Infraestruturas de Monitoração de Redes

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1 Infraestruturas de Monitoração de Redes José Augusto Suruagy Monteiro 16 de Abril de 2009

2 Roteiro Introdução Monitoração de Redes Métricas de Interesse Medições Ativas e Passivas Medições Multidomínio O ambiente perfsonar Projetos em andamento O Ambiente MOMENT O Sistema de Medições da GENI 2

3 Roteiro Introdução Monitoração de Redes Métricas de Interesse Medições Ativas e Passivas Medições Multidomínio O ambiente perfsonar Projetos em andamento O Ambiente MOMENT O Sistema de Medições da GENI 3

4 Monitoração de Redes O que é? Uma das técnicas utilizadas como parte da engenharia de tráfego da Internet Objetivo: Monitorar e disponibilizar dados sobre o estado da rede de modo a: Melhorar a percepção dos usuários em relação à rede Redução do custo de diagnósticos Eventual uso e adaptação das aplicações 4

5 Ei, isto não está funcionando direito! Desenvolvedor Aplicações Administrador da LAN O problema não é conosco! Não é aqui! Desenvolvedor Aplicações Administrador da LAN Está tudo funcionando! Administrador do Sistema Rede do Campus Rede do Campus O computador está funcionando bem Outros estão chegando bem Ninguém mais está reclamando Gigapop Como você resolve um problema no meio do caminho? Todo mundo diz que está tudo funcionando bem! Gigapop Administrador do Sistema Todas as luzes estão verdes! Tudo normal Não vemos nada de errado Backbone A rede está com baixa carga 5

6 Ferramentas utilizadas pelos usuários Mapas de tempo: Utilização e disponibilidade Ping: Atrasos e perdas de ida e volta Traceroute: Atrasos e perdas de ida e volta e rotas 6

7 Ferramentas utilizadas pelos gerentes de rede Ferramentas de gerência: Baseadas em SNMP, Netflow e outros Dados normalmente não disponíveis para os usuários. 7

8 Monitoração de Redes Níveis de medição: Camada de Rede Camada de enlace Camada física 8

9 O que medir: Métricas de Interesse Atraso de ida e volta (RTT Round Trip Time) Perdas de ida e volta Utilização Atraso em um sentido (One way delay) Variação do atraso em um sentido ( jitter) Perdas em um sentido Reordenação de Pacotes Largura de banda alcançável (TCP, UDP) MOS (Mean Opinion Score) Fluxos (volume de pacotes, bytes, tipo de protocolo) 9

10 Medição Importante como realimentação para otimização adaptativa e para determinar a QoS (atendimento da SLA) dos serviços. Para ser efetiva deve ser obtida e aplicada de modo sistemático. 10

11 Medições Ativas Procedimento intrusivo: São injetados pacotes na rede e observado o resultado Desempenho observado pelo usuário Ferramentas: Ping OWAMP Iperf/BWCTL NDT 11

12 Ferramentas de Medições Ativas Ping: Atraso de ida e volta (RTT Round Trip Time) Perdas de ida e volta OWAMP: Atraso em um sentido (One way delay) Variação do atraso em um sentido (jitter) Perdas em um sentido Reordenação de Pacotes Iperf/BWCTL: Largura de banda alcançável (TCP, UDP) NDT: Testes de configuração e de acesso dos usuários à rede 12

13 Medições Passivas Procedimento não intrusivo: Não é injetado nenhum tráfego na rede. São extraídas informações a partir do tráfego real. Ferramentas: SNMP: Utilização Netflow/Sflow Fluxos (volume de pacotes, bytes, tipo de protocolo) Caixas/placas de captura de pacotes 13

14 Testes através de Múltiplos Domínios ESNet Internet2 Géant 2 NREN NREN NREN Clara NREN... RNP 14

15 Medições Multidomínio Necessita uma infraestrutura de monitoração global Viável apenas em NRENs? Provedores também? Requisitos: Escalabilidade Funcionar em ambientes multi domínio / tecnologias Rápida Transparente 15

16 Roteiro Introdução Monitoração de Redes Métricas de Interesse Medições Ativas e Passivas Medições Multidomínio O ambiente perfsonar Projetos em andamento O Ambiente MOMENT O Sistema de Medições da GENI 16

17 perfsonar Infraestrutura para a monitoração do desempenho de redes. Facilita a solução de problemas de desempenho fim-afim em caminhos através de diversas redes. Contém um conjunto de serviços que disponibilizam medições de desempenho num ambiente federado. Estes serviços agem como uma camada intermediária entre as ferramentas de medição e as aplicações de diagnóstico ou de visualização. Utiliza protocolos bem definidos para a troca de dados de medições entre redes. 17

