Введение
Высокий уровень развития современных информационных коммуникационных технологий, усложнение аппаратного и программного обеспечения персональных компьютеров, а также высокая сложность решаемых практических задач предъявляют жесткие требования к рабочим характеристикам персональных компьютеров, являющихся одним из ключевых компонентов организационно-технических систем [1]. Компьютерные системы и сети широко используются в образовательных система [2], где единообразие программно-аппаратной среды персональных компьютеров имеет крайне важное значение [3]. Единая конфигурация программно-аппаратной среды в компьютерных классах позволяет реализовать механизмы адаптивного управления контентом учебных дисциплин в электронных информационно-обучающих системах на основе многовариантных сценариев обучения при изучении инженерных дисциплин [4], в том числе, когда в учебном материале которых содержится большое количество сложных изображений, требующих детального изучения [5, 6].
Современные образовательные учреждения, административные организации и предприятия активно используют большое количество компьютерной техники, объединённой в локальные вычислительные сети. Эффективная эксплуатация этих ресурсов невозможна без надёжной системы мониторинга, обеспечивающей контроль за состоянием аппаратного и программного обеспечения. Простейшие формы учёта техники уже не отвечают требованиям времени — для своевременного выявления неисправностей, планирования технического обслуживания и предотвращения простоев требуется системный и автоматизированный подход.
Одной из ключевых задач в этой области является организация процессов сбора, хранения и обработки данных, отражающих текущее состояние каждого устройства в сети. Это включает как статическую информацию — модель оборудования, конфигурацию, версию установленного программного обеспечения, так и динамические показатели, получаемые в процессе эксплуатации: температура компонентов, уровень загрузки памяти и процессора, свободное место на жёстком диске и другие параметры. Регулярный сбор этих данных позволяет отслеживать деградацию компонентов, прогнозировать возможные отказы и оперативно реагировать на возникающие проблемы.
Эффективное решение этой задачи строится на двух взаимосвязанных уровнях. Первый — это сетевая инфраструктура, обеспечивающая физическое и логическое соединение всех рабочих станций с центральным сервером мониторинга. Второй — информационная структура, представляемая в виде реляционной базы данных, в которой систематизируются и хранятся все необходимые сведения об оборудовании и результатах его диагностики. Совместно эти компоненты формируют целостную систему мониторинга, обеспечивающую высокую степень управляемости и прозрачности технического состояния ИТ-инфраструктуры.
В данной статье рассматривается комплексный подход к организации сбора, хранения и обработки данных мониторинга состояния компьютерной техники. В качестве примера рассматриваются условия, характерные для образовательных учреждений, однако предложенные решения универсальны и могут быть применены в любой организации с развитой ИТ-инфраструктурой. Представлена архитектура локальной вычислительной сети, описана структура базы данных, включающая информацию о конфигурации устройств, установленном и необходимом программном обеспечении, результатах тестирования и сетевом размещении. Кроме того, рассматриваются механизмы взаимодействия компонентов системы и преимущества, которые она предоставляет администраторам и техническим специалистам.
Цель исследования — разработка и обоснование эффективного подхода к организации системы сбора, хранения и обработки данных мониторинга состояния компьютерной техники, обеспечивающей централизованный контроль за аппаратными и программными компонентами, повышение надёжности эксплуатации оборудования, а также автоматизацию процессов диагностики и технического обслуживания в рамках локальной вычислительной сети.
Результаты исследования
1. Архитектура системы мониторинга.
Архитектура системы мониторинга строится на базе локальной вычислительной сети, объединяющей компьютерные классы, серверную комнату и рабочее место администратора. Такая структура обеспечивает централизованный сбор информации о состоянии техники, её хранение и последующую обработку.
На рисунке 1 показана типовая схема подключения компьютерных классов и серверной инфраструктуры для сбора и обработки данных мониторинга.
Рисунок 1. Схема сетевой архитектуры системы мониторинга компьютерной техники
Каждый компьютерный класс содержит несколько рабочих станций, объединённых через коммутатор. Коммутатор обеспечивает локальную передачу данных внутри класса и соединяется с центральным маршрутизатором, размещённым в серверной комнате. Все маршруты данных от классов сходятся на маршрутизаторе, который направляет трафик на главный сервер мониторинга.
