Центр мониторинга устойчивости информационных систем

Настоящее техническое решение относится к области вычислительной техники. Предметной областью является центр мониторинга устойчивостью информационных систем.

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет возможности формирования, сохранения, отображения и передачи данных об устойчивости информационных систем.

Центр мониторинга устойчивости информационных систем характеризуется тем, что содержит: маршрутизатор, комплекс сбора информации, комплекс определения устойчивости информационных систем и комплекс отображения информации; входы для приема данных от датчиков контроля состояний средств информационных систем, данных по управлению коммутацией, данных о составе средств в информационных системах, данных о составе средств в трактах информационных систем; выходы для передачи данных о состояниях средств информационных систем и данных об устойчивости информационных систем. На основе обработки данных, поступающих от датчиков контроля состояний средств информационных систем, данных о составе средств информационных систем и о составе средств в трактах информационных систем формируются, сохраняются, отображаются и передаются данные об устойчивости информационных систем.

Фиг.1.

Настоящее техническое решение относится к вычислительной технике, предметной областью является центр мониторинга устойчивостью информационных систем.

Известное техническое решение [1] RU 90588 U1 содержит объединенные через локальную вычислительную сеть рабочие станции, автоматизированные рабочие места и серверы на базе персональных электронных вычислительных машин, а также объединенные системой передачи данных управляющее устройство и функциональные модули, предназначенные для обеспечения управления технологическими процессами на основе программного комплекса и для физического воздействия на входы устройств управления технологическими процессами, снятия показаний с датчиков контроля технологических процессов и передачи информации о состоянии входов/выходов устройств управления, централизованную архитектуру принятия решений, содержащую главное управляющее устройство и подчиненные ему функциональные модули на базе промышленных микроконтроллеров, объединенные через приборный интерфейс, программный блок для осуществления визуализации параметров технологических процессов. Устройство осуществляет мониторинг состояния средств и на основе этого позволяет повысить оперативность и качество управления технологическими процессами.

Известное техническое решение [2] RU 2468424 С2 содержит набор модулей для сбора информации о действиях с последующим использованием этой информации, в том числе: модули приложений с интерфейсами сбора, модуль сбора с интерфейсами приложения и сбора, модуль индексирования, автоматизированный модуль поиска данных, модуль анализа данных, модуль поиска данных пользователя и модуль представления. Данное техническое решение применяется для повышения эффективности сбора и представления основывающейся на времени информации о действии.

Недостатком технических решений [1, 2] является отсутствие контроля над показателями устойчивости информационных систем, которые используются в первом случае при выполнении технологических процессов, во втором случае непосредственно для сбора информации о действиях.

Известно техническое решение [3] SU 1172065 А1 и его усовершенствованная версия - техническое решение [4] SU 1508242 А1 (прототип). Техническое решение [4] содержит вход для приема данных от датчиков контроля состояний средств, комплекс для сбора информации, блок коммутации (маршрутизатор), вход для приема данных по управлению коммутацией, вход для приема команд о передаче данных (вход считывания) и выход для передачи данных о состояниях средств в центральную ЭВМ. Комплекс сбора информации, включает в себя блоки опроса, блоки накопителя, блок настройки и блок управления. Блок коммутации выполняет функции маршрутизации данных о состоянии средств в блоки опроса комплекса сбора информации. Данное техническое решение обладает возможностью для обеспечения контроля над состоянием средств, на базе которых функционируют информационные системы.

Недостатком технического решения [4] является отсутствие контроля над показателями устойчивости информационных систем. Проведение данного контроля необходимо для организационных систем - государственных ведомств и учреждений, предприятий различных форм и сфер хозяйствования, в которых для принятия управленческих решений должен быть обеспечен своевременный доступ к требуемой информации. Как следствие, информационные системы должны функционировать в соответствии с заданными для них показателями устойчивости.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее техническое решение, которое было выполнено с учетом описанного выше, является предложение нового и улучшенного технического решения - центра мониторинга устойчивостью информационных систем (ЦМУ ИС), способного обеспечивать контроль над показателями устойчивости информационных систем.