18 Arcabouço do perfsonar 18

19 Arquitetura perfsonar Middleware interoperável de medições de redes: Modular Baseado em serviços Web Descentralizado Controlado localmente Integra: Ferramentas e arquivos de medições de redes (MPs e MAs) Descoberta (LS) Autenticação e autorização (AAS) Transformação de dados (TS) Topologia (TopS) Baseado em: esquemas definidos pelo NMWG do OGF. 19

20 Componentes do perfsonar Infrastructure Data Services Measurement Points Measurement Archives Information Services Service Lookup Analysis/Visualization User GUIs Topology Service Configuration Web Pages NOC Alarms Transformations Auth(n/z) Services 20

21 perfsonar Colaboração entre: ESNet Géant2 Internet2 RNP Participantes da Géant2: ARNES, BELNET, CARNET, CESNET, DANTE, DFN, FCCN, GARR, GRNET, IST, POZNAN, RedIRIS, Renater, SURFnet, SWITCH, UNINETT Participantes da Internet2: FERMIlab, GeorgiaTech, SLAC, University of Delaware, University of Indiana. 21

22 Interação multidomínio Useful graph Fonte: Cliente Here is who I am, I d like to access MA B Token MA Here is who I am, I d likea, to MA access A Token MB a,b,c : Network A, MA AA A Where Link utilisation along - Path a,b,c? you go Get Link utilisation a,b,c Get link Here utilisation c,d,e,f AA B AA A Here you a,b,c: go Network A LS A, Where Link utilisation along - Path a,b,c,d,e,f? c,d,e,f : Network B, MA B, AA B LS A a MA A LS B MA B b e c Rede A f d Rede B 22

23 perfsonar UI 23

24 Roteiro Introdução O ambiente perfsonar Projetos em andamento MonIPÊ MonEELA2 MonCircuitos Ferramenta de Recomendação O Ambiente MOMENT O Sistema de Medições da GENI 24

25 O Serviço MonIPÊ (em implantação) Objetivo principal: prover informações de monitoramento a todos os tipos de usuários. Público Alvo: Usuários da RNP e das NRENs parceiras. Baseado no perfsonar wiki.monipe.rnp.br 25

26 Localização dos MPs Implantados em 2008 A implantar em

27 Equipamentos em cada Localidade (MPs) Kit de sincronização com GPS (para precisão nos testes de atraso em um sentido) owamp.pop-xx.rnp.br bwctl.pop-xx.rnp.br ndt.pop-xx.rnp.br 27

28 ICE CUBE 28

29 CACTISonar Admin Interface Núcleo do CACTI Usuário perfsonar-ui M A R R D Weathermap CACTISonar CACTI Usuário perfsonar-ui Arq. RRD Conf. MySQL G E R Ê N C I A MP LS MA Roteador Switch Servidor 29

30 CACTISonar 30

31 GT-BackstreamDB 31

32 MonEELA2 32

33 MonEELA2: Serviço já instalado 33

34 MonEELA2: Cenário Futuro 34

35 MonCircuitos Integração com o plano de controle Dragon/OSCARS Autobahn UCLP 35

36 Monitoração de Circuitos com o perfsonar O perfsonar foi identificado como uma ferramenta útil para o gerenciamento interdomínio de lightpaths. Alguns serviços de monitoração de circuitos no contexto do perfsonar já foram demonstrados recentemente no último Workshop do GLIF. Espera-se que haja uma sempre maior integração com o plano de controle, inclusive através do compartilhamento de serviços necessários tanto para o perfsonar como para o plano de controle das DCNs. 36

37 MonCircuitos: Proposta de trabalho Estudo, implantação e testes dos novos serviços já disponíveis para a camada 2; A eventual adaptação do coletor de status para os equipamentos disponíveis para teste; A implantação e integração dos serviços de infraestrutura do perfsonar com serviços similares do plano de controle; além da avaliação de funcionalidades ainda não disponíveis. Os serviços básicos do perfsonar servirão também para a monitoração fim-a-fim entre os pontos interconectados pela rede híbrida. 37

38 Monitoração de Circuitos Serviços Web Scripts, SNMP ou TL1 38

39 Monitoração de Circuitos: Atividades propostas Coletor de status: Identificação dos equipamentos a serem monitorados Eventual adaptação do acesso para a obtenção dos dados de status dos equipamentos, e eventualmente, a obtenção de outras informações, tais como alarmes. Estudo de coleta de outras métricas [SURF 2007] Arquivo de status: poderá ser reaproveitado o trabalho já desenvolvido no escopo do MonIPÊ para o MA-SQL Ferramenta de monitoração: cliente Web disponível atualmente, desenvolvimento de funcionalidades de interesse nas ferramentas ICE e CactiSONAR 39

40 Arquitetura do OSCARS (IDC) Customer Site External Peer End-Host Application Resource Manager User Web-Services Interface (Signed SOAP Messages) Link Reservations Bandwidth Scheduler Web-User Interface I-NNI Policy Authentication Authorization Path Setup (MPLS) PS AS + CAFe + ICPEDU OSCARS Resource Manager Path Setup (GMPLS) Topology PS TopS 40

