PTC Estágio Supervisionado Relatório Final. UNIX em Telecomunicações. Professor: Antonio Fischer de Toledo, PhD

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1 PTC Estágio Supervisionado Relatório Final UNIX em Telecomunicações Empresa: Wexperts Soluções em Internet Ltda. Professor: Antonio Fischer de Toledo, PhD Vinicius Pavanelli Vianna de dezembro de

2 1 Trabalhos realizados pré Wexperts 1.1 Highnet A Highnet Internet Provider era um provedor de internet na cidade de Ribeirão Preto, SP, que provia internet via linha discada para até 30 assinantes simultâneos a partir de um link de 256 kbps da Embratel nos anos de Trabalhei como administrador de sistemas lá desde Outubro Fevereiro 2000, onde pude desenvolver um pouco mais o entendimento de redes e sistemas operacionais. Em especial realizei trabalhos como: Administração de um Servidor Linux Slackware, que servia s e sites para uma série de assinantes, quando cheguei lá existiam cerca de 70 sites hospedados, cada um com um domínio diferente, o que era feito alocando um endereço IP para cada domínio, sugeri o uso de domínio virtuais 1 no servidor Apache 2, com isto liberamos mais de 60 IPs para o uso do provedor. Administração de um Servidor HPUX HP9000, que servia para o site, e DNS do próprio provedor (highnet.com.br), após alguns dias pude perceber alguns erros no mapeamento DNS da rede, aonde os registros MX não estavam configurados adequadamente, o ajuste deles fez surgirem vários s parados desde 1995 no servidor. Este servidor utilizava os softwares da Netscape para servidor de HTTP e (SMTP/POP3). Administração e configuração inicial de um Servidor HP-UX HP9000, que serviu de servidor de dedicado para o provedor, alguns detalhes foram a dificuldade de se colocar um compilador C operacional neste servidor (o Netscape Server do outro servidor foi fornecido como binário e não precisava de compilador, portanto nunca foram instalados nestes servidores), como não foi possível identificar a codificação de senhas do Netscape foi feito um software próprio para esta migração, que ao receber a solicitação do usuário conectava no servidor antigo, verificava a senha, e se fosse correta a transferia para este servidor. Configuração inicial de um servidor FreeBSD para substituir o Linux dos domínios virtuais, com isto o provedor ganhou muito mais estabilidade em seus serviços, posteriormente este servidor pode prover a autenticação RADIUS para o sistema BPX que fornecia acesso discado, com isto pudemos armazenar as senhas em formato criptografado (o sistema antigo TACACS no HPUX exigia senhas em formato aberto plaintext). Desenvolvimento de aplicativos básicos para web, inicialmente em linguagem C usando a interface CGI do Apache, posteriormente utilizando PHP3 e bancos de dados MySQL. Suporte ao servidor Windows NT 4.0, que provia serviços ASP e também um CGI em Perl para gerenciamente de listas de s. 1 um domínio que compartilhe recursos com outros, como neste caso de um endereço IP comum a todos os domínios 2 servidor padrão no mercado para web (protocolo HTTP e HTTPS) 2

3 2 Trabalhos realizados pela Wexperts 2.1 COOPENERG - Cooperativa de Economia e Crédito Mútuo dos Funcionários das Empresas de Energia Elétrica do Estado de São Paulo Comecei a prestar serviços para a Coopenerg no ano de 2002, inicialmente tínhamos um contrato para a criação de um sistema de NetBanking básico, somente com extratos, saldos e simulações de empréstimos/investimentos. Inicialmente toda a estrutura foi feita utilizando servidores FreeBSD, e uma estrutura para apenas um NetBanking começou a crescer lentamente: Foi feito um servidor FreeBSD, utilizando Apache+MySQL+PHP para o sistema de Netbanking, este era alimentado por arquivos TXT fornecidos pelo sistema interno deles (Bancoob), posteriormente foi migrado para suportar importação de arquivos HTML gerados também pelo sistema interno. Além deste sistema de NetBanking foi também criada uma estrutura para o site principal da empresa e s. Foi feito um servidor secundário, também em FreeBSD, para armazenar os arquivos da empresa de forma centralizada e servir de controlador de domínio para a rede, este servidor também gerenciava uma conexão VPN entre São Paulo e Bauru/SP, aonde ficava a matriz da empresa. Foi feito um servidor FreeBSD em Bauru/SP para gerenciar a outra ponta da conexão VPN, isto permitia que os funcionários de Bauru usassem, de forma segura, os aplicativos internos que estavam centralizados em São Paulo, a outra solução seria colocar um segundo servidor Oracle para o aplicativo financeiro e também uma gerência para poder sincronizar os dois bancos de dados Oracle (Bauru com São Paulo), o que seria financeiramente inviável para a Cooperativa no momento. Os servidores FreeBSD foram posteriormente migrados para OpenBSD, muito em função do sistema de firewall mais eficiente e estabilidade do sistema operacional. Foi feito posteriormente também um servidor dedicado rodando FreeBSD, contratado nos EUA, para prover o sistema de sites e da Cooperativa, este sistema funciona em paralelo com os servidores locais deles, que estão como redundância. 2.2 ONGAME Entretenimento S.A. Os trabalhos com a ONGAME começaram com um problema que eles tinham de LAG em seu jogo, GunBound. Este problema de LAG era um "congelamento"do jogo por alguns segundos, que afetava em muito a jogabilidade. Foram feitas algumas análises dos gráficos de rede deles, e foi evidenciado uma limitação de banda inicial, pois a partir do período da tarde, no horário de pico de uso do jogo, a rede se mostrava com saída de dados constante, como que saturada, quando o normal é mostrar um gráfico parecido com senoidal (um aumento até o pico e depois um decréscimo a partir dele), este resultado como um platô foi levado até o datacenter e foi 3

