Re-Zentralisierung von DHCP und DNS als Ansatzpunkt neuer Dienste

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1 1. DFN-Forum Kommunikationstechnologien - Verteilte Systeme im Wissenschaftsbereich - Re-Zentralisierung von DHCP und DNS als Ansatzpunkt neuer Dienste Dirk von Suchodoletz, Tarik Gasmi Lehrstuhl für Kommunikationssysteme / Rechenzentrum Universität Freiburg 28. Mai 2008

2 Lehrstuhl für Kommunikationssysteme Prof. Gerhard Schneider zugleich Leiter des Rechenzentrums Dirk von Suchodoletz - Assistent am Lehrstuhl, u.a. Entwicklung und Betrieb der RZ-Lehrpools, Diskless/Stateless Linux Clients (OpenSLX) Tarik Gasmi - RZ-Mitarbeiter, Netzwerkabteilung, Projekt Site Management

3 Dienstleister Rechenzentrum Verwaltung der Netzwerk-Infrastruktur, IP- und Namensvergabe (DNS), Monitoring zentrale Dienste Webserver, zentrale Benutzerverzeichnisdienst der Universität Betrieb und Betreuung von Computer-Pools (RZ, inzwischen auch anderer Fakultäten/Institute) betreibt mittelgroßen Rechencluster im Rahmen des Black Forest Grids

4 Dynamisches Umfeld Universität mit sehr vielen rechnergestützten Arbeitsplätzen gekennzeichnet durch dezentrale Organisation mit teilweise starker Autonomie der verschiedenen Einheiten (Fakultäten, Institute) und hoher Personalfluktuation nach Jahren dezentraler Administration der IT Fakultäten betreiben eigene Pools, Arbeitsplatzrechner lokale Administratoren, jeder für sich die gleichen Aufgaben Inzwischen: Rückverlagerung vieler Aufgaben ins RZ als Anbieter zentraler Services (z.b. DNS, Webserver, )

5 Neue Herausforderungen für das RZ Neue campus-weite IP-Dienste: Wireless LAN (u.a. Kongresse), IP-Telefonie weiterer Zuwachs IP-basierter Endgeräte: Laptops, PDA's, VoIP-Telefone (drahtlos/-gebunden) Netzwerkeinbindung, Steuerung, Monitoring Steigender Bedarf an Compute-Leistung (Cluster/Grid) übergreifendes Energiemanagement (Green-IT)

6 Vision einer Re-Zentralisierung Anforderungen und Infrastruktur immer komplexer Administrationsaufwand, Kosten steigen Vision: Zentrale Steuerung der IP-Dienste, Infrastruktur verbunden mit ihrer dezentralen Konfiguration Administration verteilt, Aufwand für Einzelne reduziert Berücksichtigung Site-spezifischer Besonderheiten

7 Zentralisierte Dienste DHCP/DNS... Netzwerkmanagement behält Übersicht, Kontrolle über Ressourcen und wachsende, komplexere Infrastruktur Single Point of Administration: erlaubt zentrale Steuerung, Automatisierung von Verwaltungsabläufen Zentrale Speicherung der Konfigurationsdaten, Informationen von Maschinen und verantwortlichen Personen schnell verfügbar Treffen im RZ auf vorhandene, spezialisierte Strukturen für Betriebssicherung, Monitoring

8 ... bei dezentraler Administration Kontrollierte Delegation definierter administrativer Teilaufgaben an lokale Sites Verteilung auf mehrere lokale Instanzen entlastet zentrale Administration lokale Administratoren nicht entmündigt: gestalten Registrierung, Konfiguration ihrer IP-Clients individuell, weitgehend autonom Service Pflege entfällt lokal

9 Projekt Site Management Integration des Managements von IP-Clients und der Dienste DHCP/DNS in einem verteilten Framework Einführung eines zentralen DHCP Dienstes, Koppelung an zentralen Nameservice des RZ Entwurf entstand in Diplomarbeit am Lehrstuhl für Kommunikationssysteme Praktische Umsetzung seit Mitte 2007 als Projektarbeit

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11 Site Management - Zugriffskontrolle Authentifizierung: zentrales IDM-Benutzerverzeichnis Zugriff erfordert gültigen zentralen Uni-Account (+Flag) User bekannt, bei Problemen leichter identifizierbar Objektzugriffe Rollen-basiert kontrolliert (systemintern) Rolle <fix> Rechte: ACL (LDAP), Web-Interface Rolle <flexibel> Benutzer: Zuweisung durch Zentrale Rollen: SystemAdmin, SiteAdmin, ClientAdmin,...

