OpenNMS - Università degli Studi di Trento

Gestione di Reti
Manager/Agent:
architetture software
Gestione di Reti
Philippe Macaire
Obiettivi
• Dettagliare l’architettura software tipica di
un Agent e di un Manager
• Esempio: studio dell’architettura di
OpenNMS
Gestione di Reti
Philippe Macaire
Agent: requisiti funzionali
• realizzazione protocollo SNMP (engine)
• definizione interfaccia di gestione (MIB)
• mapping tra MIB e risorse gestite (e.g. accesso alle risorse,
adattamento di protocollo -- proxy)
• persistenza di alcuni dati (se serve)
• controllo sugli accessi (ACL)
• controllo processo (start, stop, restart, test, reload)
• logging
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Philippe Macaire
Agent: implementazione MIB
• Problematica principale nella realizzazione di un Agent
• La soluzione più pregiata è quella del compilatore di MIB
(MIB Compiler):
– il punto di partenza è la definizione in ASN.1 della struttura
dell’informazione gestita
– la compilazione può produrre dei sorgenti (in C, in C++, in Java)
da completare poi compilare per ottenere un oggetto eseguibile
– la compilazione può anche produrre altre informazioni utili, come
una documentazione HTML della MIB, dei test script per testare
l’agent, un simulatore di agent per testare il manager, ecc.
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Philippe Macaire
Agent: compilazione MIB
• Problema della generazione del codice: va specificato il
modo in cui si interagisce con le risorse, quindi intervenire
nei sorgenti prodotti dalla compilazione dell’ASN.1
• Una buona soluzione è offerta della tecnologia OO:
produrre delle classi astratte che vengono estese per fornire
la funzionalità  un file viene generato, per l’altro viene
opzionalmente prodotto un template che viene completato
• Tutta la logica SNMP (parsing messaggi, interpretazione
operazioni e OID) rimane all’interno della libreria di
engine
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Agent: esempio
Java
public abstract class
SystemGroup
{
public Object invoke(OID o) { ... }
ASN.1
sysUpTime OBJECT-TYPE
SYNTAX TimeTicks
ACCESS read-only
STATUS mandatory
::= { system 3 }
}
Compilator
e
Questi
si chiamano
Stub
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public abstract long getSysUpTime();
Philippe Macaire
public class SystemGroupImpl
extends SystemGroup
{
private long upTime_;
public void init()
{
upTime_ = time(NULL);
// ...
}
public long getSysUpTime()
{
return upTime_;
}
}
Java
Agent: architettura
Resource
Manager
Persistence
Manager
Stub
Stub
Stub
Stub
Skeleton
Skeleton
Skeleton
Skeleton
Method Handler
SNMP Engine
Message
encoder/decoder
PDU
dispatcher
Messaggi SNMP
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SNMP
Library
Helper
facilities
(logging,
process
control)
Agent monolitico
• Singolo processo che contiene l’engine SNMP e la
strumentazione (implementazione degli stub)
• I moduli di MIB supportati sono definiti al momento della
compilazione
• Può essere molto efficiente, in particolare perché l’accesso
alla strumentazione si fa per chiamata interna al processo
(poi tutto dipende dalla qualità della strumentazione)
• Possibilità di implementare a livello di engine politiche di
ottimizzazione, parallelizzazione e caching
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Estensible Agents
• Spingendo ancora di più l’architettura è possibile separare la
“macchina” SNMP dalla strumentazione dei moduli di MIB
implementati
• La macchina SNMP viene chiamata Master Agent
• I moduli di MIB strumentati vengono chiamati Subagents
• Master e subagent comunicano attraverso un protocollo ad hoc
• Diventa possibile intervenire sui moduli di MIB supportati in
maniera separata, nonché aggiungere/togliere moduli a runtime
• E’ del tutto trasparente alle applicazioni di gestione
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AgentX
• La RFC 2257 definisce il protocollo AgentX per la
realizzazione di agent estendibili
• Il Master Agent possono essere processi separati e
comunicare via IPC (e.g. TCP su porta 705, ma anche
Unix-domain sockets, ecc.)
