|
1. Введение
Жёсткие диски являются довольно надёжными устройствами. Они наиболее распространены, так как являются в настоящее время одними из самых высокопроизводительных и довольно ёмких устройств долговременного хранения данных. При этом потеря важной информации часто приводит к большим материальным затратам, особенно на серверах в крупных компьютерных сетях. Одной из таких сетей является сеть передачи данных ДВО РАН.
Технология S.M.A.R.T., разработанная для жёстких дисков, позволяет предсказать возможные сбои накопителя, что даёт возможность заблаговременно заменить ненадёжный накопитель новым, сделав резервную копию важных данных. Рассмотрим более подробно особенности технологии S.M.A.R.T. в следующих разделах.
OpenNMS — система мониторинга сетевого оборудования с открытым исходным кодом. Она была выбрана в качестве наиболее удобной системы для мониторинга сетевого оборудования СПД ДВО РАН из-за её открытости, модульной структуры, а также из-за того, что в ней используются многие перспективные технологии. WEB-интерфейс системы достаточно удобен и функционален.
Однако система OpenNMS пока ещё недостаточно функциональна и находится на стадии активной разработки. Это стимулирует разработчиков дописывать недостающие модули для реализации дополнительных возможностей. Одним из таких модулей является разработанный в ходе выполнения данной работы модуль мониторинга атрибутов S.M.A.R.T., сбора информации и её анализа, а также уведомления пользователей о возможных сбоях.
Модуль мониторинга S.M.A.R.T. создавался по заказу ИАПУ ДВО РАН, но разработчики старались сделать его максимально независящим от конкретной компьютерной сети. В перспективе он может применяться в других сетях передачи данных, при этом не придётся переписывать весь код, а только слегка его модифицировать. Также в ходе разработки модуль не привязывался к определённой версии OpenNMS, так как эта система часто обновляется. Следовательно, скорее всего модуль сможет работать с более поздними версиями OpenNMS.
В настоящее время имеются другие решения мониторинга S.M.A.R.T., однако у них есть ряд недостатков: они не позволяют хранить данные об изменениях значений S.M.A.R.T. атрибутов в базе данных, проводить их анализ, в большинстве случаев пользователю выдаётся лишь предупреждающее сообщение в той или иной форме. Также конкурирующие системы не позволяют вести сбор значений атрибутов S.M.A.R.T. по компьютерной сети. Ещё одним недостатком некоторых конкурирующих решений является их реализация на коммерческой основе, в отличие от модуля, описываемого в данной работе, который относится к продуктам с открытым исходным кодом, а также разрабатывался для opensource-системы Gentoo Linux.
В результате оптимальным вариантом стало написание собственного модуля к системе, которая достаточно хороша в качестве платформы для такого модуля и позволяет его добавить. Модуль сможет быть особенно полезен для мониторинга состояния жёстких дисков на кластерах, где число накопителей довольно велико, и поиск неисправного накопителя при отсутствии средств оповещения о сбоях связан с большими временными затратами.
2. Требования к окружению
Для нормальной работы модуля мониторинга S.M.A.R.T. необходимо наличие корректно установленной системы OpenNMS, следовательно большинство требований к аппаратному обеспечению совпадают с её требованиями.
2.1. Требования к аппаратному обеспечению
Для мониторинга около 200 рабочих станций с помощью OpenNMS необходим компьютер на базе процессора с поддержкой набора инструкций архитектуры x86 (при необходимости можно адаптировать модуль для работы на других архитектурах, внеся соответствующие специфике архитектуры изменения в код скриптов), производительность которого примерно соответствует производительности процессора Intel Pentium III, работающего на частоте 1 ГГц или выше, минимум 256 Мб оперативной памяти (рекомендуется 512 Мб или больше) и около 1 Гб места на жёстком диске. OpenNMS является многопоточной системой и, следовательно, сможет эффективно использовать ресурсы многопроцессорных систем, а также процессоров с поддержкой технологии виртуальной многопроцессорности, например, технологии HyperThreading, реализованной в некоторых процессорах Intel Pentium IV. Требования к аппаратному обеспечению для разработанного модуля не превосходят соответствующих требований OpenNMS.
