Xây dựng mô hình giám sát trạng thái và hoạt động tương tác cho các đối tượng trong hệ phân tán dựa trên máy trạng thái hữu hạn truyền thông

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CễNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(112).2017-Quyển 1 133 
XÂY DỰNG Mễ HèNH GIÁM SÁT TRẠNG THÁI VÀ HOẠT ĐỘNG TƯƠNG TÁC 
CHO CÁC ĐỐI TƯỢNG TRONG HỆ PHÂN TÁN DỰA TRấN MÁY TRẠNG THÁI 
HỮU HẠN TRUYỀN THễNG 
BUILDING MONITORING MODEL FOR STATE AND INTERACTIVE OPERATIONS 
OF OBJECTS IN DISTRIBUTED SYSTEMS BASED ON COMMUNICATING FINITE 
STATE MACHINES 
Trần Nguyễn Hồng Phỳc1, Lờ Văn Sơn2 
1Trường Đại học Bỏch khoa, Đại học Đà Nẵng; phuc.nguyenhong@mobifone.com 
2Hội Tin học thành phố Đà Nẵng; levansupham2004@yahoo.com 
Túm tắt - Giỏm sỏt trạng thỏi và thụng tin hành vi truyền thụng của
cỏc đối tượng trong hệ phõn tỏn là thực sự cần thiết, hỗ trợ người
quản trị biết được cỏc hoạt động, cỏc trạng thỏi và cỏc sự kiện xảy
ra giữa cỏc đối tượng trong hệ thống, từ đú giỳp cho người quản
trị phỏt hiện lỗi phỏt sinh, cỏc nguy cơ tiềm ẩn trong quỏ trỡnh hoạt
động của hệ phõn tỏn. Bài bỏo đề xuất phương phỏp biểu diễn
hành vi của cỏc đối tượng được giỏm sỏt trong hệ phõn tỏn dựa
trờn mỏy trạng thỏi truyền thụng, đồng thời đề xuất mụ hỡnh giỏm
sỏt trạng thỏi và hoạt động tương tỏc truyền thụng của cỏc đối
tượng trong hệ phõn tỏn theo bốn mức, gồm mức nỳt mạng, lớp
mạng, miền quản trị và toàn cục hệ thống. Dựa trờn mụ hỡnh này,
chỳng tụi xõy dựng giải phỏp giỏm sỏt trạng thỏi và hoạt động
tương tỏc truyền thụng giữa cỏc đối tượng trong hệ phõn tỏn, hỗ
trợ người quản trị phỏt hiện nhanh cỏc trường hợp phỏt sinh trong
vận hành và khai thỏc hệ thống. 
 Abstract - Monitoring state and communication behavior of objects 
in distributed systems is critical because it will provide 
comprehensive data on monitored objects in the system such as 
communication operations, states and events between objects in 
the system. The information will support administrators in quickly 
detecting error states as well as potential risks that occur in the 
system. In this paper, we propose a method to model basic 
behaviors for monitored objects in distributed systems based on 
communicating finite state machines and a hierarchical 
monitoring architecture for these operations, which consists of 
four levels such as monitored node, network, domain and global 
system. Based on these models, we build monitoring solutions 
for objects in distributed systems to support administrators in 
quickly detecting abnormal events or error states that occur during 
operations of the system.
Từ khúa - giỏm sỏt; hành vi; hệ phõn tỏn; mỏy trạng thỏi truyền
thụng; mụ hỡnh giỏm sỏt; trạng thỏi
 Key words - monitor; behavior; distributed systems; 
communicating state machine; monitoring model; state 
1. Đặt vấn đề 
Hệ phõn tỏn (HPT) là hệ thống phức tạp, cỏc ứng dụng 
phõn tỏn thực hiện trờn phạm vi lớn, nhiều thành phần 
khụng đồng nhất tham gia kết nối và tương tỏc truyền 
thụng, số lượng lớn người sử dụng và cỏc sự kiện xảy ra 
trong HPT. Khi một nỳt mạng bị sự cố, một tiến trỡnh bị lỗi 
hay một sự kiện bất thường xảy ra trờn hệ thống cú thể ảnh 
hưởng, liờn quan đến cỏc nỳt mạng, cỏc sự kiện khỏc đang 
diễn trờn hệ thống. Cỏc sự cố phỏt sinh cú thể gõy ảnh 
hưởng lớn đến khả năng hoạt động, độ ổn định của hệ 
thống. Những đặc điểm này đó đặt ra nhiều thỏch thức cho 
cụng tỏc quản trị HPT [1,12], nhiều cụng cụ và giải phỏp 
kỹ thuật đó được nghiờn cứu, phỏt triển để hỗ trợ cho người 
quản trị giỏm sỏt hệ thống, và cũng đó đạt được những kết 
quả nhất định. Kết quả khảo sỏt cỏc cụng trỡnh giỏm sỏt tiờu 
biểu được trỡnh bày trong [7,10,14,18] cho thấy: hầu hết 
cỏc hướng tiếp cận dựa trờn giải phỏp giỏm sỏt bằng phần 
mềm và triển khai trong mụi trường mạng TCP/IP, phần 
lớn cỏc giải phỏp giỏm sỏt tập trung vào giải quyết cho lớp 
bài toỏn giỏm sỏt cỏc vấn đề chi tiết như giỏm sỏt cấu hỡnh, 
hiệu năng với SNMP [11], MonALISA [10]; giỏm sỏt tớnh 
toỏn song song và phõn tỏn với JADE [7]; giỏm sỏt sự kiện 
cỏc đối tượng lớp trung gian với MOTEL [18]. Hướng tiếp 
cận về kiểm soỏt trực tiếp thụng tin về trạng thỏi và cỏc 
hoạt động tương tỏc của đối tượng trong HPT là rất cần 
thiết, giỳp cho người quản trị phỏt hiện nhanh cỏc sự cố 
phỏt sinh và cỏc nguy cơ tiềm ẩn trong quỏ trỡnh vận hành 
khai thỏc hệ thống, đồng thời làm cơ sở kỹ thuật giỏm sỏt 
ở mức cao trước khi đi vào phõn tớch sõu hơn về hệ thống 
với cỏc giải phỏp giỏm sỏt chi tiết. Hiện nay, giải phỏp giỏm 
sỏt trạng thỏi và hoạt động cỏc nỳt mạng chủ yếu dựa vào 
giao thức ICMP [13], SNMP [11]. Ngoài ra, người quản trị 
sử dụng cỏc cụng cụ hệ thống của hệ điều hành hoặc cụng 
cụ phỏt triển của cỏc nhà sản xuất thiết bị để giỏm sỏt một 
số hành vi nhất định của cỏc đối tượng trong HPT. Trong 
khi đú, cỏc cụng cụ giỏm sỏt kốm theo thường được gắn 
liền với mỗi chủng loại và mụi trường hoạt động của từng 
thiết bị cụ thể, việc giỏm sỏt và điều khiển thực hiện trực 
tiếp với từng thiết bị được giỏm sỏt. Hạn chế của phương 
phỏp giỏm sỏt này là thụng tin giỏm sỏt rời rạc trờn từng 
đối tượng, khụng liờn kết thụng tin toàn cục và mất nhiều 
thời gian xử lý cho cỏc đối tượng liờn mạng, khú khăn cho 
người quản trị trong vấn đề quản lý tổng thể hệ thống, lưu 
lượng thụng tin giỏm sỏt ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng 
hệ thống được giỏm sỏt. 