Техническое решение - ЦМУ ИС содержит: маршрутизатор, комплекс сбора информации, комплекс определения устойчивости информационных систем и комплекс отображения информации; входы для приема данных от датчиков контроля состояний средств информационных систем, данных по управлению коммутацией, данных о составе средств в информационных системах, данных о составе средств в трактах информационных систем; выходы для передачи данных о состояниях средств информационных систем и данных об устойчивости информационных систем.

ЦМУ ИС выполнен с возможностью на основе обработки данных, поступающих от датчиков контроля состояний средств информационных систем, данных о составе средств информационных систем и о составе средств в трактах информационных систем:

- формировать и сохранять данные о состояниях средств, обеспечивающих функционирование информационных систем -средств информационных систем;

- формировать, сохранять и отображать данные об устойчивости информационных систем;

- передавать данные о состояниях средств и об устойчивости информационных систем, в том числе в компьютерные сети подразделений организационной системы, использующей ЦМУ ИС в своей деятельности, или в другие пункты назначения, в соответствии с областью применения ЦМУ ИС.

Примерами использования данных об устойчивости информационных систем являются задачи модернизации и развития в целом информационно-телекоммуникационных систем предприятий, отдельных информационных систем в составе информационно-телекоммуникационных систем, другие задачи, в том числе по реконфигурации систем во время их функционирования.

Сущность технического решения поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг.1 - структурная схема ЦМУ ИС;

на фиг.2 - схема тракта информационной системы (пример 1);

на фиг.3 - схема тракта информационной системы (пример 2).

На фиг.1 показана структура центра мониторинга устойчивостью информационных систем, где 1 - маршрутизатор, 2 - комплекс сбора информации, 3 - комплекс определения устойчивости информационных систем, 4 - комплекс отображения информации, 5 - первый вход для приема данных от датчиков контроля состояний средств информационных систем, 6 - второй вход для приема данных, содержащих команды управления коммутацией, 7 - третий вход для приема данных о составе средств в информационных системах, 8 - четвертый вход для приема данных о составе средств в трактах информационных систем, 9 - первый выход для передачи данных о состояниях средств информационных систем, 10 - второй выход для передачи данных об устойчивости информационных систем. Первый вход 5, второй вход 6 и первый выход 9 соединены соответственно с первым, вторым входами маршрутизатора 1 и первым выходом комплекса 2 сбора информации, первый вход которого соединен с первым выходом маршрутизатора 1. Третий вход 7 ЦМУ ИС соединен с третьим входом маршрутизатора 1 и вторым входом комплекса 2 сбора информации, четвертый вход 8 ЦМУ ИС соединен с первым входом комплекса 3 определения устойчивости информационных систем, второй вход и выход которого соединены соответственно со вторым выходом и третьим входом комплекса 2 сбора информации, третий выход которого соединен со вторым выходом 10 ЦМУ ИС и четвертым входом маршрутизатора 1, второй выход которого соединен с первым входом комплекса 4 отображения информации, второй вход которого соединен со вторым входом 6 ЦМУ ИС.

При подготовке ЦМУ ИС к работе в результате действий субъектов, выполняемых с помощью персональных компьютеров, формируются и передаются в составные части ЦМУ ИС данные, содержащие команды и технологические данные. К этим данным относятся следующие данные.

Данные, содержащие команды управления коммутацией. Эти данные поступают на второй вход 6 ЦМУ ИС и далее на второй вход маршрутизатора 1. В результате действия этих данных образуются два типа трактов передачи данных. Первый - тракт передачи данных от первого входа 5 ЦМУ ИС на первый вход и первый выход маршрутизатора 1 и далее на первый вход комплекса 2 сбора информации. Назначение этого тракта - передача данных от датчиков контроля состояний средств информационных систем в комплекс 2 сбора информации. Второй - тракт передачи данных от четвертого входа маршрутизатора 1 на второй его выход. Назначение этого тракта - передача данных об устойчивости информационных систем с третьего выхода комплекса 2 сбора информации в комплекс 4 отображения информации.

