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Comparação SNMP x Agentes Móveis para Gerência de Redes Ana Lúcia Anacleto Reis Universidade Federal de Santa Catarina Curso de Pós-Graduação em Ciência.

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1 Comparação SNMP x Agentes Móveis para Gerência de Redes Ana Lúcia Anacleto Reis Universidade Federal de Santa Catarina Curso de Pós-Graduação em Ciência da Computação Início

2 2 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Roteiro Problemática Problemática Objetivos Objetivos Gerência com AM Gerência com AM u Vantagens u Como? u Quando? u Desenvolvimento de Aplicações Experimentos Experimentos u Ferramentas de desenvolvimento u Caracterização do Ambiente u Variáveis Apuradas u Condições de Rede Testadas u Abordagens de Implementação u Resultados Obtidos u Análise dos Resultados u Comparações Conclusões Conclusões u Trabalhos Futuros

3 3 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Problemática Redes atuais: Redes atuais: u Necessidade máxima de estabilidade das estruturas u Aumento significativo do número de componentes u Heterogeneidade dos elementos Gerência de Redes: Gerência de Redes: u Modelos de Gerenciamento: cliente/servidor u Monitoramento, análise e controle centralizados u Problemas de super-utilização de recursos e tempos de resposta insatisfatórios em determinadas condições u Formulação de alternativas: Agentes Móveis

4 4 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Objetivos Conhecer os conceitos de AM com o objetivo de avaliar seu potencial de uso em aplicações de GR Conhecer os conceitos de AM com o objetivo de avaliar seu potencial de uso em aplicações de GR Comparar os modelo mais utilizado atualmente (SNMP) e a nova proposta (Agentes Móveis) através de experimentos em uma estrutura de rede real Comparar os modelo mais utilizado atualmente (SNMP) e a nova proposta (Agentes Móveis) através de experimentos em uma estrutura de rede real Perguntas de pesquisa: Perguntas de pesquisa: u Em quais situações, dentro da Gerência de Redes SNMP, o uso de AMs podem apresentar benefícios? u Em quais situações seu uso não é aconselhado? u Há benefícios quanto ao tempo de resposta e a economia de recursos da rede?

5 5 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Gerência com Agentes Móveis Agentes Móveis: Agentes Móveis: u Não se limita ao sistema em que iniciou a execução u Tem a habilidade de auto-transportar de um sistema para outro, levando consigo seu estado u Implementação Tradicional: vai e volta u Abordagens distintas de implementação Principais Propostas: Principais Propostas: u Utilização complementar ao modelo SNMP u Recuperação de informações nos elementos gerenciados u Tarefas de alterações de variáveis da MIB u Operações específicas de gerenciamento (alteração de listas de roteamento, balanceamento de tráfego, testes de conectividade)

6 6 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Gerência com AMs Vantagens Processamento assíncrono e autônomo de tarefas Processamento assíncrono e autônomo de tarefas Redução de tráfego na rede Redução de tráfego na rede GR mais tolerante a falhas GR mais tolerante a falhas GR mais eficiente em redes de alta latência GR mais eficiente em redes de alta latência Maior escalabilidade Maior escalabilidade Evita acessos à rede (autonomia) Evita acessos à rede (autonomia)

7 7 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Gerência com AMs Como? AMs responsáveis até mesmo pela extração de informações de gerenciamento ( ) AMs responsáveis até mesmo pela extração de informações de gerenciamento ( ) Comunicar-se com a MIB ou com o agente SNMP ( ) Comunicar-se com a MIB ou com o agente SNMP ( ) u ações definidas pelo Gerente ou por outros agentes u envio mensagens SNMP aos agentes estacionários u envio de traps aos gerentes SNMP u criação de extensões da MIB, incluindo sub-ramos com dados onde o gerente poderia consultar u direcionamento de traps enviados por agentes SNMP para os AM, que procedem a ação correspondente, como se fossem gerentes

8 8 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Gerência com AMs Em quais situações/tarefas? Supostas Vantagens (em relação ao SNMP): Supostas Vantagens (em relação ao SNMP): u Tarefas que geram um único resultado u Ajustes na configuração que podem ser feitos a partir de regras pré-definidas u Aplicações Remotas u Segmentos de alta latência u Segmentos com conexão instável ou temporária u Situações imprevistas u Alterações uniformes Supostas Desvantagens (em relação ao SNMP) : Supostas Desvantagens (em relação ao SNMP) : u Em um pequeno conjunto de elementos gerenciados, dispostos em uma rede com latência tendendo a zero u Elementos com recursos de execução restritos