Subagent
Manager
SNMP
Entity
AgentX
Dispatcher
Subagent
AgentX Master Agent
Subagent
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Protocollo AgentX (1)
Primitive di amministrazione per la registrazione del Subagent
Master
Subagent
Open
Apertura sessione
Response
IndexAllocate
Allocazione indici
Response
Register
Response
Registrazione MIB (singole
istanze o range di OID)
AddAgentCaps
Aggiunta capabilities
Response
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Protocollo AgentX (2)
Primitive per il funzionamento di SNMP: data retrieval
Master
Subagent
Get
Response
Il protocollo AgentX mappa
il protocollo SNMP.
GetNext
Response
GetBulk
Response
Notify
Trap
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Una singola PDU SNMP
può coinvolgere più
subagent.
Protocollo AgentX (3)
Primitive per il funzionamento di SNMP: operazione di set
Master
Subagent
TestSet
Response
CommitSet
Response
UndoSet
Response
CleaupSet
Response
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Il protocollo AgentX è più
complesso per la gestione
della SetRequest, per poter
gestire l’atomicità
dell’operazione (o ha
successo, o fallisce in toto)
Protocollo AgentX (4)
Primitive di amministrazione per la de-registrazione del Subagent
Master
Subagent
RemoveAgentCaps
Rimozione Capabilities
Response
Unregister
De-registrazione MIB
Response
IndexDeallocate
De-allocazione indici
Response
Close
Chiusura sessione
Response
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NMS: contesto
reclamo
Help Desk
Trouble ticket
Reporting
Assurance
Inventory
Device
polling
Data
collection
Topology
discovery
Network
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Event
handling
Device
config.
Network
Repair
NMS: requisiti funzionali
•
•
•
•
network discovery
network inventory
network topology browsing
network monitoring
– ricezione/correlazione trap
– polling periodico
– data collection
• alarm tracking
• fault root cause analysis
• fault resolution
Gestione di Reti
• interface with troubleticketing system
• performance monitoring
• user interface (GUI, Web)
• workflow management
• reporting
• administration
• logging
Philippe Macaire
NMS: architettura (1)
• Un’architettura tipica consiste nella separazione di tre
livelli fondamentali:
– persistenza dei dati (database -- RDBMS)
– logica di gestione (a volte anche chiamata business logic)
– interfaccia con il mondo esterno (utenti, sistemi, apparati)
• Idealmente questi aspetti sono ortogonali, in quanto
possono evolvere indipendentemente
• Vengono rappresentati a strati logici chiamati tiers:
– persistence tier (back-end)
– business logic tier
– front tier (presentation, interfaces)
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NMS: architettura (2)
Monitoring, administration, control
To/from
managed
devices,
and/or
distributed
agents
Discovery
management
Polling
management
Configuration
and provisioning
Event
management
Client to remote
agents
Data
collector
Management logic
Users and roles
management
Inventory/assets
management
Workflow
management
Persistent entities
and relationships,
collected data,
assets and inventory,
configuration info.,
provisioning info.,
administrative info.,
etc.
User interfaces
To/from
NMS
users
Events or tickets
escalation logic
GUI
Reporting
Web UI
To/from
external
services
External interfaces
Notifications
management
Gestione di Reti
APIs and
extensions
Data consolidation
and analysis
Other domain-specific
business logic
Installation-specific
custom logic
Philippe Macaire
RDBMS
Il modello dati
• Il database contiene delle strutture dati (tabelle) che
devono poter catturare realtà molto diverse:
– apparati con funzioni e caratteristiche diverse
– linee e collegamenti
– entità fisiche e logiche
• Per poter gestire una realtà eterogenea è necessario avere
un modello generico (ma non troppo), in grado di
rappresentare tutte le entità da gestire
• Un modello non è mai congelato, e può evolvere o essere
esteso continuamente
Gestione di Reti
Philippe Macaire
Qualità architetturali richieste
• Estendibilità (possibilità di aggiungere
funzionalità)
• Flessibilità (possibilità di estendere il
dominio gestito)
• Robustezza (capacità a resistere agli
imprevisti)
• Scalabilità (capacità a reggere l’aumento del
numero di oggetti da gestire e il carico)
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Philippe Macaire
Soluzione OpenNMS
•
•
•
•
•
Open Source -- free (http://www.opennms.org)
Nato nel 1999
A primavera del 2002, versione 1.0
Presto uscirà la versione 1.2
Orientato non solo alle risorse di rete, ma anche ai servizi
di rete (DNS, DHCP, pagine web, accesso database)
• IP-centric
• Supporto multi-piattaforma (Java)
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Monitoraggio dei servizi
Open Socket to port 25 
Receive "220" banner
Send "HELO" 
Receive "250 pleased to meet you"
Send "QUIT" and Exit Gracefully 
Protocolli supportati:
FTP, HTTP, SMTP, DNS, ICMP, TCP, SNMP...
