WO2009007620A2 - Systeme de gestion automatique des reseaux sur une grille informatique - Google Patents

Systeme de gestion automatique des reseaux sur une grille informatique Download PDF

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WO2009007620A2
WO2009007620A2 PCT/FR2008/051190 FR2008051190W WO2009007620A2 WO 2009007620 A2 WO2009007620 A2 WO 2009007620A2 FR 2008051190 W FR2008051190 W FR 2008051190W WO 2009007620 A2 WO2009007620 A2 WO 2009007620A2
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network
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computer
equipment
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Drissa Houatra
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France Telecom
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    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/04—Network management architectures or arrangements
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    • H04L67/10—Protocols in which an application is distributed across nodes in the network
    • H04L67/1001—Protocols in which an application is distributed across nodes in the network for accessing one among a plurality of replicated servers

Definitions

  • the present invention relates to the distributed (or distributed) management of systems, more specifically the automation of network management with distributed techniques.
  • the ultimate goal of management automation is to build autonomous distributed networks and systems, which build on the work on autonomic computing, and to cope with the growth of the management load of networks and computer facilities.
  • the intrinsic mechanisms of autonomous networks can be greedy in computing time and / or in memory, or require very high speed communications between the components of the management system. These resource requirements can be due to many factors, in particular the complexity of the autonomous management algorithms implemented.
  • the system described in this invention provides a concrete way to automate network management, based on improving the overall utilization rate of the management system resources to cope with the processing load associated with self-management operations.
  • This invention can be applied to the management of all types of computer networks.
  • the main application referred to in the description is the distributed and automated management of the networks
  • the invention can be applied to the management of computer and multimedia data networks, the management of computerized networks, the management of computer systems. information, and the control and management of various distributed applications.
  • the entire network is managed by a single management station, which can be a simple PC, a workstation or a relatively powerful server (possibly with multiple processors).
  • a network administrator performs the administration procedures through this management station.
  • the power of the management station generally increases with the size of the network, to cope with the management load.
  • An integrated management device within the managed equipment enables the management station to collect information on the operating status of these devices, and to execute remote operations by the network administrator.
  • the management device is typically implemented in the form of software executing requests and administrative orders, and a database providing information on the state of operation of the network.
  • the first versions of the SNMP system are designed according to this model, to allow a human administrator to perform relatively simple management operations on a data network implementing the IP protocol.
  • SNMP Network Management Entity
  • a single network management station centralized, managed by the network administrator
  • SNMP The management agent relies on information entered into the database to respond to management requests sent by the management station.
  • SNMP offers a very simple set of management operations: READ, WRITE, TRAP. These three operations, along with the agent and the database, are the basic management devices used to perform somewhat more complex management services on each of the devices.
  • Centralized management has the advantage of being relatively simple to implement through access to all managed devices from a single platform and management system. But it has many disadvantages. The main disadvantages of centralized management are as follows.
  • the network is no longer managed by a single management station.
  • the management system consists of a set of management stations physically separated (and / or geographically), connected by a management network, each dealing with part of the network.
  • the management system is a distributed system in the sense that each of the management stations has a control system and a memory independent of its counterparts.
  • the distribution is partial in the sense that a management station manages part of the network, that is to say a subset of the network equipment.
  • the weakly distributed management systems are often hierarchical: a general management station, interacting with the administrator of the network, manages the whole network. It performs the global administration operations and delegates certain management tasks to intermediate management stations that it controls, which are responsible for managing subnets.
  • These intermediate management stations can, in turn, delegate subtasks to other management stations dependent on a part of the network subset, thereby establishing a sort of tree of stations.
  • three-tier management equipment being the leaves of the tree
  • hierarchical management can be organized in any number of levels, depending on the complexity of the management tasks and the size of the network. In practice, for purposes of simplicity of the management system, it is limited to a hierarchy with two or three levels.
  • the elements of the last level in the hierarchy (the lowest-level management stations and the equipment they manage) function as centralized management systems, controlled by a hierarchy of management stations. .
  • Many management systems, designed to perform complex operations on large networks operate with similar principles. This is the case for the more recent versions of SNMP (versions 2 and 3), RMON, OSI management systems, CMIS or some weakly distributed policy-based management systems.
  • the network management load covers all equipment.
  • each device has its own management device, executing part of the (distributed) management application.
  • This dedicated management device can be realized in the form of a subsystem (software, application component) management integrated into the equipment, in the form of an external management service dedicated to this equipment (s'). running on other equipment or a shared management station) or at the limit of a management station dedicated to each equipment. In this case, there is no hierarchy between sub management systems.
  • the management tasks are shared and confined to the equipment, and the administrator can interact with the distributed management system via a kind of proxy and a graphical interface within a management system access station.
  • the equipment management subsystems share the overall network management load and can cooperate, according to more or less complex cooperation schemes, to perform management operations involving all or part of the network.
  • the cooperation schemes implemented can in some cases be hierarchical, for the needs of specific management problems, but the hierarchical functioning is not a basic principle.
  • the basic principles are the sharing of the management burden and the cooperation between management subsystems.
  • the management technologies using total allocation, cooperation and sharing Retrieves distributed and mobile code objects, intelligent agents, and policy-based management.
  • FIG. 1 represents the evolution of the network administration load, as can be expected with the implementation of this invention.
  • Today there is a growing need for the administration of systems and networks.
  • the application of the present invention will slow down the growth of the administration charge, stop this growth, and (ideally) reduce it gradually, going to fully autonomous systems, that is to say without administrator.