4 encontrada uma limitação na banda em um dos roteadores, o que melhorou inicialmente o problema de LAG Melhorias realizadas na interface Web-Banco de dados A maioria dos sites dos jogos na Ongame tem um fórum livre aos usuários, este fórum se compõe de um servidor Web e outro servidor de Banco de Dados. Após algumas reclamações, de que nos horários de suporte do jogo o site ficava muito instável e chegava a cair algumas vezes, foi feita uma análise na programação do site, encontrando um problema de escalonabilidade, ou seja, o site não conseguia servir muitos usuários e partir de um certo limiar começava a se tornar indisponível aos usuários. Para poder analisar o problema foi criado um servidor de homologação dentro da empresa, composto de um servidor Linux Ubuntu, utilizando virtualização assistida por hardware que permitem a criação de várias máquinas virtuais internas a este servidor. Com este servidor foi feito um servidor web e um banco de dados, iguais aos que estavam rodando em produção, e analisado o tráfego gerando entre eles, os logs dos servidores e também todo o código do site, deve-se notar que os números de performance deste servidor não são iguais aos de produção, e devem ser tratados qualitativamente, apenas indicando as melhoras mas não definindo muito bem a quantidade desta melhora. Junto com isto foi criado um repositório de código em CVS, que permitiria um acompanhamento de todas as alterações no site e também retornar a qualquer ponto de desenvolvimento do site no tempo (i.e. restaurar o código que estava rodando em certo dia). O problema detectado era um código mal escrito na Classe que lidava com o banco de dados, aonde a mesma, ao receber cada consulta (query) do banco de dados, abria uma nova conexão com o banco, realizava a consulta, e fechava a conexão com o banco. Embora a primeira vista isto possa parecer razoável, a cada página vista pelo usuário são necessárias 85 consultas com o banco de dados! Com isto, a cada página eram realizadas 85 aberturas de conexões e 85 fechamentos, sobrecarregando o sistema por vários motivos: Cada abertura de conexão exige um handshake do protocolo TCP, esta negociação de protocolo utiliza um pouco do sistema operacional e gera uma lentidão pois precisa que 3 pacotes sejam transmitidos somente para estabelecer a conexão. Cada abertura de conexão exige uma checagem das credenciais do usuário com o banco de dados, fazendo com que o mesmo tenha de consultar a tabela de usuários e verificar dados como senha, além disto o banco precisa inicializar o ambiente (environment) do usuário, o que exige tempo computacional. Cada conexão exige uma porta no sistema operacional, e após ser fechada fica um tempo em estados de espera até ser liberada para um novo processo, como temos portas, isto pode resultar em um esgotamento de recursos no sistema operacional, o que aconteceu na prática aonde o sistema ficou um tempo sem portas livre para conexões Versões finais testadas Após a análise foram criadas duas versões básicas do site: 4

5 r52 Release 52, utilizada no sistema em produção, esta versão possuía um defeito de algoritmo, aonde a cada consulta no banco de dados a conexão com o banco era criada e destruída. r53 Release 53, modificado com melhorias nas conexões com banco de dados, criando uma conexão inicial com o banco e somente fechando a conexão no final do script. Pode-se notar na Figura 1 que houve uma melhora considerativa no tempo de resposta e estabilidade do site, apenas para citar algumas melhorias do gráfico: O tempo de resposta para 7 usuários simultâneos passou de 5,3s para 1,5s. O número crítico de usuários para o site passou de 7 usuários para 9 usuários. Figura 1: Performance das duas versões do site para comparação, no eixo horizontal está o número de conexões simultâneas e no vertical o tempo em milisegundos da resposta do site. 5