9 9 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Gerência com AMs Desenvolvimento Otimizado Utilizar abordagens de implementações que visem a otimização do tempo de resposta e a diminuição da utilização de recursos da rede: Utilizar abordagens de implementações que visem a otimização do tempo de resposta e a diminuição da utilização de recursos da rede: u ao final da tarefa, não retornar à origem u utilizar estratégias de descarregamento u utilizar múltiplos AMs u utilizar servidores de AMs u revisar o vetor de itinerários, quando for o caso u armazenamento local de classes

10 10 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Protótipos Desenvolvidos em Java 2 (JDK 1.3) Desenvolvidos em Java 2 (JDK 1.3) SNMP: SNMP: u JDMK 4.2 (Java Dynamic Management Kit) Agentes Móveis: Agentes Móveis: u JDMK 4.2 (Java Dynamic Management Kit) u IBM Aglets 1.2 Registro do Tráfego Gerado: Registro do Tráfego Gerado: u Tamosoft CommView 3.1 (através de portas conhecidas)

11 11 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Experimentos Caracterização do Ambiente Rede da Universidade Regional de Blumenau (FURB) Rede da Universidade Regional de Blumenau (FURB) AMs fazem a interação diretamente com os agentes SNMP estacionários em cada elemento gerenciado AMs fazem a interação diretamente com os agentes SNMP estacionários em cada elemento gerenciado Repetição de cada experimento: 10 vezes Repetição de cada experimento: 10 vezes Número de elementos gerenciados variando de 1 a 250 Número de elementos gerenciados variando de 1 a 250 Limitação às condições de rede disponíveis Limitação às condições de rede disponíveis Variáveis apuradas: tempo de resposta, tráfego no enlace de gargalo ou estação de gerenciamento e tráfego total. Variáveis apuradas: tempo de resposta, tráfego no enlace de gargalo ou estação de gerenciamento e tráfego total.

12 12 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Experimentos Condições de Rede Testadas Gerência Local Gerência Local u Equipamentos existentes no Campus I da FURB u EG no mesmo segmento de rede u Fast Ethernet (100 Mbits) u Latência tende a zero

13 13 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Experimentos Condições de Rede Testadas Gerência Remota 1 Gerência Remota 1 u Equipamentos existentes no Campus II da FURB u EG encontra-se no Campus I da FURB u Situação caracterizada por diferença de banda passante no gargalo: 10 Mbps

14 14 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Experimentos Condições de Rede Testadas Gerência Remota 2 Gerência Remota 2 u Equipamentos existentes no Campus I da FURB u EG conectada à rede via fax modem u Situação caracterizada por alta latência no gargalo: >100 ms

15 15 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Experimentos Abordagens de Implementação SNMP Tradicional SNMP Tradicional AM retorna à EG após tarefa (vai/volta) AM retorna à EG após tarefa (vai/volta) AM envia dados à EG após tarefa AM envia dados à EG após tarefa AM envia dados à EG em um intervalo de nós visitados AM envia dados à EG em um intervalo de nós visitados Utilizando um servidor de AMs Utilizando um servidor de AMs

16 16 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Resultados Obtidos Análise dos Resultados Análise do Tráfego Total Gerado Análise do Tráfego Total Gerado u preocupação em economia dos recursos de rede u impacto na rede é fator de ponderação durante a escolha da abordagem de gerência a ser utilizada SNMP: soma dos bytes enviados e recebidos pela Estação de Gerenciamento SNMP: soma dos bytes enviados e recebidos pela Estação de Gerenciamento AM: soma dos bytes enviados pela Estação de Gerenciamento, adicionada aos bytes enviados apurados de cada um dos elementos gerenciados envolvidos no experimento AM: soma dos bytes enviados pela Estação de Gerenciamento, adicionada aos bytes enviados apurados de cada um dos elementos gerenciados envolvidos no experimento