Данные о составе средств в информационных системах. Эти данные поступают на третий вход 7 ЦМУ ИС, далее на третий вход маршрутизатора 1 и на второй вход комплекса 2 сбора информации. Затем эти данные сохраняются соответственно в маршрутизаторе 1 и в комплексе 2, где используются при функционировании маршрутизатора 1 и комплекса 2 для определения данных о принадлежности средства к той или иной информационной системе. При этом одно и то же средство может обеспечивать работу одной или более информационной системы.

Данные, необходимые для администрирования и настройки маршрутизатора 1, комплекса 2 сбора информации, комплекса 3 определения устойчивости информационных систем и комплекса 4 отображения информации, включая, помимо указанных выше, другие данные, в том числе данные о статистических периодах отчетности, поступают в маршрутизатор и комплексы 2, 3, 4 ЦМУ ИС из персональных компьютеров администраторов информационных систем. Для этого на время выполнения работ персональные компьютеры администраторов подключаются, например, с помощью телекоммуникационной сети организационной системы, в которой применяется ЦМУ ИС, к соответствующим входам 6, 7 и 8 ЦМУ ИС.

Данные о составе средств в трактах информационных систем. Эти данные поступают на четвертый вход 8 ЦМУ ИС и далее на первый вход комплекса 3 определения устойчивости информационных систем, где сохраняются и используются при функционировании комплекса 3. В каждой информационной системе или в части из них, в зависимости от их структур, могут функционировать один или более трактов. При этом одно и то же средство может обеспечивать работу одному и более трактов информационной системы. Примеры трактов информационных систем приведены на фиг.2 (простой тракт) и фиг.3 (сложный тракт). Если в информационной системе образуется только один тракт, то данные о составе средств в тракте информационной системы совпадают с данными о составе средств в информационной системе.

ЦМУ ИС работает следующим образом.

На первый вход 5 ЦМУ ИС и далее в маршрутизатор 1 поступают данные от датчиков контроля состояний средств информационных систем. К этим средствам относятся - вычислительные средства (серверы, персональные компьютеры и др.), телекоммуникационные средства (коммутаторы пакетов, сообщений или каналов, маршрутизаторы, устройства защиты и др.), инженерные средства, здания и помещения, средства жизнеобеспечения субъектов - пользователей информационных систем, программные средства и другие средства, оказывающие влияние на устойчивость информационных систем. Данные содержат следующую информацию о средстве:

- данные - индивидуальный идентификатор средства;

- данные - код состояния средства.

Коды состояний средства, в зависимости от типа источников информации - датчиков, могут быть составными, включающими в себя коды, характеризующие различные свойства средства. Например - надежность, живучесть (способность выполнять заданные функции при различных внешних негативных воздействиях), безопасность (защищенность от опасных программно-технических воздействий), своевременность (время передачи или обработки средством информации). В общем случае коды состояния характеризуют средство как «средство работоспособно» или «средство неработоспособно».

Маршрутизатор 1 на основании принятых данных об индивидуальном идентификаторе средства и с помощью данных о составе средств в информационных системах определяет индивидуальные идентификаторы информационных систем, функционирование которых обеспечивается данным средством. По образованному маршрутизатором 1 тракту индивидуальные идентификаторы информационных систем и данные, принятые от датчиков, поступают в комплекс 2 сбора информации.

В комплексе 2 сбора информации каждый раз, когда поступают новые данные от датчиков, они запоминаются, производится их сравнение с данными о состоянии соответствующих средств, которые поступили ранее. Различие в данных означает изменение состояния соответствующего средства. В этом случае новые данные об этом средстве запоминаются в комплексе 2 и передаются:

- с первого выхода комплекса 2 на первый выход 9 ЦМУ ИС, при этом пунктом назначением этого действия может быть компьютерная сеть подразделения технической поддержки организационной системы или другой пункт, в зависимости от области применения ЦМУ ИС;

- со второго выхода комплекса 2 в комплекс 3 определения устойчивости информационных систем.