  • the present invention thus relates to a computer system comprising: a management network using management applications executed by a plurality of management servers connected by a virtual network conveying the control messages exchanged between said management servers,
  • a transport network comprising data transmission equipment
  • This computer system is remarkable in that said management applications are executed on a computer grid, and in that said computer system further comprises software servers, called Flexible Recovery Servers, able to collaborate with one another so as to enable said servers to management to dynamically distribute the management tasks of the entire computer system executed by the management applications.
  • the invention proposes a management system architecture exploiting the resources of a computer grid to automate the management.
  • This system allows a totally distributed management, a cooperation between the management components running on all management subsystems, and shared management tasks and resources.
  • the present invention makes it possible to achieve a partially distributed management or a centralized management, according to the needs imposed by the architecture of the managed network or by the application. You can also share management tasks, cooperative management or hierarchical management.
  • the invention makes it possible to carry out all these management architectures, and to take over all the management protocol mechanisms implemented in the context of the previous techniques, in particular the management based on agents and a centralized manager, the management by delegation and by policies, distributed objects and mobile code, or so-called intelligent agents.
  • the present invention furthermore allows controlling a set of resources (via aggregation), resource sharing through virtualization, cooperation and dynamic sharing of management tasks in more complex patterns. This is an additional step in the design, implementation and operation of the management systems, in order to organize the distribution, not only of the application tasks as in the prior art, but also of the management tasks themselves. and the interactions between entities involved in management.
  • the invention proposes a management system and an innovative method of dynamic and flexible sharing of the network management load, based on the use of a computer grid.
  • the management grid makes it possible to aggregate resources to automate management as much as possible.
  • This system and its accompanying method enable better automation of network management through better scalability, distributed control and coordination of management resources, more robust and flexible management techniques .
  • the management method according to the invention makes it possible in particular dynamic and arbitrary partitioning of the managed network.
  • the system and method enable integrated network and service management, better sharing of management tasks, and virtualization of management resources for sharing of these resources between network management organizations.
  • the invention optimizes resource utilization for management, external control of network resources for better Quality-of-Service, and is applicable to many areas outside of network and systems management.
  • a distributed system service typically consists of:
  • the invention relates to how the components interact.
  • certain equipment includes a device making it possible to see each of these devices as an extension of a management node, for purposes of control and automated management.
  • the present invention relates to a system service for problems specific to equipment management applications (DEVICES), in particular autonomic management. Indeed, the invention is not intended to manage the execution of programs.
  • DEVICES equipment management applications
  • the present invention proposes in particular a grid service making it possible to:
  • said Flexible Covered Servers are able to capture some of the unused resources of said computer machines to manage.
  • the management tasks can continue to be ensured in the event that said management servers are saturated.
  • said Flexible Covered Servers are able to take up part of the unused resources of the nodes of said transport network. Thanks to these characteristics, also, the management tasks can continue to be ensured in the event that said management servers are saturated.
  • the invention also relates to a computer program downloadable from a communication network and / or stored on a computer readable medium and / or executable by a microprocessor. This computer program is notable in that it includes instructions for acting as a Flexible Overlay Server when it is run on a computer that is part of a computer system as briefly described above.
  • the invention relates to a computer readable information carrier, and comprising the instructions of a Flexible Cover Server as briefly described above.
  • the information carrier may be any entity or device capable of storing the program.
  • the medium may comprise storage means, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or a magnetic recording means, for example a diskette ("floppy disK" in English). ) or a hard disk.
  • the information medium may be a transmissible medium such as an electrical or optical signal, which may be conveyed via an electrical or optical cable, by radio or by other means.
  • the program according to the invention can be downloaded in particular on an Internet type network.
  • the information carrier may be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in the implementation of the invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an automated management system, according to one embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a flexible covering server system, according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an integrated platform of management services, according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a network information center, according to one embodiment; of the invention, and
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a management system of domestic networks and equipment, according to one embodiment of the invention. We will begin by recalling some notions about grid middleware.
  • a grid middleware is the middleware (or “middleware") between the resources of a computer grid and the applications running above that grid, providing distributed system services to coordinate the sharing of grid resources by the programs of the applications.
  • a computer grid includes, from top to bottom of the system stack:
  • the grid middleware operates (runs) between the "operating system and network" software of the grid and the application software.
  • the services offered by the middleware representing a solution to the common system problems grid applications, can be used by a set of more or less extensive applications, depending on the level of abstraction of the middleware.
  • the OGSA (initials of Open Grid Services Architecture) is the grid middleware standard being adopted globally at OGF (initials of Open Grid Forum). It specifies in natural language a number of the capabilities required to implement computer grid systems and applications.
  • the OGSA capabilities are:
  • - infrastructure services such as o use of SOA principles (initials of "Service-Oriented Architecture” meaning “Service Oriented Architecture”), in particular basic web services (messaging, security, interoperability, and and so on) ; o specification or revision of services used in the internal operation of Web services (naming, security, state representation, notification, transaction, orchestration, and so on);
  • the Globus architecture is an industrial realization of OGSA using "Open Source” technologies, allowing to develop applications of grids in Java, C or Python, relying on the services
  • the Globus architecture uses a state-of-the-art web services infrastructure, and offers a number of distributed system services similar to the OGSA specifications, some in the form of Web service components and others in the form of standard system services (called pre-service components). -WS).
  • FIG. 2 represents an example of an automated management system that can be realized by the present invention. This system comprises three parts encompassed by a circle:
  • a first part (1) the lower part of the enclosing circle, representing the core of the management system, consisting of a certain number of servers dedicated to management (management nodes), connected by a virtual network conveying the control messages; exchanged between the management nodes;
  • a second portion (2) the central portion of the enclosing circle, having the shape of an ellipse in the center of the circle; this second part represents the managed network itself, the main subject of the management system, consisting of a set of network equipment for transmission of various technologies; and
  • the first part (1) namely the management network
  • the first part (1) is the heart of the management system in the sense that it is dedicated to the management operations of the equipment and transport network (s) represented in the part 2).
