Monitoração de Desempenho de Redes Curso SCI/RNP 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba.

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1 Monitoração de Desempenho de Redes Curso SCI/RNP http://wiki.monipe.rnp.br 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR Arquitetura do perfSONAR José Augusto Suruagy Monteiro Baseado em slides do Jeff Boote (Internet2)

2 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 2 Motivação e Objetivos Arquitetura Orientada a Serviços (SOA) Visão geral da Arquitetura – Componentes de serviço – Exemplos de clientes Interações do Arcabouço – Implantando um serviço – Interação simples Cliente/Serviço Eco Solicitação de Metadados Solicitação de Dados – Interação do serviço de descoberta (LS)

3 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 3 Até agora vimos que o arcabouço do perfSONAR pode ser usado para resolver problemas de desempenho fim-a-fim para caminhos multidomínios. O arcabouço é composto por diversos componentes e considerações de projeto únicos, todos os quais operam de forma cooperativa apesar de independente – Cada funcionalidade está separada numa função específica – Clientes e servidores interagem através de protocolos baseados em XML – Dados das medições são codificados em formatos expressivos XML Motivação e Objetivos

4 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 4 Middleware de medições de redes interoperável: – Modular – Baseado em serviços Web – Descentralizado – Controlado localmente Integra – Ferramentas de medições de rede e arquivos de dados – Manipulação de dados – Serviços de informação Descoberta Topologia Autenticação e autorização Baseado em: – Esquemas do Grupo de Trabalho de Medições de Rede (NM) do Open Grid Forum (OGF) – Atualmente está sendo formalizada a especificação dos protocolos perfSONAR no grupo de trabalho de Controle de Medições de Rede (NMC) – A descrição da topologia da rede está sendo definida pelo Grupo e Trabalho de Linguagem de Marcação de Rede (NML) Arquitetura Orientada a Serviços (SOA)

5 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 5 Serviço de Ponto de Medição (MP – Measurement Point) – Permite o disparo de testes de desempenho Serviço de Arquivo de Medições (MA – Measurement Archive) – Armazena e publica os resultados de monitoração de desempenho Serviço de Transformação – Transforma os dados (agregação, concatenação, correlação, tradução, etc.) Protetor de recursos – Arbitra o consumo de recursos limitados – Outros serviços delegam a ele uma parte limitada das decisões de autorização Estes serviços dizem respeito especificamente à tarefa de monitoração e análise do desempenho de redes Arquitetura Orientada a Serviços (SOA)

6 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 6 Serviço de Descoberta (LS – Lookup Service) – Permite ao cliente descobrir os serviços existentes e outros serviços LS. – Dinâmico: os serviços se registram no LS e mencionam as suas capacidades, eles também podem sair ou serem removidos se ficarem indisponíveis Serviço de Topologia – Torna a informação sobre a topologia da rede disponível para o ambiente – Encontra o MP mais próximo, provê informações de topologia para as ferramentas de visualização Serviço de Autenticação – Funcionalidade de autenticação e autorização para o ambiente – Os usuários podem ter diversos papeis, a autorização é realizada baseada no papel do usuário – Relação de confiança entre as redes Estes serviços correspondem à infraestrutura relacionada com a descoberta e federação entre os serviços de redes disponíveis Arquitetura Orientada a Serviços (SOA)

7 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 7 Arquitetura Orientada a Serviços (SOA) Onde posso obter mais informações sobre o domínio B/IP d,e,f e o domínio A/IP a,b,c? Cliente Rede ARede B LS ALS B MA A MA B ab cd e f a,b,c : Rede A, MA A Obtenha utilização dos enlaces d,e,f Tome Obtenha utilização dos enlaces a,b,c Tome Gráfico útil gLS LS A, LS B d,e,f : Rede B, MA B Onde está a utilização dos enlaces para- IPs d,e,f?

8 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 8 Visão Geral da Arquitetura

9 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 9 Visão Geral da Arquitetura do perfSONAR Pontos de Medição Serviços de Dados Arquivos de Medição Transformações Configuração Serviços Auth(n/z) Infraestrutura Serviços de Informação Topologia Descoberta Análise/Visualização Interfaces Gráficas do Usuário Páginas Web Alarmes NOC