17 17 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação

18 18 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Análise dos Resultados Tráfego Total Gerado O tráfego total gerado pelo AM será sempre superior ao SNMP, seja para qualquer número de elementos gerenciados, mesmo sem considerar o tamanho do itinerário e das respostas obtidas, normalmente carregadas juntamente com o AM O tráfego total gerado pelo AM será sempre superior ao SNMP, seja para qualquer número de elementos gerenciados, mesmo sem considerar o tamanho do itinerário e das respostas obtidas, normalmente carregadas juntamente com o AM O tráfego gerado pelo AM tradicional (AM-B) é, em média 187 vezes maior do que o tráfego gerado pelo SNMP O tráfego gerado pelo AM tradicional (AM-B) é, em média 187 vezes maior do que o tráfego gerado pelo SNMP O tráfego gerado pelo SNMP representa 0,6147% do tráfego do AM tradicional, assim, a cada 10 bytes transferidos pelo SNMP, o AM tradicional transfere 1626 bytes O tráfego gerado pelo SNMP representa 0,6147% do tráfego do AM tradicional, assim, a cada 10 bytes transferidos pelo SNMP, o AM tradicional transfere 1626 bytes

19 19 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação SNMP AM-B = 187 vezes ou 0,6147% AM-B AM-C = 16,3% AM-B AM-D = 57,0% AM-B AM-E = 48,8% SNMP AM-D = 83 vezes ou 1,58%

20 20 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Análise dos Resultados Tráfego Total Gerado As otimizações realizadas em AM representam uma considerável diminuição de recursos da rede em relação ao AM tradicional As otimizações realizadas em AM representam uma considerável diminuição de recursos da rede em relação ao AM tradicional A adoção de estratégias de descarregamento apresenta os melhores resultados em relação ao AM tradicional, mas os valores apurados ainda são em muito superiores ao SNMP A adoção de estratégias de descarregamento apresenta os melhores resultados em relação ao AM tradicional, mas os valores apurados ainda são em muito superiores ao SNMP Para cada 10 bytes transferidos pelo protótipo SNMP, os protótipos AM-D e AM-E - que utilizam estratégias de descarregamento - transmitem 632 bytes Para cada 10 bytes transferidos pelo protótipo SNMP, os protótipos AM-D e AM-E - que utilizam estratégias de descarregamento - transmitem 632 bytes

21 21 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Resultados Obtidos Análise dos Resultados Análise do Tráfego na Estação de Gerenciamento Análise do Tráfego na Estação de Gerenciamento u preocupação em evitar sobrecarga na EG, em gargalos ou em segmentos estratégicos ou problemáticos SNMP e AM: soma dos bytes enviados e recebidos pela Estação de Gerenciamento SNMP e AM: soma dos bytes enviados e recebidos pela Estação de Gerenciamento Comparação: Comparação: u SNMP AM-B = 75,71% Existe a possibilidade de que, a partir de um determinado número de elementos gerenciados, o tráfego gerado pelo AM-B seja inferior ao SNMP? Existe a possibilidade de que, a partir de um determinado número de elementos gerenciados, o tráfego gerado pelo AM-B seja inferior ao SNMP?

22 22 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação

23 23 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Análise dos Resultados Tráfego Total Gerado O tráfego na EG gerado pelo AM-B jamais será inferior ao tráfego gerado pelo protótipo SNMP

24 24 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação

25 25 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Análise dos Resultados Tráfego Total Gerado Para o protótipo C SNMP AM-C = 53,28%

26 26 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Análise dos Resultados Tráfego Total Gerado Para o protótipo D O AM reporta ao gerente as respostas obtidas ao visitar 20% do itinerário, o que faz com que 5 mensagens sejam enviadas ao gerente durante a execução da tarefa. Para 30% => 1928 elementos Para 10% => 3140 elementos Para 5% => 4957 elementos

27 27 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Análise dos Resultados Tráfego Total Gerado Para o protótipo E 41% maior do que o SNMP no intervalo de elementos do experimento A reportagem de resultados também aconteceu a cada 20% do itinerário visitado

28 28 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Resultados Obtidos Análise dos Resultados Análise do Tempo de Resposta Análise do Tempo de Resposta Gerência Local: Latência < 1ms Largura de banda 100 Mbps

29 29 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação SNMP AM- B = 16 vezes O SNMP realiza a tarefa em 12,6% do tempo utilizado pelo AM-B O tempo de resposta do SNMP será sempre inferior ao tempo do AM-B nesta situação de rede.

