JP5077104B2 - ネットワーク障害検知プログラム、システム、及び方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態によるネットワーク障害検知システムの概要を示す図である。
図1中の物理ネットワークは、サービストラヒックを送信する配信サーバ10毎に存在する、ネットワーク全体でそのサービストラヒックの送信に用いられる部分、つまり送信経路の集合体に相当する。本実施形態では、物理ネットワークを構成するノード30に、その物理ネットワークに対応する論理木(論理的なツリー構造)を自律的に構築させ、各ノード30に障害の推定に係わる処理を実行させる。監視サーバ20には、各ノード30で確定できていない(推定はできているが、特定はできていない)障害を特定させる。そのようにして、発生した障害の特定に要する処理を各ノード30に分散させて実行させることにより、障害箇所の特定精度を維持させつつ、監視サーバ20による解析の対象となる情報量を低減させる。
ノード群(ルータ、コンピュータ、ゲートウェイ、など)の中で、ある定められた目的に用いるノードのみが存在する論理的なネットワークを構築する技術である。論理ネットワーク内では、その目的が達成しやすいようにノード間に論理的なリンクが確立されており、その論理的なリンクに沿ってノード間で情報の交換が行われる。ピアツーピア(P2P)ネットワークは、各ノードが所持する情報の流通・共有・発見に特化したオーバレイネットワークである。そのP2Pネットワークでは、全てのノードが目的の情報を短時間で発見できるように、自身のノード(自ノード)に論理ネットワーク上で隣接する隣接ノードおよびデータの転送規則が設定されている。本実施形態では、このP2Pネットワーク技術を応用したオーバレイネットワーク技術を利用している。
・P2Pネットワーク全体で管理するIDの空間が与えられており、各ノードは、その中で決められた範囲のIDを管理している。ここで、あるIDを管理するノードは1台のみとなっている
・各ノードは、管理対象のIDに対応する情報または情報のインデックスを管理している
・論理ネットワーク上でのデータ転送規則に従ってノード間でメッセージが交換されることにより、指定されたIDを管理するノードまで短時間でメッセージを送信することができる
構造型P2Pネットワーク(以降、特に断らない限り「P2Pネットワーク」は構造型P2Pネットワークを指す意味で用いる)に参加している各ノードは、基本的に以下の情報を管理している。
・P2Pネットワーク上で、一意に自身を識別するためのID(ノードID)
(一般的に、IPアドレスやポート番号などのノードの識別子をハッシュ関数(SHA−1など)に入力することにより算出する)
・P2Pネットワークに参加している複数の他のノードへの経路表(ノードIDと識別子の対応表)
(一般的に、log(N)個のノードへの情報を管理 (N:P2Pネットワークを構成する全ノード数)
P2Pネットワークでは、例えば利用者からあるIDに対応する情報の取得要求があった場合、取得要求を受けたノードはそのIDを格納した検索メッセージを生成し、経路表の中で、そのID側で自ノードに最も近いIDを持つノードへ検索メッセージを送信する。そのメッセージを受信したノードは、同様に自ノードに最も近いIDを持つノードに検索メッセージを転送する。そのようにして転送を繰り返し行うことにより、指定されたIDを管理しているノード(以下、対応ノード)に検索メッセージが届けられる。この結果、対応ノードがIDに対応する情報を持っている場合には、その情報が要求元のノードへ送信される。このとき、対応ノードへ検索メッセージが届くまでに、検索メッセージは高々log(N)個のノードしか経由しない。
ネットワーク接続装置87は、ネットワーク70を介して、外部装置である他の計測ノード30、配信サーバ10、或いは監視サーバ20と通信を行うためのものである。外部記憶装置85は、例えばハードディスク装置である。主に各種データやプログラムの保存に用いられる。