6 2.2.3 Monitoramento da qualidade da rede Em virtude de várias reclamações ainda de usuários (na maioria jogadores) e também internamente, começamos a procurar alternativas para o monitoramento da rede, no que acabamos usando o software Smokeping. O smokeping permite o monitoramento do tempo de resposta de um servidor ao protocolo ICMP (Internet Control Message Protocol - Protocolo de Mensagens de Controle de Internet), popularizado pela ferramenta ping, este software além de registrar o tempo médio de resposta, também registra o desvio padrão e perdas encontradas no teste, chegando a um gráfico como o da Figura 2 Figura 2: Gráfico Smokeping de um roteador da CTBC ligado diretamente ao firewall de saída, pode-se observar no gráfico alguns problemas por volta das 12h da terça-feira, e um problema maior das 19h-22h de terça-feira também, nestes problemas os pontos azuis indicam uma perda de 1/20 (4%), a sombra cinza indica o desvio padrão do tempo de resposta e é um indicador da saúde do equipamento. 6

7 3 Um resumo sobre o UNIX O UNIX foi um sistema operacional criado para um ambiente de multi-usuários e multitarefas nos anos 60, ele se originou de vários sistemas como: Dartmouth College Time-Sharing System (DTSS), nascido em 1o de Maio de 1964, possuia um tempo médio entre falhas de 5 minutos, mas conseguiu rodar duas tarefas básicas simultâneamente, rodando em computadores GE-225 e depois GE-235. Multics (Serviço de Computação e Informação Multiplexado Multiplexed Information and Computing Service), feito por cientistas do Bell Labs e da GE em Como curiosidade, um dos primeiros jogos para computador foi escrito por Thompson para o GECOS em 1969, ele rodava em um GE 635 e custava cerca de US$ 75,00 em tempo computacional. Logo a seguir foi encontrado um PDP-7 sem uso, para o qual foi portado este jogo e escritas algumas rotinas de ponto flutuante para o gráfico do display. Logo após foi notado que o PDP-7 se tornou obsoleto para eles, em 1970 eles propuseram comprar um PDP-11 por cerca de US$ ,00. Dois chefes de departamento, Doug McIlroy e Lee McMahon, perceberam os beneficios de um novo sistema operacional e suportaram esta proposta. Dennis Ritchie e Ken Thompson começaram a portar o UNIX para o PDP-11 utilizando dois terminais Teletype 33. A primeira versão do UNIX foi escrita em linguagem assembler, mas a intenção de Thompson era que fosse escrita em uma linguagem de alto nível. Thompson inicialmente tentou, em 1971, usar o Fortran no PDP-7, mas desistiu após o primeiro dia, depois ele escreveu uma linguagem simples que ele chamou de B, a qual rodou no PDP-7, funcionou porém havia problemas: Primeiro, por causa da implementação ser interpretada, ela seria bem devagar. Segundo, as noções básicas da B, que foram baseadas na BCPL orientada por palavras, não eram certas para uma máquina orientada por bytes como o PDP-11. Ritchie usou o PDP-11 para adicionar tipos à linguagem B, que foi por um tempo chamada de NB (significando "new B"ou "nova B"), e então começou a escreveu um compilador para ela. "Então a primeira fase do C foi realmente duas fases rápidas em sucessão, primeiro algumas mudanças de linguagem a partir do B, na verdade adicionar a estrutura dos tipos sem mudar muito a sintaxe; e fazer o compilador", disse Ritchie. "A segunda fase foi mais lenta", diz ele sobre a reescrita do UNIX em C. Thompson começou no verão de 1972, mas teve dois problemas: entender como rodar as co-rotinas básicas, ou seja, como passar o controle de um processo a outro; e a dificuldade em chegar a uma estrutura de dados apropriada, já que a versão original do C não tinha estruturas. Outra inovação do UNIX foi o desenvolvimento de pipes, que permitiam aos programadores anexar em conjunto um número de processos para uma saída específica. Doug McIlroy, chefe de departamento no centro de pesquisas de computação, tem crédito pelo conceito dos "pipes"no Bell Labs, e Thompson tem o crédito por ter feito na prática. A sintaxe dos "pipes"foi sendo desenvolvida, até que chegou eventualmente no que usamos hoje, utilizando a barra vertical ( ) para ligar a saída de um programa à entrada 7