Xuất phỏt từ cỏc tồn tại hiện nay trong việc giỏm sỏt 
trạng thỏi và hoạt động cơ bản cỏc đối tượng trong HPT 
trờn, bài bỏo trỡnh bày một phương phỏp cho phộp biểu diễn 
hoạt động của cỏc đối tượng trong HPT dựa vào mỏy trạng 
thỏi hữu hạn truyền thụng (Communicating Finite State 
Machine −CFSM) [6,19], đồng thời đề xuất mụ hỡnh giỏm 
sỏt trạng thỏi và hoạt động tương tỏc giữa cỏc đối tượng 
trong HPT. Mụ hỡnh đề xuất hỗ trợ hiệu quả hơn cho người 
quản trị trong cỏc yờu cầu giỏm sỏt HPT, gúp phần khắc 
phục những hạn chế trong giỏm sỏt trực tiếp trạng thỏi và 
hoạt động tương tỏc hiện nay. 
Phần cũn lại của bài bỏo gồm cỏc nội dung: Phần 2 trỡnh 
bày đặc trưng cơ bản của HPT và kiến trỳc quản trị phõn 
134 Trần Nguyễn Hồng Phỳc, Lờ Văn Sơn 
cấp của HPT. Phần 3 đề xuất ứng dụng mụ hỡnh mỏy trạng 
thỏi truyền thụng hữu hạn để biểu diễn hành vi cỏc đối 
tượng trong HPT. Phần 4 trỡnh bày mụ hỡnh giỏm sỏt hành 
vi truyền thụng của cỏc đối tượng trong HPT. Phần 5 trỡnh 
bày thực nghiệm giỏm sỏt hoạt động tương tỏc truyền thụng 
giữa cỏc nỳt mạng và giỏm sỏt trạng thỏi với giao thức 
ICMP. Cuối cựng là phần kết luận. 
2. Hệ phõn tỏn và kiến trỳc quản trị phõn cấp 
HPT là hệ thống phức tạp, được cỏc chuyờn gia trỡnh 
bày và phỏt triển theo nhiều khớa cạnh khỏc nhau [1,5,3,9]. 
Tuy nhiờn, theo mục tiờu nghiờn cứu về giỏm sỏt của bài 
bỏo thỡ HPT được khảo sỏt với kiến trỳc mạng và phần 
mềm phõn tỏn theo trỡnh bày của Coulouris, Kshemkalyani 
[1,5]. Theo trỡnh bày này, HPT bao gồm cỏc đối tượng tớnh 
toỏn độc lập và tự trị, cú bộ nhớ riờng, thành phần ứng dụng 
và dữ liệu phõn tỏn trờn hệ thống mạng mỏy tớnh, cỏc hoạt 
động truyền thụng và tương tỏc giữa cỏc đối tượng được 
thực hiện qua kỹ thuật truyền thụng điệp [2]. 
Một số đặc trưng cơ bản của HPT cần xem xột trong 
xõy dựng hệ thống giỏm sỏt: 
• Tự trị và khụng đồng nhất: Hệ thống bao gồm cỏc 
đối tượng hoạt động độc lập, tự trị với kiến trỳc phần 
cứng và phần mềm khụng đồng nhất, cộng tỏc để chia 
sẻ thụng tin, cung cấp dịch vụ. Vỡ thế HPT luụn tiềm ẩn 
những nguy cơ xung đột, lỗi phỏt sinh trong quỏ trỡnh 
hoạt động [1]. 
• Mở rộng cấu hỡnh và tỏi cấu hỡnh linh hoạt: Cấu 
trỳc vật lý tổng quỏt của HPT bao gồm nhiều miền quản 
trị liờn kết với nhau và cú thể truyền thụng với nhau qua 
mạng viễn thụng. Mỗi miền quản trị là một tổ chức phõn 
cấp gồm nhiều lớp mạng cú kiến trỳc khụng đồng nhất 
kết nối liờn mạng với nhau, cho phộp cỏc đối tượng 
trong từng lớp mạng hoặc giữa cỏc miền quản trị cú thể 
cộng tỏc, trao đổi, chia sẻ và xử lý thụng tin với nhau 
[2]. Kiến trỳc vật lý của HPT luụn biến đổi trong quỏ 
trỡnh hoạt động của hệ phõn tỏn. Do đú, hệ thống giỏm 
sỏt cần phỏt hiện kịp thời những biến động chung này 
trong HPT, để hỗ trợ tớch cực cho người quản trị. 