  • the purpose of this system is to support the computer processing (data processing and storage) imposed by advanced automation of the management of this environment.
  • the main managed component is the transport network part (2)
  • the system can also manage devices in part (3) (the application network) and part (1) itself, which (in this case last case) corresponds to self-management of the management system.
  • the management nodes can have various templates (PCs, workstations and servers, compute clusters, and so on), and can vary in number in any way to adapt to the management burden imposed by the environment.
  • FIG. 2 there is shown a configuration with three management nodes (1A), (1B) and (1C) connected in complete topology, but it is possible to set up a configuration with a number any node, any topology, and network properties (flow rates, links using the transport network or not, reliability, and so on) at the choice of implementation.
  • the management stations may be geographically close, in which case dedicated dedicated links, typically with high throughput guaranteed with fibers, can be envisaged. On the contrary, they may be geographically distributed, in which case it is generally more judicious to use the services of the managed network (typically a VPN dedicated to management) for the connections between the management stations, possibly with lesser guarantees, particularly in rates.
  • Each management station is a hardware platform with the following four software components:
  • a grid middleware component dedicated to the management of networks and systems, providing visibility, at any point in the middleware, of all the management resources covered by this middleware; a resource is overlaid by a middleware if it runs an instance of that middleware and is considered (from a system administration point of view) to be part of the same entity, the same software infrastructure; the infrastructure can integrate middlewares of different technologies but interoperable, part of the same management system; and
  • a system service dedicated to the coordination and sharing of management tasks, called “flexible overlapping server” (SRF), which dynamically adapts the share of each management station in the sharing of management tasks of the whole network and beyond (application network);
  • SRF flexible overlapping server
  • the main roles of the middleware in this context are the aggregation of resources, a coordination of the system allowing a change of scale, and a sharing of all management resources by several applications;
  • one or more components (d) consisting of network management applications, which represent the contribution of the management station to all supported management systems; in the extreme case where there is a single management system, this system supports the entire application (or applications) management, and we are therefore in the case of an improved version of a centralized management, with the ability to support multiple applications; in the case of multiple management systems, it is a classical distributed management (partially or totally), with the possibility of implementing all the existing standard management paradigms (hierarchical, cooperative, intelligent agents, and so on). and beyond, including those involving complex data calculations and manipulations.
  • the second part (2) of the system namely the transport network
  • the primary objective is to allow an increased automation of the management of this network, and in the ideal to move towards networks that operate without administrators ("zero-managed” networks and systems) or fully autonomous networks, as illustrated by the Figure 1.
  • Management automation in the general case, may require the following actions from network components:
  • action of the equipment managed as part of a pure self-management action which can be spontaneous (initialized by the equipment, according to local parameters), or triggered from the outside, typically from a management station, a peer device, or even a machine from an application network;
  • Action of a management station typically initialized by a management application, to cause the equipment to adopt a certain behavior with a view to solving, or preventing a malfunction, to adapt or optimize the operation this equipment (installations, configurations, and so on);
  • the elements of the managed network can be all kinds of manageable network equipment used in the operations of data transport networks: telecom switches, IP routers, gateways, bridges, and so on.
  • equipment at the edge of the network (2A) - for example a home gateway or a router to connect a LAN to the Internet - standard switching / transport equipment (2B) - for example an ATM switch or MPLS - gateway type (2C) equipment to other transport networks (or subnetworks, possibly managed by different entities).
  • these devices can be managed according to several standards without causing interoperability problems between standards, one of the characteristics of middleware technologies in general (and grid in particular) being to allow systems of various standards to interact in the context the execution of the same distributed management application.
  • some of the nodes of the transport network may be overlaid by the management middleware, and thus be opportunistically used to execute portions of the distributed management application.
  • the third part (3) of the system is the application environment, namely one (or more) network (s) of viable machines (always according to various management standards of equipment and networked computer systems). These machines can be: • laptops (3B),
  • the application environment may consist of a set of subnets connected by an IP type data network.
  • the subnetworks can be local business networks, metropolitan networks, or home networks.
  • the machines and subnets of the application environment are connected through the transport network (2), which is controlled and managed by the management network (1).
  • These machines and networks can also be managed by the management network (1), at the request of administrators of the application environments, and in addition to the management of the transport network.
  • the machines in the application environment can also provide computing and storage resources used by the management network. For this, it suffices that such a machine is covered by the management middleware, and that its administrator allows the network manager (s) to execute management code on the machine concerned.
  • the management network (1) mainly manages the transport network (2), it can extend this management to itself (purely self-managed network) or the management of machines and networks of the application environment.
  • Application environment machines implement various types of networked applications.
  • any type of application based on the use of a distributed computer system, whose nodes communicate via a data network with improved autonomy (or even entirely autonomous) can benefit from the contributions of the automated management system, in particular concerning the quality of network services and the possibility of implementing distributed processes interacting directly with the network management services.
  • the following list (not exhaustive) gives an idea of which applications can benefit in priority from the contributions of such an automated management system:
  • SRFs Flexible overlay servers
  • SRFs are distributed software servers running on top of a grid middleware. They offer system services tailored to management applications. Thanks to the SRF, it is possible to realize concretely the applications of autonomic management on grid.
  • Fig. 3 shows an example of three flexible overlapping servers (SRF) on the upper part of the figure (4A, 4B, 4C), which share the network management load shown in the lower part of the figure.
