Überwachung einer Serverfarm

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1 Überwachung einer Serverfarm für die Firma in Bochum Dokumentation zur Projektarbeit von Michael Pötters im Rahmen der Abschlussprüfung zum Fachinformatiker / Systemintegration bei der Firma MSNET Seite 1 von 10

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einführung 1.1 Vorwort Die Firma MSNET Ziel der Projektarbeit 3 2. Projektvorbereitung 2.1 Festlegen der Voraussetzungen Auswahl der Software Funktionsweise Nagios Funktionsweise SNMP 4 3. Lösungskonzept 3.1 Vorbereitung zur Konfiguration Installation Konfiguration der Überwachungssoftware Konfiguration der zu überwachenden Server Integration des SMS-Gateways Tests Inbetriebnahme 6 4. Projektabschluss 4.1 Projektfazit Nachweis des Zeitaufwandes 7 Anhang A Vergleich zwischen Nagios und BigBrother 8 Ausschnitt aus dem erstellten Überwachungsplan 8 Dienstplan der Techniker 8 Anhang B Aufbau der Konfigurationsdateien von Nagios 9 Anhang C Quellenverzeichnis 10 Seite 2 von 10

3 1 Einleitung 1.1 Vorwort Der Geschäftsführer der Firma MSNET erteilte mir den Auftrag, ein Überwachungssystem für die Firmen- und Kundenserver zu realisieren. Der Auftrag erging vor dem Hintergrund, dass viele Kunden sich für ihre Server schnelle Fehlerbehebung bei Ausfällen wünschen. Inbesondere Kunden, die Online-Shopsysteme betreiben. 1.2 Die Firma MSNET Die Firma MSNET, mit Sitz in Bochum, betreibt in Frankfurt ein gemietetes Rack mit derzeit 14 Servern. Diese Server stellen Internetpräsenzen für die Kunden bereit. Dazu zählt die Webseite, der -verkehr und je nach Bedarf auch Datenbanken sowie spezielle Software. Administriert werden die Server per SSH (Secure Shell) von Bochum aus. Bei nicht aus Bochum zu behebenden Störungen (z.b. Hardware-Ausfall) stehen Techniker des Anbieters in Frankfurt zur Behebung/Reperatur per Telefon zur Verfügung. 1.3 Ziel der Projektarbeit Bisher wird ein Ausfall einzelner Dienste oder Server nur bemerkt, wenn ein Techniker gerade auf dem Server arbeitet oder sich Kunden beschweren. Um dies zu vermeiden, soll die Überwachung vollständig von einer Software durchgeführt werden. Dabei sollen alle wichtigen Dienste der Server sowie bestimmte Systemparameter regelmäßig geprüft werden. Bei auftretenden Problemen sollen die Techniker der Firma MSNET per und SMS benachrichtigt werden. Wichtige Dienste sind Webserver (HTTP), Mailserver (SMTP und POP3), Wartungszugänge (SSH), Dateitransfer (FTP) und Datenbanken (MySQL). Wichtige Systemparameter sind die Auslastung des Prozessors und die freie/belegte Kapazität der Festplatten. SMS als Medium bietet den Technikern die Möglichkeit, überall erreichbar zu sein. So ist eine zeitnahe Reaktion realisierbar, um einen Ausfall zu vermeiden oder zeitlich gering zu halten. Ein passendes Gateway, um SMS zu versenden, ist bereits vorhanden. Seite 3 von 10

