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

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

Problemática Redes atuais: Necessidade máxima de estabilidade das estruturas Aumento significativo do número de componentes Heterogeneidade dos elementos Gerência de Redes: Modelos de Gerenciamento: cliente/servidor Monitoramento, análise e controle centralizados Problemas de super-utilização de recursos e tempos de resposta insatisfatórios em determinadas condições Formulação de alternativas: Agentes Móveis 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 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: Em quais situações, dentro da Gerência de Redes SNMP, o uso de AM’s podem apresentar benefícios? Em quais situações seu uso não é aconselhado? Há benefícios quanto ao tempo de resposta e a economia de recursos da rede? Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Resultados Obtidos Análise dos Resultados Análise do Tráfego Total Gerado preocupação em economia dos recursos de rede 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 AM: soma dos bytes enviados pela Estação de Gerenciamento, adicionada aos bytes enviados apurados de cada um dos elementos gerenciados envolvidos no experimento Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação

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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 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 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% 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 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 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação

Resultados Obtidos Análise dos Resultados Análise do Tráfego na Estação de Gerenciamento 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 Comparação: 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? Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação

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

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

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

Resultados Obtidos Análise dos Resultados 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 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 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação

AM-B <-> AM-C até 40 elementos = 35,13% 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% Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação

Resultados Obtidos Análise dos Resultados 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 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação

(em uma amostra a partir de 50 elementos) 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 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% 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 segundo experimento, onde a latência foi ligeiramente maior (até 10ms), a diferença entre os dois protótipos foi inferior: 6,03 vezes; 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) Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação

Comparações com Trabalhos Anteriores Confirma conclusões obtidas por (Rubinstein, 2001) e Costa (1999) com relação: Ao efeito da latência do gargalo -> o AM sofre menor influência da latência do que o SNMP 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 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 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. Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação

Conclusões Há necessidade de mecanismos mais robustos em algumas situações nas tarefas de GR: prover agilidade e escalabilidade consumindo o mínimo de recursos da rede AM’s 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 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 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 AM’s em aplicações de GR 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 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 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. Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação

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

Trabalhos Futuros 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 Comportamento reativo baseado no conhecimento prévio inteligência 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 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 Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação

Ana Lúcia Anacleto Reis Questionamentos? Ana Lúcia Anacleto Reis analucia@inf.ufsc.br anna@furb.br http://home.furb.br/anna Pós-Graduação em Ciências da Computação Dissertação