一种数据中心的设备自动发现机制技术课件

一种数据中心的设备自动发现机制技术 随着云计算等先进计算机技术的发展，现有的数据中心的网络环境日趋复杂。网络管理系统管理的设备种类越来越多，特别是各种异构虚拟机分布在私有云和公有云网络；这就给复杂数据中心网络环境的设备管理提出了很大的挑战。如何才能有效的发现各种设备，包括服务器、虚拟主机、网络设备、存储设备和机房监控设备？已经成为了迫在眉睫的问题阻碍着企业大规模计算机网络的部署管理。

1.1. 多样设备的识别 网络中的设备多种多样，包括路由器、交换机、主机以及打印机等等。同种设备的生产厂家、设备型号也有所不同。有时候，还需要发现硬件上运行的操作系统的类型。拓扑发现的任务不单是发现网络设备，还有判断设备类型，必要的时候还要获取设备参数。下面是本文使用的两种设备类型判断方法。 1) 特征MIB法 每种网络设备都有自己的特征MIB组，可以试探设备是否支持特征MIB组来判断设备的类型。下面是不同类型设备的特征MIB组：  交换机：RFC4188详细描述了网桥管理信息库（Bridge Mib）的各个部分。只有具备交换功能的设备才支持Bridge MIB，以太局域网中交换机提供了对Bgidge MIB的支持。对关于该MIB组的查询，交换机会做出回应，其它种类的设备没有任何反应。向该MIB组的第一个对象（OID为1.3.6.1.2.1.17）发出SNMP GET请求，如果顺利收到监管设备发出的SNMP RESPONSE消息，则表明该设备是交换设备，否则不是。  打印机：RFC3805详细描述了打印机管理信息库（Print MIB）的各个组成部分。同样，只有打印机设备才支持Print MIB，所以也可以通过探测是否支持该MIB来判断是否为打印设备。该MIB的起始OID为1.3.6.1.2.1.43。 那些不支持所有特定MIB的设备被认为是网络中的主机。这种判断设备类型的方法不能判断设备的厂商和型号，也不能判断主机上运行的操作系统。 2) sysObjectID对应法 在MIBII的System组中有一个叫做sysObjectID的对象，该对象的值和设备类型、设备厂商、设备型号以及操作系统类型都有关系。也就是说，可以通过sysObjectID的值来判断设备的类型、厂商、型号以及操作系统等信息。SysObjectID的OID是1.3.6.1.2.1.1.2.0。在自动发现网段设备或手工登记设备时，可以根据设备的IP地址向设备的MIB-II组中的SysObjectID对象发送SNMP Get请求，获得SysObjectID的值。SysObjectID值和设备信息的对应关系保存在设备类型知识库中，在获得设备的sysObjectID之后就到该文件中查询对应的设备类型、设备厂商以及设备型号等信息。各种设备类型参数需要根据实际设备信息录入到该知识库中。 利用这种方法来判断设备类型，需要首先清楚网络中究竟有那些类型的设备，以及设备的型号等等。还需要用Mib Browser之类的软件察看特定类型设备的sysObjectID的值，补充到设备类型知识库中。也就是说设备类型知识库中所有的记录都需要根据生产经验事先手工录入，然后程序才能以此为判断的依据。大多数sysObjectID值与设备类型、设备厂商以及设备型号之间的对应关系是已知的，当被管网络中出现设备类型知识库中没有的设备时，就需要根据调研获取该设备的sysObjectID值，然后手工录入相应信息到设备类型知识库。下一次自动发现机制运行时就可以发现新类型的设备了。 表 1列举了配置文件中的部分记录： 表 1 sysObjectID与设备信息对应表 sysObjectID值 设备型号/操作系统 设备类型 厂商 1.3.6.1.4.1.2011.2.62.2.2 NE80E Router Huwei 1.3.6.1.4.1.9.5.45 Cisco6506 Switch cisco .1.3.6.1.4.1.11.2.51 DS S16F-R1840-4 Storage Infortrend .1.3.6.1.4.1.25506 hh3c-sr6608 Router H3C .1.3.6.1.4.1.7933.1.10 Diskarray DS6310 Storage Drawning

.1.3.6.1.4.1.311.1.1.3.1.1 Window7 Host Microsoft 这两种设备类型判断方法的方法各有优缺点，第一种方法可以完全自动化，不需要人为干预，但是在判断设备类型的同时不能得到设备的其它信息，比如厂商、设备型号等。第二种方法虽然可以得到更多的设备信息，但当未知类型的设备加入到网络中时，需要手工在配置文件中作修改。本专利在实施过程中，综合利用了上述的两种设备类型判断方法。首先利用sysObjectID对应法，如果在设备类型知识库中没有相关的记录，再利用特定MIB法来判断。