2.2. Требования к программному обеспечению
OpenNMS работает под управлением ОС Unix/Linux (установка OpenNMS производилась под ОС Gentoo Linux). Следовательно, серверная часть разрабатываемого модуля не может работать под ОС Windows или MacOS. В будущем разработчики OpenNMS планируют добавить поддержку этих систем. В ходе работы были сделаны попытки добавить поддержку Microsoft Windows для клиентской части скрипта, ведётся поиск аналогов утилит, которые используют части модуля, работающих под этой ОС. Практически все модули OpenNMS написаны на языке Java, за исключением около десятка скриптов на Perl и нескольких файлов на C. На Java в текущей его реализации разработчикам пока не удалось реализовать 100% кода OpenNMS из-за того, что в Java нет некоторых элементов которые есть, например, в C и на C или Perl некоторые задачи решаются проще, чем на Java. Однако у Java есть большое преимущество — переносимость написанного кода на другие платформы. Следовательно, ограничения переносимости OpenNMS связаны в первую очередь с частями кода, написанного на Perl, C, а также с наличием реализаций программных продуктов, которые использует OpenNMS, например, сервер баз данных PostgreSQL. Следовательно, для нормальной работы OpenNMS необходимо установить Sun JDK (рекомендуется использовать Sun Java Development Kit (JDK) 1.4, тестировалось на JDK версии 1.4.2.07, не рекомендуется использовать JDK 1.5, т.к. не все модули OpenNMS полностью совместимы с новым API, что может вызывать частичную потерю функциональности и ошибки). Также потребуется Perl (при тестировании системы использовалась версия 5.8.4). Для нормальной работы OpenNMS обязательно наличие правильно установленного и настроенного SQL-сервера PostgreSQL (тестировалось на версии 8.0.1-r1, использование версий <7.4 может вызвать утечку памяти), а для работы через WEB-интерфейс необходим JSP-сервер Tomcat (тестировалось на версии 4.1.30-r5, пока не реализована использование Tomcat 5 из-за использования специфических функций четвёртой версии, связанных с механизмом аутентификации). Для рисования графиков в WEB-интерфейсе используется RRDTool (тестировалось на версии 1.2.6). Для отправки уведомлений по электронной почте в OpenNMS используется JavaMail API. Также для корректного выполнения команды просмотра состояния (opennms status) OpenNMS необходимо наличие приложения curl. Также для использования скрипта send-event.pl, с помощью которого производится отправка уведомлений о событиях для OpenNMS требуется установить Perl-модуль Getopt::Mixed (текущая версия модуля — 1.008).
2.3. Требования к пользователям
Система OpenNMS предусматривает наличие определённого уровня подготовки пользователей для работы с ней. Также каждый пользователь должен быть достаточно ответственен и вносить соответствующие изменения в базу данных только после выполнения работ по устранению неполадки. Администратор системы должен держать свой пароль в секрете для предотвращения повреждения базы данных и потери статистики сбоев.
Сам же модуль, выполняющий мониторинг S.M.A.R.T. жёстких дисков, не требует дополнительно никаких особенных знаний либо подготовки, так как имеет интуитивно понятный интерфейс (интерфейс модуля, фактически, является дополнением к стандартному интерфейсу системы OpenNMS), исключающий появление сбоев. Это достигается за счёт того, что информация S.M.A.R.T. может меняться только средствами самого накопителя и в обычных условиях её изменение не может являться следствием чего-либо, кроме естественного износа механики в процессе её работы. Искусственное изменение значений атрибутов S.M.A.R.T. не может привести к физическому износу накопителя, и оно является обратимым.
3. Архитектура системы
Рассмотрим ключевые технологии, которые применялись при создании модуля мониторинга состояния жёстких дисков, а также некоторые принципы работы системы сетевого мониторинга OpenNMS, для которой писался модуль.
3.1. Технология S.M.A.R.T.
В 1992, IBM впервые начала поставлять 3.5-дюймовые жесткие диски, которые могли фактически предсказать собственный отказ. Эти диски были оборудованы PFA (Predictive Failure Analysis) — разработанной IBM технологией, которая периодически измеряет определённые характеристики диска такие как, например, высота полёта головок над поверхностью дисков и посылает предупреждение, когда превышается определенное пороговое значение. Дальнейшее развитие PFA привело к появлению технологии S.M.A.R.T. (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology — технология самотестирования, анализа и формирования отчётов), ставшей индустриальным стандартом для предсказания сбоев и контроля текущего состояния жёстких дисков IDE, ATA и SCSI.
Есть два вида отказов жесткого диска: непредсказуемые и предсказуемые. Непредсказуемые отказы случаются быстро, без появления заранее характерных признаков. Эти отказы могут быть результатом воздействия статического электричества, механического повреждения или вызваны скачками температур, и ничего нельзя сделать для того чтобы их предсказать или избежать. Фактически, 60 % отказов диска являются механическими, часто являются результатом износа диска. Основные причины отказов:
• Блок головок: трещина на головке, поломка головки, её загрязнение, резонанс, плохое подключение к модулю электроники или механическое повреждение;
• Двигатели/подшипники: отказ двигателя, износ подшипника, слишком высокая скорость вращения, отсутствие вращения или механическое повреждение;
• Электронный модуль: отказ схемы/чипа, плохой контакт с устройством или шиной или механическое повреждение;
|
На уровень вверх
Купить