Дмитрий Ганьжа

RMON, или база управляющей информации для удаленного мониторинга (Remote MONitoring MIB), был разработан IETF для поддержки мониторинга и анализа протоколов в локальных сетях Ethernet и Token Ring. Эта стандартная спецификация обеспечивает во многом те же функциональные возможности, что и нестандартные сетевые и протокольные анализаторы.

Начало работ над RMON-1 MIB было положено созданием IETF рабочей группы RMON в 1990 году. Предложение по стандарту было опубликовано в RFC 1271 в ноябре 1991 года, причем оно касалось исключительно Ethernet (см. Таблицу 1). Дополнительная группа для Token Ring была предложена в RFC 1513 в 1993 году. С появлением совместимых реализаций RMON-1 MIB был присвоен статус проекта по стандарту в RFC 1757 в 1994 году. Летом того же года рабочая группа RMON-2 занялась подготовкой стандарта для расширения RMON-1. Ее усилия нашли впоследствии свое отражение в RFC 2021 и 2074.

RMON В СРАВНЕНИИ С SNMP

При всех своих неоспоримых достоинствах инфраструктура SNMP имеет ряд существенных недостатков с точки зрения ее применения в крупных корпоративных сетях. В соответствии с принятой моделью станция управления сетью через регулярные интервалы времени опрашивает своих агентов о значениях всех счетчиков. Объем управляющего трафика таков, что он сам по себе может вызвать заторы, особенно если передается по каналам глобальной сети. Кроме того, вся тяжесть сбора и обработки информации возлагается на станцию управления, причем сложность возрастает пропорционально увеличению числа управляемых устройств. Однако наиболее серьезный недостаток исходной спецификации SNMP состоит в том, что базы управляющей информации MIB-1 и MIB-2 предоставляют данные только по каждой наблюдаемой системе в отдельности. Так, менеджеры SNMP могут предоставить данные об объеме входящего и исходящего трафика для конкретного устройства, но не картину трафика во всем сегменте, а тем более во всей сети (во всяком случае они не могут получить эту информацию непосредственно от своих агентов).

RMON создавался таким образом, что сбор и обработка данных осуществляются удаленными зондами. Это позволяет сократить трафик SNMP в сети и нагрузку на станцию управления, причем информация передается на станцию, только когда это необходимо. Расположенные в различных частях сети приложения RMON могут одновременно взаимодействовать и получать информацию от одного и того же зонда.

Исследование McConnel Consulting показывает, что, по сравнению с традиционными инструментами управления, применение RMON позволяет тому же административному персоналу поддерживать в два с половиной раза большее число пользователей и сегментов (правда, такой выигрыш достигается лишь в относительно крупных сетях).

АРХИТЕКТУРА RMON

Как и SNMP, инфраструктура RMON опирается на клиент-серверную архитектуру. При этом в роли "клиента" выступает приложение, выполняемое на станции управления сетью, а в роли "сервера" - устройства мониторинга, распределенные по сети и занятые сбором информации. Устройства мониторинга называются "зондами", а выполняемое ими программное обеспечение - "агентами". Агенты RMON могут как размещаться на автономных устройствах, так и встраиваться в концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы и другие сетевые устройства. Станция управления сетью и распределенные зонды RMON взаимодействуют по сети по протоколу SNMP.

СТРАТЕГИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Диагностировать проблему после того, как она возникла, может быть проще, чем ее предупредить, но это означает напрасную потерю пользователями рабочего времени. С помощью RMON администратор может реализовать превентивное управление своей сетью, т. е. выявлять проблемы до их возникновения. Ключом к реализации такой стратегии является установление типичной картины трафика и задание порогов для предупреждения об отклонении трафика в сети от стандартных шаблонов.

Таблица 1. Группы RMON для Ethernet
Название	Описание
Statictics	Статистика по числу октетов и пакетов (в том числе многоадресных и широковещательных), об ошибках и размере пакетов.
History	Распределение переменных первой группы за определенный период через заданные интервалы.
Host	Информация о трафике по каждому хосту в сегменте.
Host TopN	Отсортированные данные по указанному числу хостов в порядке убывания.
Matrix	Статистика по диалогам между парами хостов, в том числе о величине трафика и количестве ошибок в обоих направлениях.
Filter	Определения шаблонов для сбора пакетов.
Packet Capture	Сбор заданного числа пакетов, отвечающих указанному шаблону.
Alarm	Пороги для счетчиков для сигнализации об изменениях в функционировании сети.
Event	Протоколирование событий и определение действий при их наступлении.

Прежде всего администратору требуется в течение определенного времени собрать данные относительно производительности и использования сети, на которые он мог бы опираться в качестве исходных. Такими данными могут быть, например, сведения о количестве широковещательных, многоадресных и ошибочных пакетов. Затем полученные значения можно усреднить и найти типичные отклонения от этих значений. Найденные отклонения могут служить в качестве ориентиров для задания порогов.

Задание порогов - это целое искусство, и тут администратору может помочь только опыт. Если пороги заданы слишком низкими, то администратор будет получать неоправданно большое количество предупреждений; если же пороги установлены на чересчур высоком уровне, то он может пропустить момент накопления отрицательных тенденций в работе сети. Кроме того, кратковременное отклонение от привычной картины трафика зачастую никак не сказывается на общей работе сети, поэтому задавать пороги следует так, чтобы администратору не приходилось потом отвлекаться на временные самоликвидирующиеся проблемы.

Вместе с тем ни одна сеть не является статичной, поэтому картина трафика со временем изменяется. Анализ тенденций с помощью групп History и Statistics позволяет, например, выявить момент, когда сеть перестает справляться с предлагаемой нагрузкой, т. е. когда ее пропускную способность требуется увеличить.

МОНИТОРИНГ КОММУТИРУЕМЫХ СЕТЕЙ

В разделяемых локальных сетях каждый сегмент должен иметь свой зонд RMON, если администратор хочет знать о трафике в нем. То же справедливо и для коммутируемых локальных сетей, но в них количество сегментов намного больше. Подключение отдельного автономного зонда к каждому порту коммутатора было бы решением, но очень дорогостоящим. К счастью, это далеко не единственный возможный подход.

