出要求に対する基準データ読出応答によって格納部２３へ送信される（ステップＳ５０５、Ｓ５０６）。

判定部２５は、障害状態における変動率算出基準トラフィックの値を元にトラフィック変動率を算出する（ステップＳ５０７）。そして、算出されたトラフィック変動率が閾値を下回る変動率に落ち着いた場合、判定部２５は状態管理部２２に対して障害状態から通常状態への状態遷移要求を送信する（ステップＳ５０８）。状態管理部２２では、この要求を受けて該当の警報について状態を更新し、通常状態へ戻す。
また、状態管理部２２から監視端末３０へ、状態変化通知が送信される（ステップＳ５０９）。
以上の処理を経ることによって、監視端末３０において、警告検出状態から通常状態へ回復したことを確認できる。

（トラフィック変動率の算出）
ここで、トラフィック変動率を算出する機能について説明する。この機能は、トラフィック測定が設定されたトラフィック測定箇所について測定周期毎に式（１）により、トラフィック変動率を測定する機能である。トラフィック変動率については、送信バイト、受信バイトでそれぞれ個別に算出が行われる。
トラフィック変動率[%]
＝（最新のトラフィック[byte] ／変動率算出基準トラフィック[byte]）＊100
…（１）

式（１）において、変動率算出基準トラフィックについては、以下のように決定する。すなわち、
１周期前のトラフィック変動率が警報検出状態（つまり警告または障害）に相当する値である場合は、
変動率算出基準トラフィック＝警報発生時にトラフィック変動率算出に使用した変動率算出基準トラフィック
とする。そして、上記以外の場合は、
変動率算出基準トラフィック＝Ｎ周期前のトラフィック（Ｎは設定ファイルの変動率算出周期で指定された値）とする。なお、トラフィック変動率は整数とし、小数点以下の数値は切り上げとする。

また、最新のトラフィック量のデータが欠落している場合、トラフィック変動率の算出は行わない。変動率算出基準トラフィック量が欠落データまたは０[byte]の場合、過去のデータをさかのぼり、変動率算出基準トラフィック量を決定する。過去データをさかのぼる上限は、設定ファイルの変動率算出周期最大値で設定された周期数とする。そして、変動率算出周期最大値で設定された周期数分さかのぼりデータを取得しても、変動率算出基準トラフィックが欠落データまたは０の場合、トラフィック変動率の算出は行わない。
警告から重度障害へ状態遷移した場合、変動率算出基準トラフィックは警告を検出した際のトラフィックを変動率算出に使用することとし、重度障害を検出した際のＮ周期前のトラフィックは変動率算出に使用しない。

（トラフィック変動率の計算例）
トラフィック変動率の計算例を以下に示す。
図６は、警報発生後のトラフィック変動率の算出例を説明するための、トラフィック量の遷移例を示す図である。同図において、横軸は時間、縦軸はトラフィック量[Ｋｂｙｔｅ]である。同図は、時間Ｔ３から時間Ｔ４に遷移する時にトラフィック量の低下が発生し、時間Ｔ４で警報を検出する場合である。

計算時に使用する各パラメータは以下とする。すなわち、
変動率算出周期＝２周期
変動率算出周期最大値＝３周期
とする。同図において、時間Ｔ４のトラフィック変動率を計算する場合、
トラフィック変動率＿時間Ｔ４＝時間Ｔ４のトラフィック量／時間Ｔ２のトラフィック量＊１００
となる。また、時間Ｔ５のトラフィック変動率を計算する場合、
トラフィック変動率＿時間Ｔ５＝時間Ｔ５のトラフィック量／時間Ｔ２のトラフィック量＊１００
となる。この場合、時間Ｔ４で警報が発生しているため、時間Ｔ４の計算で使用した変動率算出基準トラフィック量（つまり時間Ｔ２のトラフィック量）を使用して計算する。

図７は、トラフィック測定値が欠落している場合のトラフィック変動率の算出例を説明するための、トラフィック量の遷移例を示す図である。同図において、横軸は時間、縦軸はトラフィック量[Ｋｂｙｔｅ]である。同図の場合、時間Ｔ２から時間Ｔ４までの間、トラフィック測定データが欠落している。
計算時に使用する各パラメータは以下とする。すなわち、
変動率算出周期＝２周期
変動率算出周期最大値＝３周期
とする。同図において、時間Ｔ６のトラフィック変動率を計算する場合、
トラフィック変動率＿時間Ｔ６＝時間Ｔ６のトラフィック量／時間Ｔ１のトラフィック量＊１００…（２）
となる。ここで、式（２）においては、時間Ｔ１のトラフィック量を変動率算出基準トラフィック量として用いている。式（２）においては、本来、時間Ｔ４のトラフィック量が変動率算出基準トラフィック量として使用されることになるが、本例では時間Ｔ４のトラフィック測定データが欠落している。このため、最大３周期分（本例では、時間Ｔ３から時間Ｔ１まで）さかのぼり、トラフィック測定データが欠落していない有効トラフィック量を検索する。本例では、時間Ｔ３、時間Ｔ２のトラフィック測定データは欠落しているため、時間Ｔ１のトラフィック測定データが変動率算出基準トラフィック量として使用される。なお、時間Ｔ２から時間Ｔ４までの間については、データが欠落しているため、トラフィック変動率の算出は行われない。

