Gerenciamento Hierárquico por Exceção em Ambiente ATM
Dante Augusto Couto Barone (orientador)
Liane Margarida Rockenback Tarouco (co-orientador)
ulbrich@inf.ufrgs.br
As abordagens de gerenciamento de redes baseadas em arquiteturas centralizadas as quais utilizam-se do mecanismo de polling para a transferência de grandes quantidades de informações entre entidades de gerenciamento não vêm a ser adequadas para a utilização em ambientes ATM, onde os tempos de respostas exigidos para o gerenciamento de maneira efetiva passam a ser impossíveis de serem atendidos, entre outras restrições. Este artigo apresenta o estágio atual da dissertação de mestrado a qual tem por objetivo a proposta da realização de gerenciamento em ambientes ATM através da utilização de uma arquitetura hierárquica e dirigida a eventos, possibilitando-se o tratamento automatizado dos mesmos.
A infra-estrutura de telecomunicações atual tem-se mostrado inadequada para o transporte rápido e eficiente das diversas mídias de informação, dando lugar a redes digitais de alta velocidade. ATM (Asynchronous Transfer Mode) é um padrão de redes de alta velocidade orientadas à conexão o qual busca a integração de uma variedade de aplicações e provê desempenho adequado e tempo de resposta preciso. A necessidade de gerenciamento das redes ATM vem a ser fundamental para a maximização da eficiência de sua utilização, dada a complexidade e a flexibilidade inerentes.
Soluções que eram adequadas para outras tecnologias, no entanto, passam a ser insuficientes para o gerenciamento ATM, sugerindo uma redefinição da estrutura de gerência ou uma adequação dos modelos existentes [1].
Em aspectos gerais, as abordagens centralizadas têm-se mostrado inadequadas para o gerenciamento eficiente de redes com um grande número de nós ou com grande diversidade de dispositivos, devido ao grande volume de informações a serem tratadas e à dispersão geográfica das mesmas [2], não sendo adequadas ao gerenciamento em ambientes ATM.
A arquitetura hierárquica, em contrapartida, garante a distribuição das tarefas de gerenciamento ao longo de vários gerentes, economizando recursos e utilização da largura de banda da rede [3], permitindo, ainda assim, a centralização das informações de gerência.
O mecanismo de polling empregado nos sitemas de gerenciamento atuais para a transferência de grandes volumes de dados sobrecarrega os operadores de rede com dados crus, redundantes e de difícil assimilação para a diagnosticação de problemas e determinação de ações de controle apropriadas. O conteúdo das informações relativo ao total de dados transferidos é geralmente muito baixo. A gerência por exceção vem a apresentar-se como uma alternativa, reduzindo o tráfego de mensagens entre entidades de gerência e permitindo o gerenciamento através da definição de alarmes relacionados aos problemas relevantes na rede, proporcionando o provimento de tratamento automatizado aos mesmos.
2.GERÊNCIA EM AMBIENTE ATM
A gerência de redes ATM é muito similar a gerência de redes não-ATM, onde ambas recaem nas mesmas cinco áreas funcionais: falhas, configuração, contabilidade, desempenho e segurança. No entanto, os modelos de gerência tradicionais, baseados na arquitetura gerente/agente/objetos gerenciados, apresentam restrições quando utilizados para a gerência de redes ATM, devido às novas características apresentadas, onde os tempos de respostas exigidos passam a ser impossíveis de serem atendidos pelo modelo de gerência tradicional. As questões as quais se aplicam somente à gerência ATM se resumem em: taxas de dados altas e variáveis chegam em quantidades muito maiores de informações a um gerente, em qualquer intervalo de tempo, necessitando-se de sistemas mais robustos e poderosos; redes ATM compreendem diversos tipos de tráfego, levando ao rastreamento de um maior número de informações da camada física; a introdução de caminhos virtuais sobre caminhos físicos agrega a complexidade de uma camada; a possibilidade de diversos níveis de QoS (Quality of Service) requerem o cumprimento dos mesmos e a notificação de violações [4].
Ao questionar-se a eficiência do modelo de gerência tradicional para a gerência de redes ATM, duas abordagens podem ser adotadas: a melhoria do modelo existente - através da adição de novas funcionalidades e pequenas alterações em sua estrutura, sem maiores alterações em relação a características básicas - ou a redefinição total da estrutura de gerência [1].