Комплекс 3 определения устойчивости информационных систем на основании данных об индивидуальном идентификаторе средства, о коде состояния средства, об индивидуальных идентификаторах информационных систем, функционирование которых обеспечивается данным средством, и с помощью сохраненных в комплексе 3 данных о составе средств в трактах информационных систем вырабатывает данные об устойчивости информационных систем. Выработка этих данных производится исходя из представления об устойчивости, которое приведено ниже.

Функционирование информационных систем, предназначенных для автоматизации управления в подразделениях и в организационной системе в целом, происходит в постоянном взаимодействии средств информационных систем между собой и с внешней средой. При этом широкий класс такого взаимодействия представляет собой разнообразные конфликты, существенно влияющие на достижение целей деятельности организационной системы в целом, или ее подразделений. Эти конфликты приводят к разрушению информационных ресурсов, нарушению штатных информационных процессов, и, как следствие, срыву выполнения системных и прикладных функций собственно подразделений или в целом организационной системы. Все это предопределяет наличие механизмов, которые должны обеспечивать такое качество информационных систем, как способность сохранения и/или восстановления функций в условиях различного рода неблагоприятных воздействий. Данное качество и есть устойчивость (функциональная устойчивость) информационных систем. В общем случае показатели устойчивости являются интегральными и, как правило, включают в себя показатели надежности, живучести и безопасности. В частных случаях показатели устойчивости или ограничиваются, в частности показателями устойчивости трактов или в целом информационных систем, или, наоборот расширяются - дополнительно вводятся показатели своевременности предоставления информации [5].

Ниже, на конкретном примере, приведено описание основных операций алгоритма выработки в комплексе 3 ЦМУ ИС данных об устойчивости информационных систем. В данном примере иллюстрируются данные о показателях устойчивости всех трактов одной информационной системы в организационной системе. Совокупность этих данных и определяет устойчивость информационной системы. При этом все коды состояний средства подразделяются на две группы: коды «средство работоспособно» и коды «средство неработоспособно» по любому из контролируемых свойств. В общем случае иллюстрируемые в примере операции выполняются в отношении каждого тракта каждой информационной системы в организационной системе, каждого средства, из числа средств, обеспечивающих их функционирование, чьи состояния контролируются датчиками.

Исходные данные:

- в информационной системе функционируют тракты с кодами T11, T21, T31; функционирование информационных систем обеспечивается десятью средствами, состояние которых контролируется датчиками, коды средств - S1, S2, , S10; в состав тракта T11 входят средства с кодами S1, S2, S5, S8; в состав тракта T21 входят средства с кодами S3, S5, S7, S9; в состав тракта T31 входят средства с кодами S4, S6, S7, S10;

- период статистической отчетности - T (например, месяц, квартал, др.).

Операция 1. Построение текущей матрицы состояний трактов информационной системы осуществляется в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1.
Матрица состояний трактов информационной системы
Коды тракта, средства	Код работоспособности средства(да*, нет**)	Код устойчивости тракта(да*, нет**)
Тракт T11		да
Средство S1	да
Средство S2	да
Средство S5	да
Средство S8	да
Тракт T21		нет
Средство S3	да
Средство S5	да
Средство S7	нет
Средство S9	да
Тракт T31		нет
Средство S4	да
Средство S6	да
Средство S7		нет
Средство S10	да

* Тракт (средство) работает устойчиво.