• Phõn tỏn rộng về mặt địa lý và nhiều mức quản trị: 
HPT bao gồm nhiều miền, lớp mạng và đối tượng được 
giỏm sỏt cựng với cỏc dịch vụ, ứng dụng và người sử 
dụng được phõn bố trong phạm vi rộng [12]. Vỡ vậy, 
quản trị HPT được tổ chức theo nhiều mức khỏc nhau 
như quản trị lớp mạng cục bộ, quản trị cỏc vựng miền 
và quản trị toàn cục. Mỗi một mức quản trị cú chức 
năng nhiệm vụ khỏc nhau và yờu cầu thụng tin giỏm sỏt 
riờng, nờn hệ thống giỏm sỏt cần dễ dàng mở rộng và 
phõn phối thụng tin giỏm sỏt linh hoạt theo cỏc yờu cầu 
của cỏc đối tượng quản trị khỏc nhau. 
Trong HPT, cỏc thiết bị như mỏy trạm, mỏy chủ là 
cỏc đối tượng vật lý thực hiện cỏc hoạt động tương tỏc và 
truyền thụng với nhau, mỗi đối tượng bao gồm nhiều thành 
phần tài nguyờn phần cứng, phần mềm và gắn liền với cỏc 
trạng thỏi, sự kiện tương ứng. Cỏc thụng tin liờn quan đến 
hoạt động của đối tượng cú thể chia thành hai phần cơ bản: 
phần giao tiếp trong và giao tiếp ngoài. 
• Phần giao tiếp trong - hoạt động cục bộ: bao gồm 
cỏc chức năng xử lý thụng tin, yờu cầu sử dụng tài 
nguyờn hệ thống phục vụ cho quỏ trỡnh tớnh toỏn. 
• Phần giao tiếp ngoài – tương tỏc quản trị: bao gồm 
cỏc chức năng tương tỏc với cỏc đối tượng khỏc trờn hệ 
thống như điều khiển tương tỏc với hệ thống quản trị, 
truyền thụng liờn tiến trỡnh. 
Từ kết quả nghiờn cứu về HPT và kiến trỳc quản trị cỏc 
hệ thống cú quy mụ lớn [8,12], kiến trỳc quản trị của HPT 
cú thể được trỡnh bày như hỡnh 1. 
Hỡnh 1. Kiến trỳc quản trị phõn cấp của HPT 
Kiến trỳc quản trị HPT được khảo sỏt phõn cấp theo 4 
mức: mức toàn cục DS gồm nhiều miền quản trị MD khỏc 
nhau, mỗi miền quản trị bao gồm nhiều lớp mạng MN, 
trong mỗi lớp mạng bao gồm cỏc đối tượng MO. 
Như vậy, HPT được khảo sỏt theo hướng: toàn cục hệ 
thống DS→ miền quản trị MD→ lớp mạng MN→ đối tượng 
MO. 
Tuy nhiờn, việc trỡnh bày mụ hỡnh hành vi cũng như giải 
phỏp giỏm sỏt được chỳng tụi thực hiện theo hướng: đối 
tượng MO→ lớp mạng MN → miền quản trị MD → toàn 
cục hệ thống DS. 
3. Mụ hỡnh hành vi 
3.1. Mụ hỡnh hành vi cơ bản 
Mụ hỡnh hành vi trỡnh bày trạng thỏi và phản ứng của 
cỏc đối tượng trước cỏc sự kiện nhận được, hiện nay cú 
nhiều phương phỏp được sử dụng để đặc tả hành vi hệ 
thống như Petri Net [4], CFSM [6]. Tuy nhiờn, phương 
phỏp CFSM phự hợp cho mụ hỡnh húa cỏc hoạt động tương 
tỏc truyền thụng cho hệ thống phức tạp, nhận được nhiều 
sự quan tõm của cỏc nhà khoa học trong việc ứng dụng vào 
đặc tả hành vi của hệ thống [6,19]. CFSM được ứng dụng 
phổ biến trong hệ thống cỏc sự kiện rời rạc, hệ điều hành 
và giao thức để mụ tả cỏc sự kiện, trạng thỏi và chuyển đổi 
trạng thỏi [4,17,19]. Vỡ vậy, chỳng tụi chọn CFSM để trỡnh 
bày mụ hỡnh hành vi cho cỏc đối tượng trong HPT. 
Trong mụ hỡnh CFSM, quỏ trỡnh chuyển đổi trạng thỏi 
của mỏy trạng thỏi được kớch hoạt bởi sự kiện vào và đồng 
thời phỏt ra sự kiện tương ứng. 
S11 S12
Sự kiện vào -σ1
Sự kiện ra +(σ2, d)
Mỏy 1
S21 S22
Sự kiện vào -(σ2, d’)
Mỏy 2
Sự kiện ra +(σ3, d’’)
Hỡnh 2. Hoạt động truyền thụng của mỏy CFSM 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CễNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(112).2017-Quyển 1 135 
Với quy ước -σ là sự kiện nhận vào và +σ là sự kiện 
phỏt ra, mụ hỡnh tương tỏc truyền thụng giữa 2 mỏy trạng 
thỏi truyền thụng được biểu diễn như hỡnh 2. Mỏy 1 nhận 
sự kiện vào σ1 ở thời điểm t sẽ chuyển từ trạng thỏi s11 sang 
s12 và đồng thời phỏt ra sự kiện σ2 ở thời điểm t+d (d là độ 
trễ phỏt ra sự kiện σ2), mỏy 2 nhận được sự kiện σ2 tại thời 
điểm t’=t+d+d’ (d’ được xem là độ trễ liờn kết) và phỏt ra 
sự kiện σ3 ở thời điểm t+d+d’+d’’. Trờn cơ sở đú, CFSM 
là bộ 5 được biểu diễn như sau [11,17]: 
 ܥܨܵܯ = ሺ∑௜௡ , ∑௢௨௧ , ܵ, ߜ, ݏ଴ሻ (1) 
Trong đú: Σin: tập hợp cỏc sự kiện nhận vào, Σout: tập 
hợp cỏc sự kiện phỏt ra, S: tập hợp hữu hạn cỏc trạng thỏi, 
s0∈S: trạng thỏi ban đầu, δ: hàm biểu diễn chuyển đổi trạng 
thỏi và được định nghĩa δ: S ìΣin→ S ì (Σoutì d). 
