MINC Ferramenta de Gerenciamento e Monitoramento de Hosts

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1 MINC Ferramenta de Gerenciamento e Monitoramento de Hosts Huander Leão 1, Leandro Anchieta Thomas 1, Rodrigo Cândido Borges 1, Welter Martins de Almeida Júnior 1, Maxweel Silva Carmo 1 1 Faculdade de Ciência da Computação Universidade de Rio Verde (FESURV) - Núcleo de Pesquisas em Computação (NUPEC) Laboratório de Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos (LARCSID) Cx. Postal: Rio Verde GO Brasil Resumo. Levando em consideração a necessidade de monitoramento e gerenciamento de redes de computadores, e a dificuldade de encontrar ferramentas que adaptem de maneira objetiva ás necessidades de ambientes organizacionais, motivou-se o desenvolvimento do MINC. A ferramenta MINC disponibiliza serviços de sincronização de data, transferência e instalação de pacotes, cadastramento de usuários, coleta de informações sobre o uso das estações que possibilite a geração de estatísticas, reinicio e desligamento das estações. 1. Introdução A migração dos sistemas centralizados para os sistemas distribuídos implicou de forma direta em uma necessidade maior de manutenção dos sistemas, caracterizados agora pela multiplicidade de estações de processamento. Em organizações de médio e grande porte se faz necessário a presença de um profissional especializado, encarregado de gerenciar e monitorar os ambientes computacionais. Podemos observar que nesses locais muitas tarefas de manutenção ocorrem com certa periodicidade e desperdício de tempo. Nesses ambientes, o simples fato de realizar um upgrade de um software pode demandar esforços consideráveis se forem realizados de forma manual em cada hosts. Nas dependências dos laboratórios de computadores do Departamento de Ciência da Computação da Universidade de Rio Verde (DCC FESURV), foram observadas dificuldades no controle, acesso e manutenção das estações, situação de extrema insatisfação por demandar tempo e exigir locomoção física em cada ponto para sua realização. Motivou-se daí, o desenvolvimento do MINC (Management Interface of Network Computing), uma ferramenta baseada no modelo cliente/servidor que implementa serviços e rotinas de controle dos laboratórios. Destaque também a interface de gerenciamento MINC-Explorer, um front-end para a ferramenta MINC desenvolvida com o framework Mozilla e que utiliza as tecnologias XUL (extensible User Interface Language) (XULPLANET, 2004), CSS (Cascading Style Sheets) (MEYER, 2001) e JavaScript.

2 2. Análise e viabilidade de algumas ferramentas de gerência e monitoramento Diante da dificuldade de gerenciamento/monitoramento nos laboratórios de computadores do DCC FESURV, nos quais circulam em média cerca de cento e cinqüenta pessoas dia, algumas ferramentas de monitoramento e gerenciamento de redes de computadores que utilizam a plataforma Linux foram colocadas em teste. O NetSaint (GALSTAD, 2002) é uma ferramenta para monitoramento de hosts e serviços em uma rede. Escrito em linguagem de programação C e implementado para executar principalmente sobre sistemas operacionais Linux, o NetSaint pode trabalhar tanto como processo do usuário, quanto como daemon. Capaz de notificar o administrador quando problemas são detectados, o NetSaint possui ainda habilidade de definir ferramentas específicas para resolução de possíveis problemas detectados. O Volution é uma ferramenta da Caldera System, projetada para simplificar o gerenciamento de uma rede Linux. A interação com o usuário é realizada através de uma interface Web, reduzindo o tempo que administradores de sistemas e usuários gastam pesquisando, avaliando e efetivando correções e atualizações de softwares em cada um dos hosts de um ambiente. Composto de duas partes: o Servidor Volution e os Clientes, para sua execução é necessário uma rede com IP s estáticos e compatibilidade com o utilitário RPM (RPM Package Manager) (RPM, 2002). O Volution requer ainda que outros programas sejam instalados. São estes: o OpenSLP (Open Source Service Location Protocol) (OPENSLP, 2002), o JDK (Java Development Kit) versão ou superior (SUN, 2004) e um servidor Web, preferência ao Apache Server (APACHE, 1999). Criado pela IBM, o CSM fornece uma solução para gerência distribuída de sistemas Linux, que permite ao administrador de uma rede de computadores deixar o sistema e todos seus nós funcionando de forma remota, ou seja, não necessita estar fisicamente presente em todas as máquinas para gerenciá-las. Tolerante ao aumento de nós da rede, fornece alto desempenho em disponibilidade, escalabilidade e facilidade de uso. Possui um gerador de alerta SNMP (Simple Network Management Protocol) (CASE; FEDOR; SCHOFFSTALL; DAVIN, 1990), responsável por disparar ações para outras ferramentas capazes de administrar o ambiente. A restrição é que seu funcionamento destina-se à somente duas distribuições Linux: RedHat e Suse. Avaliando as ferramentas acima listadas foi constatado que nenhuma atendia de forma plena as necessidades de compartilhamento de recursos, aliado aos serviços que torne possível a diminuição do tempo de execução de tarefas repetitivas e facilite com uma interface que agilize e especifique com objetividade decisões rápidas a serem tomadas no monitoramento e gerenciamento de uma rede de computadores. Foi notado que alguns serviços que as ferramentas fornecem são úteis, contudo não possuem uma integração entre suas viabilidades. Diante da situação constatada, a idéia de implementação de uma ferramenta de gerenciamento e monitoramento de hosts, que atendesse, com precisão as necessidades do administrador através de uma fácil utilização e compreensão sobre tal.