10 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 10 Os Pontos de Medição (MP) formam a camada mais baixa da infraestrutura de monitoração – Interage diretamente com a ferramenta de medição – Pode oferecer controle via WS para medições sob demanda – Pode oferecer uma interface para medições agendadas regularmente Papeis do Ponto de Medição – Utiliza ferramentas bem conhecidas para realizar as medições – Oferece, no mínimo, um armazenamento cache para as medições realizadas recentemente – Interage com os arquivos de medições (MAs) para arquivar as medições realizadas Exemplos: – perfSONAR-BUOY (Testes com OWAMP e BWCTL) – PingER (Testes com Ping) – Command Line MP (CL-MP) – BWCTL MP Visão Geral da Arquitetura – MP

11 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 11 Os arquivos de medições (MA) armazenam os resultados das medições de desempenho da rede – Interface WS para armazenar e consultar – Interage com banco de dados de retaguarda (Ex. SQL, RRD) Papeis do Arquivo de Medições: – Expor medições históricas e atuais de diversos tipos – Retirar as consultas de dados dos pontos de medição (MPs) Exemplos: – perfSONAR-BUOY (Dados do OWAMP e do BWCTL) – PingER (Dados de Ping) – SNMP MA/RRD MA – Status MA Visão Geral da Arquitetura – MA

12 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 12 O Serviço de Transformação (TrS – Transformation Service) realiza operações sobre conjuntos de dados (ex., agregação, correlação). – Interface WS – Potencial para armazenar operações bem conhecidas, e reproduzi-las posteriormente Papeis do Serviço de Transformação: – Remove consultas complexas estatisticamente dos MAs – Provê um canal para operações populares (ex., executar estatísticas sobre diversos conjuntos de dados dinâmicos). Exemplos (Planejados): – Ferramentas de diagnóstico de caminhos Combinar diversas métricas (caminho da rede, utilização, latência, largura de banda) – Apresentação dos dados Resultados estatísticos a partir de dados brutos Visão Geral da Arquitetura – TrS

13 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 13 O Protetor de Recursos (RP – Resource Protector) monitora o desempenho relativo e a disponibilidade da infraestrutura de monitoração – Conhecimento dos serviços numa dada implantação – Política definida sobre o acesso e os recursos Papeis do Protetor de Recursos: – Protege o tempo e os recursos dos serviços para que não sejam superutilizados Demasiadas consultas a partir de uma mesma fonte Demasiados dados para uma mesma consulta – Coopera com as entidades de Autenticação e Autorização (AA) Exemplos (Planejados) – Proteção de Dados Limita o tamanho, duração e frequência das consultas – Proteção do Serviço Limita o acesso à funcionalidade do serviço Visão Geral da Arquitetura – RP

14 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 14 O Serviço de Descoberta (LS – Lookup Service) é o nome geral para o serviço e para a infraestrutura de descoberta de dados – Facilita a descoberta de serviços e de dados através do conceito de registro – Resume e distribui o trabalho de localização através de camadas de descoberta Home Lookup Services (hLS) – cache local de dados para diversos serviços Global Lookup Services (gLS) – trabalha de forma similar ao DNS para localizar informações através de consultas genéricas Papeis do Serviço de Descoberta: – Remove consultas específicas sobre dados e serviços dos pontos de medição e de arquivo (MPs e MAs) – Distribui informação globalmente baseado nas condições locais – Garante a atualidade das informações numa infraestrutura dinâmica Visão Geral da Arquitetura – LS

15 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 15 O Home Lookup Service (hLS) interage diretamente com outras partes do ambiente perfSONAR – É recomendada a implantação por domínio Aceita informações de Registro a partir do ambiente – Ex.: um MA registrará o seu nome, localização e metadados disponíveis – Metadados = porção estática de uma medição (assunto, e não os resultados) Responde a Consultas sobre serviços e dados – Serviços procurando os demais (ex. MP procurando um MA) – Aplicações cliente procurando dados Visão Geral da Arquitetura – LS

16 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 16 O Global Lookup Service (gLS) serve como um oráculo do ambiente perfSONAR – Nuvem global de serviços cooperando para distribuir informações – Gerencia os hLSs na camada mais baixa Aceita informações de Registro apenas de hLSs! – Ex.: um hLS registrará o seu nome, localização, e um resumo dos serviços e dos dados que contém – Resumo = lista condensada de domínios, endereços IP, tipos de dados Responde a Consultas sobre serviços e dados – Similar a consultas hLS, mas mais focados em onde ao invés de o quê – A resposta é tipicamente um hLS a ser contatado e não um resultado direto Visão Geral da Arquitetura – gLS

17 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 17 Visão Geral da Arquitetura – LS