  • SRF flexible overlapping servers
  • Each dedicated management machine has an SRF, whose activity covers part of the managed network. This coverage varies dynamically over time, depending on the activity of the other machines involved in the management and also according to management criteria for managed equipment, criteria that are dictated by the configuration of the machine. SRFs work together to cover the management of the entire network. At a given moment, the coverage typically forms a partition of the network, namely:
  • the SRF system provides a foundation for the implementation of widely distributed distributed management systems that can coexist and co-manage a single network.
  • the dynamic distribution makes it possible to better use management resources by balancing the management load of the machines, which makes it possible to better satisfy the resource constraints of certain functions of the autonomous networks.
  • the management of a device by a management machine means that, from the point of view of the management network (the heart of the management system), it is this machine that controls the management of this equipment.
  • the effective management of this equipment is normally done by this management machine, which is responsible for the management of the equipment.
  • the actual management can be deported to another machine outside the core of the management system, typically on a transmission equipment or a machine of the application environment, provided that this executor is covered by the management grid middleware.
  • a management machine typically operates according to a number of criteria, which allow it to support the management of equipment, and to differentiate from its counterparts.
  • these management criteria aim at strengthening the distributive capacity of the system, that is to say the capacity of the management nodes to automatically distribute the equipment to be managed without too much contention.
  • Figure 3 shows a configuration in which the three SRFs support devices in the managed network as follows: • SRF 4A: Equipment Support 5A, 5B, 5C, and 5D, which are equipment at the network boundary; they are typically gateways or end routers;
  • SRF 4A Equipment Support 5A, 5B, 5C, and 5D, which are equipment at the network boundary; they are typically gateways or end routers;
  • SRF 4B Support for 6B, 6A, 7A and 8A equipment, which are all equipment in the immediate vicinity of 6B equipment;
  • SRF 4C Support for 7A, 7B, 7C, 6C, 8B, 6E, 8C, 6D and 7D devices, which are free nodes, that the SRF 4C agrees to support unconditionally.
  • This configuration thus illustrates, in a non-exhaustive manner, different criteria for supporting the equipment to be managed. It can also be noted that the equipment 7A is supported by two SRFs (4B and
  • this device that runs on each management machine allows for dynamic support, according to one of the modes of sharing and any distribution, management equipment.
  • SRFs use and interact with special servers called “equipment aggregation servers” (components 1 OA, 1 OB, 1 OC and 10D) in Figure 3).
  • the equipment aggregation servers are system "server” software running within each device that you want to manage, and which offer a direct visibility to a part of the equipment resources (CPU cycles, memory space , disk space, network interfaces, and so on) that you want to manage from the outside.
  • the share of accessible resources is negotiable with the administrator of this equipment, and can vary, for each type of resources, from zero to almost all. These resource shares can be used to (typically) run management programs that modify resource configuration.
  • On each device is a device aggregation server, providing an aggregation interface to the outside world. This interface can be used by one or more SRFs.
  • the aggregation server set is a variable pool of equipment resources, which can be used to accommodate management applications.
  • An SRF consists of the following three elements: • a monitor, which regularly evaluates the level of resource consumption (memory and CPU in particular) of the machine, and which is responsible for reporting the system of support and management of the need to reduce the load of the machine;
  • a coordinator who coordinates equipment support and management operations performed by multiple management machines on multiple devices.
  • the monitor plays a key role in balancing the load of the management machines. It is he who provides the necessary indications to the system to find a better balance, typically by modifying the criteria of support of the equipment to make them more restrictive in case of overload.
  • the cartographer provides up-to-date information on supported machines; the cartographer is consulted to know which equipment is supported by the machine concerned. To find out which equipment is supported by a given peer machine, a request is sent to the cartographer of the machine concerned.
  • the coordinator within each machine ensures that the management decisions made by the different management machines will not lead to equipment not being supported.
  • the coordinator also coordinates the management operations performed by several management machines on the same resource.
  • FIG. 4 shows an integrated platform for managing networks and networks of network computer systems (application environments), based on an implementation of the automated management system according to the invention.
  • One of the advantages is enable this type of management environment, in which several management systems can coexist, and run on the same resources (management application components execution supports), while preserving the integrity of each management systems. Similarly, managed networks and IT assets can share the same execution media. This is enabled by the pooling of multiple management machines, aggregation and global control of a set of management resources (grid middleware), SRF devices that enable dynamic management, flexible overlay and coexistence between several applications. Management systems are virtual in the sense that there is no established link between these systems and the media (management machines) on which they run.
  • the application environment is also considered to be virtualized to allow multiple applications to share the same distributed computing infrastructure.
  • This environment typically corresponds to an on-demand computing platform, which makes it possible to pool computing resources, for better use and to reduce the costs of access to these resources.
  • the invention allows the same management platform to host different management systems, applying to different information systems.
  • the communication system environment is also virtualized, to allow several virtual networks to coexist and share the same resources, which are the network equipment and the supports (cables, radio, and so on) of a system. given digital communication.
  • This environment typically corresponds to that of a multiservice data network, offering the services of several virtual private networks (VPNs), possibly different technologies (protocols, service architectures).
  • VPNs virtual private networks
  • the importance and the interests of VPNs are the subject of a consensus among network professionals, and their implementation is well under control. Their development requires better automation of the management of these networks.
  • the present invention provides a means to achieve this automation (where appropriate, by means of a single management platform), thereby reducing the operational costs of the management infrastructure.
  • Figure 4 shows three management systems (A, B and C) coexisting in a management platform (which is hosted by the management grid), and managing networks and virtual information systems. It is conceivable to implement several management platforms on the same management grid.
  • the management grid is set up and administered by a network operator.
  • a management platform is administered by a management service provider (including operators) in the form of software infrastructures that can provide a variety of management services.