Одно из паллиативных решений состоит в подключении к каждому порту коммутатора вместо автономного агента концентратора с его собственным встроенным агентом, тем более что по своим функциональным возможностям он зачастую ничем не отличается. Однако такое решение не всегда осуществимо и целесообразно, в частности иногда порт коммутатора рассчитан на подключение только одной станции или сервера.

Многие производители встраивают теперь поддержку удаленного мониторинга непосредственно в свои коммутаторы, но делают это по-разному. Одно из решений состоит в предусмотрении порта для мониторинга на коммутаторе, на который копируется весь трафик с указанного порта. Недостаток такого подхода очевиден - подключенный зонд может следить только за одним портом коммутатора единовременно и не видит общей картины трафика через коммутатор. Другое решение состоит в реализации встроенных агентов на каждом из портов, но при этом производители, как правило, ограничиваются всего несколькими группами RMON.

Оригинальный подход был предложен компанией 3Com в ее Desktop RMON - программные агенты устанавливаются непосредственно на рабочую станцию и используют ее ресурсы для сбора статистики (при этом сетевая плата должна работать в режиме приема всех пакетов). Такое решение позволяет разгрузить коммутатор и собирать статистику об его работе в полном объеме - для этого программное обеспечение достаточ-но установить хотя бы на одну станцию в сегменте.

RMON-2 В СРАВНЕНИИ С RMON-1

Однако RMON-1 имел свои ограничения. В частности, из-за того, что он функционировал на уровне MAC, зонд RMON не мог определить действительного отправителя пакета, попавшего в локальный сегмент через маршрутизатор. Образно говоря, кругозор RMON-1 ограничивался одним сегментом на уровне МАС. Чтобы иметь возможность определить отправителя (или получателя) трафика по другую сторону маршрутизатора, зонд или агент должен уметь идентифицировать трафик на сетевом уровне. Это позволило бы ему предоставлять статистику по всем хостам, кто только обращается в сегмент, независимо от их местонахождения. С этой целью стандарт RMON-2 определяет спецификацию для мониторинга сетевого трафика на сетевом уровне и выше.

RMON-2 не является надмножеством или заменой для RMON-1 - они логически дополняют друг друга (см. Рисунок 1). Так, наиболее предпочтительное место для зондов RMON-1 - сегмент, где они будут полезнее всего для выявления физических ошибок, сбора статистики по станциям и т. п.; а для зондов RMON-2 - магистраль, где они находятся в наилучшем положении для сбора статистики о картине трафике на сетевом и прикладном уровнях.

Рисунок 1. Вместе базы управляющей информации RMON-1 и RMON-2 позволяют собирать статистику о трафике на всех уровнях модели OSI.

RMON-2 обладает гораздо более мощными возможностями фильтрации, так как ему приходится работать с трафиком гораздо большего числа протоколов и на более высоких уровнях.

ЧТО МОЖЕТ RMON-2?

Наиболее очевидная и привлекательная возможность RMON-2 - это мониторинг трафика на сетевом и прикладном уровнях. Стандарт определяет еще девять групп (см. Таблицу 2). Ниже мы кратко рассмотрим, зачем каждая из них нужна и какую информацию администратор может извлечь из содержащихся в них данных.

Группа Protocol Directory позволяет управляющему приложению узнать, какой протокол (или протоколы) реализует конкретный агент. Такая информация просто необходима, если приложение и агент написаны разными разработчиками.

Таблица 2. Группы RMON-2
Название	Описание
Protocol Directory	Список протоколов, мониторинг пакетов которых зонд может осуществлять.
Protocol Distribution	Статистика трафика для каждого протокола с информацией о распределении и тенденциях в использовании протоколов.
Address Mapping	Соответствие между адресами сетевого и MAC-уровней.
Network-Layer Host	Статистика трафика от и к каждому обнаруженному хосту.
Network-Layer Matrix	Статистика трафика о диалогах между парами хостов.
Application-Layer Host	Статистика трафика от и к каждому хосту по протоколам.
Application-Layer Host	Статистика трафика о диалогах между парами хостов по протоколам.
User History Collection	Периодические выборки для определенных пользователем переменных.
Probe Configuration	Удаленная конфигурация параметров зонда.

Группа Address Translation устанавливает связь между адресами сетевого и MAC-уровней. На основании этих данных администратор может, например, выявить, какие станции имеют одинаковые IP-адреса.

Группы Network-Layer Host, Network-Layer Matrix, Application-Layer Host и Application-Layer Matrix предназначены для сбора статистики о трафике хостов и пар хостов на сетевом и прикладном уровнях. На основании этой статистики администратор может установить, какие клиенты с какими серверами общаются, так что системы могут быть перераспределены между сегментами сети для оптимизации потоков трафика.

Группа User History Collection позволяет администратору самому настроить сбор статистики за определенный период времени по любому из имеющихся счетчиков, например для файлового сервера или соединения между маршрутизаторами (в RMON-1 это можно было сделать только для предопределенных счетчиков), а группа Probe Configuration - удаленно конфигурировать зонд другого разработчика.

ПРАКТИЧЕСКИЙ ПРИМЕР

В своем исследовании "Методология RMON. На пути к успешному внедрению распределенного управления" Джон МакКоннел, глава McConnel Consulting, приводит ряд любопытных примеров применения RMON на практике.

Муниципалитет одного американского города столкнулся с тем, что периодически время отклика серверов возрастало до недопустимых пределов. Сначала пользователи сообщали о невозможности доступа к серверам UNIX по TCP/IP. По истечении часа или около того подобные проблемы начинали возникать с другими протоколами и сервисами. В конце концов, администратор вынужден был перегружать серверы. Однако по прошествии какого-то времени проблема возникала снова.

В результате администратор решил установить в локальной сети несколько зондов RMON. Он тут же обнаружил, что доля широковещательных пакетов составляла свыше 40% от всего трафика. Исходя из этого администратор настроил фильтры на зондах для сбора только широковещательных пакетов. Это позволило установить, что несколько серверов посылают запросы ARP неоправданно часто. Настроив фильтры на сбор пакетов в процессе диалогов между конкретными парами серверов и клиентов, он установил, что на каждый запрос клиента сервер посылает не ответ, а запрос ARP.