図28に示す構成では、上記計測エージェントは、外部記憶装置85、若しくは記録媒体MDに格納されているか、或いはネットワーク接続装置87によりネットワーク70を介して外部装置から受信される。図3に示すDB34〜36は、例えば外部記憶装置85上に構築される。外部記憶装置85、若しくは記録媒体MDから読み出された、或いはネットワーク接続装置87が受信した計測エージェントはメモリ82に格納され、CPU81により実行される。その計測エージェント(ネットワーク障害検知プログラム)を実行することにより、図29に示す構成のコンピュータは計測ノード30として機能する。
計測ノード30は、ネットワーク70を構成するルータ等のエンティティか、或いは配信サーバ10によるサービスを利用する利用者が使用するコンピュータ(パーソナル・コンピュータ(PC)、PDA、或いは家電商品(例えばセットトップボックス)など)である。この計測ノード30は、論理木上では最下層に位置し、ネットワーク70上では、配信サーバ10から送信されるサービストラヒックの最終的な転送先となる。図9に示すフローチャートは、利用者が使用するコンピュータが計測ノード30であった場合のものである。
・各計測ノード30は、ある決められた範囲のIDを管理している(つまり、あるIDを管理している計測ノード30の数は1個のみ)
・複数の計測ノード30を経由することにより、どのIDを管理する計測ノード30にも必ずメッセージを届けることが可能
隣接ノード30を発見する手続きを行った後は、サービストラヒックの送信経路と論理木の構成を比較することにより、監視対象区間を把握する(ステップS4)。図3に機能構成を示す隣接エージェント発見部32は、ステップS3及びS4の実行により実現される。図4に機能構成を示す障害箇所推定部33は、後述するステップS5〜S7の実行により実現される。
ステップS6では、「解析結果の通知間隔」で指定された時間が経過するたびに、解析結果収容DB35の情報を読み出し、監視対象区間内に障害が発生しているか否か判定(推定)して、障害が発生していると判定した場合に、その障害が発生していると判定した監視対象区間に関する情報を監視サーバ20に通知する。ステップS7では、「解析結果の通知間隔」で指定された時間が経過するたびに、計測結果収容DB34の情報(計測結果)を読み出し、隣接ノード30に送信する。監視サーバ20への通知を必要に応じて行い、隣接ノード30への送信を行った後はステップS5に戻る。それにより、障害の発生に対応可能な状態を維持する。
「代表」が割り当てられる。「代表」及び「計測」の何れも割り当てられない計測ノード30には、役割として「中継」が割り当てられる。その計測ノード30には、括弧書きで「50」を併記している。論理木によって計測ノード30の位置は異なることから、図5に示すように、「代表」「中継」及び「計測」の全ての役割が1計測ノード30に割り当てられる場合がある。
つのみ隣接ノード30が存在する計測ノード30は事実上、下流の隣接ノード30から受信した情報を上流の隣接ノード30に転送するだけである。障害箇所の推定を行う必要はない。しかし、計測ノード30として機能させる場合、計測ノード30は計測結果の処理を行うことから、資源を浪費させ、負荷を重くさせる。これは、他の実行すべき処理の効率的な実行を阻害する。また、各種情報の転送にかかる時間をより長くさせる。このようなことから本実施形態では、下流に位置する隣接ノード30が一つのみの計測ノード30を冗長ノードとして、論理木上から削除する。
先ずステップS67では、自ノード30の上流の隣接ノード30に関する情報を、自ノード30の下流の隣接ノード30に送信する。これにより、その情報を受信した下流の隣接ノード30は、その情報が示す隣接ノード30を自ノード30の上流の隣接ノード30として、グループ情報管理DB36を更新する。
する。