1.2. 拓扑自动发现 不依赖各种假设前提，本专利结合基于ICMP包的主动探测技术和基于SNMP的被动监视技术，实现拓扑的自动发现。首先利用ICMP包探测设备的状态信息，然后利用SNMP协议采集拓扑和监控信息。在网络层，主要利用MIBII的IP组中的路由表来发现网络中的路由器和子网的连接关系；在链路层，主要利用网桥MIB（Bridge Mib）来发现交换机和交换机直接的连接关系；在应用层，利用libvirt api（基于RPC协议，RFC4506）来区分物理机和虚拟主机类型。

1.1.1. 基于SNMP 路由表探测方法 1.1.1.1. 基于SNMP 路由表探测发现方法要点 1) 默认网关的发现 首先，访问拓扑发现程序所在计算机的SNMP MIBII中的ipRouteTable，如果发现有ipRouteDest值为0.0.0.0的记录，则说明程序所在的计算机设置了默认网关，该记录的ipRouteNextHop值即为默认网关的地址。 检查默认网关的ipForwarding值。如果为1，则表明该默认网关确实是路由设备，否则不是。 2) 子网的发现 遍历路由器MIBII的IP管理组中管理对象ipRouteDest下的所有对象，以每个路由目的网络号为索引，查询ipRouteType字段的值。若该值为3（direct），则表明这条路由为直接路由，若该值为4（indirect），则为间接路由。间接路由表明在通往目的网络或目的主机的路径上还要经过其它路由器，而直接路由表明目的网络或目的主机与该路由设备直接相连，这样就得到了与路由器直接相连的网络号。 再以这组网络号中的每个为索引，查询其路由掩码（ipRouteMask）。根据路由掩码，就可以确定这组网络中每一个的IP地址范围。 例如，已知路由器的IP地址为172.16.1.2，且该路由器支持SNMP协议。利用SNMP协议可以得到以下与路由器直接相连的子网，如图 1所示。 网络号 网络掩码 地址范围 192.168.20.0 255.255.255.0 192.168.20.1 ~2555 192.168.30.0 255.255.255.0 192.168.30.1 ~ 255 192.168.40.0 255.255.255.0 192.168.40.1 ~ 255 192.168.32.0 255.255.255.0 192.168.32.1 ~ 255 192.168.14.0 255.255.255.0 192.168.14.1 ~ 255

图 1 与网关直连的子网 3) 其他路由设备的发现

对于除了默认网关之外的路由设备，查询默认网关MIBII的IP管理组路由表中类型为间接路由的路由表项，得到路由的下一跳地址（ipRouteNextHop）。下一跳地址给出了与该网关相连的路由设备，仍可以利用上面的方法搜索这个设备的路由表。这样，该方法可以搜索出多个路由设备，并要求将它们所存储的路由表信息进行整合，得到更大的网络拓扑。 4) 网络层的连接对象 网络层拓扑主要反映子网和路由器之间的连接关系。子网和路由器的连接关系可以在发现与路由器直接相连的子网时得到，路由器和路由器的连接关系可以通过路由表中的ipRouteNextHop得到。

1.1.1.2. 基于SNMP的路由探测发现算法描述 网络层拓扑发现算法如图 2基于SNMP路由表探测流程图。 初始化路由器表、arp表，待查网元列表，待查子网列表待查链路列表

发送ICMP request探测所有设备是否获取ICMP reply记录在线的设备列表到到网元列表

采集路由表信息

判断ipRouteType 类型

把ipRouteDest和ipRouteMask所代表的子网添加到子网列表中

接口类型为直接将下一跳对应的接口与本地端口组成的链接加入线路列表

接口类型为间接ipRouteProto为local添加到一个广播域 图 2基于SNMP路由表探测流程图 算法主要通过icmp 协议探测可以发现设备是否存活，然后对存活的设备根

据设备识别方法定位设备类型。如果为网络设备就采用该算法计算网络层的链路拓扑关系。 用伪代码描述如下： AvaliableList[] ＝ PingAllNetElement（）；//得到所有在线的网元 IF （网元的SysObjectOid在设备类型知识库中设备类型为网络设备） { for（AvaliableList中的每一个网元CurrentNetElement） { //遍历该网元的路由表，提取网元、子网信息和链接 {