Комплексний підхід забезпечує ефективне використання ресурсів на кожному етапі реалізації проекту, гарантуючи максимальне досягнення цілей проекту за рахунок поетапного проектування і впровадження всіх підсистем майбутнього центру обробки даних [1].

1. Актуальність теми

На порозі проведення ЄВРО-2012 в місті Донецьк першочерговим завданням є забезпечення високого рівня безпеки та надійної роботи єдиної диспетчерської служби «112». Якість функціонування останньої напряму залежить від досконалості телекомунікаційної мережі, на якій реалізовано Call-центр, від швидкості роботи його функціональних ланок. ЦОД є «серцем» служби, як цілісної інформаційної структури, що приймає, оброблює, зберігає та резервує всі інформаційні потоки, що надходять до служби «112».

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

Мета роботи – оптимізація роботи ЦОД, шляхом перерозподілу навантаження, що надходить на сервера, які виконують обробку запитів на обслуговування.

Задачі роботи:

1. Проектування центру обробки даних для Call-центру.
2. Дослідження існуючих технологій з оптимізації роботи ЦОД.
3. Впровадження методів оптимізації роботи ЦОД, шляхом перерозподілу навантаження на сервера

В рамках магістерської роботи планується отримання наступний результат:

ЦОД, що функціонує як ключовий елемент телекомунікаційної інфраструктури диспетчерської служби «112» з системою контролю доступу запитів на обслуговування і розподілом запитів між серверами ЦОД з метою раціонального використання мережевого ресурсу.

3. Огляд досліджень та розробок

При проектувані ЦОД  дуже важливим аспектом є побудова його структури таким чином, щоб ресурсів було достатньо для виконання необхідних задач і в той же час система не має перевищувати дозволені межі бюджету замовника. 

3.1 Огляд міжнародних джерел

        В книзі  В.Г. Оліфер «Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы» можно знайти достатньо інформації про технології і протоколи, які використовуються не тільки при побудові ЦОД, але і при проектуванні будь-якої телекоммунікаційної інфраструктури.

   В підручнику  Безрук В.М. «Методы многокритериальной оптимизации информационных систем» розглянуті проблеми параметричної оптимізації і використання методів оптимізації при вирішенні типових задач управління. Цей матеріал визанчає особливості постановок  задач управління та математичних моделей, що їх описують.

3.2 Огляд національних джерел

Автори Ролик, Можаровський і Тонковід пропонують метод управління резервуванням ресурсів ЦОД,який гарантує якість обслуговування запитів користувачів та раціональне використання ресурсів [3].

B статті [4] пропонуються алгоритми розподілу віртуальних машин по фізичним серверам  в центрах обробки даних, що дозволяє мінімізувати затраты на удержання цілого парку серверів.

Проблема розподілу системних ресурсів розглядається також в статті [5], а особливо підхід до управління по схемі виділенних серверів. Наводяться моделі та алгоритми розподілу системних ресурсів та структура відовідних інструментальних засобів.

 В роботі [6] можно прочитати про облачні розрахунки. Тут наведені переваги та недоліки, а також перспективи розвидку облачних розрахунків.

 В статті [7] можно знайти інформацію про використанняе технології віртуалізації для підвищення роботи  ІТ-інфраструктури.

 B статті [8] приведені характеристики затрат на побудову ЦОД на основі рекомендацій стандарту ANCI/EIA/TIA-942. Пропонуються методи для вибору составу затрат для подальшого визначення коштів, що необхідні для утримання кластеру. 

3.3 Огляд локальних джерел

В статті [9] розглядається метод виділення системних ресурсів користувачу на підставі виділення середнього часу обслуговуваняя та знаходження потрібної кількості серверів (згідно з SLA-угодою (Service Level Agreement)).

 В статті [10] ЦОД розглядається як модель масового обслуговування замкнутої мережі для системи загального використання з багатьма ресурсами.

4. Проектування ЦОД

Оскільки Call-центр, який об'єднує в собі всі рятувальні служби «101», «102», «103», «104» та інформаційно-диспетчерську службу «109», повинен обробляти і зберігати великі масиви інформації та алгоритми процедур по обробці запитів на обслуговування , в ньому необхідно виділити особливу частину програмного і апаратного оснащення, що входить до центру обробки даних (ЦОД) [12].