上記ステップS103の判定がYES、つまり全ての監視対象区間の受信品質がGoodであった場合に移行するステップS104では、全監視対象区間の品質をGoodと推定する。続くステップS105では、監視対象区間外の品質をGoodと推定する。その次に移行するステップS106では、監視対象区間毎に品質、即ち障害の推定結果を解析結果収納DB35に格納する。そのように監視対象区域内/外の障害状況を推定し、その推定結果を保存してから、ステップS107に移行する。
間が経過するのを待って行う。
図23は、監視サーバ20の機能構成を示す図である。図23に示す機能構成は、計測ノード30と同様に、監視サーバ20として動作させるための機能を搭載したプログラム(以降、便宜的に「監視プログラム」と呼ぶ)を監視サーバ20に実行させることで実現される。その監視プログラムは、監視サーバ20上に障害箇所特定部22を実現させ、障害推定箇所DB23を生成・管理する。
いることができる。図28に示す構成では、例えば監視プログラムは外部記憶装置85、若しくは記録媒体MDに格納されているか、或いはネットワーク接続装置87によりネットワーク70を介して外部装置から受信する。障害推定箇所DB23は、例えば外部記憶装置85上に構築される。
監視プログラムは、管理者からの起動要求に応じて起動される(ステップS301)。起動後は、例えば管理者の指示に従って「計測結果の特定間隔」といった設定パラメータの読み込みを行う(ステップS302)。その特定間隔とは、障害箇所の特定を行う時間間隔のことであり、その時間間隔として指定された時間が10秒であれば、障害箇所の特定は10秒間隔で行われることとなる。
(付記1)
ネットワーク上に配置された配信サーバからサービストラヒックが送信される送信経路上に発生している障害を検知するためのネットワーク障害検知システムにおいて、
前記ネットワーク障害システムは、前記送信経路上に存在し、前記配信サーバから送信されるサービストラヒックを監視するノード、及び該ノードから送信される情報を解析して障害が発生している障害箇所を特定する監視サーバを備え、
前記ノードは、
前記サービストラヒックを計測する計測手段と、
前記送信経路に対応した論理的なツリー構造上で隣接するノードである隣接ノードを認識してリンクを確立し、該ツリー構造上における自身の位置を認識して、該ツリー構造上で前記障害の発生を監視すべきリンクである監視対象リンクを設定する隣接ノード特定手段と、
前記計測手段による計測結果を用いて、前記隣接ノード特定手段が設定した監視対象リンクのなかで前記障害が発生している可能性のある監視対象リンクを障害箇所として推定し、該推定結果を前記隣接ノード及び前記監視サーバのうちの一方に送信する障害リンク推定手段と、を具備し、
前記監視サーバは、
前記ノードから受信した前記障害箇所の推定結果を解析して、前記送信経路上の障害箇所を特定する障害リンク特定手段、を具備する、
ことを特徴とするネットワーク障害検知システム。
(付記2)
付記1記載のネットワーク障害検知システムを構成するノードとして用いられるデータ処理装置であって、
前記サービストラヒックを計測する計測手段と、
前記送信経路に対応した論理的なツリー構造上で隣接するノードである隣接ノードを認識してリンクを確立し、該ツリー構造上における自身の位置を認識して、該ツリー構造上で前記障害の発生を監視すべきリンクである監視対象リンクを設定する隣接ノード特定手段と、
前記計測手段による計測結果を用いて、前記隣接ノード特定手段が設定した監視対象リンクのなかで前記障害が発生している可能性のある監視対象リンクを障害箇所として推定し、該推定結果を前記隣接ノード及び前記監視サーバのうちの一方に送信する障害箇所推定手段と、
を具備することを特徴とするデータ処理装置。
(付記3)
前記隣接ノード特定手段は、前記ツリー構造上で認識した自身の位置を基に、該ツリー構造上、冗長なノードか否か判定し、該冗長なノードと判定した場合に、該ツリー構造上から離脱するための処理を行う、
ことを特徴とする付記2記載のデータ処理装置。
(付記4)
前記隣接ノード特定手段は、前記ツリー構造上で下流に位置する隣接ノードとの間のリンクを前記監視対象リンクとして設定する、