4 2 Projektvorbereitung 2.1 Festlegen der Voraussetzung Die Überwachungssoftware muss auf einem vorhandenen Server mit FreeBSD (ein Unix- Derivat) installiert werden. Als Ausgabemedium muss eine Webseite verwendet werden. Diese muss übersichtlich und einfach zu bedienen sein. Möglichkeiten zum Eingriff in die Überwachungsparameter müssen dort ebenfalls vorhanden sein. Um eigene Erweiterungen zu entwickeln muss die Software entsprechende Schnittstellen bereitstellen, die gut dokumentiert sind. 2.2 Auswahl der Software Die Recherche per Google und Freshmeat (eine Open Source Software Liste) ergab zwei in Frage kommende Programme. BigBrother, eine für nichtkommerzielle Anwendung freigegebene Software mit eigenem Lizenzmodell, sowie Nagios, eine vollständig freie Software die unter der GNU General Public License veröffentlich ist. Nach Vergleich der Fähigkeiten beider Programme mit den gestellten Anforderungen (siehe Anhang A) fiel die Wahl auf Nagios. Die Übersichtlichkeit ist hervorragend, ebenso die Bedienung und der Funktionsumfang. Es bietet eine Vielzahl von Schnittstellen mit genauer Dokumentation. Das Lizenzmodell ermöglicht einen kostenlosen, und somit sehr wirtschaftlichen Einsatz in einer Firma. 2.3 Funktionsweise Nagios Um die Server mit den entsprechenden Diensten zu prüfen verwendet Nagios externe Programme (sog. Plugins) die in definierten Intervallen ausgeführt werden. Die Ausführung erfolgt mit bestimmten Parametern wie IP-Adresse und Grenzwerten für den jeweiligen Dienst. Die Rückmeldung verarbeitet Nagios und führt bei negativer Antwort eine Benachrichtigung mit detaillierter Fehlermeldung an die definierten Kontakte aus. Für standardisierte Dienste wie z.b. SSH, POP3, HTTP sind vorgefertigte Plugins enthalten. Systemwerte (z.b. CPU-Auslastung) der Server werden über ein vorgefertigtes SNMP-Plugin überprüft. Für nicht standardisierte Dienste, z.b. ein Dienst zum Scannen von auf Spam/Viren, können über definierte Schnittstellen eigene Plugins entwickelt werden. 2.4 Funktionsweise SNMP SNMP (Simple Network Management Protocol) basiert, wie der Name schon andeutet, auf einfachen Vorgaben. Es lassen sich bestimmte Informationen eines Servers abfragen. Dabei kommen sog. Object Identifications (OID) zum Einsatz, die einer hierarchischen Gliederung unterliegen. Für die Überwachung interessante OIDs sind die CPU-Auslastung und die aktuelle Kapazität der Festplatte(n). Der Vorteil dieser Abfrage liegt im fest definierten Format der Schnittstelle. Es ist egal, was der Server für eine Hardware besitzt oder welches Betriebssystem benutzt wird. Die Informationen werden von der SNMP-Software auf dem Server immer auf die passenden OIDs abgebildet. Seite 4 von 10

5 3 Lösungskonzept 3.1 Vorbereitung zur Konfiguration Um eine Überwachung zu realisieren, muss festgelegt werden, welcher Dienst auf welchem Server überwacht werden soll. Die Servernamen finden sich in der firmeninternen Datenbank. Genauere Informationen zu Diensten auf einem Server habe ich als vom jeweiligen Admin erhalten. Die Daten werden mit Servername, Diensttyp, Plugin und Optionen in einen Überwachungsplan (siehe Anhang A) eingetragen, um daraus die nötige Konfiguration zu erstellen. Die -adressen, Handynummern und Bereitschaftszeiten der Techniker werden in einem Dienstplan erfasst. Mit diesen Daten kann Nagios den zuständigen Techniker ermitteln und informieren. 3.2 Installation Die eigentliche Installation der Software auf dem FreeBSD-System erfolgt aus den Ports. Die Ports (fester Bestandteil des Systems) sind eine Sammlung von Softwarequellen mit direkten Anpassungen für das FreeBSD-System. In dieser Kollektion ist auch Nagios enthalten. Mit einem Kommandozeilen-Programm wird die Software kompiliert, installiert, in die Webserver-Konfiguration des Servers integriert und eine Beispielkonfiguration erstellt. 3.3 Konfiguration der Überwachungssoftware Die Beispielkonfiguration von Nagios kann übernommen werden. Server und Dienste aus dem Überwachungsplan werden per Hand in die entsprechenden Konfigurationsdateien (siehe Anhang B) eingetragen. Die Technikerdaten aus dem Dienstplan werden mit -adresse, Handynummer und Bereitschaftszeit als Kontakt in der Konfiguration eingetragen. 3.4 Konfiguration der zu überwachenden Server Zur Überwachung der Systemparameter muss auf allen Servern eine SNMP-Software installiert sein. Diese wird per Test-Programm vom Überwachungsserver aus geprüft. Wenn nötig, kann die SNMP-Software vom Administrator nachinstalliert und/oder konfiguriert werden. Weitere Konfiguration auf den Servern ist nicht erforderlich. Seite 5 von 10