Để xỏc định trạng thỏi và sự kiện của hàm δ, sử dụng 
phộp chiếu PSin, PEin,PSout, PEout, như sau: 
• Sự kiện và tớn hiệu vào: 
⎩⎨
⎧
∑→∑ì
→∑ì
ininin
inin
SPE
SSPS
:
:
 (2) 
• Sự kiện và tớn hiệu ra: 
( )
( )⎩⎨
⎧
∑→ì∑ì
→ì∑ì
outoutout
outout
dSPE
SdSPS
:
:
 (3) 
Như vậy, thụng qua cỏc trạng thỏi, sự kiện của CFSM 
cú thể dễ dàng xõy dựng phương phỏp thu thập thụng tin 
cần quan tõm. 
Phộp toỏn tổ hợp cho phộp thực hiện kết hợp hai hay 
nhiều CFSM, tổ hợp cho 2 mỏyCFSM1 và CFSM2 được 
biểu diễn như sau: 
( ) ( )
( )0
02222_2_01111_1_
21
,,,,
,,,,||,,,,
||_
sS
sSsS
CFSMCFSMCCFSM
outin
outinoutin
δ
δδ
∑∑=
∑∑∑∑=
=
(4) 
Trong đú: Σin = Σin_1∪Σin_2 (tập hợp cỏc sự kiện nhận 
vào của mỏy 1 và mỏy 2); Σout = Σout_1∪Σout_2 (tập hợp cỏc 
sự kiện phỏt ra của mỏy 1 và mỏy 2); ܵ = ଵܵìܵଶ (tập hợp 
hữu hạn cỏc trạng thỏi); s0 = (s0_1, s0_2);với s1∈S1 và s2∈S2 
thỡ hàm chuyển đổi trạng thỏi được xỏc định: 
δ = δ1ìδ2 = S1ì S2ìΣin´ S1ì S2ì(Σoutì d) 
3.2. Mụ hỡnh hành vi cỏc đối tượng trong HPT 
HPT bao gồm cỏc thiết bị khụng đồng nhất như mỏy 
trạm, mỏy chủ, bộ định tuyến, bộ chuyển mạch. Cỏc thiết 
bị này truyền thụng với nhau trong hệ thống và được xem 
là cỏc đối tượng cần giỏm sỏt MO, thụng tin trạng thỏi và 
hoạt động tương tỏc của cỏc đối tượng MO hỗ trợ tớch cực 
cho người quản trị hệ thống. Trong phần này, chỳng tụi sử 
dụng CFSM để mụ tả hành vi cho cỏc đối tượng được giỏm 
sỏt và trỡnh bày ở mức nguyờn lý. 
• Mụ hỡnh hành vi đối tượng MO: hành vi của MO 
trong HPT biểu diễn cỏc hoạt động cục bộ, hoạt động 
truyền thụng của MO, và được biểu diễn như (5) 
F_MO = (Σin_MO, Σout_MO, SMO, δMO, s0_MO) (5) 
• Mụ hỡnh hành vi lớp mạng MN: cho lớp mạng MN 
bao gồm k đối tượng MO (k>0, k∈N) cú mụ hỡnh hành 
vi tương ứng {F_MO1, F_MO2, ..., F_MOk}, hành vi 
lớp mạng MN là tổ hợp cỏc hành vi của k đối tượng MO 
và kết quả được biểu diễn như (6) 
 F_MN = (Σin_MN, Σout_MN, SMN, δMN, s0_MN) (6) 
• Mụ hỡnh hành vi miền MD: cho miền MD bao gồm 
m lớp mạng được giỏm sỏt MN (m>0, m∈N) cú mụ hỡnh 
hành vi tương ứng {F_MN1, F_MN2, ..., F_MNm}, hành 
vi miền MD là tổ hợp cỏc hành vi của m lớp mạng MN 
và kết quả được biểu diễn như (7) 
 F_MD = (Σin_MD, Σout_MD, SMD, δMD, s0_MD) (7) 
• Mụ hỡnh hành vi toàn cục HPT: HPTDS là tập hợp 
n miền được giỏm sỏt MD (n>0, n∈N) cú mụ hỡnh hành 
vi tương ứng {F_MD1, F_MD2, ..., F_MDn}, hành vi 
toàn cục HPT là tổ hợp cỏc hành vi của n miền MD và 
kết quả được biểu diễn như (8) 
 F_DS = (Σin_DS, Σout_DS, SDS, δDS, s0_DS) (8) 
Dựa trờn cỏc sự kiện nhận vào (Σin), cỏc sự kiện phỏt ra 
(Σout) và hàm chuyển đổi trạng thỏi (δ) của mụ hỡnh hành 
vi tương ứng của cỏc đối tượng, cỏc thụng tin cần quan tõm 
về trạng thỏi và sự kiện của cỏc đối tượng trong HPT cú thể 
được thu thập để phục vụ cho cỏc yờu cầu giỏm sỏt. 