3.GERÊNCIA HIERÁRQUICA
Enquanto as grandes redes encontram-se estruturadas hierarquicamente, o gerenciamento das mesmas permanece popularizado na arquitetura centralizada, não havendo distribuição das atividades de gerenciamento ou ainda delegação de tarefas ao longo desta. Na arquitetura centralizada, todas as atividades de gerenciamento recaem sobre a figura de um único gerente, o qual utiliza-se do método de polling para a reunião das informações de gerência e verificação do estado da rede. Esta arquitetura resulta em uma grande utilização da banda da rede para a realização de tarefas de gerenciamento, onde é gerada uma excessiva quantidade de tráfego, principalmente nos enlaces conectados à estação de gerência [5] [6].
A concentração da maior parte do processamento em um único gerente, o qual frequentemente interage com um número demasiado de agentes, limita a habilidade de gerenciamento da rede, tanto em relação ao número de variáveis a serem requisitadas quanto a frequência com que esta operação é realizada [7]. A arquitetura centralizada não se mostra, ainda, suficientemente eficiente para prover a capacidade de utilização dos dados coletados por um gerente para a tomada de decisões de controle de maneira automática, as quais responderiam pró-ativamente a problemas da rede.
A necessidade de distribuição da gerência da rede torna-se, assim, evidente, onde responsabilidades gerenciais são divididas entre gerentes locais os quais cobrem domínio distintos, sendo cada um responsável pelo gerenciamento de um conjunto de agentes.
As principais vantagens apresentadas por ambas arquiteturas centralizada e distribuída podem ser obtidas através da hierarquização do gerenciamento, onde introduz-se dois ou mais níveis de gerentes. O gerente de mais alto nível hierárquico é responsável pela coordenação dos gerentes hierarquicamente inferiores, sendo denominado gerente de gerentes (manager of managers). Os demais gerentes são denominados gerentes intermediários ou simplesmente gerentes [2].
A arquitetura hierárquica garante a distribuição das tarefas de gerenciamento ao longo dos gerentes, economizando recursos e utilização da banda da mesma, uma vez que reduz-se o número de valores gerenciados, o que passa a reduzir o fluxo de informações, por consequencia [3]. Garante-se, ainda, a possibilidade de centralização das informações de gerenciamento no gerente de gerentes. A centralização das informações de gerência, no entanto, torna-se mais difícil e passa a consumir mais tempo [6].
4.GERÊNCIA POR EXCEÇÃO
A deteção e o tratamento de exceções possuem um papel central no gerenciamento de redes. Redes ATM requerem monitoração e controle de recursos em tempo-real para o provimento do uso otimizado dos equipamentos e facilidades de comunicação disponíveis, provendo o desempenho esperado. No entanto, a complexidade demasiada das redes, aliada ao volume de tráfego de dados torna os operadores de rede incapazes da realização do controle apropriado das mesmas. Os sistemas de gerenciamento atuais, baseados em mecanismos de polling, sobrecarregam os operadores de rede com dados crus, redundantes e de difícil assimilação para a diagnosticação de problemas e determinação de ações de controle apropriadas.
O conteúdo das informações relativo ao total de dados transferidos é geralmente muito baixo. Operadores de rede não são capazes de filtrar este grande fluxo de informações, onde os valores deveriam ser combinados para a produção de informações úteis.
Este tipo de gerenciamento não provê as informações necessárias para controles em tempo-real. Alternativamente, a gerência por exceção utiliza-se da transferência de informações entre entidades de gerência na forma de eventos, os quais contém notificações sobre ocorrências significativas na rede. Pollings são utilizados de maneira infrequente, apenas para a determinação da conectividade entre entidades de gerência. Informações relacionadas à configuração da rede e níveis normais de desempenho do sistema são mantidas, indicadas por métricas derivadas de medições de amostras de dados coletados. Tais informações são utilizadas em conjunto com os eventos para diagnosticar problemas e tomar decisões para a realização de ações de controle [8].
A gerência por exceção provê informações na forma apropriada para a aplicação da tecnologia de sistemas especialistas, podendo estes diagnosticar problemas, recomendar decisões ou, em alguns casos, realizar ações de controle automatizadas.