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Architettura OpenNMS (1)
Monitoring, administration, control
discovery
Management logic
pollerd
capsd
trapd
collectd
dhcpd
User interfaces
eventd
actiond
rtcd
PostgreSQL
RDBMS
Perl GUI
Reporting
threshd
JSP Web UI
outaged
External interfaces
notifd
Gestione di Reti
APIs and
plugins
Servlet-based
application logic
Philippe Macaire
Architettura OpenNMS (2)
• Tecnologie usate:
–
–
–
–
–
RDBMS: PostgreSQL (open source)
JSP/Servlet: Apache Jakarta Tomcat (disponibili anche Perl-script)
Scritto in Java, processi concorrenti
JMS (Java Message Service) con JBossMQ
Alcune utilities scritte in Unix shell e Perl
• Daemons: processi concorrenti per i task di gestione
(monitoring, control, data collections)
• File di configurazione in XML
• Estendibile tramite plug-in
• generazione reports in PDF con SVG e XSLT
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Architettura OpenNMS (3)
OpenNMS
Distributed
poller
Network
Gestione di Reti
Distributed
poller
Network
Philippe Macaire
Distributed
poller
Network
Demoni OpenNMS
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
discovery: discovery continuo dei nuovi nodi
capsd: capability check sui nodi (verifica sulle porte conosciute)
pollerd: polling sui nodi per determinare lo stato dei nodi
trapd: gestione trap SNMP
threshd: monitoraggio nodi e servizi basati sul raggiungimento di soglie
collectd: data collection daemon
eventd: salvataggio nel DB gli eventi generati dagli altri demoni
outaged: gestione della perdità di raggiungibilità dei nodi e servizi
actiond: workflow; esecuzione di attività automatiche su eventi
notifd: gestione di notifiche verso gli utenti (e.g. via e-mail)
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Estendibilità OpenNMS
• E’ possibile estendere OpenNMS tramite plug-in
• Solitamente un plug-in è una classe Java che implementa
una interfaccia ben definita per fornire una funzionalità
nuova
• Il nome della classe viene scritto in un file di
configurazione, con i parametri associati al plug-in
• Il sistema carica dinamicamente la classe Java
(Class.forName(…)) ed è in grado di attivarla/chiamarla
su richiesta
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Esempio di plug-in
public class MyPlugin
implements org.opennms.netmgt.capsd.Plugin
{
public String getProtocolName() { return “SMTP”; }
public boolean isProtocolSupported(InetAddress address) {
try {
// open socket on port 25
// …
return true;
} catch (Exception e) {
return false;
}
}
}
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Limitazioni OpenNMS
• Java non supporta ICMP (ping), quindi la misura richiede
l’attivazione di un programma esterno  tempi misurati
troppo elevati
• Mancano alcuni tool amministrativi (configurazione utenti,
sistema) grafici
• Non c’è una rappresentazione grafica delle reti e degli
apparati
• Impossibilità di fare report sull’aggregazione di dati
raccolti da più NMS
• Ancora alcuni bachi, non critici
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OpenNMS Screenshot (1)
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OpenNMS Screenshot (2)
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OpenNMS Screenshot (3)
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OpenNMS Screenshot (4)
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SNMP: soluzioni free
• CMU:
– http://www.net.cmu.edu/groups/netdev/software.html
• NET-SNMP:
– http://net-snmp.sourceforge.net/
• Scotty:
– http://wwwhome.cs.utwente.nl/~schoenw/scotty/
• OpenNMS:
– http://www.opennms.org/
• Advent:
– http://www.adventnet.com/
• JMX:
– http://java.sun.com/products/JavaManagement/
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SNMP: soluzioni commerciali
• HP OpenView
– Market leader, many third providers from management applications.
• IBM/Tivoli
– Derived from HP OpenView, with many improvements and error
corrections.
• Cabletron Spectrum
– Innovative technology (Inductive Modelling Technique).
• Sun Solstice Enterprise Manager
– Follow-up version of the quite successful Sun Net Manager (partially
Java based).
• Computer Associates Unicenter TNG
– Huge, graphical management console (too complex, made up of
several untighten applications).
Gestione di Reti
Philippe Macaire