3.3. Vớ dụ biểu diễn mụ hỡnh hành vi 
Xột quỏ trỡnh truyền nhận dữ liệu giữa 2 nỳt Sender và 
Receiver cú thụng bỏo xỏc nhận như hỡnh 3, nỳt Sender 
truyền dữ liệu khi nhận được sự kiện thụng bỏo O ... y
Nỳt 
mạng
Lớp 
mạng Miền HPT
Hỡnh 7. Mụ hỡnh đa tỏc tử giỏm sỏt HPT 
Kiến trỳc phõn cấp của hệ thống giỏm sỏt được thiết kế 
theo 4 mức: mức nỳt mạng với tỏc tử TTMO, mức lớp mạng 
với tỏc tử TTMN, mức miền quản trị với tỏc tử TTMD và 
mức toàn cục hệ thống với tỏc tử TTDS. Hệ thống giỏm sỏt 
hoạt động theo 2 kờnh độc lập: kờnh điều khiển và kờnh 
hoạt động giỏm sỏt. 
Kờnh điều khiển cho phộp tỏc tử thực hiện cỏc yờu cầu 
giỏm sỏt và cập nhật cỏc thụng tin quản trị tương ứng. 
Kờnh hoạt động giỏm sỏt (phần chức năng giỏm sỏt) 
cho phộp thực hiện cỏc truyền nhận bỏo cỏo giỏm sỏt liờn 
quan, sau khi ứng dụng giỏm sỏt nhận được bỏo cỏo sẽ thực 
hiện phõn tớch và trỡnh bày kết quả giỏm sỏt cho người quản 
trị. 
Tỏc tử giỏm sỏt nỳt mạng TTMO được cài đặt trờn cỏc 
nỳt mạng, thực hiện thu thập thụng tin về hoạt động của nỳt 
mạng được giỏm sỏt và tạo cỏc bỏo cỏo giỏm sỏt liờn quan. 
Thụng tin chi tiết thu thập được lưu vào cơ sở dữ liệu giỏm 
sỏt cục bộ để phục vụ cho cỏc yờu cầu truy vấn lịch sử giỏm 
sỏt, đồng thời gửi cỏc bỏo cỏo giỏm sỏt cho tỏc tử TTMN. 
Tỏc tử giỏm sỏt lớp mạng TTMN chịu trỏch nhiệm xử 
lý, tổng hợp và phõn tớch thụng tin nhận được từ cỏc bỏo 
cỏo giỏm sỏt của tỏc tử TTMO, tạo cỏc bỏo cỏo giỏm sỏt về 
lớp mạng được giỏm sỏt, đồng thời lưu trữ thụng tin giỏm 
sỏt vào cơ sở dữ liệu giỏm sỏt cục bộ để phục vụ cho cỏc 
yờu cầu truy vấn lịch sử giỏm sỏt. Tỏc tử giỏm sỏt miền 
TTMD và toàn cục TTDS thực hiện xử lý, tổng hợp và phõn 
tớch thụng tin nhận được, đồng thời tạo cỏc bỏo cỏo giỏm 
sỏt mức miền quản trị và toàn cục HPT. 
Hoạt động quan sỏt, thu thập thụng tin hành vi cỏc nỳt 
mạng dựa trờn cơ sở mỏy trạng thỏi truyền thụng được trỡnh 
bày trong hỡnh 8, bao gồm 2 loại: tự động thu nhận thụng 
tin hành vi cần giỏm sỏt (hỡnh 8a) và chủ động phỏt yờu cầu 
(hỡnh 8b). 
Tạo 
bỏo 
cỏo
Lắng 
nghe
-σGS
ChờLắng nghe
+σYC Tạo 
bỏo 
cỏo
(a) (b)
-σGS
-σTIMEOUT
Hỡnh 8. Mỏy trạng thỏi giỏm sỏt hoạt động của nỳt mạng 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CễNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(112).2017-Quyển 1 137 
Mỏy giỏm sỏt liờn tục ở trạng thỏi lắng nghe để chờ 
nhận sự kiện cần giỏm sỏt -δGS, khi nhận được sự kiện quan 
tõm sẽ chuyển sang trạng thỏi tạo bỏo cỏo giỏm sỏt để thực 
hiện quỏ trỡnh xõy dựng bỏo cỏo giỏm sỏt. Trong một số 
trường hợp đặc biệt, mỏy giỏm sỏt sẽ chủ động yờu cầu 
thụng tin cần giỏm sỏt. 
Như vậy, hoạt động giỏm sỏt hành vi của cỏc đối tượng 
trong HPT được xõy dựng dựa vào giải phỏp được trỡnh bày 
như hỡnh 9. 
Lớp hệ thống
Lớp mỏy hành vi
Lớp mỏy giỏm sỏt
Hỡnh 9. Giải phỏp cho tỏc tử giỏm sỏt hành vi 
Lớp hệ thống bao gồm hệ điều hành, cỏc chương trỡnh 
điều khiển, cụng cụ hệ thống hoặc cỏc giao tiếp của cỏc hệ 
thống giỏm sỏt khỏc cung cấp, lớp này cung cấp thụng tin 
về hoạt động, cỏc sự kiện tương ứng của cỏc thành phần tài 
nguyờn phần cứng, tài nguyờn phần mềm. 
Lớp mỏy hành vi bao gồm tập hợp cỏc mỏy trạng thỏi 
truyền thụng tương ứng của cỏc đối tượng được giỏm sỏt, 
lớp này được sử dụng làm cơ sở mụ tả cỏc trạng thỏi, cỏc 
sự kiện của cỏc thành phần và hỗ trợ cung cấp thụng tin cần 
thiết về hành vi của đối tượng được giỏm sỏt. 
Lớp mỏy giỏm sỏt là cỏc thực thể giỏm sỏt, bao gồm cỏc 
mỏy trạng thỏi giỏm sỏt, cú chức năng thu thập thụng tin 
hoạt động trực tiếp từ cỏc mỏy hành vi ở Lớp mỏy hành vi, 
hoặc giỏn tiếp thu thập thụng tin giỏm sỏt từ quan sỏt cỏc 
trạng thỏi cỏc thành phần của đối tượng được giỏm sỏt, 
thụng qua kết nối trực tiếp với cỏc thư viện, cỏc cụng cụ 
được cung cấp ở Lớp hệ thống. 