  • the management system A only manages the distributed virtual environment D1.
  • the management system B manages the distributed virtual environment D2, and the virtual private network E1 at the same time, providing an example of an integrated network / distributed system management service.
  • FIG. 4 also shows another example of virtual network E3 managed by the management system C, and a virtual network E2 whose management can be done elsewhere (for example, by the network E2 itself, in which case it is is pure self-management).
  • the invention makes it possible to perform configuration, optimization, fault-handling (healing) and protection against attacks, both at the level of each equipment (autonomous equipment) and at the network ( autonomous network).
  • the automation of the management with aggregated management resources makes it possible in particular to optimize the use of the resources of a network, by carrying out management operations that can be complex, that exploit more or less global information on the network, in particular the views located (a "situated view” corresponds to a partial knowledge of a system acquired from a given point of this system).
  • These operations can be implemented thanks to the automation grids. For example, the following operations can be performed:
  • DDOS Distributed Denial of Service
  • Triggering configurations that is, value selections for sets of operation parameters
  • These management operations can call on information from the network of natures varied and may be local to a node, or a part or to the entire network.
  • a "history" of the network that is, more or less fine information about the evolution of the network over a period of time, may be involved, which may involve the generation and manipulation of the network. large amounts of information.
  • CIR network information center
  • An CIR appears ( as a first step) as needed to deal with advanced network automation. But given the prospects of using this management information outside the management system, we propose to add an EIF as a fundamental device of the network environment, which will provide the operational information needed to automate the management process. management, transport network (advanced end-to-end transport services) and applications. CIR interacts with all components of the network. It is an essential support for distributed applications requiring network evolution information (ideally in real time) to tailor application requirements to network operational conditions. For example, a distributed application may reduce the information rate it generates in anticipation of a decrease in available throughput due to temporary malfunctions, or on the contrary benefit from a period of lull in failures and user traffic. competitors to get a maximum of information.
  • the present invention is applicable to many fields.
  • CIR CIR
  • High-performance scientific and industrial simulation with the development of computer grids, we see increased needs for network services that are always available to guarantee the exchange of data between computer centers. In addition to sometimes very high flow rates, scientific simulation requires high guarantees on delivery times, the reliability of transfers, and often both at the same time, which is generally problematic for the current data networks.
  • bases are provided more suited to the design of communication services that can guarantee the reliability of communications while respecting specific deadlines. This can be achieved through judicious use of CIRs, and real-time visions that management systems can have on network elements.
  • On-demand computing This growing IT service principle requires highly available networks, something that can be done by automating management. It also requires reliable data transfers (files, program execution stacks and data in memory (RAM), registers, and so on) in a very short time. In addition to network availability, reliability, and time, this domain requires management of machine failures in application environments, running programs (storing checkpoints, migration, and so on). . This type of service can be supported by automated management of application environments, by a management system dedicated to this type of environment.
  • Scientific and industrial instrumentation scientific and industrial instrumentation networks also require high availability, sometimes with very strict quality of service guarantees.
  • An automated management system can also be used to support the actions of administrators, based on measurements provided by sensors, for example in a hostile environment.
  • the present invention can be used to develop a mobile network in which:
  • base stations manage radio connections;
  • the complex management functions associated with the mobile terminals can be carried out by management systems as described in the present invention, to relieve the base stations of the load of calculation related to terminal management; • base stations and management systems can be superimposed; a management system is typically used for a base station or a geographic subset of base stations, depending on the size of the base stations and the management systems;
  • the invention offers a great flexibility in taking the distribution of the support of the terminals, so as to rationalize the use of resources by balancing the load;
  • a base station A manages (for example) 10,000 mobiles and its neighbor B manages only 2,000, it is possible to send to the management server associated with B a portion of the mobiles managed by A, for allow for load balancing and global consideration of more mobile devices, as far as radio connectivity allows.
  • the invention thus makes it possible to solve scaling problems for mobile management, in a network permanently managing hundreds of thousands, even millions of mobiles, in addition to the growth of radio capacity.
  • the invention can also be used to develop a network of support and management of hundreds of thousands, even millions domestic networks (tens of millions of domestic appliances).
  • the idea is to create an automated management system applied to home networks, which manipulates what we call "projected" of these devices and networks.
  • Each piece of equipment and each network is considered to be partially accessible to the outside world, and in part to non-accessible resources:
  • accessible resources are those that the home network administrator (or the user of a device) decides to make visible to the outside world, for consultation, modification or management; this part can be supported by an operator;
  • non-accessible parts are those that the home network administrator (or the user of a device) decides to make invisible, inaccessible to any outside system; non-visible parts will be managed and controlled locally.
  • the "projected" of an equipment (or network) is all the parts that are accessible from the outside (memory, disk, software, and so on), in this case by a system external management. It is possible to build an automated management system that manages millions of equipment and household network projects in order to relieve the users of these equipment and networks of management problems that may arise, within the framework of a management agreement established between user and manager, for a fee. Better still, this project management system can be used to facilitate the provision of so-called community services, based on a knowledge (partial or total) of this equipment, their connections by telecommunication networks and their interactions.
  • FIG. 6 shows a simple example of such a support device with four home networks (R1, R2, R3, R4) made up of in fact, it is expected that there will be millions of home networks in a typical configuration, and each domestic network will contain an average of ten to one fifteen domestic equipment.
  • Equipment P1, ..., P4 plays a special role in the sense that their projected is non-zero.
  • They are domestic gateways, which are part of both the operator network and the domestic domain.