Проанализировав полученную информацию, администратор понял, что сервер теряет информацию об адресе клиента сразу же, как только ее получает (иными словами, что кэш ARP непрерывно обновлялся). Проверив конфигурацию одного из серверов, он обнаружил, что тайм-аут для кэша ARP был ошибочно задан в миллисекундах. Изменение значения тайм-аута позволило решить проблему.

ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ

Достоинства RMON очевидны. Не покидая свое рабочее место, администратор может видеть весь трафик в локальном сегменте независимо от его реального физического местонахождения - в той же комнате или по другую сторону земного шара. Зная картину трафика, администратор может выявить тенденции, узкие места и проблемные ситуации. При возникновении какой-либо проблемы администратору не надо мчаться по вызову и устанавливать анализатор протоколов, так как он уже имеет в своем распоряжении мощный распределенный диагностический инструментарий - зонд готов передать накопленные за время его работы данные о трафике на консоль по первому требованию.

Дмитрий Ганьжа - ответственный редактор LAN. С ним можно связаться по адресу:

Схема системы удаленного мониторинга и управления параллельной работой ДГУ PowerCommand Network

• RS-232C
• Рабочее место главного диспетчера системы управления
• Модуль ввода-вывода Digital I/O Module
• Панель управления PowerCommand с коммуникационным модулем GenSet Communication Module
• ДГУ1 с панелью управления
• ДГУ2 без панели управления с коммуникационным модулем Controls Communication Module
• Сетевой шлюз Network Gateway Module
• Модем или сетевой интерфейс i.LON 100
• Удаленный экран диспетчера
• Панель переключения
• Система контроля параллельной работы Digital Master Control

PowerCommandTM Network позволяет управлять работой всей системы резервного электропитания и осуществлять удобный мониторинг любых параметров, в том числе при параллельной работе нескольких ДГУ. Все данные о работе двигателей, генераторов, панелей переключения нагрузки и другого оборудования обрабатываются микропроцессором и анализируются в непрерывном режиме.

PowerCommandTM Network работает по протоколам технологии Echelon LonWorksTM, объединяющей систему управления в единое целое посредством обычной витой пары. Значения всех предупреждающих и аварийных состояний могут быть запрограммированы и сохраняются в автоматически ведущихся журналах событий на компьютере диспетчера.

Это действительно удобная полностью настраиваемая система с возможностями дальнейшего расширения и последующей модернизации в соответствии с новыми требованиями и условиями эксплуатации. Диспетчерские экраны мониторинга могут быть самостоятельно модифицированы в соответствии с любыми требованиями.

Полностью автоматизированный сбор и архивирование всех зарегистрированных событий. В систему могут быть дополнительно включены новые объекты мониторинга, такие как зарядные устройства аккумуляторов (контроль уровня заряда), топливные баки (контроль расхода топлива и его текущего уровня) и другие.

Удобный доступ к любому объекту контроля и любому диспетческому экрану одним кликом. Реализация концепции удаленного мониторинга посредством Интернет не потребует существенных дополнительных затрат. Всей информацией диспетчер располагает в режиме реального времени.

PowerCommand Network легко интегрируется в среду Microsoft Windows при помощи комплекта программного обеспечения PowerCommand Software, что делает работу оператора удобной и привычной. Все получаемые системой данные могут быть экспортированы в прикладное программное обеспечение для анализа или последующего архивирования.

PowerCommand Network позволяет настраивать всю систему передачи аварийных и статусных сообщений, в том числе на предварительно заданный телефонный номер, e-mail, пейджер, web-сайт. Описание сообщения может быть отправлено в явном виде или в виде алфавитно-цифрового кода.

Все коммуникационные соединения выполняются обычным неэкранированным проводом типа "витая пара", что не требует существенных затрат и обязательного привлечения высококвалифицированного персонала для монтажа.

P/N	Описание PowerCommand Software для Windows
PCWL 101L	Локальная версия, без модемной поддержки, до 10 модулей
PCWL 101U	Локальная версия, без модемной поддержки, модулей неограничено
PCWL 101L	Сетевая версия, одно рабочее место мониторинга, до 10 модулей
PCWL 105L	Сетевая версия, от 1 до 5 рабочих мест мониторинга, до 10 модулей
PCWL 110L	Сетевая версия, от 6 до 10 рабочих мест мониторинга, до 10 модулей
PCWL 150L	Сетевая версия, от 11 до 50 рабочих мест мониторинга, до 10 модулей
PCWL 101U	Сетевая версия, одно рабочее место мониторинга, модулей неограничено
PCWL 105U	Сетевая версия, от 1 до 5 рабочих мест мониторинга, модулей неограничено
PCWL 110U	Сетевая версия, от 6 до 10 рабочих мест мониторинга, модулей неограничено
PCWL 150U	Сетевая версия, от 11 до 50 рабочих мест мониторинга, модулей неограничено
PCWL 100P	Модуль конфигурирования отправки аварийных сообщений на пейджер
PCWL 100P	Модуль конфигурирования отправки сообщений по списку пользователей
по запросу	Сетевая версия, свыше 50 рабочих мест мониторинга

Основные компоненты системы

PowerCommandTM Network может включать в себя несколько дополнительных компонентов, предназначенных для реализации эффективного информационного обмена в используемой LonWorksTM-сети.

Плата-адаптер Multi-Site Communication Module

Представляет собой плату для ПК типа AT-bus с интерфейсом RS-232 для подключения к ПК до 8-ми коммуникационных входов одновременно. При использовании программного обеспечения PowerCommandTM Software для Windows плата Multi-Site Communication Module в состоянии временно сохранять поступающие данные в специальном буфере памяти в том случае, если шина данных переполнена.

Коммуникационный модуль панели управления GenSet Communication Module

Представляет собой плату, предназначенную для подключения панели управления ДГУ к LonWorks-сети удаленного мониторинга и управления. Коммуникационный модуль имеет собственные инструменты конфигурирования, позволяющие отправлять в сеть мониторинга и управления такие, например, параметры, как сигнал аварийного останова или предупреждение о сбое в работе. Для панели управления PCC 2100 разработан специальный коммуникационный модуль.