5. Thực nghiệm giỏm sỏt hoạt động nỳt mạng 
Trờn cơ sở biểu diễn hành vi cỏc đối tượng trong HPT 
dựa vào mỏy trạng thỏi hữu hạn truyền thụng, mụ hỡnh 
giỏm sỏt hành vi được trỡnh bày trong phần trờn, chỳng tụi 
xõy dựng cụng cụ thực nghiệm giỏm sỏt hoạt động tương 
tỏc truyền thụng và trạng thỏi kết nối cỏc nỳt mạng tại Cụng 
ty Dịch vụ Mobifone Khu vực 3 (MBF3) cú sơ đồ logic 
như hỡnh 10. 
Hỡnh 10. Sơ đồ logic của hệ thống mạng tại MBF3 
Về mặt kết nối vật lý, tất cả cỏc miền quản trị và cỏc 
thiết bị của cỏc hệ thống CNTT tại MBF3 được kết nối về 
bộ chuyển mạch lừi Nexus 7009 và bộ định tuyến lừi Cisco 
ASR 9010, thực hiện kết nối chuyển mạch cho cỏc vựng 
quản trị ở miền Trung - Tõy Nguyờn, đồng thời thực hiện 
chức năng định tuyến kết nối WAN đi cỏc hệ thống CNTT 
tại Hà Nội và thành phố Hồ Chớ Minh. Hoạt động sản xuất 
kinh doanh được thực hiện qua cỏc dịch vụ phõn tỏn quan 
trọng như chăm súc khỏch hàng, dịch vụ giỏ trị gia tăng, 
thanh toỏn trực tuyến. 
Thụng tin kết nối của cỏc nỳt mạng cũng như cỏc hoạt 
động tương tỏc truyền thụng trong MBF3 thực sự cần thiết 
cho người quản trị hệ thống, hỗ trợ người quản trị biết được 
cỏc lỗi kết nối phỏt sinh, cỏc vựng mạng liờn quan, cỏc hoạt 
động tương tỏc truyền thụng liờn quan đang diễn ra trờn hệ 
thống. Từ đú, giỳp người quản trị kịp thời phỏt hiện cỏc nỳt 
mạng lỗi phỏt sinh trong quỏ trỡnh hệ thống hoạt động. 
5.1. Giỏm sỏt hoạt động tương tỏc giữa cỏc nỳt mạng 
HPT là hệ thống phức tạp, giỏm sỏt trực tuyến hoạt 
động tương tỏc giữa nỳt mạng luụn là thỏch thức cho người 
quản trị. Cỏc cụng cụ giỏm sỏt hiện nay rất khú khăn và mất 
nhiều thời gian để xỏc định hoạt động này, bởi vỡ người 
quản trị sử dụng cỏc cụng cụ rời rạc hoặc phải dựa vào dữ 
liệu lịch sử cỏc hệ thống bảo mật để phõn tớch. Tuy nhiờn, 
với mụ hỡnh hành vi được đề xuất như hỡnh 11 sẽ giỳp cho 
giỏm sỏt cỏc hoạt động tương tỏc một cỏch nhanh chúng và 
hỗ trợ tớch cực hơn cho người quản trị. 
Si - REQ Sj
Sm
- COM Sn
+ MON
Chờ Tạo bỏo cỏo- MON
Đối tượng được 
giỏm sỏt
Cỏc nỳt mạng 
trờn hệ thống
+ COM
TTCOM
Hỡnh 11. Mụ hỡnh hành vi cho hoạt động tương tỏc 
Cỏc đối tượng trong MBF3 nhận được yờu cầu tương 
tỏc –COM từ đối tượng được giỏm sỏt và gửi sự kiện 
+MON cho tỏc tử giỏm sỏt TTCOM. TTCOM được triển 
khai cho cỏc nỳt mạng trong hệ thống MBF3 để thu thập 
thụng tin tương tỏc. Kết quả giỏm sỏt hoạt động tương tỏc 
cỏc đối tượng trong MBF3 được trỡnh bày trong hỡnh 12. 
Hỡnh 12. Giỏm sỏt hoạt động tương tỏc trờn MBF3 
Để thực hiện giỏm sỏt hoạt động tương tỏc của một nỳt 
mạng với cỏc cụng cụ hệ thống, thỡ thời gian giỏm sỏt trung 
138 Trần Nguyễn Hồng Phỳc, Lờ Văn Sơn 
bỡnh 6s bao gồm truy nhập từ xa, xỏc thực username và 
password, gừ lệnh kiểm tra kết nối và cỏc tham số. Trong 
khi đú, giỏm sỏt bằng phương phỏp truyền thụng điệp của 
cỏc tỏc tử giỏm sỏt cú thời gian trung bỡnh (đảm bảo hiệu 
năng hệ thống MBF3) là 200ms cho bỏo cỏo sự kiện tương 
tỏc. Như vậy, kết quả giỏm sỏt sẽ tốt hơn 5.800ms cho 1 
giao dịch giỏm sỏt. 
5.2. Giỏm sỏt trạng thỏi kết nối với giao thức ICMP 
Trạng thỏi kết nối của nỳt mạng là thụng tin quan trọng 
đối với người quản trị hệ thống, cần cú giải phỏp hiệu quả 
để cú thể nhanh chúng phỏt hiện được cỏc nỳt mạng bị mất 
kết nối và cỏc vựng mạng liờn quan. Trong phần trỡnh bày 
này, chỳng tụi tập trung trỡnh bày ứng dụng giao thức 
ICMP (Internet Control Message Protocol) với mụ hỡnh 
phõn cấp được đề xuất để giỏm sỏt kết nối cỏc nỳt mạng 
trong hệ thống MBF3. 