Landscapes

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  • Signal Processing (AREA)
  • Computer And Data Communications (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

L'invention concerne un système informatique comprenant : - un réseau de gestion (1 ) utilisant des applications de gestion exécutées par une pluralité de serveurs de gestion (1 A,...) reliés par un réseau virtuel véhiculant les messages de contrôle échangés entre lesdits serveurs de gestion, un réseau de transport (2) comprenant des équipements de transmission de données, et un réseau (3) de machines informatiques à gérer (5A,..., 6A,..., 7A,...8A,... ). Dans ce système informatique, les applications de gestion sont exécutées sur une grille informatique, et le système informatique comprend en outre des serveurs logiciels (4A,... ), dits Serveurs Recouvrants Flexibles, aptes à collaborer entre eux de manière à permettre auxdits serveurs de gestion (1 A,... ) de se répartir dynamiquement les tâches de gestion de l'ensemble du système informatique exécutées par les applications de gestion.

Description

Système de gestion automatique des réseaux sur une grille informatique
La présente invention est relative à la gestion distribuée (ou répartie) des systèmes, plus précisément l'automatisation de la gestion des réseaux avec des techniques réparties. Dans ce contexte, on cherche à réaliser des propriétés d'auto-configuration, d'auto-guérison, d'auto- optimisation ou d'auto-protection des réseaux, et bien d'autres propriétés. L'objectif à terme de l'automatisation de la gestion est de construire des réseaux et des systèmes répartis autonomes, qui s'inspirent des travaux sur l'informatique autonomique, et qui permettent de faire face à la croissance de la charge de gestion des réseaux et des installations informatiques.
Dans certains cas de figure, en particulier pour les réseaux de grande taille (par rapport au nombre de nœuds, au nombre et à la complexité des applications, au nombre de stations hôtes) et pour certaines techniques d'automatisation poussées (raisonnement, déduction), les mécanismes intrinsèques des réseaux autonomes peuvent être gourmands en temps de calcul et/ou en mémoire, ou nécessiter des communications à très haut débit entre les composantes du système de gestion. Ces besoins de ressources peuvent être dus à de nombreux facteurs, en particulier la complexité des algorithmes de gestion autonome mis en œuvre.
Pour satisfaire ces besoins de ressources, en particulier pour le traitement automatique des données de gestion, des travaux ont été initiés sur l'agrégation des ressources d'une grille informatique de gestion. Une telle grille permettrait d'une part de faire face à des besoins importants et fluctuants de ressources, et d'autre part de partager des ressources de gestion entre des réseaux administrés par différents opérateurs. Le système décrit dans cette invention offre un moyen concret d'automatiser la gestion des réseaux, fondé sur l'amélioration du taux d'utilisation global des ressources du système de gestion pour faire face à la charge de traitement liée aux opérations de gestion autonome.
Cette invention peut s'appliquer à la gestion des tous les types de réseaux d'ordinateurs. Bien que la principale application visée dans la description soit la gestion répartie et automatisée des réseaux, l'invention peut s'appliquer à la gestion des réseaux de données informatiques et multimédia, la gestion des parcs informatiques en réseau, la gestion des systèmes d'information, et le contrôle et la gestion de diverses applications réparties.
Historiquement, la gestion informatisée des réseaux a commencé par des logiciels de gestion centralisée simple, puis a évolué en plusieurs étapes, dont les principales innovations sont :
• les systèmes centralisés interagissant avec des agents de gestion, • les systèmes partiellement répartis et hiérarchisés, et
• les systèmes totalement répartis et coopératifs.
Toutes ces évolutions cherchent à rendre possible et à améliorer le traitement de dysfonctionnements des équipements, pour permettre l'administration informatisée de réseaux plus en plus complexes. Dans tout les cas, le rôle des interventions humaines (administrateurs ou experts) reste primordial. Ces interventions ont même tendance à croître avec la taille des réseaux et la complexité des services réseaux et applications, en partie par manque de dispositifs, méthodes ou systèmes adaptés, permettant de capturer les dysfonctionnements et d'y remédier. Il faut arriver à traiter plus de problèmes (et de façon plus fine) de contrôle et de gestion des équipements réseau, des ressources associées et de l'utilisation des ressources, pouvoir faire face à des situations et des besoins de diagnostic de plus en plus complexes. Les techniques connues ne permettent de traiter automatiquement que des formes relativement simples de défaillances.
Dans un système de gestion centralisée, l'ensemble du réseau est géré par une seule station de gestion, qui peut être un simple PC, une station de travail ou un serveur relativement puissant (avec éventuellement plusieurs processeurs). Un administrateur du réseau effectue les procédures d'administration par l'intermédiaire de cette station de gestion. La puissance de la station de gestion croît en général avec la taille du réseau, pour faire face à la charge de gestion. Un dispositif de gestion intégré au sein des équipements gérés permet à la station de gestion de récolter des informations sur l'état de fonctionnement de ces équipements, et d'exécuter les opérations effectuées à distance par l'administrateur du réseau. Le dispositif de gestion est typiquement réalisé sous la forme d'un logiciel exécutant les requêtes et les ordres administratifs, et d'une base de données renseignant sur l'état de fonctionnement du réseau. Les premières versions du système SNMP sont conçues selon ce modèle, pour permettre à un administrateur humain d'effectuer des opérations de gestion relativement simples sur un réseau de données mettant en œuvre le protocole IP. Dans un système SNMP, une seule station de gestion du réseau (centralisée, pilotée par l'administrateur du réseau) interagit avec chacun des équipements du réseau via un agent SNMP, qui est un logiciel support à la gestion s'exécutant sur chaque équipement gérable SNMP. L'agent de gestion s'appuie sur des informations inscrites dans la base de données pour répondre aux requêtes de gestion envoyées par la station de gestion. SNMP offre un ensemble très simple d'opérations de gestions : READ, WRITE, TRAP. Ces trois opérations, ainsi que l'agent et la base de données, sont les dispositifs de gestion de base utilisés pour effectuer des services de gestion un peu plus complexes sur chacun des équipements. La gestion centralisée a l'avantage d'être relativement simple à mettre en œuvre grâce à l'accès à l'ensemble des équipements gérés à partir d'une plate-forme et d'un système de gestion uniques. Mais elle présente de nombreux inconvénients. Les principaux inconvénients de la gestion centralisée sont les suivants.