ЦОД представляє з себе об'єднання великої кількості програмних і апартаних платформ різного типу - серверів, СЗД, ОС, систем управління навантаженням і засобами резервування даних. При цьому проектування необхідно здійснювати таким чином, щоб забезпечити високу готовність системи (англ. - висока доступність). Вона досягається через резервування обчислювального і селевого комплексу з впровадженням нових технологій автоматичного оновлення при збоях. Коли ми говоримо про безвідказність системи такого рівня, то маємо на увазі готовність роботи центру обробки даних на 99,95% (або 4,5 годин простою на рік). При цьому можуть бути заплановані зупинки на проведення планових робіт, профілактики системи і т.п. [13].

У стандартній моделі ЦОД, можна виділити наступні функціональні підсистеми: 

Підсистема серверів, яка надає обчислювальні ресурси для роботи корпоративних додатків;

Підсистема селевої взаємодії, яка забезпечує надійний транспорт інформаційних потоків між компонентами ЦОД і об'єднання з магістральною мережею передачі даних; 

Підсистема зберігання даних; 

Підсистема інформаційної надійності; 

Підсистема управління та моніторингу, яка здійснює управління, моніторинг, діагностику та локалізацію невиправностей програмно-апаратного комплексу 

Всі підсистеми тісно взаємодіють між собою і зв'язані за допомогою транспортної мережі. В нашому випадку буде зроблена адаптація нового ЦОД до вже існуючих і працюючих на різних технологіях мережах - ТФзВ та Інтернет. Таким чином будуть використані такі дані як кількість населення міста Донецьк, статистика кількості викликів до відповідних служб, котрі поки що працюють окремо, і кількість абонентів ТФзВ та Інтернет. Ці дані необхідні для розрахунку інтенсивності запитів, що надходять для обробки, навантаження, що надходить до диспетчерської служби від споживачів послуг певної мережі і внаслідок завантаженість ЦОД. Точний розрахунок звичайно ж важко здійснити, тому що періоди затребуваності служб носять випадковий характер, але приблизні розрахунки всеж-таки необхідні для оптимального планування архітектури ЦОД, оскільки фізична нестача обладнання забезпечить лише низький рівень роботи ЦОД, а його неповна навантаженність буде свідчити про нераціональне використання мережевого ресурсу  [14].

Як ключова ланка Call-центру, ЦОД пов'язаний з вузлами, де працюють оператори, з зовнішньою мережею Інтернет і телефонною мережею загального використання за допомогою транспортної мережі. Перехідним елементом буде служити ІР-шлюз, оскільки способи передачі інформації в зовнішніх мережах різні. Він буде конвертувати інформаційний потік з ТФзВ до ІР-формату [15].

Загальні вимоги до ЦОД цілком зрозумілі: можливість поступової модернізації без зупинки експлуатації, використання найбільш сучасних рішень і стандартизованих технологій, які забезпечать у майбутньому незалежність від будь-якого конкретного постачальника обладнання.

Для з'єднання устаткування ЦОД буде використано кілька способів. Комутатори Ethernet / IP з'єднані між собою по технологи Ethernet.

Cisco Intelligent Contact Manager (ICM) – центральний контролер, що складається з двох основних компонентів - маршрутизатора викликів і сервера баз даних. Маршрутизатор є головною складовою ICM, виконує маршрутизацію викликів, моніторинг операторів і ресурсів у реального часі [16].

ICM Peripheral Gateway (PG) – сервер, що відповідає за зв'язок між мережевими компонентами і ICM. PG отримує інформацію від системних компонентів (Call Manager, Queue Manager, IP-IVR, ICM CTI Server) і транслює її для ICM. На основі цієї інформації ICM виконує маршрутізацію викликів і управління компонентами [17].

ICM Computer Telephony Integration (CTI) – сервер, що виконує передачу інформації на робоче місце оператора, на якому працює CTI-агент. На серверному рівні CTI керує статичною інформацією, БД, IP-IVR, WEB-серверами, доступ до яких може бути через IP-мережу. Більш того, CTI-сервер дозволяє оператору отримати інформацію про виклик, дані абонента, що телефонує в реальному часі (наприклад, історія попереднього виклику, статус вирішення проблеми і т.д.) [18].