Коммуникационный модуль Controls Communication Module

Представляет собой плату, предназначенную для подключения ДГУ без встроенной панели управления, а также к автоматической панели переключения или другого оборудования системы к LonWorksTM-сети удаленного мониторинга и управления. Коммуникационный модуль имеет 32 встроенных цифровых входа для статусных и аварийных сообщений, аналоговые входы для контроля параметров температуры и давления, входы контроля напряжения аккумуляторов, аналоговые входы системы мониторинга (4-20 mA, 0-1 mA, 0-5 В), по два реле для сигналов запуска/останова, входы для контроля трехфазного напряжения и тока. Все цифровые входы могут быть сконфигурированы в соответствии с конкретной задачей для реализации процедуры автоматической отправки данных.

Сетевая панель удаленного мониторинга

Выносная панель удаленного мониторинга - сетевое устройство, отображающее основные параметры функционирования системы, такие, например, как наличие основного питания сети, запуск ДГУ и его режим (ручной или автоматический), состояние аккумуляторов, нормальные/аварийные режимы температуры двигателя, масла, охлаждающей жидкости путем нагладной светодиодной и звуковой индикации. Использование сети технологии LonWorks позволяет располагать панель удаленного мониторинга на удалении до 1400 м (при использовании кабель NEMA Level 4, 24 VDC) и производить обмен данных для 16 каналов. Имеется четыре дополнительных пользовательских канала индикации.

Модуль ввода-вывода Digital I/O module

Цифровой модуль ввода/вывода представляет собой устройство, позволяющее реализовать обмен и поступление сигналов с различных датчиков, переключателей и электроприводов в LonWorks -сеть. Все параметры работы устройства поддаются конфигурированию. Каждый цифровой модуль ввода/вывода включает в себя до 16 независимых "сухих" контактов (Form-C), задействующих выходные реле (250 В, 5А), а также до 4 индивидуально программируемых "сухих" контактов.

Сетевой шлюз NetWorks Gateway Module

Сетевой шлюз предназначен для обеспечения подключения персонального компьютера с установленным программным обеспечением PowerCommand Software для Windows к сетевому каналу LonWorks посредством встроенного интерфейса RS-232. Подключение производится с использованием авторизации для предотвращения несанкционированного входа в контролируемую сеть.

Распределительный модуль Junction Box Terminator Module

Распределительный модуль обеспечивает удобный монтаж и ветвление цепей питания оборудования и шины данных. Модуль содержит встроенный терминатор, необходимый для случаев, когда оборудование, задействованное в сети, является концевым и не содержит собственного терминатора. Распределительный модуль содержит два стандартных 6-позиционных блока контактов, два сетевых разъема RJ-45 и конфигурационные переключатели.

Несетевой сериальный интерфейс Single-Site - PSCM

Сериальный коммуникационный интерфейс предназначен для подключения панели управления ДГУ PowerCommand Control к компьютеру посредством шины RS-232. Плата интерфейса устанавливается в короб ДГУ и подключается к панели управления так же, как CenSet Communication Module. Но, в отличие от последнего, не позволяет интегрироваться в LonWorks -сеть. Сериальный интерфейс Single-Site позволяет производить мониторинг и управление ДГУ с использованием PowerCommand Software для Windows локальной версии. Для конфигурирования работы используется специальный инструментарий PowerCommand Serial Configuration Tool (PSCT).

Все сетевые соединения выполняются стандартным неэкранированным кабелем типа "витая пара" 22AWG.

PMCM 100	Плата-адаптер Multi-Site Communication Module - до 8 коммуникационных входов
PGCM 100	Коммуникационный модуль GenSet Communication Module
PNAM 101	Панель удаленного мониторинга Network Annunciator Module встраиваемая
PNAM 102	Панель удаленного мониторинга Network Annunciator Module для настенного монтажа
PCCM 100	Коммуникационный модуль Controls Communication Module для панели ДГУ
PCCM 101	Коммуникационный модуль Controls Communication Module для панели переключения
0541-0770	Коммуникационный модуль Controls Communication Module для панели PCC 2100
PDIM 100	Модуль ввода-вывода Digital I/O Module
PNGM 103	Сетевой шлюз Network GateWay Module - 220B
PJBT 100	Распределительный модуль Junction Box Terminator Module

Что имеем:

• Двухэтажный таунхаус, предназначенный для круглогодичного проживания
• Централизованное электроснабжение (как всегда в загородных домах, очень нестабильное)
• Централизованное холодное водоснабжение
• Централизованное газоснабжение
• Газовый отопительный котел Protherm Gepard

Что хотим получить

• Возможность удаленного мониторинга микроклимата в доме (чтобы на душе было спокойно в случае долгого отсутствия)
• Возможность удаленного управления этим самым микроклиматом (уменьшить температуру обогрева с целью экономии газа, увеличить температуру перед возвращением домой)
• Возможность удаленного снятия показаний счетчиков ресурсов, подлежащих оплате (счетчика расчета газа, воды и электроэнергии)
• Стоимость устанавливаемого оборудования должна быть экономичная
• Стоимость эксплуатации системы должна быть минимальная

Рассматривать варианты я начал с последнего пункта («минимальные эксплуатационные расходы»). Ибо и так приходится платить за уборку территории, воду, газ и электричество. Соответственно, для целей удаленного мониторинга и управления есть два основных решения:

1. Управление и мониторинг реализованы при помощи SMS-сообщений
   Положительные стороны
   • Достаточно хорошая помехозащищенность (при нестабильном покрытии попытки доставки SMS будут производиться автоматически средствами оператора связи и/или абонентского устройства)
   • Возможность мониторинга и управления с любого мобильного телефона
   • Наличие готовых решений (от описания возможных реализаций, до имеющихся в продаже готовых устройств)
   Отрицательные стороны
   • Достаточно высокая стоимость обмена данными (даже в случае использования предоплаченных пакетов SMS)
   • Ограниченный размер информационной посылки (при необходимости обмена большим количеством данных скорость обмена падает, а стоимость трафика значительно увеличивается)
2. Управление и мониторинг реализованы через сеть Интернет
   Положительные стороны
   Отрицательные стороны
   • Для мониторинга и управления необходим доступ к сети Интернет
   • В связи с особенностями услуги «Мобильный интернет» у наших операторов (нет возможности получить статический public IP адрес для мобильного устройства по вменяемым ценам) необходимо наличие сервера, на котором будет осуществляться сбор информации с удаленных устройств
   • В случае нестабильного покрытия задача гарантированной доставки данных ложится на программное обеспечение

После изучения найденных на просторах Интернета решений я понял, что ни одно из них меня не устраивает (даже с точки зрения эксплуатационных расходов. Не говоря уже о стоимости самого оборудования). Поэтому будем делать все с нуля. Ладно, не совсем с нуля: у меня есть свободный сервер, который доступен в сети Интернет в режиме 24x7. Ну и все.