• Changement d'échelle : il est difficile (voire impossible) de mettre en place un système de gestion centralisé permettant de gérer un réseau de taille croissante (notamment en nombre d'équipements) en maintenant la qualité de service de gestion. Bien que certaines plates- formes permettent d'ajouter des ressources (mémoire, carte processeur) on peut rapidement épuiser cette possibilité si la taille du réseau continue à augmenter.
• Robustesse : certaines pannes, notamment matérielles ou réseau (câble, ...), parfois logicielles, ne peuvent être traitées sans perturber le bon fonctionnement de système de gestion. Dans le cas d'un système centralisé, ont peut être amené à arrêter la gestion du réseau, ou assurer un service de gestion en mode dégradé.
• Flexibilité : dans une gestion centralisée, on associe de façon rigide un certain nombre de fonctions de gestions à un système de gestion. Dans certains cas, on ne peut modifier ces fonctions de gestion. Dans presque tous les cas de gestion centralisée, pour modifier ces fonctions il faut arrêter réinstaller le logiciel de gestion, ce qui peut nécessiter l'arrêt du système pendant un certain temps.
• Automatisation : les systèmes centralisés traitent automatiquement un ensemble limité de fonctions de gestion, en partie du fait de la limitation des ressources et du savoir-faire en matière de traitement des défaillances des équipements et des réseaux. Historiquement, ces systèmes traitent automatiquement peu de cas, les décisions relatives à la résolution des problèmes étant en général reportés à un administrateur humain via une interface du système de gestion. Cette interface sert aussi à communiquer les ordres de gestion de l'administrateur au système de gestion, qui va déclencher l'exécution. Les systèmes de gestion centralisés se comportent en fait essentiellement en médium collectant les cas de défaillances pour informer l'administrateur, ou exécutant les ordres d'administration.
L'aptitude aux changements l'échelle, ainsi que la robustesse, sont deux des principaux problèmes ayant conduit à la recherche de solutions partiellement réparties, puis totalement réparties. La recherche de telles solutions est un processus hyperbolique : il n'y a pas de technique proposant une solution radicale à ces problèmes, mais une succession d'améliorations, dont la répartition (partielle et totale), ainsi que la gestion hiérarchisée et par délégation (mécanismes) font partie.
Dans un système de gestion partiellement réparti, le réseau n'est plus géré par une seule station de gestion. Le système de gestion consiste en un ensemble de stations de gestion séparées physiquement (et/ou géographiquement), reliées par un réseau de gestion, chacune s'occupant d'une partie du réseau. Le système de gestion est un système réparti au sens où chacune des stations de gestion a un système de contrôle et une mémoire indépendants de ses homologues. La répartition est partielle au sens où une station de gestion gère une partie du réseau, c'est-à-dire un sous-ensemble des équipements du réseau. Les systèmes de gestion faiblement repartis sont souvent hiérarchisés : une station de gestion générale, interagissant avec l'administrateur du réseau, gère l'ensemble du réseau. Il exécute les opérations d'administration globale et délègue certaines tâches de gestion à des stations de gestion intermédiaire qu'il contrôle, qui sont chargées de gérer des sous-réseaux. Ces stations de gestion intermédiaires peuvent, à leur tour, déléguer des sous-tâches à d'autres station de gestions à charge d'une partie du sous- ensemble de réseau, établissant ainsi une sorte d'arbre de stations de gestion à trois niveaux (les équipements étant les feuilles de l'arbre), et ainsi de suite. Théoriquement, une telle gestion hiérarchique peut être organisée en un nombre quelconque de niveaux, en fonction de la complexité des tâches de gestion et de la taille du réseau. Dans la pratique, pour des besoins de simplicité du système de gestion, on se limite à une hiérarchie à deux ou trois niveaux. Dans ce type de système de gestion hiérarchisée, les éléments du dernier niveau dans la hiérarchie (les stations de gestion de plus bas niveau et les équipements qu'ils gèrent) fonctionnent comme des systèmes de gestion centralisés, contrôlés par une hiérarchie de stations de gestion. De nombreux systèmes de gestion, destinée à effectuer des opérations complexes sur des grands réseaux, fonctionnent avec des principes similaires. C'est le cas des versions plus récentes de SNMP (versions 2 et 3), RMON, des systèmes de gestion OSI, CMIS ou certains systèmes de gestion faiblement repartis à base de politiques.
Dans une gestion partiellement répartie, le problème du changement d'échelle est amoindri (résolu en partie) par le fait que plusieurs serveurs, en nombre variable, effectuent des tâches de gestion sur des parties du réseau, ce qui permet de desservir un nombre plus important d'équipements. Le changement d'échelle n'est donc plus le principal problème. En revanche, la robustesse, la flexibilité et l'autonomie des tâches de gestion demeurent des problèmes importants. De plus, du fait de la multiplicité des systèmes de gestion, apparaissent des problèmes de contrôle et coordination de l'ensemble des systèmes de gestion. Dans un système de gestion centralisé, le contrôle se fait relativement simplement dans le code de l'application de gestion, avec des techniques de contrôle séquentiel classique. Dans un système partiellement réparti, des composantes du (ou des) programmes de gestion peuvent se retrouver sur plusieurs serveurs de gestion, nécessitant la mise en œuvre de techniques de contrôle réparti, qui peuvent être complexes. Aussi, les serveurs de gestion doivent-ils coordonner leurs actions portant sur des parties communes du réseau. Certains mécanismes (ou modèles) de gestion partiellement répartis permettent de rendre le système de gestion un peu plus robuste, et plus flexible, notamment les mécanismes de gestion par délégation ou à base de politiques. Par exemple, pour un système plus robuste, ou peut utiliser des systèmes de gestion pouvant prendre le relais en cas de panne.