8 de outro programa, como por exemplo: ls more para listar os arquivos (ls) e paginar esta saída para poder ver se for muito grande (more). Um dos exemplos da filosofia do UNIX é a passagem abaixo: Quando Joe Condon, dono do PDP-7 no qual o Thompson usou o UNIX pela primeira vez, começou a usar o UNIX, ele perguntou a um colega como fazer certa função: "O que você acha que seria razoável para fazer isso Joe?"ele respondeu em seqüência. "Esta foi uma dica muito boa de como a filosofia do UNIX funcionava", Condon disse depois. "O sistema trabalhava de uma forma que era fácil de entender. Não eram funções complexas, escondidas em um monte de regras e escritas.engenharia Cognitiva", foi como Condon chamou, ".. que a caixa preta seja simples o suficiente que quando você formar um modelo do que esta acontecendo dentro da caixa preta, seja realmente o que estiver acontecendo na caixa preta". Em 1976 e 1977, Ken Thompson retirou um semestre do Bell Labs para ensinar como professor visitante no Departamente de Ciências da Computação, na Universidade de Berkeley (UCB). O que ele ensinou foi o sistema UNIX, e enquanto esteve por lá desenvolveu muito do que depois foi a versão 6. Quando Thompson retornou ao Bell Labs, estudantes e professores em Berkeley continuaram a melhorar o UNIX, eventualmente muitas destas melhorias foram incorporadas no que passou aser chamado de Berkeley Software Distribution (BSD - Distribuição de Software Berkeley) Versão 4.2, o qual muitas outras universidades também compraram. UNIX tinha sido distribuido por licensas acadêmicas, que eram relativamente baratas, e licensas governamentais e comerciais por volta de UCB se tornou importante em espalhar a notícia sobre o UNIX quando foi estabelecido o Grupo de Pesquisas em Sistemas de Computação (CSRG - Computer Systems Research Group), originalmente sob direção de Robert Fabry. O CSRG obteve uma verba da DARPA para suportar uma versão do UNIX para contratos da DARP, que eram em sua maioria com organizações militares e acadêmicas. Ritchie lembra do fato assim: "Os contratante pegavam as licensas UNIX com o Bell Labs, mas pegava o software BSD com Berkeley". O CSRG fez muito do trabalho real em tornar o protocolo TCP/IP, que é a base da Internet, acessível através das distribuições BSD. A expansão do UNIX no ambiente acadêmico também foi ajudado pelo fato da máquina Digital VAX estar em um preço que departamentos acadêmicos pudessem pagar. Em 1984, a AT&T se dividiu em companhias telefônicas locais Bell, e também criou uma subsidiária independentes, a AT&T Computer Systems, esta subsidiária começou a incluir o sistema operacional UNIX em seus computadores. Enquanto isso em Berkeley, cientistas da computação continuaram a melhorar o UNIX, adicionando novas aplicações e ferramentas, revisando códigos, tentando levar o sistema operacional até o seu limite BSD-Lite Nasce o primeiro BSD livre Em 1992 houve um processo da AT&T contra a BSDi, uma empresa que distribuia um sistema UNIX usando o código BSD, foi decidido judicialmente que alguns arquivos ainda eram de propriedade intelectual da AT&T e uma nova faxina foi feita no código BSD. Em Junho de 1994 foi lançado o 4.4BSD-Lite, totalmente livre de qualquer código UNIX AT&T e com isto se tornou possível a democratização do UNIX entre os usuários 8

9 finais. A partir deste código surgiram vários projetos livres, alguns até hoje em dia, como por exemplo: FreeBSD Uma versão conhecida como a mais estável dentre os BSDs, tem a maior fatia deste mercado e também a maior base de usuários (70% em 2005), pode ser baixado em NetBSD Conhecido por sua portabilidade, é um dos projetos mais antigos e roda em muitas plataformas diferentes, responsável pela popularização do BSD em vários mercados, pode ser baixado em OpenBSD Conhecido por sua segurança, este projeto fez uma implementação livre do SSH, chamada OpenSSH, atualmente usada por quase todos os servidores da Internet, também possui um excelente sistema de firewall chamado PF (Packet Filter), hoje portado para o FreeBSD, além disto possui suporte para redundância de firewall através do protocolo CARP. 9

10 4 Bibliografia História do centro de computação de Dartmouth. A criação do sistema operacional UNIX. GECOS - Artigo da wikipedia. Berkeley Software Distribution - Artigo da wikipedia. Site do Smokeping. 10

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