Реализация: передача данных и команд управления

Проанализировав предложения «большой тройки» (как для частных лиц, так и M2M), я остановился на мобильном интернете от «Мегафон» с опцией «Интернет планшет» . В ней, в отличии от МТС, нет ограничений на использование «только на планшетах», а 20Мб ежедневного включенного бесплатного трафика для телеметрии более чем достаточно. Так как я использую устройство для собственных нужд в качестве физического лица, то никакие явно описанные условия и ограничения оператора не нарушаются.
Итак, в интернет-магазине приобретен USB-модем от оператора, соответствующим образом изменен тарифный план и подключена требуемая опция.

Реализация: управляющий контроллер

Должен быть миниатюрным, стабильно работающим, не требующим внешнего охлаждения, допускать установку ОС Linux (чтобы по максимуму использовать готовые решения, а не изобретать велосипед по каждому случаю), иметь некоторое количество программно управляемых входов/выходов и, как минимум, один порт USB, поддерживающий режим хоста (для подключения USB-модема).
Самым дешевым вариантом оказалось использовать Banana PI , хотя можно взять и ее функциональный прототип Raspberry Pi . Просто Banana в тот момент была доступна за меньшие деньги.
Вот что получилось в итоге (без схемы сопряжения с газовым котлом)

Реализация: датчики

Мне хотелось иметь информацию о микроклимате во всем доме (2 этажа), соответственно было приобретено 5 цифровых термометров DS18B20 . Их размещение: стена на 1-м этаже (температура воздуха на 1-м этаже), батарея на 1-м этаже (температура теплоносителя на 1-м этаже), стена на 2-м этаже и батарея на 2-м этаже (воздух и теплоноситель на 2-м этаже), один датчик вынесен наружу подальше от окон и дверей (чтобы получать информацию о реальной температуре на улице). Все датчики вешаются на одну двухпроводную (в моем случае еще и экранированную) шину. У меня длина кабеля получилась чуть более 20 метров, при этом все датчики работают стабильно и без сбоев.
Для учета расхода газа (мне повезло - у меня установлен газовый счетчик со встроенным магнитом), был использован датчик холла (подробнее см. в ).
Для расширения функционала до встроенной погодной станции был также приобретен датчик атмосферного давления .
Для будущего развития (реализация алгоритмов отопления, использующих понятие «точка росы») был приобретен датчик относительной влажности воздуха, но он пока не используется.

Реализация: управление котлом (теория)

Ох уж этот котел! Ну да, начал я с реализации наблюдения за микроклиматом, а в результате захотелось еще и им управлять. Мой котел поддерживает управление двух видов: «включил/выключил» (если «включил» - будем греть воду до температуры, заданной на консоли котла. Если «выключил» - ничего греть не будем) и цифровое по шине eBus . Последнее является (немецкой) разработкой для управления домашним климатическим оборудованием, но конкретная реализация очень сильно зависит от производителя техники. Для своего котла в продаже я нашел только одно оригинальное устройство-терморегулятор , но оно работает исключительно в автономном режиме что, фактически, ничем не полезнее, чем управлять котлом через его консоль.
После некоторого изучения имеющейся в Интернет информации удалось выкопать некоторые обрывки протокола управления, полученные энтузиастами путем reverse engineering. Я не стал действовать так жестко, как автор этой статьи , но все-таки в результате мне удалось не только поговорить с котлом по душам, но и заставить его выполнять мои команды так, как если бы их выдавал оригинальный терморегулятор. Однако все равно большое спасибо первопроходцам , глядя на которых я понял, что в этой жизни нет ничего невозможного!

Реализация: управление котлом (практика)

Итак, котлом будем управлять по шине eBus. Готовые адаптеры для шины стоят невменяемых денег (да, к тому же, доступны только «под заказ». А зима приближалась, систему надо запускать!), поэтому пришлось вспомнить молодость (и свое увлечение радиотехникой) и разработать собственную схему сопряжения. С гальванической развязкой (ибо память о сгоревшем из-за неисправного блока питания компьютере была еще свежа, а иметь на руках газовый котел со сгоревшей платой управления перед зимой мне не очень улыбалось). Схема пока собрана на макетной плате, но уже доказала свою стабильную работоспособность.
Интерфейсный блок на макетной плате

Реализация: программное обеспечение

Оригинальная разработка (как серверная часть, так и «прошивка управляющего контроллера»). Для системы визуализации данных (пока) используется бесплатная система мониторинга Zabbix , но планируется все-таки сделать специализированное приложение. Вообще программное обеспечение поддерживает модульную организацию аппаратной части: что в контроллере установлено, то и будет обслуживаться. Нужна вам погодная станция (установили соответствующий модуль) - получите информацию об атмосферном давлении. Нужно вам управление газовым котлом (установили модуль с реле или интерфейс eBus) - сможете им управлять (иначе только наблюдайте за обстановкой в доме). Есть у вас собственный канал Интернет - тогда USB-модем вам не нужен, просто подключите устройство к вашему роутеру при помощи ethernet-кабеля.

Результаты

На новогодние праздники мы с женой уезжали достаточно далеко от нашего дома, но имели возможность в любой момент проконтролировать его состояние. И, в случае необходимости, изменить параметры микроклимата (несколько раз этим пришлось воспользоваться при значительном изменении внешней температуры воздуха, ниже -15C). Во всяком случае заморозки системы отопления не произошло (несмотря на неоднократные перебои с электроснабжением поселка), растущие в доме цветы не замерзли, и газа для отопления мы сожгли не так уж и много. Кстати, значения газового счетчика с точки зрения программы и реальные за два месяца эксплуатации совпали полностью, поэтому платежки по газу можно заполнять даже не посещая свой дом.
Общий вид работающего устройства


(внизу - стабилизатор напряжения для газового котла, на него можно не обращать внимания)

Как это выглядит на компьютере

Мониторинг без подключения к газовому котлу


Несмотря на автономное подключение, убедиться в работоспособности котла можно по пилообразному графику температуры теплоносителя в батареях отопления. Пустячок, а приятно!