** Тракт (средство) работает неустойчиво (не работает).

Операция 2. Сравнение матриц соседних состояний осуществляется при переходе тракта из состояния неустойчивости в состояние устойчивости; при этом формируются и сохраняются следующие данные:

t_i-1** - данные о времени начала последнего интервала неустойчивости тракта в текущем периоде T_i отчетности, i=1, 2, ;

t_i* - данные о времени окончания последнего интервала неустойчивости тракта в текущем периоде T_i отчетности;

t_i=t_i*-t_i-1** - данные о длительности последнего интервала неустойчивости тракта в текущем периоде T_i статистической отчетности.

Операция 3. Выработка данных об устойчивости тракта информационной системы производится каждый раз в комплексе 3 после поступления данных из комплекса 2. Устойчивость тракта информационной системы оценивается коэффициентом устойчивости. С этой целью данные о коэффициенте устойчивости тракта вырабатываются в соответствии с формулой:

где

U_i - данные о коэффициенте устойчивости тракта за период T_i статистической отчетности;

t_i*-T_i - данные о времени начала текущего периода T_i=Т статистической отчетности, i=1, 2, ; если эти данные имеют отрицательное значение (случай, когда время функционирования систем с момента ввода в эксплуатацию, меньше T), то этим данным присваивается значение данных о моменте начала эксплуатации информационной системы;

N _i[t_i*-T_i; t_i*] - число интервалов неустойчивости тракта, наблюдаемых за текущий период Т_i статистической отчетности и исчисляемый с помощью данных t_i*-T_i (начало периода) и t _i*(окончание периода).

После выработки данных об устойчивости информационных систем эти данные передаются в комплекс 2 сбора информации.

Комплекс 2 сбора информации с помощью данных о составе средств в информационных системах сохраняет поступившие из комплекса 3 данные об устойчивости информационных систем и осуществляет передачу новых данных об устойчивости информационных систем со своего третьего выхода:

- на второй выход 10 ЦМУ ИС, при этом пунктом назначения этого действия может быть компьютерная сеть подразделения технической поддержки организационной системы или другой пункт, в зависимости от области применения ЦМУ ИС;

- на четвертый вход маршрутизатора 1.

В маршрутизаторе 1 принятые данные об устойчивости информационных систем передаются по заранее подготовленному тракту на первый вход комплекса 4 отображения информации.

Комплекс 4 отображения информации осуществляет вывод поступивших данных об устойчивости информационных систем на экраны для их отображения субъектам управления организационной системы. В зависимости от данных настройки комплекса 4 (настроечные данные поступили ранее на его второй вход со второго входа 6 ЦМУ ИС) и от состава оборудования комплекса 4, данные об устойчивости информационных систем могут поступить на мониторы из состава оборудования рабочих мест субъектов управления и/или на коллективный экран (экраны). При этом отображение информации, содержащейся в поступивших данных, представляется в виде диаграмм, графиков или в другом виде, в соответствии с применяемыми в комплексе 4 прикладными программами и действиями субъектов управления.

Маршрутизатор 1, комплекс 2 сбора информации, комплекс 3 определения устойчивости информационных систем и комплекс 4 отображения информации ЦМУ ИС строятся на базе широко известных средств вычислительной техники и телекоммуникаций - маршрутизатора, средств передачи данных, серверов, устройств памяти, систем управления данными, операционных систем и прикладных программ, мониторов и/или коллективных экранов и/или видеосистем. В качестве примера - на базе единых вычислительной и телекоммуникационной платформ, с выделением для составных частей ЦМУ ИС вычислительных и телекоммуникационных ресурсов, ресурсов памяти, с использованием интерфейса типа «общая шина».

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной выше совокупностью признаков, является расширение функциональных возможностей, за счет возможности формирования, сохранения, отображения и передачи данных об устойчивости информационных систем.

Наиболее востребованная область применения ЦМУ ИС - организационные системы, выполняющие свою деятельность в условиях ожидаемых или существующих угроз техногенного, природного или человеческого характера. В таких организационных системах требуется постоянный контроль над устойчивостью информационных систем, с целью получения своевременной и достоверной информации. Существует непосредственная связь между показателями своевременности и достоверности информации, с одной стороны, и показателями устойчивости информационных систем и надежности технических средств, обеспечивающих их функционирование, с другой стороны. В работах [5-7] показана и обоснована эта зависимость.