3 3. A ferramenta MINC 3.1. Características A ferramenta MINC tem como objetivo facilitar o monitoramento e gerenciamento de uma rede de computadores, procurando auxiliar o administrador do sistema na redução do trabalho e tempo gasto em tarefas repetitivas como instalações de softwares, controle de usuários, controle de acesso às máquinas, sincronização de data e hora das estações da rede, desligamento de máquinas e outros. O sistema deve ser utilizado especificamente pelo administrador da rede, exigindo do usuário administrador conhecimentos básicos de gerenciamento e monitoramento de redes e do Sistema Operacional Linux. A máquina onde deve ser instalada a ferramenta MINC deve possuir o sistema operacional Linux, preferencialmente em sua distribuição Slackware (SLACKWARE, 2004), sem distinção de versão. Outras distribuições podem ser utilizadas, desde que procedimentos de adaptação nos arquivos de sistema sejam efetuados. É necessária a presença do sistema de gerenciamento de banco de dados MySQL Server (BLOOMER,1992) em pelo menos uma das estações da rede e uma arquitetura de hardware compatível aos processadores da família x86. Quanto às funcionalidades a ferramenta MINC fornece ao administrador: Facilidade no gerenciamento e no monitoramento de vários nós pertencentes à rede, mostrando as máquinas ativas e as não-ativas e usuários ativos no sistema; Capacidade de executar tarefas simples, tais como sincronização de data, reinicio e desligamento de máquinas; Possibilita transferir e instalar pacotes em uma ou várias máquinas ao mesmo tempo; Construção de uma biblioteca capaz de possibilitar interação entre componentes internos da ferramenta com aplicações desenvolvidas por outros; Fornecimento de forma clara e sucinta de registros permanentes de ações do sistema ou dos usuários para eventual uso em estatísticas de utilização da rede ou para detecção e correção de erros. No caso dos usuários, o registro acontece todas as vezes que este utilizar algum mecanismo de acesso à estação, seja por telnet, Eterm, ssh ou pelo logon do sistema. Os protocolos de comunicação utilizados pela ferramenta MINC devem ser projetados de forma a não aumentar excessivamente o tráfego da rede monitorada; A instalação da ferramenta no servidor de arquivos ou qualquer outra estação não deve modificar a política de segurança adotada, ou seja, não deve interferir nos serviços já disponibilizados pela rede; O servidor MINC oferece suporte à execução em modo background, compatível com o padrão de daemons (TANENBAUM, 1995) de sistemas operacionais Unix.