ICM Admin Workstation (AW) надає такі можливості оператору:

Опреділяти, змінювати, проглядати скрипти маршрутизації, змінювати конфігурацію внутрішньої мережі ЦОД; 

Моніторинг продуктивності всього ЦОВ; 

Опреділяти та вимагати звіти; 

Забезпечувати безпеку системи [19].

В якості обладнання SAN – модульна система зберігання даних DotHillR/Evolution 2722 FC з можливістю підключення чотирьох ліній FibreChannel 4 Гбіт.

В якості комутаторів Ethernet/IP, які встановлені безпосередньо в центрі обробки даних була обрана модель WS-C2960-24TC-L, яка встановлюється в стійку (кількість портів 24 xEthernet 10/100 Мбіт/с і 2 xEthernet 10/100/1000 Мбіт/с) [20].

Для з'єднання комутаторів Ethernet/IP із зовнішньою мережею використовуємо стандарт 1000BASE-LH (LongHaul) – стандарт, який використовує одномодове волокно. Дальність проходження сигналу без повторювача до 100 км. Для об'єднання серверів між собою діє стандарт 1000BASE - стандарт, який використовує виту пару категорії 5e. У передачі даних беруть участь 4 пари. Швидкість передачі даних – 250 Мбіт/с по одній парі. Відстань до 100 метрів, тобто стандарт, що дозволяє встановлювати з'єднання на невеликі відстані [16].

Аналіз джерела загроз – необхідна робота при проектуванні ЦОД

Той, хто дбає про захист інформаційних технологій у випадку відмов, повинен суттєво мінімізувати ризики від неправильної організації роботи або форс-мажорних обставин. Заздалегідь слід подбати про те, яким чином уникнути можливого дефіциту персоналу, незадовільного обслуговування, неповного тестування або недостатнього контролю дій, спрямованих на забезпечення безпеки ІТ і прийнятного рівня продуктивності. Окрім того, слід продумати заходи заходи від некоректної поведінки людей під час поломки пристроїв і від технічних відмов системи енергопостачання або мережевих компонентів. У першу чергу рекомендується провести аналіз можливих загроз і одночасно встановити, наскільки тривалим може бути час відмови. Дуже важливо з'ясувати, який допустимий рівень втрат даних, скільки часу займає їх відновлення, як швидко мають стати доступними мережеві додатки і яка максимально прийнятна тривалість роботи підприємства в обмежених умовах. Відповіді на ці та інші питання містить в рекомендаціях інфраструктурна бібліотека ІТ (IT Infrastructure Library, ITIL), в яких аспекти забезпечення експлуатаційної безпеки ІТ відіграють значну роль.

ITIL демонструє залежності між окремими областями ІТ, тим самим досягається ефективне управління забезпеченням безпеки [21].

Після оцінки тривалості потенційного відмови її можна порівняти з можливим фінансовим збитком, для чого необхідно врахувати всі чинники витрат, пов'язані з відмовою. І нарешті, на основі отриманих результатів можна визначити адекватні технічні заходи [21].

Критерій розподілу мережевих ресурсів

Оскільки центр обробки даних це цілий комплекс інженерних і IT-систем, який є невід'ємною частиною безлічі телекомунікаційних структур, він повинен забезпечити єдиний інформаційний ресурс з гарантованими рівнями достовірності, доступності та безпеки даних.

В ЦОД постійно надходять запити, які мають свою послідовність, час обслуговування, тобто час між відповіддю веб-сервера і новим запитом в межах однієї сесії. В структуру ЦОД буде включений головний контролер, до функцій якого буде входити надання необхідних ресурсів для прийняття запитів, на період часу, що є достатнім для їх обробки; перерозподіл мережевого ресурсу між запитами, що надходять від різних груп користувачів (в нашому випадку серверів). Кожен новий запит сесії буде надходити в чергу на віртуальний сервер, де після паузи знову звертається до системи в якості нового запиту. Таким чином маємо k=1,…K класів запитів, J сесій та   ресурсів. Сесії користувачів типу j надходять в систему з інтенсивністю і починають з запиту класу k, де  , пауза .

Матриця розмерністю  – це матриця вірогідностей переходів запитів по ресурсам ЦОД(рис.1).

Рисунок 1 – Послідовність запитів, що надходять до ресурсів ЦОД