18 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 18 Comunidades = Marcação de conteúdo da Web 2.0 – Flicker (rotule as suas fotos com uma categoria) – iTunes (rotule sua música com um gênero) Como isto ajuda a consulta e descoberta de medições? – Mais um eixo de pesquisa – Mais legível e compreensível para os humanos do que endereços IP e nomes de hospedeiros Use tantos quanto forem necessários: – Redes(ex. Campus, Regional, Troncal) – Organização virtual ou Projeto (ex.: USATLAS, eVLBI, etc.) – Organização (DOE) – Outras? Visão Geral da Arquitetura – Comunidades

19 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 19 Exemplo: Alguma Organização Virtual está configurando uma monitoração. – Todos os sítios querem realizar testes entre si – Nem todos estão se conectando de uma vez, e a participação na OV pode ser volátil. – Estratégia 1: Coordenador central da OV mantém uma lista dos participantes (e deve atualizá-la frequentemente) Toda a monitoração é manual: inserção e remoção de máquinas de teste com mudança da lista – Estratégia 2: OV recomenda um rótulo para todas os novos hospedeiros Todos os membros da OV procuram pelos hospedeiros de teste (periodicamente) que compartilham o mesmo rótulo Visão Geral da Arquitetura – Comunidades

20 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 20 Tela do Toolkit (ao configurar um hospedeiro): Topo: Comunidades com as quais o hospedeiro escolheu se associar Em baixo: comunidades populares – A palavra nuvem está baseada no que encontramos no gLS – quanto maior a palavra, maior é o número de pessoas que estão usando esta classificação Visão Geral da Arquitetura – Comunidades

21 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 21 Lista de hospedeiros da comunidade LHC: Visão Geral da Arquitetura – Comunidades

22 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 22 O Serviço de Topologia (TS) reúne e armazena informação da topologia da rede de forma semelhante ao serviço de descoberta (LS) – Interfaces com ferramentas de rede externas (circuitos dinâmicos, base de dados do NOC) – Provê uma interface de consulta Papeis do Serviço de Topologia: – Reúne topologia da rede de diversas fontes – Correlaciona a informação encontrada em outras fontes de TS para prover uma visão completa da disponibilidade da rede – Interface com ferramentas de medição para associar medições com porções especificas da infraestrutura Visão Geral da Arquitetura – TS

23 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 23 O serviço de Autenticação e Autorização (AS) serve como um portal para o gerenciamento de identidades – O gerenciamento de identidade depende da atribuição de papeis para um dado usuário através de atributos, ex., permissão para fazer algo – O AS irá se comunicar através de WS com um cliente e passará credenciais de modo a validar uma ação ou tarefa – O AS protegerá o acesso a serviços e a dados Papeis do Serviço de Autenticação: – Validar as credenciais de serviços e de clientes – Agir em nome dos usuários para adquirir as permissões necessárias Visão Geral da Arquitetura – AS

24 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 24 Os seguintes exemplos ilustrarão o mecanismo dos serviços e dos protocolos: – Implantando um serviço – Interação simples entre Cliente/Sevidor Eco Solicitação de Metadados Solicitação de Dados – Interação com o serviço de descoberta Interação do Ambiente

25 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 25 Um serviço perfSONAR é implantado junto com a infraestrutura de medições São descritas interações com o serviço de descoberta e com os clientes Implantando um Serviço

26 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 26 Implantando um Serviço Rede Inicial: Roteador, 2 máquinas e uma única conexão externa

27 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 27 Implantando um Serviço Instale Cacti em uma das máquinas para realizar monitoração com o SNMP

28 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 28 Implantando um Serviço O Cacti armazena os resultados em uma base de dados RRD na máquina.

29 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 29 Implantando um Serviço Realiza operações Get do SNMP

30 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 30 Implantando um Serviço Armazena os resultados numa base de dados RRD

31 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 31 Implantando um Serviço Instala um serviço perfSONAR para expor os dados (SNMP MA).

32 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 32 Implantando um Serviço O MA SNMP trabalha junto com o Cacti e a base RRD para construir uma lista de informações.

33 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 33 Implantando um Serviço É criada uma base XML com as medições disponíveis.

34 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 34 Implantando um Serviço Exporta os dados das medições em XML para o LS mais próximo

35 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 35 Implantando um Serviço Algo consulta o serviço

36 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 36 Implantando um Serviço O serviço verifica se a consulta corresponde a algo na base de dados.