ことを特徴とする付記2記載のデータ処理装置。
(付記5)
前記障害箇所推定手段は、前記監視対象リンクに加えて、前記ツリー構造上で上流に位置する隣接ノードとの間のリンクを対象に前記推定を行い、該推定結果を前記隣接ノード及び前記監視サーバのうちの一方に送信する、
ことを特徴とする付記4記載のデータ処理装置。
(付記6)
前記障害箇所推定手段は、前記障害箇所の推定結果を送信する隣接ノードとして、前記ツリー構造上で上流に位置する隣接ノードを対象にする、
ことを特徴とする付記2、または5記載のデータ処理装置。
(付記7)
前記障害箇所推定手段は、前記ツリー構造上で下流に位置する隣接ノードから前記障害
箇所の推定結果を受信した場合に、該推定結果を該障害箇所の推定に用いる、
ことを特徴とする付記6記載のデータ処理装置。
(付記8)
ネットワーク上に配置された配信サーバからサービストラヒックが送信される送信経路上に発生している障害を検知するためのネットワーク障害検知方法において、
前記障害を検知するためのネットワーク障害検知システムは、前記送信経路上に存在し、前記配信サーバから送信されるサービストラヒックを監視するノード、及び該ノードから送信される情報を解析して障害が発生している障害箇所を特定する監視サーバを用いて構築し、
前記ネットワーク障害検知システムを構成するノードに、前記サービストラヒックの送信経路に対応した論理的なツリー構造の自律的な構築、及び該送信経路の中で前記障害の発生を監視すべき監視対象区間の設定を行わせて、該設定した監視対象区間で発生する障害を監視させ、
前記監視サーバによる前記送信経路上の障害の特定は、各ノードによる障害の監視結果を用いて行わせる、
ことを特徴とするネットワーク障害検知方法。
(付記9)
付記1記載のネットワーク障害検知システムを構成するノードとして用いられるコンピュータに、
前記サービストラヒックを計測する計測機能と、
前記送信経路に対応した論理的なツリー構造上で隣接するノードである隣接ノードを認識してリンクを確立し、該ツリー構造上における自身の位置を認識して、該ツリー構造上で前記障害の発生を監視すべきリンクである監視対象リンクを設定する隣接ノード特定機能と、
前記計測機能による計測結果を用いて、前記隣接ノード特定機能が設定した監視対象リンクのなかで前記障害が発生している可能性のある監視対象リンクを障害箇所として推定し、該推定結果を前記隣接ノード及び前記監視サーバのうちの一方に送信する障害箇所推定機能と、
を実現させるためのプログラム。
20 監視サーバ
22 障害箇所特定部
23 障害推定箇所DB
30 ノード
31 計測部
32 隣接エージェント発見部
32a オーバレイネットワーク機能部
32b メッセージ送出部
32c メッセージ転送部
32d 隣接エージェント決定部
32e 冗長エージェント削除開始部
32f 冗長エージェント判断部
33 障害箇所推定部
33a 計測情報通知部
33b 計測結果解析部
33c 障害箇所通知部
34 計測結果収納DB
35 解析結果収納DB
36 グループ情報管理DB
70 ネットワーク
Claims (5)
- ネットワーク上に配置された配信サーバからサービストラヒックが送信される送信経路上に存在し、前記配信サーバから送信されるサービストラヒックを監視するノードであるコンピュータに、
前記送信経路に対応した論理的なツリー構造上で隣接するノードである隣接ノードを認識してリンクを確立し、該ツリー構造上で下流にある前記隣接ノードとのリンクを監視すべきリンクである監視対象リンクとして設定する隣接ノード特定手順、
前記ツリー構造上で最下流に位置するノードである場合に、サービストラヒックを計測し、該計測結果を上流にある前記隣接ノードに転送する計測手順、
下流の前記隣接ノードから転送された前記計測結果を用いて、前記監視対象リンクのなかで一部の監視対象リンクの受信品質が低下している場合には、該受信品質が低下している監視対象リンクを障害箇所として推定し、及び前記監視対象リンクのうちの全てのリンクの受信品質が低下している場合には、障害箇所は上流に存在すると推定して、該推定結果を上流の前記隣接ノード及び監視サーバのうちの一方に送信する障害箇所推定手順、