12 LDAP Struktur, Aufgabenteilung Zentrale Instanz: Netzwerkmanagement (SystemAdmin) globale, Netz-spezifische DHCP Optionen Delegiert IPs, DNS Zonen, steuert Konfiguration lokale Site-Admins: entsprechend IP Bereiche/Zone Clients (Namen, IP, MAC, DHCP Optionen), DHCP Pools

13 Management Framework bietet Ablösung händischer Delegation von IP-Bereichen und Namensräumen Automatisierung Namens/IP-Vergabe gerade für Massenressourcen: Pool-PC, WLAN-Laptops,... Delegation der Ressourcen von zentraler Stelle aus Authentifizierung aller Administratoren, Verknüpfung Maschineninformationen & verantwortliche Personen zentrale Client-DB, in Eigeninteresse gut gepflegt

14 Betrieb - erste Erfahrungen zwei redundante Server (OSS/Linux), Fallback-Mode OpenLDAP, Web-Interface (Apache), Perl-Backend Zentraler DHCP Dienst (ISC dhcpd), zugehörige Admin- Komponenten seit Anfang 2008 in Produktionsbetrieb sukzessive Inbetriebnahme, positive Erfahrungen Nutzer: RZ Netzwerkmanagement, RZ Pool- Verwaltung, > 20 externe Institute/Abteilungen, Tendenz steigend DHCP: 60 Subnetze, 1200 Clients (400 WLAN-AP)

15 Grundlage für neue IP Dienste Zentrale Dienste DHCP/DNS und Client-DB: Umstieg auf IP-Telefonie als neuer zentraler Dienst Dienste zur Remote Administration und zentralen Steuerung von Maschinen: Diskless Remote Boot / Betrieb Installation, Hardwaretests via Netzwerk Zentrale Steuerung erlaubt flexible und gezielte Nutzung von Ressourcen (Arbeitsplatz-, Pool-PC)

16 IP-Telefonie als neuer RZ Dienst IP-Telefonie nur als zentraler Dienst sinnvoll eigene größere Netzwerkinfrastruktur, hohe Komplexität kritischer Dienst (Service Sicherheit/Qualität) Zusammenführung mit klassischem Draht-Kabelnetz Telefonie-Abteilung wieder ins RZ eingegliedert Roll-out einiger tausend VoIP-Telefone geplant zentraler DHCP bietet erhebliche Vorteile bei Integration in die IP Netze und Administration

17 VoIP-Telefon-Setup per DHCP Automatische Installation per DHCP, nach plug-in am vorgesehenen Standort direkt funktionsbereit: Netzwerk-Basissetup wie gewöhnliche IP Clients Informationen zum zentralen Konfigurations-Server via vendor-spezifische DHCP Option Interaktion mit Telefon-Konfigurationsserver (SIP- Konfiguration, Software-Installation/Updates) bisher 400 Geräte erfolgreich in Betrieb genommen, IP/DHCP-Setup via Site Management verwaltet

18 IP Telefonie - Netztrennung Trennung von Voice und Daten IP Netzen erwünscht Sicherheitsgründen, Einhaltung Service Parameter (QoS) Kosten, Aufwand für physikalische Trennung zu hoch Konzept Virtueller LANs VLAN Konfiguration von IP Clients auch per DHCP Automatic VLAN Assignment / VLAN Discovery (wenn von Switches/Endgeräten unterstützt)

19 Remote Boot Dienste DHCP Bestandteil des intialen Netz-Boot-Konzepts Kombination aus PXE, DHCP, TFTP jede Maschine meldet sich zunächst per DHCP erlaubt zentralen Eingriff in den Startvorgang nutzbar für Administration, Steuerung von Clients Neue zentrale Services möglich Diskless Remote Boot / Betrieb (Multiboot) Remote Administration (Installation,Tests) via Netzwerk

20 Remote Administration immense Erleichterung der Administration einer großen Zahl von Maschinen: Installation (Betriebssysteme, Software), Hardwaretests (memtest), Recovery-Tools via Netzwerk auch bei Embedded Devices und Infrastrukturkomponenten (Switches, WLAN APs) lokale Betriebssystem-Installationen nicht mehr notwendig, Stateless Clients leichter austauschbar

21 Flexible Nutzung von Ressourcen Stateless Clients flexibel einsetzbar: verschiedene Systemkonfigurationen lassen sich zentral einrichten und verwalten sehr unterschiedliche Betriebsarten auf einem Rechner realisierbar gezielter Einsatz: Betriebsmodus on Demand, umschalten durch Reboot zu definierten Zeiten etwa als Teil eines Compute-Clusters in Randzeiten

22 RZ Diskless Betrieb mit OpenSLX RZ Poolsysteme, Mitarbeiter-PCs (auch externe Inst.), OpenSLX - Diskless Multiboot: Linux/Windows(VMWare)

23 Erweiterung Site Management Verwaltung von PXE-Bootkonfigurationen

24 Zukunft: Energiemanagement Erste Schritte in Richtung eines ökonomischen, Energie sparenden Betriebs von Maschinen Zwei wissenschaftliche Arbeiten am Lehrstuhl Überblick durch Überwachung Rechnerpools, sammeln von Nutzungsinformationen, Statistiken Möglichkeiten zur zentralen Steuerung über Wake-on- Lan, remote Shutdown/Reboot

25 Fazit und Ausblick Vorteile einer Re-Zentralisierung der IP-Basisdienste besserer Überblick, Kontrolle über komplexe Netzwerk- Infrastruktur effektivere Steuerung von Netzen und IP-Geräten Entlastung lokaler Sites vom Service-Betrieb mehr Sicherheit Basis für neue Dienste, wie IP-Telefonie, Diskless Remote Services

26 Fragen? Vielen Dank für Aufmerksamkeit! Kontakt: Rechenzentrum Universität Freiburg Lehrstuhl für Kommunikationssysteme