30 30 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação SNMP AM-C = 9 vezes AM-B AM-C = 11,82% AM-B AM-D = 39,22% AM-C AM-D = 30,56% SNMP AM-D = 5 vezes

31 31 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Resultados Obtidos Análise dos Resultados Análise do Tempo de Resposta Análise do Tempo de Resposta Gerência Remota (1o. Experimento): Latência entre 2 e 10 ms Largura de banda na rede local 100 Mbps Largura de banda no enlace de gargalo 10 Mbps

32 32 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação SNMP consumiu somente 17,28% do tempo utilizado pelo AM-B SNMP AM-B = 6 vezes A menor banda passante afetou igualmente os dois protótipos A latência não foi suficiente para que o AM-B apresentasse melhores resultados

33 33 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação A diferença entre os tempos obtidos nos protótipos AM- C, AM-D e AM-E foram menos significativas do que no experimento anterior AM-B AM-C até 40 elementos = 35,13% AM-B AM-C acima de 40 elementos = 4,84% AM-B AM-E = 31,95%

34 34 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Resultados Obtidos Análise dos Resultados Análise do Tempo de Resposta Análise do Tempo de Resposta Gerência Remota (2o. Experimento): Latência entre 139 e 196 ms Perda 5,3% Largura de banda na rede local 100 Mbps Largura de banda no enlace de gargalo 28,8 Kbps

35 35 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação AM-B SNMP = 34,49% (em uma amostra a partir de 50 elementos) Devido à troca de mensagens SNMP trafegar inteiramente pelo segmento de gargalo

36 36 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação AM-C SNMP = 49,92% para número de elementos maior que 50 AM-D SNMP = 59,64% AM-E SNMP = 64,64% AM-C AM-B = 29,02% AM-D AM-B = 41,01% AM-E AM-B = 47,97%

37 37 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Comparações entre Experimentos No primeiro experimento, onde a latência tende a zero, os tempos de resposta do AM tradicional foram 10,07 vezes maiores do que os tempos do SNMP; No primeiro experimento, onde a latência tende a zero, os tempos de resposta do AM tradicional foram 10,07 vezes maiores do que os tempos do SNMP; No segundo experimento, onde a latência foi ligeiramente maior (até 10ms), a diferença entre os dois protótipos foi inferior: 6,03 vezes; No segundo experimento, onde a latência foi ligeiramente maior (até 10ms), a diferença entre os dois protótipos foi inferior: 6,03 vezes;

38 38 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação O comportamento do AM é semelhante nos dois experimentos O SNMP tem uma variação maior, devido à sua necessidade de transmitir no enlace de gargalo (que possui uma latência muito maior no segundo experimento)

39 39 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Comparações com Trabalhos Anteriores Confirma conclusões obtidas por (Rubinstein, 2001) e Costa (1999) com relação: Confirma conclusões obtidas por (Rubinstein, 2001) e Costa (1999) com relação: u Ao efeito da latência do gargalo -> o AM sofre menor influência da latência do que o SNMP u Ao efeito da banda passante do gargalo -> o AM e SNMP sofrem igualmente influência da banda passante Em redes locais e em redes com gargalo de baixa latência, a diferença entre os tempos de resposta apurados nos experimentos com o SNMP e AM tradicional foi semelhante Em redes locais e em redes com gargalo de baixa latência, a diferença entre os tempos de resposta apurados nos experimentos com o SNMP e AM tradicional foi semelhante

40 40 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Comparações com Trabalhos Anteriores Confirma os resultados obtidos nas simulações de (Rubinstein, 2001) com relação aos benefícios da adoção de estratégias de descarregamento Confirma os resultados obtidos nas simulações de (Rubinstein, 2001) com relação aos benefícios da adoção de estratégias de descarregamento Diverge de (Rubinstein, 2001) com relação à afirmação que o AM tradicional pode evitar a sobrecarga da EG ou enlace de gargalo. Com base nos protótipos desenvolvidos, somente o uso de estratégias de descarregamento pode garantir este benefício. Diverge de (Rubinstein, 2001) com relação à afirmação que o AM tradicional pode evitar a sobrecarga da EG ou enlace de gargalo. Com base nos protótipos desenvolvidos, somente o uso de estratégias de descarregamento pode garantir este benefício.

41 41 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Conclusões Há necessidade de mecanismos mais robustos em algumas situações nas tarefas de GR: Há necessidade de mecanismos mais robustos em algumas situações nas tarefas de GR: u prover agilidade e escalabilidade consumindo o mínimo de recursos da rede AMs adicionam vantagens táticas ao modelo de gerência de redes SNMP, através de sua extensa gama de recursos de desenvolvimento AMs adicionam vantagens táticas ao modelo de gerência de redes SNMP, através de sua extensa gama de recursos de desenvolvimento O uso de AM causa uma maior utilização dos recursos de rede, o que representa uma desvantagem em comparação ao SNMP O uso de AM causa uma maior utilização dos recursos de rede, o que representa uma desvantagem em comparação ao SNMP