Положительный эффект наглядно иллюстрируется с помощью примеров применения данных об устойчивости информационных систем, получаемых с помощью рассмотренного технического решения - ЦМУ ИС, в подразделениях организационной системы, выполняющих задачи: (а) поиска и построения обходных маршрутов в телекоммуникационной сети, в случаях выхода из строя ее элементов; (б) поиск места обработки данных информационных систем, критичных для деятельности предприятия, в случае выхода из строя элементов вычислительной структуры. Рассмотренное техническое решение позволяет для групп оперативно-технической поддержки иметь конкретные данные о состоянии всех трактов всех информационных систем и тем самым произвести необходимые действия по восстановлению устойчивости трактов с другим составом средств. Наличие соответствующих регламентов для перестроения трактов позволяет сократить время на проведение поиска решений, практически, до нуля. В зависимости от соотношения времени поиска решения, времени подготовки формирования сценариев реализации решения и времени на выполнение решения, для различных структур информационных систем, положительный эффект составит 2 и более раз во времени восстановления устойчивости трактов информационных систем.

Положительный эффект от применения рассмотренного технического решения также нагляден и при проектировании новых информационных систем для организационных систем или модернизации и развития существующих. При этом положительный эффект заключается в максимизации эффективности строящейся системы при заданной стоимости проекта [7].

ИСТОЧНИКИ (ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА)

1. RU 90588 U1, G05B 15/00 (2006.01), G05B 19/48 (2006.01),

опубл. 10.01.2010.

2. RU 2468424 С2, G06F 17/30 (2006.01), опубл. 27.11.2012.

3. SU 1172065 A1, Н04М 3/22, опубл. 07.08.85 в бюл. 29.

4. SU 1508242 A1, G06F 15/74, опубл. 15.09.89 в бюл. 34.

5. Ситуационные центры: информация - процессы - организация // Электросвязь, 2011, 6, с.42-46.

6. Исследование условий стабильности информационных систем // Бизнес-Информатика, 2010, 2(12), с.24-36.

7. Методологический подход к управлению качеством информации в сложных инфокоммуникационных проектах // Системы и средства информатики. Вып.21. - М.: Наука, 2011, 2, с.2-19.

1. Центр мониторинга устойчивости информационных систем, содержащий маршрутизатор и комплекс сбора информации, первый вход для приема данных от датчиков контроля состояний средств информационных систем, второй вход для приема данных, содержащих команды управления коммутацией, первый выход для передачи данных о состояниях средств информационных систем, при этом первый, второй входы и первый выход центра соединены соответственно с первым, вторым входами маршрутизатора и первым выходом комплекса сбора информации, первый вход которого соединен с первым выходом маршрутизатора, отличающийся тем, что содержит комплекс определения устойчивости информационных систем, комплекс отображения информации, третий вход для приема данных о составе средств в информационных системах, четвертый вход для приема данных о составе средств в трактах информационных систем и второй выход для передачи данных об устойчивости информационных систем, при этом третий вход центра соединен с третьим входом маршрутизатора и вторым входом комплекса сбора информации, четвертый вход центра соединен с первым входом комплекса определения устойчивости информационных систем, второй вход и выход которого соединены соответственно со вторым выходом и третьим входом комплекса сбора информации, третий выход которого соединен со вторым выходом центра и четвертым входом маршрутизатора, второй выход которого соединен с первым входом комплекса отображения информации, второй вход которого соединен со вторым входом центра.

2. Центр мониторинга устойчивости по п.1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью на основе обработки данных, поступающих от датчиков контроля состояний средств информационных систем, данных о составе средств в информационных системах, данных о составе средств в трактах информационных систем формировать, сохранять, отображать и передавать данные об устойчивости информационных систем.