37 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 37 Implantando um Serviço Se houver uma correspondência, os dados são recuperados da base RRD

38 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 38 Implantando um Serviço Os dados são repassados para o solicitante original na forma de uma mensagem XML

39 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 39 Solicitação de Eco (EchoRequest) – Enviado para um serviço para testar conectividade – Pode ser feito arbitrariamente complexo pelo projetista do serviço Testa armazenamento de retaguarda Testa autoverificações internas – Mínimo é um ping você está vivo (are you alive) Interação Cliente/Serviço

40 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 40 Interação Cliente/Serviço O Cliente envia um pedido de eco (EchoRequest) para o serviço para checar se está ativo/vivo

41 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 41 Interação Cliente/Serviço O Serviço envia uma resposta de eco (EchoResponse) para completar a verificação

42 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 42 MetadataKeyRequest – Para um dado metadados (parcial), consulta o serviço para verificar se ele existe ou não – Retorna uma chave (key), ex.: token reapresentável, para acessar os dados Interação Cliente/Serviço

43 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 43 Interação Cliente/Serviço O Cliente envia um pedido de MetadataKeyRequest para verificar o status de uma interface específica

44 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 44 Interação Cliente/Serviço O serviço verifica a informação contra o conteúdo de uma base XML

45 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 45 Interação Cliente/Serviço A base XML responde com os resultados da busca – se tiver sucesso uma chave será fornecida ao serviço para que seja repassada ao cliente.

46 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 46 Interação Cliente/Serviço O serviço retorna uma MedatadaKeyResponse para o cliente.

47 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 47 SetupDataRequest – Dada uma chave ou metadados (parcial), retorna informação sobre as medições. – Pode ser filtrada pelo tempo para prevenir obter mais resultados do que o necessário Interação Cliente/Serviço

48 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 48 Interação Cliente/Serviço O cliente envia um SetupDataRequest procurando os dados da interface. O cliente deve fornecer uma chave ou um metadados semelhante ao MetadataKeyRequest

49 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 49 Interação Cliente/Serviço O serviço consulta a base XML para verificar a informação da interface ou da chave, fornecida pelo cliente.

50 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 50 Interação Cliente/Serviço A base CML foi capaz de verificar a informação para o serviço.

51 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 51 Interação Cliente/Serviço O serviço envia uma consulta específica ao banco de dados de retaguarda. A consulta depende do gerenciador de banco de dados específico (ex., RRD ou SQL)

52 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 52 Interação Cliente/Serviço A base retorna os resultados para o serviço.

53 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 53 Interação Cliente/Serviço O serviço prepara uma resposta SetupDataResponse para o cliente.

54 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 54 Serviços se registram com um hLS Os hLSs resumem o que sabem e passam para os gLSs gLSs trocam as informações conforme a necessidade Clientes necessitam de um processo de múltiplos passos para encontrar a informação: – Consulta o gLS – Consulta o hLS apropriado – Consulta os serviços apropriados Interação do Serviço de Descoberta

55 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 55 Interação do Serviço de Descoberta Rede inicial, um domínio implantou alguns serviços perfSONAR e um hLS

56 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 56 Interação do Serviço de Descoberta Os serviços se registram com o hLS. Informações sobre os dados que estão coletando e outras são enviadas ao hLS para processamento

57 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 57 Interação do Serviço de Descoberta O hLS irá resumir a informação que receber no formato desejado pelos gLSs.

58 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 58 Interação do Serviço de Descoberta O hLS irá se registrar em uma instância do gLS. Note que ele pode contatar quantos desejar, mas basta enviar para um deles.

59 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 59 Interação do Serviço de Descoberta Periodicamente cada gLS irá compartilhar com os demais as informações dos hLSs que ele conhece.

60 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 60 Interação do Serviço de Descoberta Uma aplicação cliente está procurando por dados SNMP em um domínio específico. Ele consulta a nuvem gLS.

61 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 61 Interação do Serviço de Descoberta O gLS responderá com o hLS que deverá ser contatado para obter mais informações.

62 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 62 Interação do Serviço de Descoberta O cliente enviará uma consulta semelhante, mas possivelmente mais específica ao hLS.

63 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 63 Interação do Serviço de Descoberta O cliente irá contatar o serviço sugerido pelo hLS para obter os dados desejados.

64 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 64 Interação do Serviço de Descoberta O serviço retorna os dados para o cliente.

65 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR 65 Vimos a Arquitetura Vimos como ela funciona junto Conclusões

66 Monitoração de Desempenho de Redes Curso SCI/RNP http://wiki.monipe.rnp.br 16º Seminário RNP de Capacitação e Inovação | 18 a 22 de outubro de 2010 | Curitiba - PR Arquitetura do perfSONAR José Augusto Suruagy Monteiro Baseado em slides do Jeff Boote (Internet2)