4 3.2. Arquitetura A ferramenta MINC segue o modelo cliente/servidor, sendo formada pelos seguintes módulos: MINC-API: desenvolvida em linguagem C (JANSA; KLANDER, 1999), é uma biblioteca que disponibiliza diversas funções de monitoramento e gerenciamento. Essas funções são na realidade chamadas RPC que comunicam com o módulo MINC-SERVER (descrito logo abaixo); MINC-PROGS: conjunto de programas que o administrador utiliza para gerenciar a rede. Esses programas realizam chamadas às rotinas presentes na biblioteca MINC-API para a realização de atividades de gerenciamento e monitoramento. O conjunto MINC-PROGS é a única parte da ferramenta que fornece interação com o usuário; MINC-SERVER: módulos que executam nas máquinas a serem monitoradas. Esses módulos são responsáveis por atender e processar as requisições feitas pelos programas MINC-PROGS. Na figura 1 é demonstrada a arquitetura da ferramenta, destaque para a disposição dos módulos, a estrutura de comunicação e a disposição das estações servidoras. Figura 1. Arquitetura da Ferramenta MINC, destaque à integração dos três módulos de desenvolvimento MINC-SERVER, MINC-API e MINC-PROGS A Biblioteca MINC-API A biblioteca MINC-API disponibiliza as rotinas de monitoramento e gerenciamento utilizadas pelos programas do MINC-PROGS. Essas rotinas são de fato chamadas RPC implementadas nos servidores MINC-SERVER. Cabe à biblioteca contatar esse módulo sempre que for feita uma chamada a essas rotinas. A figura 2 ilustra a interação entre esses módulos. Na ilustração, um programa do módulo MINC-PROGS faz uma

5 chamada à função func1 disponibilizada pela biblioteca MINC-API. Esta envia uma requisição ao servidor MINC-SERVER solicitando a execução da referida função. O servidor executa a função func1 e retorna o seu resultado ao cliente que, por sua vez, o repassa ao programa que havia feito a chamada. Figura 2. Chamada de uma função func1 pelo módulo MINC-PROGS à MINC-API e conseqüente requisição junto ao MINC-SERVER. Abaixo, cada uma das funções disponibilizadas pela MINC-API: Sincronização de data e hora, onde comparado com vários algoritmos (Berkeley, Lamport e outros) (CARMO; CRISTIANO; RIBEIRO, 1998) é possível afirmar que a ferramenta oferece uma forma simples para as referidas sincronizações; Funções específicas para reiniciar e desligar remotamente as estações da rede; Verificação do estado de ativação dos hosts, sendo assim, quando uma estação é iniciada a mesma se registra no banco de dados como um servidor ativo, sendo possível conseqüentemente verificar quais hosts que se encontram atividade ou não; Transferência de arquivos da estação onde o administrador da rede se encontra para outros nós ou pontos da rede; Propicia ao administrador instalação de pacotes do tipo tarball (.tgz) précompilados em hosts remotos; MINC-PROGS Módulo que contém os vários programas utilizados pelo administrador para realização das tarefas de monitoramento e gerenciamento da rede. Os programas foram desenvolvidos utilizando os recursos da biblioteca MINC-API. Todos os programas do módulo MINC-PROGS interagem com o usuário por linhas de comando, apresentando peculiaridades que oferecem objetividade no trabalho do administrador. A escolha dos hosts a serem gerenciados ou monitorados pode ser efetivada de três maneiras distintas, sendo: escolha de um host específico, de vários hosts ou até de um grupo de hosts determinados de forma à necessidade. A ferramenta MINC propicia, sobretudo transparência dos nós ativos e controle dos usuários que utilizam o ambiente. Estes mesmos usuários devem ser cadastrados