Сервер играет ключевую роль в архитектуре системы. Он принимает и обрабатывает данные, поступающие от всех подключённых рабочих станций, обеспечивает хранение информации в базе данных и предоставляет интерфейс для администрирования. Также на сервере развёрнуты программные модули, реализующие сбор телеметрических данных, анализ технических параметров и формирование отчётности.
Рабочее место администратора, как правило, напрямую связано с сервером и маршрутизатором, что обеспечивает надёжную и быструю передачу управляющих команд, а также доступ к интерфейсам анализа и управления. Через это рабочее место администратор получает возможность в режиме реального времени отслеживать состояние всей инфраструктуры, просматривать отчёты, настраивать уведомления и выполнять другие функции технической поддержки.
Вся сетевая архитектура проектируется с учётом масштабируемости: при добавлении новых классов, устройств или серверов структура остаётся гибкой и легко расширяемой. Это делает систему универсальным решением как для малых учебных учреждений, так и для крупных организаций с распределённой сетью компьютерных классов.
2. Логическая структура хранения данных.
На рисунке 2 представлена логическая структура базы данных, предназначенной для хранения информации о состоянии компьютерной техники, её конфигурации и сетевом расположении.
Рисунок 2. Логическая структура базы данных мониторинга состояния компьютерной техники
Данная модель реализована на основе реляционного подхода и позволяет обеспечить целостность, структурированность и масштабируемость системы мониторинга.
Центральным элементом схемы является таблица «Комплект», представляющая собой логическое объединение всех компонентов одного рабочего места. Каждый комплект имеет уникальный идентификатор и связан с рядом других таблиц, каждая из которых отражает определённую категорию данных.
К комплекту подключаются аппаратные компоненты:
˗ Клавиатура, Мышь, Монитор, Сканер — таблицы содержат сведения об интерфейсе подключения, типе устройства и производителе;
˗ Системный блок — наиболее насыщенная по структуре таблица, включающая данные о материнской плате, процессоре, оперативной памяти, жёстком диске, видеокарте, а также звуковой и сетевой картах.
Отдельные таблицы предназначены для хранения информации о программном обеспечении:
˗ «Установленное ПО» — перечень текущих версий программ, установленных на устройстве;
˗ «Необходимое ПО» — список программ, требуемых для корректной работы с учётом назначения оборудования.
В таблице «Результаты тестирования» фиксируются динамические показатели, получаемые в процессе эксплуатации: температура центрального процессора и жёсткого диска, объём свободного места на накопителе и другие параметры, характеризующие техническое состояние устройства. Эти данные позволяют проводить регулярный мониторинг и выявлять отклонения от нормы.
С таблицей «Комплект» также связана таблица «Решаемые задачи», отражающая функциональное назначение рабочего места. Это может быть учебное, инженерное, графическое или любое иное применение, влияющее на требования к программному и аппаратному обеспечению.
Наконец, таблица «Расположение в сети» содержит сведения о физическом и логическом размещении комплекта в инфраструктуре: отдел, домен, IP-адрес, имя в сети. Это обеспечивает возможность точной локализации устройства и его удалённой идентификации.
3. Механизмы сбора и обновления информации.
Инструменты тестирования ПК позволяют определить конфигурацию компьютера и установленное на нем программное обеспечение, а также выявить потенциальные проблемы с оборудованием и системой с использованием диагностических тестов [7, 8]. Эффективность системы мониторинга во многом зависит от регулярности и достоверности получаемых данных. Для мониторинга используются два основных механизма сбора информации: автоматический и полуавтоматический. Схема организации информационных процессов сбора, хранения и обработки данных о состоянии состояния компьютерной техники показана на рисунке 3.