6 3.5 Integration der SMS-Schnittstelle Um die Techniker zeitnah zu benachrichtigen, wird eine SMS über ein bestehendes SMS-Gateway versand. Die entsprechende Schnittstelle zu diesem Gateway ist ein Programm in Perl, das als Beispielprogramm zum SMS-Gateway mitgeliefert wurde. In der Konfiguration von Nagios wird ein Kommando 'notify-by-epager' definiert. Das Kommando setzt sich aus verschiedenen Variablen und dem aufzurufenden Programm zusammen. Die Variablen werden von Nagios entsprechend ersetzt. Danach erfolgt die Ausführung des Programms. Die möglichen Variablen werden detailliert in der Dokumentation beschrieben. Um die Benachrichtigung innerhalb einer SMS (max. 160 Zeichen) zu realisieren, sollten unwichtige Variablen wie die IP-Adresse nicht verwendet werden. Das Kommando 'notify-by-epager' wird nun als Benachrichtigunskommando zur Definition der einzelnen Techniker hinzugefügt. Im Fall einer Benachrichtigung wird das Kommando nun von Nagios ausgeführt. 3.6 Test Die Funktionsweise wurde auf zwei Arten durchgeführt. Zuerst kam ein Testprogramm von Nagios zur Anwendung, welches einen Ausfall eines Dienstes simuliert. Als zweiter Schritt wurden einzelne Dienste auf einem Test-Server kurz angehalten. Die Zeit zwischen Abschalten (absichtlicher Ausfall) und Meldung durch Nagios wurde gemessen. Nagios erkannte alle Ausfälle und benachrichtige die Techniker in weniger als einer Minute. 3.7 Inbetriebnahme Nach erfolgreicher Testphase wurde Nagios durch den Administrator des FreeBSD-Servers in die Startkonfiguration übernommen. In der firmeninternen Anweisung für Administratoren wurde die Überwachung als neuer Service vorgestellt. Bei Änderung oder Abschaltung von Servern oder Diensten muss nun ein Techniker benachrichtigt werden, damit es nicht zu Fehlalarmen kommt. Seite 6 von 10

7 4 Projektabschluss 4.1 Projektfazit Nach der durchgeführten Installation, Konfiguration und dem abschließenden Funktionstest konnte festgestellt werden, dass die Software allen Anforderungen gerecht wird. Im Fall der schnellen Benachrichtigung (siehe Abschnitt 3.6) wurden die Anforderungen der zeitnahen Benachrichtigung sogar übertroffen. Durch dieses Projekt hat die Firma MSNET ein starkes Verkaufsargument gegenüber ihren Kunden. Im Gegensatz zur Konkurrenz hat die Firma MSNET nun die Möglichkeit, die Überwachung der Server und Dienste als Service kostenfrei anzubieten. Ausfälle von einzelnen Diensten oder gesamten Servern lassen sich nun unmittelbar erkennen und beheben. Ein wirtschaftlicher Schaden kann so vermieden werden. 4.2 Nachweis des Zeitaufwandes In der folgenden Tabelle wird der zeitliche Ablauf der Projektarbeit von Montag, den , bis Freitag, den dargestellt (Zeit in Stunden). Projektphasen Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Summe SOLL IST Softwareauswahl 1,5 1,0 1,5 Analyse 5,0 2,0 6,0 7,0 Installation 2,0 2,0 2,0 Konfiguration 2,0 4,0 6,0 6,0 SMS Schnittstelle 2,0 4,0 2,0 Funktionstest 2,0 2,0 6,0 4,0 Inbetriebnahme 1,0 2,0 1,0 Projektdokumentation 4,0 4,0 7,0 8,0 Gesamtaufwand 6,5 6,0 8,0 7,0 4, ,5 Seite 7 von 10

8 Anhang A Vergleich zwischen Nagios und BigBrother unter Berücksichtigung der gestellten Anforderungen. Anforderung Nagios BigBrother Darstellung per Webseite + + Übersichtlich ++ O Bedienungsmöglichkeit + - Dokumentation ++ - Modularer Aufbau für eigene Erweiterungen + O Kosten Anschaffung Kosten Lizenz ++ O Legende: ++ sehr gut + gut O zufriedenstellend - schlecht -- sehr schlecht Ausschnitt aus dem erstellten Überwachungsplan Server Dienst Nagios-Plugin / Parameter mastermind SSH check_ssh mastermind SMTP check_smtp mastermind FTP check_ftp mastermind POP3 check_pop mastermind DNS check_dns mastermind CPU check_snmp_cpu barney HTTP check_http_secure barney FINGER check_tcp 79 barney DISK / check_snmp_disk 1 barney DISK /usr check_snmp_disk 2 barney CPU check_snmp_cpu Dienstplan der Techniker Name Handynummer Dienstzeit Michael Pötters x 7 Patrick Rinke x 7 Seite 8 von 10