6 para estarem aptos diante circunstancias da ferramenta, atribuindo a eles uma senha que é armazenada no banco de dados utilizando o algoritmo de criptografia MD5 (Message Digest Algorithm) (WIDENIUS; AXMARK, 2002) implementado pelo próprio banco de dados MySQL Server O Módulo MINC-SERVER O módulo MINC-SERVER, que implementa os serviços de gerenciamento e monitoramento, é dividido em dois componentes: mincserver e mincfileserv. Cada um tem funções distintas, e se comunicam quando necessário. As funções RPC disponibilizadas pela MINC-API são implementadas por esses dois componentes. Tanto o mincserver como o mincfileserv são processos daemons executados durante a inicialização do sistema operacional. Todas as máquinas monitoradas/gerenciadas executam esses dois processos. O daemon mincfileserver é responsável pela transferência de arquivos entre as estações. Quando se deseja instalar pacotes remotamente esse servidor é utilizado para transferir os pacotes para as máquinas de destino. Todavia o daemon mincserver é o servidor principal do módulo MINC-SERVER, pois provê os serviços de monitoramento e gerenciamento ao administrador, dando habilidades ao mesmo para conseguir minimizar o custo na realização das atividades propostas Interfaces MINC A ferramenta MINC disponibiliza ao usuário dois modelos de interfaces que buscam tornar vigente uma de suas principais propostas que seria à fácil interação administrador/ferramenta. A primeira é um tipo de interface visualizada via terminal que recebe como chamada linha de comando. O segundo é a denominada MINC-Explorer, uma aplicação desenvolvida com o framework Mozilla que se apóia extensivamente nas tecnologias XUL, CSS e JavaScript Interfaces por Linha de Comando Sua criação é baseada na biblioteca ncurses (GNU, 2000), sendo executada em modo terminal e destinada a usuários que dominam ou preferem linhas de comando para execuções conseqüentes de tarefas. A Tabela I oferece alguns exemplos de funcionalidades ou linhas de comando da ferramenta MINC, lembrando que todas essas funções estão vinculadas ao módulo de interação com o usuário, MINC-PROGS. TABELA I Linhas de comando disponibilizadas pelo módulo MINC-PROGS

7 A Tabela II fornece como exemplo as funções MINCSTATUS, MINCHALT E MINCREBOOT junto a alguns modelos de parâmetros opcionais no modelo de interface terminal decorrente. TABELA II Exemplos de parâmetros disponibilizados às funções A figura 3 mostra um exemplo de interface por linhas de comando manipulada via terminal. Nesta está sendo executada a função MINCINSTALL, que permite a instalação de um determinado pacote em vários hosts ao mesmo tempo.

8 Figura. 3. Modelo de Interface tipo Terminal, descrição da finalização da instalação de pacotes remotamente Interface Gráfica do Usuário Outro modelo de interface presente na ferramenta MINC é a denominada MINC- Explorer. A MINC-Explorer é um front-end que tem como base de construção o modelo framework Mozilla. A linguagem XUL foi usada para definir os elementos gráficos da aplicação como, por exemplo, os botões, menus, barra de ferramentas e janelas. A linguagem XUL confere portabilidade a aplicação, permitindo que esta seja executada em qualquer ambiente que ofereça suporte ao Mozilla. O estilo dos elementos que compõem as interfaces da ferramenta MINC- Explorer como espaçamento, fonte, cores, foi definido separadamente em um arquivo CSS, tornando fácil a personalização dos mesmos. Uma grande vantagem da MINC-Explorer comparado ao modelo de interface visualizado via terminais anteriormente citado é que o administrador de sistema irá precisar de menos tempo para treinamento no manuseio da ferramenta, não sendo necessário ao mesmo memorizar linhas de comandos para interagir com o sistema. A figura 4, mostra a janela principal da MINC-Explorer, nela estão sendo monitoradas três máquinas. Estas máquinas pertencem ao mesmo grupo ( Laboratório X ) e são representadas por ícones em forma de computadores. As cores dos ícones indicam o estado da máquina (ligado/desligado). Os ícones que estão em vermelho indicam que a máquina está ligada, os ícones que estão em preto indicam que as máquinas estão desligadas. Abaixo de cada ícone, tem-se o numero IP da máquina. Quando o usuário seleciona um ícone, visualiza-se uma área verde em volta deste mesmo ícone, indicando que o mesmo está selecionado. Na sidebar (barra lateral), o usuário pode visualizar informações detalhadas sobre a máquina selecionada.

