PipeConf: Uma Arquitetura Integrada para Configuração Automatizada de Ativos de Rede Heterogêneos

O gerenciamento manual de ativos de rede está suscetı́vel a erros de configuração, falta de padronização, grande quantidade de trabalho repetitivo e pouca ou nenhuma rastreabilidade de alterações ao longo do tempo. A abordagem Infrastructure as Code (IaC) permite automatizar o processo de configuração de recursos como sistemas operacionais, serviços de rede, contêineres e aplicações, tratando-os como software e possibilitando a padronização e reversão da configuração. Este artigo propõe uma arquitetura integrada a partir de ferramentas de softwares diferentes e que usam a abordagem IaC, a fim de automatizar a configuração de ativos de rede, conside
rando diferentes modelos e fabricantes. Uma avaliação quantitativa mostra a eficiência da arquitetura em tempo de resposta e escalabilidade. A arquitetura obteve um ganho proporcional de 83% no tempo médio de resposta para gerenciar 128 ativos, sem aumento significativo no uso de processamento e memória.

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1. PipeConf: Uma Arquitetura Integrada para Configuração Automatizada de Ativos de Rede Heterogêneos Aécio S. Pires 1, Paulo D. Maciel Jr. 1, Diego Pessoa 1, Fernando Matos 2, Aldri Santos 3 1 Instituto Federal da Paraíba (IFPB) 2 Universidade Federal da Paraíba (UFPB) 3 Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) XXVI WGRS 16 de agosto de 2021
2. Agenda • Introdução • Arquitetura PipeConf • Avaliação Quantitativa • Conclusão 2
3. Introdução 3
4. Motivação • Demanda real em uma rede com cerca de 2.000 ativos de rede (switches e roteadores) • Heterogeneidade dos ativos de rede • Problemas com o gerenciamento manual de configuração • Dificuldades para aderir à abordagem Infraestrutura como Código (IaC) 4
5. Requisitos para Alcançar uma Gerência de Redes Efetiva • Elaboração de uma arquitetura modular • Centralização e automação da configuração dos ativos de rede • Definição de regras que permitam mudanças no comportamento do sistema • Abstração de sintaxes de comandos para diferentes modelos de ativos de rede 5
6. Arquitetura Proposta: PipeConf • Arquitetura de software modular • Baseada em políticas para suportar diversos fluxos de trabalho • Proporciona a automação da configuração de ativos de rede heterogêneos • Utiliza a abordagem de infraestrutura como código (IaC) 6
7. Trabalhos Relacionados Autor IaC Ger. de Config. Versionam ento Interopera bilidade Arquitetura de Software Políticas [Opara-Martins et al. 2016] [Duplyakin et al. 2015] [Vilalta et al. 2020] [Chen et al. 2018] [Netto et al. 2017] [Jiang and Adams 2015] [Sette et al. 2019] [Cox et al. 2017] [Oliveira et al. 2018] PipeConf
8. Arquitetura PipeConf 8
9. Arquitetura PipeConf 9
10. Políticas 10
11. Fluxos de Trabalho 11
12. Fluxos de Trabalho 12
13. Fluxos de Trabalho 13
14. Fluxos de Trabalho 14
15. Avaliação Quantitativa 15
16. Objetivos • Prova de Conceito (PoC) ◦ Ferramentas de IaC consolidadas ◦ Gerenciamento de ativos simulados e heterogêneos • Comparação do desempenho entre PipeConf e o Unimus • Métrica de celeridade ◦ Tempo médio de execução das atividades • Métrica de escalabilidade ◦ Consumo de recursos de CPU e memória ◦ Coleta de métricas com intervalo de 60 segundos 16
17. Atividades Automatizadas PipeConf: Unimus: 17
18. Ambiente de Experimentação • Fatores de entrada ◦ Quantidade de ativos (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 e 128) ◦ Uso de dois modelos de ativos (Cisco e Arista) • Cada experimento foi executado 30 vezes • Nível de confiança estatística de 95% • Ativos previamente configurados e conectados em rede • Código fonte e documentação disponíveis em ◦ https://gitlab.com/aeciopires/pipeconf 18
19. Avaliação de Perfilamento 19
20. PipeConf x Unimus 20
21. Investigando o Efeito do Paralelismo no PipeConf PipeConf: computador com 4 núcleos de CPU PipeConf++: computador com 24 núcleos de CPU 21
22. Avaliação de Desempenho 22
23. Avaliação de Heterogeneidade 23
24. Conclusão 24
25. Conclusão • Arquitetura integrada de software • Automação da gerência de configuração ◦ Ativos heterogêneos • Avaliação através de uma PoC • Resultados satisfatórios ◦ Tempo de resposta ◦ Escalabilidade do sistema • Trabalhos futuros ◦ Alternativa que paraleliza melhor o gerenciamento dos ativos ◦ Alternativa para decriptografia eficiente dos arquivos 25
26. Obrigado! gitlab.com/aeciopires/pipeconf aeciopires.com 26 XXVI WGRS
27. Slides Extras
28. Trabalhos Relacionados C1 - Infraestrutura como Código, aborda conceitos e/ou ferramentas relacionadas a IaC; C2 - Gerência de configuração, propõe ferramenta para gerência de configuração; C3 - Versionamento, utiliza versionamento de software ou de configuração como código; C4 - Interoperabilidade, proporciona interoperabilidade de soluções que dão suporte a múltiplos fabricantes; C5 - Arquitetura de software, propõe uma arquitetura integrada de software; C6 - Polı́ticas
29. Ferramentas Selecionadas Critérios de seleção: • Viáveis de serem instaladas em ambientes on-premise e cloud • Utilizam menos recursos de CPU e memória • Familiaridade e uso consolidado em ambientes de produção 29
30. Ambiente de Experimentação 30
31. PipeConf x Unimus 31
32. Avaliação de Heterogeneidade
33. Ambiente de Experimentação Ambiente computacional: • 1 laptop para execução do PipeConf ◦ CPU i5-4210U 1.70GHz com 4 núcleos ◦ 8GB de RAM ◦ Ubuntu Desktop 18.04 ◦ SSD SATA III 480GB • 1 servidor na GCP (Google Cloud Platform) para execução do GNS3 ◦ CPU Intel(R) Xeon(R) 2.0GHz com 24 núcleos ◦ 40GB de RAM ◦ Ubuntu Server 18.04 ◦ SSD SATA III 30GB.