（トラフィック量の推移の例）
さらに図８および図９を参照して、トラフィック量の推移の例について説明する。
図８は、トラフィック量の推移の例を示す図である。同図においては、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの１周期（以下、「Ｔ１⇒Ｔ２」のように記載する）のトラフィック量は、「９」から「１０」に推移している。同様に、Ｔ１⇒Ｔ２のトラフィック量は「１０」から「１」、Ｔ２⇒Ｔ３のトラフィック量は「１０」から「１」、Ｔ３⇒Ｔ４のトラフィック量は「１」から「１」、Ｔ４⇒Ｔ５のトラフィック量は「１」から「３」、Ｔ５⇒Ｔ６のトラフィック量は「３」から「８」、Ｔ６⇒Ｔ７のトラフィック量は「８」から「９」、にそれぞれ推移している。そして、時間Ｔ３において通常状態から警報発生状態に遷移し、時間Ｔ６において警報発生状態から通常状態に遷移している。

図９は、以上のようなトラフィック量の推移をまとめた図である。同図において、変動率算出基準トラフィック量については、以下のように決定する。すなわち、
１周期前のトラフィック変動率が警報検出状態に相当する値である場合は、
変動率算出基準トラフィック量＝警報発生時にトラフィック変動率算出に使用した変動率算出基準トラフィック量
とする。そして、上記以外の場合は、
変動率算出基準トラフィック量＝１周期前のトラフィック量
とする。なお、トラフィック変動率は整数とし、小数点以下の数値は切り上げとする。

同図の場合、Ｔ１⇒Ｔ２の変動率算出基準トラフィック量は時間Ｔ１のトラフィック量である「９」であり、変動率は１０／９＝１１１[％]となる。
また、Ｔ２⇒Ｔ３の変動率算出基準トラフィック量は時間Ｔ２のトラフィック量である「１０」であり、変動率は１／１０＝１０[％]となる。ここで、通常状態から警報発生状態に遷移する。

そして、Ｔ３⇒Ｔ４の変動率算出基準トラフィック量は時間Ｔ２のトラフィック量である「１０」であり、変動率は１／１０＝１０[％]となる。同様に、Ｔ４⇒Ｔ５の変動率算出基準トラフィック量は時間Ｔ２のトラフィック量である「１０」であり、変動率は３／１０＝３０[％]となる。また、Ｔ５⇒Ｔ６の変動率算出基準トラフィック量は時間Ｔ２のトラフィック量である「１０」であり、変動率は８／１０＝８０[％]となる。ここで、通常状態に回復したとみなされる。このため、Ｔ６⇒Ｔ７の変動率算出基準トラフィック量は時間Ｔ６のトラフィック量（つまり直前の１周期前のトラフィック量）である「８」であり、変動率は９／８＝１１３[％]となる。

（まとめ）
以上説明したように、本システムでは、故障しているにもかかわらず、アラームを上げない（出力しない）機器の状態を検出できる。このため、本発明では、トラフィック量が減少するもしくは０となる状態に基づき、その状態を検出する構成を採用している。一度、トラフィック量が０となったとしても、故障でない場合には、自然に回復することがあり、故障していた場合でも自動リブート（再起動）によって復旧する場合もある。この場合も含め、本発明によれば、アラームを上げない機器の状態を検出できる。

本発明は、警報を上げることのできないような故障を検出する場合に利用できる。

本発明の実施形態による監視システムの構成例を示すブロック図である。 図１中の格納部による、定期的な状態取得処理の内容を示すシーケンス図である。 図１中の判定部による、トラフィック変動率の算出処理の内容を示すシーケンス図である。 図１中の判定部から送信される状態遷移要求に関する処理の内容を示すシーケンス図である。 警報検出状態からの回復を判定するための別基準による処理の内容を示すシーケンス図である。 警報発生後のトラフィック変動率の算出例を説明するための、トラフィック量の遷移例を示す図である。 トラフィック測定値が欠落している場合のトラフィック変動率の算出例を説明するための、トラフィック量の遷移例を示す図である。 トラフィック量の推移の例を示す図である。 図８のトラフィック量の推移をまとめた図である。

符号の説明

１０ 監視対象
２０ トラフィック監視システム
２１ トラフィック管理部
２２ 状態管理部
２３ 格納部
２４ 基準データ保持部
２５ 判定部
３０ 監視端末

Claims (3)

1. トラフィック量の測定箇所について設定された下限閾値に基づいて監視を行うトラフィック監視システムであって、前記測定箇所でのトラフィック量に関するトラフィック情報を定期的に取得するトラフィック情報取得手段と、前記トラフィック情報取得手段によって取得したトラフィック情報に基づいて算出される算出値が前記下限閾値より低下した場合に前記測定箇所について警報発生状態であるとみなす判定手段とを含むことを特徴とするトラフィック監視システム。
2. 前記算出値は、所定の基準トラフィック量に対する、前記測定箇所でのトラフィック量の割合であるトラフィック変動率であり、
   前記トラフィック変動率を算出するトラフィック変動率算出手段を更に含み、前記トラフィック変動率算出手段によって算出されたトラフィック変動率が前記下限閾値より低下した場合に前記判定部は前記測定箇所について警報発生状態であるとみなすことを特徴とする請求項１記載のトラフィック監視システム。
3. 前記警報発生状態であるとみなされている状態においては、前記トラフィック変動率算出手段は、前記警報発生状態になる前のトラフィック量を前記基準トラフィック量としてトラフィック変動率を算出し、前記トラフィック変動率算出手段によって算出されたトラフィック変動率が前記下限閾値以上になった場合に前記判定部は前記警報発生状態から回復したとみなすことを特徴とする請求項２記載のトラフィック監視システム。

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