Рисунок 3. Схема организации информационных процессов мониторинга состояния компьютерной техники
Автоматический сбор данных реализуется с помощью специализированного программного агента, установленного на каждом рабочем месте. Агент функционирует в фоновом режиме, периодически собирая телеметрическую информацию о технических параметрах оборудования: температура центрального процессора, уровень загрузки оперативной памяти, состояние жёсткого диска, доступное место и другие характеристики. Собранные данные в структурированном виде отправляются на сервер, где обрабатываются и сохраняются в базу данных.
Полуавтоматический сбор данных осуществляется вручную техническим специалистом или администратором. Такой подход применяется в случаях, когда оборудование не поддерживает автоматическую передачу информации либо при проведении планового технического обслуживания. В этом случае данные вводятся через специальный интерфейс или форму, доступную в администраторской панели.
Оба подхода могут использоваться параллельно, дополняя друг друга. Автоматический режим позволяет своевременно фиксировать изменения и отслеживать динамику показателей, а ручной ввод — вносить корректировки и дополнять сведения, недоступные при машинной диагностике (например, физические осмотры, обновление ПО, внешний вид).
Важно, что каждый набор данных сопровождается меткой времени, что позволяет строить временные ряды и анализировать поведение оборудования во времени. Также предусмотрена история изменений, что даёт возможность отслеживать эволюцию конфигурации и технического состояния конкретного комплекта.
4. Обработка и анализ данных
В современных системах мониторинга, таких как Zabbix [9], Nagios [10], PRTG Network Monitor [11], реализованы развитые средства обработки и анализа поступающих данных. После сбора информации от клиентских устройств она поступает на сервер, где проходит автоматическую обработку, классификацию и визуализацию. Администратор может выполнять сложные запросы к накопленным данным, отслеживать изменения показателей в динамике, а также строить графики, диаграммы и временные ряды. Например, можно наблюдать за ростом температуры процессора на протяжении нескольких дней или отслеживать тренды снижения свободного пространства на диске.
Функции триггеров и уведомлений позволяют системе автоматически реагировать на превышение пороговых значений. При наступлении события, такого как перегрев, сбой диска или потеря связи с узлом, генерируется оповещение через почту, мессенджеры или консоль администратора. Некоторые платформы поддерживают предиктивную аналитику, позволяющую прогнозировать отказы оборудования на основе накопленных исторических данных, что помогает планировать профилактическое обслуживание и замену компонентов.
Дополнительно интерфейсы таких решений предоставляют удобные средства фильтрации, экспорта отчётов, построения сводных таблиц и ведения журналов событий, что существенно упрощает технический контроль и документирование состояния ИТ-инфраструктуры. В результате, средства анализа данных в системах мониторинга становятся не только инструментом контроля, но и основой для принятия обоснованных управленческих решений.
Заключение
Организация системного мониторинга состояния компьютерной техники позволяет обеспечить стабильную и безопасную эксплуатацию ИТ-инфраструктуры в организациях различного масштаба. Применение специализированных решений, таких как Zabbix, PRTG Network Monitor и Nagios, даёт возможность централизованно собирать технические данные с рабочих станций, анализировать их в реальном времени, выявлять потенциальные проблемы и формировать на их основе отчёты для принятия обоснованных управленческих решений. Хранение информации в реляционной базе данных обеспечивает структурированность и доступность всех аспектов состояния оборудования, включая аппаратную конфигурацию, программное обеспечение, параметры работоспособности и сетевое размещение.
Автоматизация сбора данных и наличие инструментов визуализации, триггеров и уведомлений позволяют техническому персоналу оперативно реагировать на перегрев, нехватку ресурсов или отказ компонентов. Актуальность и точность информации повышают качество обслуживания и дают возможность планировать замену или модернизацию оборудования на основе объективных показателей. Кроме того, такие системы легко масштабируются и адаптируются под архитектуру конкретной организации, будь то учебное заведение, административный центр или производственное предприятие.
Таким образом, грамотное построение системы мониторинга с продуманной сетевой инфраструктурой и логически организованным хранилищем данных является неотъемлемым элементом современного подхода к управлению компьютерной техникой. Это не только повышает эффективность технической поддержки, но и обеспечивает долгосрочную устойчивость и управляемость всей информационной системы.