Датчик расхода газа (см. )


Пока все выводится нарастающим итогом, но этот график будет изменен на график скорости расхода газа в зависимости от времени.

Погодная станция: внешняя температура


Ну просто интересно мне знать, что одевать при выходе из дома.

Погодная станция: атмосферное давление


Эк его плющит и коллапсит! Пока понаблюдаем, но можно будет как-нибудь прикрутить и для предсказания погоды.

Мониторинг с подключением управления газовым котлом


Для управления в настоящий момент имеется возможность задать желаемую целевую температуру теплоносителя (его выход и обратное поступление). На графике цели указаны пунктирными линиями. По ним котел самостоятельно определяет алгоритм работы (интервал между включением горелки и насоса), ориентируясь на данные собственных датчиков температуры теплоносителя.

Надежность и безопасность

Операционная система в управляющем контроллере работает в режиме «только чтение», поэтому устройство не боится неожиданного пропадания электропитания. Аналогично, газовый котел управляется таким образом, чтобы в случае нарушения цепей управления (контроллер обесточен, выключен либо оборван интерфейсный кабель) котел автоматически переходил бы в стандартный режим работы с управлением со своей консоли. Алгоритмы обмена данными оптимизированы под «очень плохие каналы связи» (для работоспособности устройства достаточно наличие хотя бы «временами возникающего» подключения по EDGE, в чем я лично убедился при установке контроллера в пос. Бисерово московской области - покрытие Мегафона там просто никакое).
В настоящее время устройство собирает информацию с датчиков с периодичностью раз в минуту, а обмен с сервером производится раз в 15 минут. В таком режиме максимальная разрешающая способность мониторинга будет 1 минута, а максимально возможная задержка на получение информации 15 минут. При этом запас бесплатного суточного трафика составляет 15Мб из 20Мб предоставляемых в соответствии с тарифной опцией.
Второй тип управления (при помощи SMS) может использоваться тогда, когда необходимо получить информацию или изменить режим работы «здесь и сейчас» (т.е. если мы не хотим ждать 15 минут до очередного сеанса связи с сервером).

Планы на будущее

• Режим «консервации дома»: автоматическое поддержание температурного режима, который предотвращал бы появление плесени (температура в доме должна быть выше «точки росы») и/или предотвращал заморозку системы отопления (в случае использования в качестве теплоносителя воды, вместо антифриза)
• Режим поддержания требуемой температуры на заданном этаже с оптимизацией работы котла с точки зрения потребления газа
• Учет расхода электроэнергии
• Учет расхода воды
• Контроль опасных ситуаций (утечка газа, превышение уровня CO, протечка воды и т.п.)
• Добавление системы автономного электропитания устройства на случай пропадания стационарного питания (хотя, конечно, в этом режиме газовый котел работать не сможет)
• Что-нибудь еще?

Небольшое маркетинговое исследование

Ну и, напоследок, небольшое маркетинговое исследование. Вышеописанная разработка делалась исключительно «для себя», но с учетом интереса к ней наших друзей и соседей рассматривается вариант создания промышленного варианта такого контроллера.

• В настоящее время устройство не имеет собственных средств индикации и клавиатуры для управления. Управление и мониторинг возможны через сеть Интернет (основной режим) и посредством SMS (дополнительный режим). Нужно ли делать какую-либо систему индикации (дисплей) и автономного управления (кнопки) с учетом того, что это приведет к увеличению стоимость аппаратной части?
• В случае управления через Интернет необходимо наличие внешнего сервера. Этот сервер может работать с неограниченным количеством удаленных устройств и, соответственно, индивидуальных потребителей. Но размещение и сопровождение сервера с работоспособностью 24x7 не может быть бесплатным. Готовы ли Вы платить какую-либо абонентскую плату за эту услугу? Если да, то какой ежемесячный размер Вы считаете для себя допустимым?
• Вопрос, вытекающий из предыдущего: не боитесь ли вы управлять своим домом через облачную платформу? Ну да, есть несколько уровней защиты, есть возможность автономной работы. Даже если контроллер полностью выйдет из строя, то это не приведет ни к каким фатальным последствиям. А все-таки, если подумать?
• Для промышленного варианта придется разработать и изготовить печатную плату и корпус устройства. Готовы ли Вы оплатить предзаказ на описанное выше устройство с условием поставки готового изделия через 2-3 месяца после оплаты?
• Конечное устройство будет в коробочном варианте, но для установки температурных датчиков требуется протянуть провод (его длина зависит от контролируемого помещения), установить на нем розетки для датчиков, подключить провод к газовому котлу (через штатный разъем, но все-таки...). Т.е. выполнить некоторые простейшие монтажные работы. Готовы ли вы делать их сами, или предпочитаете получить систему «под ключ»?

Программы для мониторинга удалённых компьютеров.

↓ Новое в категории "Мониторинг":

Бесплатная
Alchemy Eye Pro 11.5 / 8.7.4 Rus представляет собой приложение, которое поможет провести сетевой мониторинг или постоянно отслеживать работоспособность и состояние серверов. Приложение Alchemy Eye приложение сможет оповестить владельца или администратора даже если он не за компьютером, посредством отправки письма на почту или смс.

Бесплатная
NetView 2.94 представляет собой приложение, которое сможет заменить стандартное Сетевое Окружение на компьютере. Приложение NetView не только заменит вам стандартные средства для просмотра сетевого окружения, но и поможет вести логии, со списком машин, адресов и описаний, а также регулярно проверять списки на наличие выключенных машин.

Бесплатная
InSSIDer 2.1.1.13 представляет собой приложение по сканированию и просмотру информации о доступных сетях протокола Wi-Fi. Приложение InSSIDer позволяет просмотреть такие параметры доступных точек подключения сети, как мощность сигнала, использующийся канал, MAC-адрес роутера и его производителя, а также идентификатор SSID и/или публичное название просматриваемой сети.

Бесплатная
Lan Keylogger 1.1.3 представляет собой приложение, ведущее постоянное наблюдение за сетью интернет и локальной сетью. Приложение Lan Keylogger поможет отследить все действия пользователей сети и будет наиболее полезно при использовании администраторами с большим числом подотчётных компьютеров.