Giao thức ICMP là giao thức ở tầng liờn mạng (Internet 
layer) của mụi trường mạng TCP/IP, được sử dụng phổ 
biến trong việc xỏc định trạng thỏi thiết bị mạng. Trong ứng 
dụng giỏm sỏt trạng thỏi nỳt mạng cần đảm bảo tốc độ 
truyền thụng với độ trễ thấp, cho phộp bỏ qua một số lỗi 
nhỏ và đảm bảo về mặt băng thụng thấp nờn việc sử dụng 
giao thức UDP và ICMP trong mụ hỡnh TCP/IP là phự hợp. 
Đồng thời, trong mụ hỡnh giỏm sỏt trạng thỏi được chỳng 
tụi đề xuất, thay vỡ sử dụng ICMP trực tiếp giữa cỏc nỳt 
mạng trong một hệ thống lớn sẽ kộm hiệu quả, chỳng tụi 
sử dụng ICMP cho từng lớp mạng cụ thể trong hệ thống 
nờn việc triển khai giỏm sỏt hiệu quả hơn. 
Giao thức ICMP cung cấp thụng điệp 
ICMPechorequest và ICMPechoreply cho phộp xỏc định 
kết nối của nỳt mạng.Với hiện trạng hệ thống MBF3 được 
trỡnh bày trong hỡnh 10, chớnh sỏch quản trị cho phộp cỏc 
nỳt mạng hoàn toàn cú thể thực hiện tương tỏc truyền thụng 
với nhau qua cỏc vựng miền và được phộp thực hiện cỏc 
gúi tin ICMP trờn toàn hệ thống của MBF3. Để giỏm sỏt 
kết nối của nỳt mạng trờn hệ thống MBF3, người quản trị 
sử dụng cụng cụ tớch hợp hệ thống như Ping hoặc cỏc cụng 
cụ hỗ trợ scanner để tạo ra cỏc gúi tin ICMP. Phương phỏp 
giỏm sỏt này thực hiện theo mụ hỡnh được trỡnh bày trong 
hỡnh 13. 
ICMP echo request
ICMP echo request
ICMP echo reply
ICMP echo reply
Nỳt 
mạng
Lớp 
mạng Miền HPT
Hỡnh 13. Mụ hỡnh hoạt động ICMP với cụng cụ hệ thống 
Theo mụ hỡnh này, cỏc gúi tin ICMPechorequest được 
tạo ra từ mỏy chủ giỏm sỏt của người quản trị gửi đến cỏc 
nỳt được giỏm sỏt trờn hệ thống MBF3. Vỡ vậy, cỏc gúi tin 
ICMP được truyền thụng trờn toàn bộ hệ thống MBF3, sẽ 
ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống gồm 500 nỳt mạng 
được giỏm sỏt. Kết quả sử dụng Ping trong mụi trường hệ 
điều hành Windows để giỏm sỏt được trỡnh bày như hỡnh 
14. Thời gian cho kết quả giỏm sỏt từ 3s đến 5s (bao gồm 
phần lệnh, tham số và kết quả trả về). 
Hỡnh 14. Kết quả thực hiện giỏm sỏt với cụng cụ Ping 
Với mụ hỡnh giỏm sỏt phõn cấp được đề xuất trong mục 
4.2, giỏm sỏt kết nối của nỳt mạng trờn hệ thống MBF3 
được thực hiện như hỡnh 15. Theo mụ hỡnh này, cỏc gúi tin 
ICMP sẽ được truyền thụng trong từng lớp mạng cụ thể của 
MBF3, sẽ hạn chế được lan truyền cỏc gúi tin ICMP trờn 
toàn bộ hệ thống MBF3. 
ICMP echo request
ICMP echo request
ICMP echo reply
ICMP echo reply
Nỳt 
mạng
Lớp 
mạng Miền HPT
Hỡnh 15. Mụ hỡnh giỏm sỏt MBF3 với giao thức ICMP 
Với hệ thống mạng 1Gb/s cho phộp tốc độ là 81.274 
khung dữ liệu/s với kớch khung lớn nhất là 1.538 byte [20]. 
Để đảm bảo hiệu năng hệ thống thực tế tại MBF3, việc triển 
khai thực hiện 5-10 thụng điệp ICMP/s để giỏm sỏt tại cỏc 
mỏy chủ giỏm sỏt lớp mạng, kết quả giỏm sỏt tớch cực hơn 
mụ hỡnh cụng cụ hệ thống trong khoảng thời gian từ 1.450s 
đến 2.400s. 
Một số nhận xột triển khai giỏm sỏt trạng thỏi kết nối 
với giải phỏp mụ hỡnh phõn cấp và cụng cụ hệ thống được 
trỡnh bày trong bảng 1. 