9 Figura 4. Janela principal da MINC-Explorer. A MINC-Explorer é uma ferramenta que fornece um conjunto de interfaces gráficas, permitindo ao usuário gerenciar e monitorar a rede de forma amigável e intuitiva Análise dos Resultados A ferramenta MINC gerencia e monitora 6 (seis) laboratórios nas dependências da Universidade de Rio Verde, FESURV. Cada um dos laboratórios possui 25 (vinte e cinco) máquinas contendo o Sistema Operacional Slackware versão 9.1. como sistema nativo. O módulo MINC-PROGS está configurado junto às dependências do NUPEC, onde sua permanência não modificou nenhuma política de segurança dos servidores locais. Inicialmente, constatou-se que as máquinas não apresentavam o pacote MySQL Server instalado, o que foi providenciado. Períodos seguintes à sua primeira instalação, a ferramenta MINC foi submetida a testes de funcionalidades, apresentando os seguintes resultados: No teste de sincronização de data/hora, utilizando a função MINCDATA, foi constatado que a operação é realizada com sucesso em um intervalo de tempo irrelevante; No teste de verificação de estado das estações, MINCSTATUS, a tarefa foi realizada também de forma satisfatória, listando todas as máquinas ativas e inativas presentes em um ambiente (laboratório); No teste de instalação de arquivos (função MINCINSTALL), percebeu-se que na fase de transferência dos arquivos a serem instalados, obteve-se uma boa taxa de transferência, e todos os pacotes foram transferidos com sucesso para os hosts, obtendo sucesso na instalação e no funcionamento dos mesmos. 4. Trabalhos Futuros Na atualidade, existem dificuldades no controle de serviços disponibilizados aos acadêmicos durante as aulas. Para isto deve-se estruturar novos conceitos que possibilitem adicionar à ferramenta MINC funcionalidades que sejam capazes de usar

10 regras do tipo iptables, facilitando a configuração de serviços, portas e acessos permitidos, e proporcionando aos professores maior rendimento em suas aulas. Tais regras impossibilitam que os acadêmicos fiquem dispersos tendo acesso a conteúdos impróprios durante a aula. Facilitar o processo de monitoramento e gerência, utilizando dados coletados pela ferramenta em mostras gráficas, estatísticas e relatórios. Estudos que implemente a utilização das funcionalidades de SNMP devem ser abordados visando abranger os procedimentos de gerência/monitoramento dos dispositivos da rede. 5. Conclusão Em sua forma convencional, aplicações que necessitam serem instaladas em determinadas máquinas requerem tempo de mão-de-obra por parte do administrador da rede, o qual passa de máquina a máquina. Portanto, a ferramenta MINC vem contribuir com funcionamento distribuído, proporcionando ganho de desempenho e funcionalidade. Este trabalho contribuiu com uma ferramenta para gerência e monitoramento de hosts, buscando automatizar o processo de manutenção e atualização de aplicações em máquinas clientes de uma rede de computadores. Apesar do desenvolvimento se basear em sistemas Linux, onde os comandos e fluxo de controle são feitos em modo shell, a ferramenta fornece uma interface GUI como front-end, através do framework Mozilla, proporcionando maior facilidade na interação entre o administrador e sistema. References APACHE, org. (1999). Apache Software Foundation. [Online]. Available: BLOOMER, John. Power Programming With RPC. 1 ed. O'Reilly & Associates, Setembro, CARMO, Maxwell Silva; CRISTIANO, Denílson; RIBEIRO, Rômulo Eugênio. Sincronização em Sistemas Distribuídos. São Carlos, Universidade de São Paulo, Novembro, 1998 (Monografia Curricular). GALSTAD, Ethan (2002). NetSaint Network Monitor. [Online]. Available: GNU, org. (2000). Announcing ncurses 5.3 GNU Project Free Software Foundation (FSF). [Online]. Available: CASE, J. D., FEDOR, M., SCHOFFSTALL, M., and DAVIN, J. A Simple Network Manager Protocol (SNMP). Technical Reports, SNMP Research Inc., MEYER, Eric A. CSS Pocket Reference. 1.ed. O Reilly & Associates, p. OPENSLP, org. (2002, Apr.). Open Source Location Protocol. [Online]. Available:

11 RPM, org. (2002, Apr.). RMP Package Manager. [Online]. Available: SLACKWARE, Linux Inc The Slackware Linux Project. [Online]. Available: SUN, Inc. ( , Apr.). Sun Microsystems Inc. [Online]. Available: TANENBAUM, A. S. Sistemas Operacionais Modernos. Rio de Janeiro, Editora Prentice Hall do Brasil LTDA, WIDENIUS, Michael; AXMARK, David. MySQL Reference Manual. 1 ed. O'Reilly & Associates, XULPLANET, com. ( ). Main XUL Tutorial. [Online]. Available: JANSA, Kris; KLANDER, Lars. Programando em C/C++: a Bíblia. 1 ed. Makron Books, 1999.

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