Бесплатная
The Dude 3.6/4.0 beta 3 представляет собой приложение по сканированию сетей. Приложение The Dude может обеспечивать мониторинг работы подключенных к сети устройств, а также предупреждает администратора при возникновении любой проблемы.

Бесплатная
Essential NetTools 4.3 Build 267 представляет собой приложение, состоящее из набора сетевых утилит, которые обладают возможностью проводить диагностику сетей и мониторинг сетевых соединений для вашего компьютера.

Бесплатная
NetLimiter Pro 3.0.0.11 является приложением по контролю вашего сетевого трафика. Приложение NetLimiter поможет отслеживать каждого приложения, которое использует доступ к Интернету или активно управляет трафиком и контролировать скорость для потока данных.

Бесплатная
Iris Network Traffic Analyzer 4.0.7 Beta 1 является самым крутым снифером и мониторингом для трафика. Приложение Iris Network Traffic Analyzer легко настраивается и осуществляет перехват всех данных.

Бесплатная
CommView 6.1 Build 678 является приложением по перехвату и проведению анализа трафика проходящего по вашей локальной сети и интернету. Приложение CommView выполняет работу по сбору данных, которые проходят через ваш модем, а затем производит их декодирование.

Бесплатная
Сетевая инвентаризация оргтехники 1.0 является удобным приложением, освобождающим IT специалистов от обязанностей по рутинной инвентаризации оргтехники. Приложение «Сетевая инвентаризация оргтехники» даёт возможность вести учёт материальной части, произведенного ремонта и установленного программного обеспечения. Приложение разделено на две части: резидентная и серверная.

Бесплатная
Инвентаризация Компьютеров в Сети 3.95.1755 является инструментом по автоматическом проведении инвентаризации компьютерных сетей. Программа «Инвентаризация Компьютеров в Сети» может отображать всю информацию об аппаратном или программном обеспечении в виде отчёта, с выбором любой комбинации параметров.

Бесплатная
AdmAssistant 1.1 является бесплатной программой с возможностью удаленного управления компьютерами в локальной сети, а также имеющая возможность снимать конфигурацию с удаленных компьютеров и проводить их инвентаризацию. Программа также позволяет перезагрузить или выключить удалённый компьютер, а также установить на него необходимые программы или удалить ненужные.

В предыдущей статье был составлен список из 80 инструментов для мониторинга Linux системы. Был смысл также сделать подборку инструментов для системы Windows. Ниже будет приведен список, который служит всего лишь отправной точкой, здесь нет рейтинга.

1. Task Manager

Всем известный диспетчер задач Windows - утилита для вывода на экран списка запущенных процессов и потребляемых ими ресурсов. Но знаете ли Вы, как использовать его весь потенциал? Как правило, с его помощью контролируют состояние процессора и памяти, но можно же пойти гораздо дальше. Это приложение предварительно на всех операционных системах компании Microsoft.

2. Resource Monitor

Великолепный инструмент, позволяющий оценить использование процессора, оперативной памяти, сети и дисков в Windows. Он позволяет быстро получить всю необходимую информацию о состоянии критически важных серверов.

3. Performance Monitor

Основной инструмент для управления счетчиками производительности в Windows. Performance Monitor, в более ранних версиях Windows известен нам как Системный монитор. Утилита имеет несколько режимов отображения, выводит показания счетчиков производительности в режиме реального времени, сохраняет данные в лог-файлы для последующего изучения.

4.Reliability Monitor

Reliability Monitor - Монитор стабильности системы, позволяет отслеживать любые изменения в производительности компьютера, найти монитор стабильности можно в Windows 7, в Windows 8: Control Panel > System and Security > Action Center. С помощью Reliability Monitor можно вести учет изменений и сбоев на компьютере, данные будут выводиться в удобном графическом виде, что позволит Вам отследить, какое приложение и когда вызвало ошибку или зависло, отследить появление синего экрана смерти Windows, причину его появления (очередное обновлением Windows или установка программы).

5. Microsoft SysInternals

SysInternals - это полный набор программ для администрирования и мониторинга компьютеров под управлением ОС Windows. Вы можете скачать их себе бесплатно на сайте Microsoft. Сервисные программы Sysinternals помогают управлять, находить и устранять неисправности, выполнять диагностику приложений и операционных систем Windows.

6. SCOM (part of Microsoft System Center)

System Center - представляет собой полный набор инструментов для управления IT-инфраструктурой, c помощью которых Вы сможете управлять, развертывать, мониторить, производить настройку программного обеспечения Microsoft (Windows, IIS, SQLServer, Exchange, и так далее). Увы, MSC не является бесплатным. SCOM используется для проактивного мониторинга ключевых объектов IT-инфраструктуры.

Мониторинг Windows серверов с помощью семейства Nagios

7. Nagios

Nagios является самым популярным инструментом мониторинга инфраструктуры в течение нескольких лет (для Linux и Windows). Если Вы рассматриваете Nagios для Windows, то установите и настройте агент на Windows сервер. NSClient ++ мониторит систему в реальном времени и предоставляет выводы с удаленного сервера мониторинга и не только.

8. Cacti

Обычно используется вместе с Nagios, предоставляет пользователю удобный веб-интерфейс к утилите RRDTool , предназначенной для работы с круговыми базами данных (Round Robin Database), которые используются для хранения информации об изменении одной или нескольких величин за определенный промежуток времени. Статистика в сетевых устройств, представлена в виде дерева, структура которого задается самим пользователем, можно строить график использования канала, использования разделов HDD, отображать латентость ресурсов и т.д.

9. Shinken

Гибкая, масштабируемая система мониторинга с открытым исходным кодом, основанная на ядре Nagios, написанном на Python. Она в 5 раз быстрее чем Nagios. Shinken совместима с Nagios, возможно использование ее плагинов и конфигураций без внесения коррективов или дополнительной настройки.

10. Icinga

Еще одна популярная открытая система мониторинга, которая проверяет хосты и сервисы и сообщает администратору их состояние. Являясь ответвлением Nagios, Icinga совместима с ней и у них много общего.

11. OpsView

OpsView изначально был бесплатен. Сейчас, увы, пользователям данной системой мониторинга приходится раскошеливаться.

Op5 еще одна система мониторинга с открытым исходным кодом. Построение графиков, хранение и сбор данных.