Como, em grande parte dos casos, problemas são manifestado por um grande número de alarmes, os últimos devem ser correlatados para a indicação das causas, permitindo um tratamento apropriado.
5.VALIDAÇÃO DA PROPOSTA
A proposta será validada através da implantação de um sistema e análise dos resultados obtidos.
Utilizar-se-á o protocolo SNMPv2 para a realização das trocas de mensagens entre as entidades de gerência. Os eventos serão identificados a partir dos objetos gerenciáveis das MIBs MIB-II, ILMI e AToM, juntamente com as funcionalidades apresentadas pela MIB RMON [9]. O tratamento automatizado de alertas deverá ocorrer de maneira integrada ao Sistema de Alertas do ambiente CINEMA (Cooperative Integrated Network Management) [10], como proposto em [11]. O sistema apresentará três níveis hierárquicos: agentes, gerentes e um gerente de gerentes.
O sistema ainda encontra-se em fase de planejamento.
A gerência de ambientes ATM através da utilização de mecanismos tradicionais, baseados em arquiteturas centralizadas e mecanismos de polling, permite um gerenciamento restrito e ineficiente. A continuidade da utilização do padrão SNMP para a gerência de redes de alta velocidade requer a adição de novas funcionalidades e melhorias em eficiência e utilização de recursos, adaptando-se às novas exigências impostas pelo avanço tecnológico.
O estudo das principais características das redes ATM e metodologias alternativas para o gerenciamento de redes levou a corrente proposta. A utilização da arquitetura de gerenciamento hierárquica, aliada a utilização do SNMPv2 - constituindo-se este em um padrão de fato, possibilita o gerenciamento de redes ATM e não-ATM de maneira simultânea, através de um único sistema de gerenciamento.
No entanto, somente a implantação do sistema a ser implementado e a correta análise dos resultados obtidos poderão validar a proposta, apontar melhorias à mesma ou apontar, ainda, a necessidade de novas abordagens para o gerenciamento de ambientes ATM.
Agradeço à CAPES pelo auxílio financeiro durante a realização do curso de pós-graduação em Ciência da Computação. Agradeço ao professores Dante Augusto Couto Barone e Liane Margarida Rockenback Tarouco pela atenção, dedicação e aconselhamentos.
[1] M.V.Vasconcelos, M.Oliveira, C.T.Souza, M.França. ÁTILA – Uma Arquitetura Inteligente e Distribuída para o Gerenciamento de Redes ATM. In: XVI Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores, Rio de Janeiro, Maio 1998. Anais. SBC/UFF, 1998, pp 159-178.
[2] C.G.Weissheimer. Um Modelo Organizacional Heterogêneo de Gerência de Redes. Porto Alegre, CPGCC/UFRGS, Abril 1994. (Dissertação de Mestrado)
[3] M.Siegl, G.Trausmuth. Hierarquical Network Management – A Concept ans its Prototype in SNMPv2. Vienna, University of Technology, February, 1995.
[4] J.Abusamra. ATM Net Management: Missing Pieces. In: Data Communications. Vol. 27, No. 7, May 1998. pp 143-148.
[5] R.Kooijman. Divide and conquer in network management using event-driven network area agents. Department of Computer Science, University of Twente, May 1995.
[6] A. Leinwand. Network Management: a Pratical Perspective. 2nd ed. Reading, MA: Addison-Wesley, 1996.
[7] G.Goldszmidt, Y.Yemini. Distributed Management by Delegation. New York City, Computer Science Department, Columbia University, June 1995.
[8] L.LaBarre. Mnagement By Exception: OSI Event Generation, Reporting, and Logging. The MITRE Corporation, Burlington Road, 1991.
[9] L.R.Ulbrich. Monitoração Ativa Remota. Porto Alegre, CPGCC/UFRGS, Dezembro 1997. (Trabalho Individual)
[10] E.L.Madruga. Ferramentas de Apoio à Gerência de Falhas e Desempenho em Contexto Distribuído. Porto Alegre, CPGCC/UFRGS, Março 1994. (Dissertação de Mestrado)
[11] C.M.Nunes. Um Discriminador Inteligente de Eventos de Rede para o Ambiente CINEMA. Porto Alegre, CPGCC/UFRGS, Maio 1997. (Dissertação de Mestrado)