42 42 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Conclusões O uso de abordagens diferenciadas de implementação minimiza os problemas de sobrecarga da rede como um todo, mas ainda não direciona a valores compatíveis com o SNMP O uso de abordagens diferenciadas de implementação minimiza os problemas de sobrecarga da rede como um todo, mas ainda não direciona a valores compatíveis com o SNMP A abordagem de implementação tradicional não consegue poupar a estação de gerenciamento, fazendo com que a mesma precise trocar uma quantidade de bytes 75,71% maior do que o SNMP A abordagem de implementação tradicional não consegue poupar a estação de gerenciamento, fazendo com que a mesma precise trocar uma quantidade de bytes 75,71% maior do que o SNMP Assim, as otimizações no desenvolvimento são imprescindíveis para garantir êxito no uso de AMs em aplicações de GR Assim, as otimizações no desenvolvimento são imprescindíveis para garantir êxito no uso de AMs em aplicações de GR

43 43 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Conclusões O uso de AM não se justifica para situações de gerência local, onde os tempos de resposta são muitos superiores aos obtidos pelo SNMP O uso de AM não se justifica para situações de gerência local, onde os tempos de resposta são muitos superiores aos obtidos pelo SNMP O melhor desempenho do SNMP em rede local deve-se a dois fatores: excesso de tráfego produzido pelo AM e ao tempo de processamento da tarefa em cada um dos elementos gerenciados, necessário ao AM O melhor desempenho do SNMP em rede local deve-se a dois fatores: excesso de tráfego produzido pelo AM e ao tempo de processamento da tarefa em cada um dos elementos gerenciados, necessário ao AM Em redes com enlace de gargalo onde a latência ainda permaneça baixa, os AM também têm seu desempenho pior do que o SNMP Em redes com enlace de gargalo onde a latência ainda permaneça baixa, os AM também têm seu desempenho pior do que o SNMP

44 44 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Conclusões Em tarefas de recuperação de variáveis da MIB, as principais vantagens de AM encontram-se em segmentos de rede separados da estação de gerenciamento por enlaces de gargalo com alta latência, tanto em relação à utilização do enlace de gargalo quanto ao tempo de resposta. Em tarefas de recuperação de variáveis da MIB, as principais vantagens de AM encontram-se em segmentos de rede separados da estação de gerenciamento por enlaces de gargalo com alta latência, tanto em relação à utilização do enlace de gargalo quanto ao tempo de resposta.

45 45 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Conclusões O maior potencial de uso de AM é direcionado à tarefas que podem ser executadas autonomamente O maior potencial de uso de AM é direcionado à tarefas que podem ser executadas autonomamente u Adição de novas facilidades u Funcionalidades já existentes executadas de maneira mais eficiente Viabilidade: modelo híbrido (SNMP + AM) Viabilidade: modelo híbrido (SNMP + AM) u AM em situações específicas u AM para ampliar funcionalidades do sistema de gerenciamento u Ponderação de custo-benefício

46 46 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Trabalhos Futuros Realização de experimentos em topologias transit-stub; Realização de experimentos em topologias transit-stub; Implementação de outras funcionalidades aos protótipos de AM desenvolvidos, adicionando mecanismos de detecção ou prevenção de problemas no gerenciamento de desempenho Implementação de outras funcionalidades aos protótipos de AM desenvolvidos, adicionando mecanismos de detecção ou prevenção de problemas no gerenciamento de desempenho u Comportamento reativo baseado no conhecimento prévio u inteligência

47 47 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Trabalhos Futuros Análise da viabilidade de utilização de AM e de suas técnicas diferenciadas de implementação em outros tipos de aplicações que atualmente utilizam a arquitetura cliente- servidor, inclusive outras funções da gerência de redes Análise da viabilidade de utilização de AM e de suas técnicas diferenciadas de implementação em outros tipos de aplicações que atualmente utilizam a arquitetura cliente- servidor, inclusive outras funções da gerência de redes Estudo de uma abordagem diferente: sistemas multi- agentes com características de colaboração, o que poderia direcionar em esforços na descentralização de algumas das funções de gerência, por exemplo, a gerência de falhas Estudo de uma abordagem diferente: sistemas multi- agentes com características de colaboração, o que poderia direcionar em esforços na descentralização de algumas das funções de gerência, por exemplo, a gerência de falhas

48 48 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação Questionamentos? Ana Lúcia Anacleto Reis


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