を実行させるためのネットワーク障害検知プログラム。 - 前記隣接ノード特定手順は、前記ツリー構造上で認識した自身の位置を基に、該ツリー構造上、冗長なノードか否か判定し、該冗長なノードと判定した場合に、該ツリー構造上から離脱するための処理を行う、
請求項1記載のネットワーク障害検知プログラム。 - 前記障害箇所推定手順は、前記障害箇所の推定結果を前記ツリー構造上で上流に位置する隣接ノードに送信する、
請求項1又は2に記載のネットワーク障害検知プログラム。 - ネットワーク上に配置された配信サーバからサービストラヒックが送信される送信経路上に発生している障害を検知するためのネットワーク障害検知システムにおいて、
前記ネットワーク障害検知システムは、前記送信経路上に存在し、前記配信サーバから送信されるサービストラヒックを監視するノード、及び該ノードから送信される情報を解析して障害が発生している障害箇所を特定する監視サーバを備え、
前記ノードは、
前記送信経路に対応した論理的なツリー構造上で隣接するノードである隣接ノードを認識してリンクを確立し、該ツリー構造上で下流にある前記隣接ノードとのリンクを監視すべきリンクである監視対象リンクとして設定する隣接ノード特定手段、
前記ツリー構造上で最下流に位置するノードである場合に、サービストラヒックを計測し、該計測結果を上流にある前記隣接ノードに転送する計測手段、
下流の前記隣接ノードから転送された前記計測結果を用いて、前記監視対象リンクのなかで一部の監視対象リンクの受信品質が低下している場合には、該受信品質が低下している監視対象リンクを障害箇所として推定し、及び前記監視対象リンクのうちの全てのリンクの受信品質が低下している場合には、障害箇所は上流に存在すると推定して、該推定結果を上流の前記隣接ノード及び監視サーバのうちの一方に送信する障害箇所推定手段、 を具備し、
前記監視サーバは、
前記ノードから受信した前記障害箇所の推定結果を解析して、前記送信経路上の障害箇所を特定する障害リンク特定手段、を具備する、
ことを特徴とするネットワーク障害検知システム。 - ネットワーク上に配置された配信サーバからサービストラヒックが送信される送信経路上に発生している障害を検知するためのネットワーク障害検知システムが実行するネットワーク障害検知方法において、
前記ネットワーク障害検知システムは、前記送信経路上に存在し、前記配信サーバから送信されるサービストラヒックを監視するノード、及び該ノードから送信される情報を解析して障害が発生している障害箇所を特定する監視サーバを備え、
前記ノードは、
前記送信経路に対応した論理的なツリー構造上で隣接するノードである隣接ノードを認識してリンクを確立し、該ツリー構造上で下流にある前記隣接ノードとのリンクを監視すべきリンクである監視対象リンクとして設定する隣接ノード特定手順、
前記ツリー構造上で最下流に位置するノードである場合に、サービストラヒックを計測し、該計測結果を上流にある前記隣接ノードに転送する計測手順、
下流の前記隣接ノードから転送された前記計測結果を用いて、前記監視対象リンクのなかで一部の監視対象リンクの受信品質が低下している場合には、該受信品質が低下している監視対象リンクを障害箇所として推定し、及び前記監視対象リンクのうちの全てのリンクの受信品質が低下している場合には、障害箇所は上流に存在すると推定して、該推定結果を上流の前記隣接ノード及び監視サーバのうちの一方に送信する障害箇所推定手順、 を実行し、
前記監視サーバは、
前記ノードから受信した前記障害箇所の推定結果を解析して、前記送信経路上の障害箇所を特定する障害リンク特定手順、を実行する、
ことを特徴とするネットワーク障害検知方法。
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