41 Serviços de Infraestrutura do perfsonar Serviços de Informação: Serviço de Descoberta (Lookup) LS Serviço de Topologia (TopS) Configuração dos serviços Pode ser usado também para configurar os serviços do plano de controle. Serviço de Autenticação e Autorização Confederação edugain: Já está sendo usado pelo serviço AutoBahn CAFe + ICPEDU Deverão ser incluídos na relação de confiança com o edugain 41

42 Ferramenta de recomendação: Mentor Web Conceitos Provê recomendações para os usuários finais Gerente de rede, usuários em geral Sugere a utilização da rede em função de: Perfil do usuário (atributos do EduPerson), características das aplicações, desempenho da rede Paradigma cliente-servidor Servidor processa as recomendações, mantém informações dos usuários Cliente interage com os usuários, apresenta recomendações e recebe a realimentação 42

43 Arquitetura Geral MonONTO + Measurement rules MENTOR WEB JColibri Framework for Case-Based reasoning PerfSONAR MAs LDAP-Based AA Web Services for others applications EduPerson-Based Besides Ps MAs Models of users requests also on last Identification mile demand Infraestruturas tests de Monitoração de Redes Done On going 43 Future

44 Telas da versão beta 44

45 Roteiro Introdução Monitoração de Redes Métricas de Interesse Medições Ativas e Passivas Medições Multidomínio O ambiente perfsonar Projetos em andamento O Ambiente MOMENT O Sistema de Medições da GENI 45

46 MOMENT Monitoração e Medições nas tecnologias de próxima geração Tem como objetivo integrar diferentes plataformas de monitoração e medição de redes para desenvolver uma infraestrutura pan-europeia, comum e aberta. O sistema incluirá técnicas de monitoração passivas e ativas através de uma interface de serviços Web comum e uma ontologia que permita consultas semânticas. 46

47 MOMENT Medições ativas com alta precisão Descoberta Repositório da estrutura de traces e e topologia de da rede ferramentas InfraMedições de estrutura de atrasos e medições perdas em passivas um sentido 47

48 Roteiro Introdução Monitoração de Redes Métricas de Interesse Medições Ativas e Passivas Medições Multidomínio O ambiente perfsonar Projetos em andamento O Ambiente MOMENT O Sistema de Medições da GENI 48

49 GENI A Internet do futuro deve incluir o suporte a medições como um mecanismo de primeira classe por causa da importância das medições na compreensão e operação da rede. Diversas ferramentas (instrumentação) para medição e coleta de dados. Facilitará a pesquisa experimental e proverá uma fonte rica de dados para a comunidade de pesquisa. 49

50 GENI O projeto da Futura Internet oferece um terreno rico de problemas de pesquisa, assim como uma oportunidade única para a criação de novas arquiteturas levando em consideração o uso de medições e modelagem desde o seu início. 50

51 GENI: Questões para uma estratégia de medições Até que ponto os recursos de instrumentação/medições podem ser compartilhados entre os usuários? Até que ponto pode ser feito dentro de uma fatia ao invés de ser feito na infraestrutura da GENI. Que aspectos da GENI devem ser instrumentados? GENI deve incluir componentes especiais para a captura e processamento dos dados? Se estes dispositivos forem contemplados, eles deveriam ser virtualizados e ser disponibilizados dentro de uma fatia ou como parte da GENI? Como a GENI enfrenta questões de privacidade? Como os dados capturados são arquivados e usados? Em que circunstâncias a comunidade de pesquisa em geral poderá ter acesso aos dados reunidos como parte de um experimento específico? Por exemplo, sistemas experimentais que ofereçam privacidade ou anonimidade aos usuários do experimento não devem ter estas garantias comprometidas de forma arbitrária pela GENI. 51

52 GIMS: Sistema de instrumentação e medições da GENI Requisitos para medições na GENI (1/2): Implantação ubíqua Nenhum impacto mensurável nos experimentos Extensibilidade Alta disponibilidade Grande capacidade Capacidade de medir atividades detalhadas e com grande precisão em todas as camadas Habilidade de especificar as medições necessárias para um dado experimento numa fatia 52

53 GIMS Requisitos para medições na GENI (2/2): Controle de acesso (quais, para quem, por quanto tempo) Repositório central seguro e com grande capacidade onde os dados coletados podem ser anonimizados e disponibilizados aos usuários Um depósito de análise de dados onde ferramentas de visualização, interpretação, e relato podem ser desenvolvidos e disponibilizados de forma aberta Próximas atividades: Definir uma arquitetura de medições que atenda a estes requisitos e aproveite a instrumentação existente sempre que possível. 53

54 GIMS: Contexto na Espiral 1 54

55 GIMS: Projeto do Sistema 55

56 Obrigado! Infraestruturas de Monitoração de Redes 56

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