9 Anhang B Aufbau der Konfigurationsdateien von Nagios Die folgenden Ausschnitte zeigen den Aufbau einzelner Konfigurationsdateien. Anhand dieser Dateien wird Nagios der entsprechende Server bekannt gemacht und definiert, welche Dienste überwacht werden sollen. # Definition eines Techniker-Kontaktes (contacts.cfg) define contact { # Beginn der Definition contact_name poetters # Name des Kontaktes alias Michael Poetters # Voller Name service_notification_period 24x7 # Bereitschaft Dienstausfall host_notification_period 24x7 # Bereitschaft Rechnerausfall service_notification_options w,c,r # Benachrichtigung, siehe(1) host_notification_options d,r # Benachrichtigung, siehe(1) # Diese beiden Optionen legen fest, welche Programme bei # einer Benachrichtigung ausgeführt werden sollen service_notification_commands notify-by- , notify-by-epager host_notification_commands host-notify-by- , host-notify-by-epager # Kontaktdaten des Technikers pager # Handynummer # # Definiton einer Techniker-Gruppe (contactgroups.cfg) define contactgroup { # Beginn der Definition contactgroup_name msnet-admins # Name der Gruppe alias MSNET Administratoren # Voller Name members poetters,rinke # Teilnehmer der Gruppe # Defintion einer Bereitschaftszeit define timeperiod { # Beginn der Definition timeperiod_name 24x7 # Name der Zeit alias Always # Voller Name sunday 00:00-24:00 # Zeitspanne Sonntags monday 00:00-24:00 # Zeitspanne Montag tuesday 00:00-24:00 # Zeitspanne Dienstag wednesday 00:00-24:00 # Zeitspanne Mittwoch thursday 00:00-24:00 # Zeitspanne Donnerstag friday 00:00-24:00 # Zeitspanne Freitag saturday 00:00-24:00 # Zeitspanne Samstag } # Ende der Definition # Definition eines Kommandos (misccommands.cfg) define command { # Beginn der Definition command_name notify-by-epager # Name des Kommandos # Kommandozeile, die Variblen ($NAME$) werden von Nagios ersetzt command_line /usr/bin/printf "%b" \ "$NOTIFICATIONTYPE$:\n$HOSTNAME$/$SERVICEDESC$\nState: $SERVICESTATE$\nTime: \ $DATETIME$\nInfo: $OUTPUT$" $USER1$/nagiospager "NAGIOS" "$CONTACTPAGER$" Seite 9 von 10

10 # Defintion eines Servers (hosts.cfg) define host { # Beginn der Definition use generic-host # Standard-Vorlage host_name mastermind # Name des Servers parents msnet-router # übergeordneter Server notification_options d,u,r # Benachrichtigung, siehe (1) address # IP-Adresse des Servers check_command check-host-alive # Prüf-Plugin } # Ende der Defintion # Definition eines Dienstes (services.cfg) define service { # Beginn der Definiton use generic-service # Standard-Vorlage host_name mastermind # Name des Servers service_description SSH # Beschreibung des Dienses contact_groups msnet-admins # Zuständige Techniker-Gruppe notification_options w,c,r # Benachrichtigung, siehe (1) check_command check_ssh # Prüf-Plugin # Definition einiger Prüf-Plugins (checkcommands.cfg) define command { # Beginn der Definiton command_name check_ssh # Name des Kommandos command_line $USER1$/check_ssh $HOSTADDRESS$ # Kommandozeile define command { # Beginn der Definiton command_name check_http # Name des Kommandos command_line $USER1$/check_http $HOSTADDRESS$ # Kommandozeile # 1) Kürzel zu Benachrichtigungsoptionen: # # (w)arning = Gefahr, z.b. Festplatte zu 90% voll # (c)ritical = Ausfall, z.b. Dienst antwortet nicht # (r)ecovery = Wiederherstellung, z.b. Dienst arbeite wieder normal # (u)nknown = Unbekannt, z.b. Fehler beim Ausführen eines Plugins # (d)own = bei Hosts, Server nicht erreichbar # (u)p = bei Hosts, Server wieder erreichbar Anhang C Quellenverzeichnis Google Freshmeat BigBrother FreeBSD GNU GPL Nagios Seite 10 von 10

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