Альтернативы Nagios

13. Zabbix

Открытое программное обеспечение для мониторинга и отслеживания статусов разнообразных сервисов компьютерной сети, серверов и сетевого оборудования, используется для получения данных о нагрузке процессора, использования сети, дисковом пространстве и тому подобного.

14. Munin

Неплохая система мониторинга, собирает данные с нескольких серверов одновременно и отображает все в виде графиков, с помощью которых можно отслеживать все прошедшие события на сервере.

15. Zenoss

Написан на языке Python с использованием сервера приложений Zope, данные хранятся в MySQL. С помощью Zenoss можно
мониторить сетевые сервисы, системные ресурсы, производительность устройств, ядро Zenoss анализирует среду. Это дает возможность быстро разобраться с большим количеством специфических устройств.

16. Observium

Система мониторинга и наблюдения за сетевыми устройствами и серверами, правда список поддерживаемых устройств огромен и не ограничивается только сетевыми устройствами, устройство должно поддерживать работу SNMP.

17. Centreon

Комплексная система мониторинга, позволяет контролировать всю инфраструктуру и приложения, содержащие системную информацию. Бесплатная альтернатива Nagios.

18. Ganglia

Ganglia - масштабируемая распределенная система мониторинга, используется в высокопроизводительных вычислительных системах, таких как кластеры и сетки. Отслеживает статистику и историю вычислений в реальном времени для каждого из наблюдаемых узлов.

19. Pandora FMS

Система мониторинга, неплохая продуктивность и масштабируемость, один сервер мониторинга может контролировать работу нескольких тысяч хостов.

20. NetXMS

Программное обеспечение с открытым кодом для мониторинга компьютерных систем и сетей.

21. OpenNMS

OpenNMS платформа мониторинга. В отличие от Nagios, поддерживает SNMP, WMI и JMX.

22. HypericHQ

Компонент пакета VMware vRealize Operations, используется для мониторинга ОС, промежуточного ПО и приложений в физических, виртуальных и облачных средах. Отображает доступность, производительность, использование, события, записи журналов и изменений на каждом уровне стека виртуализации (от гипервизора vSphere до гостевых ОС).

23. Bosun

Система мониторинга и оповещения (alert system) с открытым кодом от StackExchange. В Bosun продуманная схема данных, а также мощный язык их обработки.

24. Sensu

Sensu система оповещения с открытым исходным кодом, похожа на Nagios. Имеется простенький dashboard, можно увидеть список клиентов, проверок и сработавших алертов. Фреймворк обеспечивает механизмы, которые нужны для сбора и накопления статистики работы серверов. На каждом сервере запускается агент (клиент) Sensu, использующий набор скриптов для проверки работоспособности сервисов, их состояния и сбора любой другой информации.

25. CollectM

CollectM собирает статистику об использовании ресурсов системы каждые 10 секунд. Может собирать статистику для нескольких хостов и отсылать ее на сервер, информация выводится с помощью графиков.

28. Performance Analysis of Logs (PAL) Tool

34. Total Network Monitor

Это программа для постоянного наблюдения за работой локальной сети отдельных компьютеров, сетевых и системных служб. Total Network Monitor формирует отчет и оповещает Вас о произошедших ошибках. Вы можете проверить любой аспект работы службы, сервера или файловой системы: FTP, POP/SMTP, HTTP, IMAP, Registry, Event Log, Service State и других.

35. PRTG

38. Idera

Поддерживает несколько операционных систем и технологий виртуализации. Есть много бесплатных тулзов, с помощью которых можно мониторить систему.

39. PowerAdmin

PowerAdmin является коммерческим решением для мониторинга.

40. ELM Enterprise Manager

ELM Enterprise Manager - полный мониторинг от «что случилось» до «что происходит» в режиме реального времени. Инструменты мониторинга в ELM включают - Event Collector, Performance Monitor, Service Monitor, Process Monitor, File Monitor, PING Monitor.

41. EventsEntry

42. Veeam ONE

Эффективное решение для мониторинга, создания отчетов и планирования ресурсов в среде VMware, Hyper-V и инфраструктуре Veeam Backup & Replication, контролирует состояние IT-инфраструктуры и диагностирует проблемы до того, как они помешают работе пользователей.

43. CA Unified Infrastructure Management (ранее CA Nimsoft Monitor, Unicenter)

Мониторит производительность и доступность ресурсов Windows сервера.

44. HP Operations Manager

Это программное обеспечение для мониторинга инфраструктуры, выполняет превентивный анализ первопричин, позволяет сократить время на восстановление и расходы на управление операциями. Решение идеально для автоматизированного мониторинга.

45. Dell OpenManage

OpenManage (теперь Dell Enterprise Systems Management) «все-в-одном продукт» для мониторинга.

46. Halcyon Windows Server Manager

Менеджмент и мониторинг сетей, приложений и инфраструктуры.

Ниже приведен список (наиболее популярных) инструментов для мониторинга сети

54. Ntop

55. NeDi

Nedi является инструментом мониторинга сети с открытым исходным кодом.

54. The Dude

Система мониторинга Dude, хоть и бесплатна, но по мнению специалистов, ни в чем не уступает коммерческим продуктам, мониторит отдельные серверы, сети и сетевые сервисы.

55. BandwidthD

Программа с открытым исходным кодом.

56. NagVis

Расширение для Nagios, позволяет создавать карты инфраструктуры и отображать их статус. NagVis поддерживает большое количество различных виджетов, наборов иконок.

57. Proc Net Monitor

Бесплатное приложение для мониторинга, позволяет отследить все активные процессы и при необходимости быстро остановить их, чтобы снизить нагрузку на процессор.

58. PingPlotter

Используется для диагностики IP-сетей, позволяет определить, где происходят потери и задержки сетевых пакетов.

Маленькие, но полезные инструменты

Список не был бы полным без упоминания нескольких вариантов аппаратного мониторинга.

60. Glint Computer Activity Monitor

61. RealTemp

Утилита для мониторинга температур процессоров Intel, она не требует инсталляции, отслеживает текущие, минимальные и максимальные значения температур для каждого ядра и старт троттлинга.

62. SpeedFan

Утилита, которая позволяет контролировать температуру и скорости вращения вентиляторов в системе, следит за показателями датчиков материнской платы, видеокарты и жестких дисков.

63. OpenHardwareMonitor