Bảng 1. Bảng nhận xột mụ hỡnh giỏm sỏt với ICMP 
STT Nội dung Mụ hỡnh phõn cấp 
Mụ hỡnh cụng cụ 
hệ thống 
1 Kiến trỳc 
giỏm sỏt 
Theo 4 mức: nỳt 
mạng, lớp mạng, 
miền và toàn cục 
Trực tiếp điểm –
điểm 
2 Thực hiện 
giỏm sỏt 
Tự động theo mức 
lớp mạng– nỳt mạng 
Thủ cụng giữa nỳt 
quản trị và cỏc nỳt
mạng 
3 Phạm vi 
truyền thụng 
Thụng điệp ICMP 
được truyền giữa 
mức lớp mạng – nỳt 
mạng 
Thụng điệp ICMP
được truyền trờn 
toàn hệ thống được 
giỏm sỏt 
4 Thời gian 
giỏm sỏt 
Tổng thời gian giỏm 
sỏt cho 500 thiết bị 
tại MBF3 từ 50s – 
100s 
Tổng thời gian giỏm 
sỏt cho 500 thiết bị 
tại MBF3 từ 1.500s 
– 2.500s 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CễNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(112).2017-Quyển 1 139 
6. Kết luận 
Hành vi của đối tượng được giỏm sỏt trong hệ phõn tỏn 
cú vai trũ quan trọng trong việc hỗ trợ phỏt triển giải phỏp 
giỏm sỏt, cung cấp cho người quản trị cỏc thụng tin cần 
thiết về cỏc đối tượng như cỏc hoạt động, cỏc trạng thỏi và 
sự kiện tương ứng. Với mụ hỡnh giỏm sỏt phự hợp, người 
quản trị hệ thống cú thể nhanh chúng phỏt hiện cỏc hoạt 
động tương tỏc, cỏc trạng thỏi, cũng như cỏc sự kiện cần 
quan tõm từ thụng tin hành vi này. Bài bỏo đề xuất mụ hỡnh 
giỏm sỏt phõn cấp bao gồm 4 mức (nỳt mạng, lớp mạng, 
miền quản trị và toàn cục hệ thống), mụ hỡnh hỗ trợ người 
quản trị giỏm sỏt cỏc hoạt động tương tỏc truyền thụng và 
trạng thỏi kết nối cỏc nỳt mạng trong MBF3. Mụ hỡnh giỏm 
sỏt phõn cấp khắc phục những hạn chế của cụng cụ giỏm 
sỏt hiện nay trong quỏ trỡnh giỏm sỏt hệ phõn tỏn. 
Để triển khai hiệu quả giỏm sỏt hành vi cho cỏc đối tượng 
trong hệ phõn tỏn, chỳng tụi tiếp tục nghiờn cứu chi tiết hơn 
về cỏc trạng thỏi, sự kiện cụ thể của cỏc đối tượng trong hệ 
phõn tỏn, ỏp dụng cỏc thuật toỏn tối ưu tớnh toỏn và xử lý 
khối lượng lớn thụng tin giỏm sỏt thu được từ cỏc thành 
phần, đối tượng được giỏm sỏt trong hệ phõn tỏn quy mụ lớn. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Ajay Kshemkalyani, Mukesh Singhal, "Distributed Computing 
Principles, Algorithms, and Systems", Cambridge University Press, 
2008. 
[2] Andrew Stuart Tanenbaum, Modern Operating Systems, 3rd 
Edition, Pearson Prentice Hall, 2008. 
[3] Andrew Stuart Tanenbaum, Maarten Van Steen, Distributed 
Systems: Principles and Paradigms, 2nd Edition, Prentice Hall, 
2007. 
[4] Christos Cassandras, Stộphane Lafortune, Introduction to Discrete 
Event Systems, 2nd edition, Springer, 2008. 
[5] George Coulouris, Jean Dollimore, Tim Kindberg and Gordon Blair, 
Distributed systems concepts and design, 5th Edition, Addison 
Wesley Press, May 2011. 
[6] Gerard J. Holzmann, Design and validation of computer protocols, 
Prentice Hall, USA, 1991. 
[7] Jeffrey Joyce, Greg Lomow, Konrad Slind, Brian Unger, 
"Monitoring Distributed Systems", ACM Transactions on Computer 
Systems, 5(2), 1987, pp. 121-150. 
[8] Kwang-Hui Lee, “A Distributed Network Management 
System”, Global Telecommunications Conference, IEEE,1994. 
[9] Lờ Văn Sơn, Hệ tin học phõn tỏn, NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ 
Chớ Minh, 2002. 
[10] Newman Harvey B., Legrand Iosif C., Galvez Philippe, Voicu 
Ramiro, Cirstoiu Catalin. 2003. MonALISA: A distributed 
Monitoring Service Architecture, Proceedings of Computing in 
High Energy and Nuclear Physics (CHEP), pp. 680-687, 2003. 
[11] Nguyễn Thỳc Hải, Mạng mỏy tớnh và cỏc hệ thống mở, NXB Giỏo 
dục, Hà Nội, 1997. 
[12] Phuc Tran Nguyen Hong, Son Le Van, "An online monitoring 
solution for complex distributed systems based on hierarchical 
monitoring agents", KSE 2013 conference, Springer, 2013, pp.191-202. 
[13] Sean Convery, "Network Security Architectures", Cisco Press, 2004. 
[14] Sheng-Yuan Yang, Yi-Yen Chang, "An active and intelligent 
network management system with ontology-based and multi-agent 
techniques", Expert Systems with Applications, 38(8), 2011, pp. 
10320-10342. 
[15] Trần Nguyễn Hồng Phỳc, Lờ Văn Sơn, "Một phương phỏp mụ hỡnh 
húa kiến trỳc cho cỏc đối tượng được giỏm sỏt trong hệ phõn tỏn", 
Tạp chớ Khoa học và Cụng nghệ Đại học Đà Nẵng, 1(74), 2014, pp. 
55-58. 
[16] Umar Manzoor, Samia Nefti, "An agent based system for activity 
monitoring on network", Journal Expert Systems with Applications, 
36(8), 2009, pp. 10987-10994. 
[17] Weilong Hu, Hessam S. Sarjoughian, "A co-design modeling 
approach for computer network systems", Proceedings of the 2007 
Winter Simulation Conference, 2007, pp. 1729-1736. 
[18] Xavier Logean, "Run-time Monitoring and On-line Testing of 
Middleware Based Communication Services", PhD dissertation, 
Swiss Federal, 2000. 
[19] Yannick Pencolộ, marie-odile cordier, Laurence Rozộ, "A 
decentralized model-based diagnostic tool for complex systems", 
International Journal on Artificial Intelligence Tools, 11 (3), 2002, 
pp. 327-346. 
[20] 
performance-metrics.html [Truy cập: 01/12/2016]. 
(BBT nhận bài: 20/03/2017, hoàn tất thủ tục phản biện: 28/03/2017)