Dans un système de gestion totalement répartie, la charge de gestion du réseau recouvre l'ensemble des équipements. En d'autres termes, chaque équipement est doté d'un dispositif de gestion propre, exécutant une partie de l'application (répartie) de gestion. Ce dispositif de gestion dédié peut être réalisé sous la forme d'un sous-système (logiciel, composante d'application) de gestion intégré à l'équipement, sous la forme d'un service de gestion externe dédié à cet équipement (s'exécutant sur un autre équipement ou une station de gestion partagée) ou à la limite d'une station de gestion dédiée à chaque équipement. Dans ce cas, il n'existe pas de hiérarchie entre sous systèmes de gestion. Les tâches de gestion sont partagées et confinées aux équipements, et l'administrateur peut interagir avec le système de gestion répartie via une sorte de proxy et une interface graphique au sein d'une station d'accès au système de gestion. Les sous-systèmes de gestion dédiés aux équipements se partagent la charge de gestion globale du réseau et peuvent coopérer, selon des schémas de coopération plus ou moins complexes, pour exécuter des opérations de gestion impliquant tout ou partie du réseau. Les schémas de coopération mis en œuvre peuvent dans certains cas être hiérarchiques, pour les besoins de problèmes de gestion spécifiques, mais le fonctionnement hiérarchique n'est pas un principe de base. Les principes de base sont le partage de la charge de gestion et la coopération entre sous-systèmes de gestion. Parmi les technologies de gestion utilisant la répartition totale, la coopération et la partage, on retrouve les objets répartis et de code mobile, les agents intelligents et la gestion à base de politiques.
Dans une gestion totalement répartie, la part du problème du changement d'échelle lié au nombre d'équipements est pratiquement résolue. Chaque équipement assume une part non négligeable (voire l'essentiel, ou la quasi-totalité) de la charge de gestion qu'il apporte à l'ensemble du réseau. En revanche, la part des besoins en matière de changement d'échelle due au contrôle et à la coordination pour la gestion globale (de l'ensemble du réseau) et la complexité de l'application de gestion augmente. Une étape importante est franchie dans la résolution du problème de changement d'échelle, mais ce problème n'est pas totalement résolu car il dépend de plusieurs facteurs : nombre de nœuds, taille de l'application de gestion, nombre de stations hôtes connectées au réseau et d'utilisateurs, et ainsi de suite. Dans certains systèmes de gestion totalement répartis, on utilise la coopération entre entités de gestion ou le partage des tâches de gestion pour contrôler et coordonner l'ensemble au niveau de l'application de gestion, techniques peu favorables au changement d'échelle et à la robustesse. Les mécanismes de gestion à base de politiques, d'agents intelligents ou de code mobile, apportent plus de flexibilité et de robustesse au système de gestion. Ces deux derniers problèmes sont donc amoindris, mais pas résolus. Les principaux problèmes posés par une gestion totalement répartie sont l'autonomie, le contrôle et la coordination au sein de l'infrastructure.
Il existe donc un besoin d'améliorer l'autonomie des réseaux, à l'aide de systèmes de gestion permettant (en particulier) l'auto- configuration, l'auto-guérison, l'auto-optimisation ou l'auto-protection des équipements, voire l'auto-organisation de parties ou de la totalité du réseau pour faire face à des dysfonctionnements sévères. Cette invention permet d'étendre les types de problèmes de gestion que l'on peut traiter par logiciel, de traiter des réseaux de plus grande taille et plus complexes, tout en réduisant le rôle des administrateurs. Elle permet de franchir des étapes supplémentaires dans l'évolution vers des réseaux zéro- administrés.
La figure 1 représente l'évolution de la charge d'administration des réseaux, telle que l'on peut l'espérer avec la mise en application de cette invention. Il faut faire face de nos jours à une montée en puissance de la charge d'administration des systèmes et réseaux. L'application de la présente invention permettra de ralentir la croissance de la charge d'administration, de stopper cette croissance, et (idéalement) de la faire baisser progressivement, en allant vers des systèmes entièrement autonomes, c'est-à-dire sans administrateur.
Il existe donc un besoin pour une meilleure solution de gestion, permettant de mieux répondre aux problèmes techniques généraux suivants : • Changement d'échelle : cet objectif améliore le changement d'échelle des systèmes de gestion réalisables selon les techniques antérieures, en proposant une solution à la part de ce problème due aux applications (gestion du réseau, services usagers), au nombre de stations hôtes et d'utilisateurs connectés. • Agrégation des ressources, contrôle et coordination : cet objectif majeur permet de faire évoluer l'environnement des systèmes de gestion des réseaux, en intégrant des mécanismes système de contrôle et de coordination répartie des ressources agrégées au sein d'une grille de gestion, utilisées par le système de gestion. Le contrôle et la coordination répartis dans ce contexte font partie des moyens mis en œuvre pour agréger les ressources. Le contrôle et la coordination sont traités dans l'infrastructure système de gestion, et non dans l'application de gestion (cas des systèmes utilisant les techniques antérieures). Ce choix d'infrastructure favorise en particulier le passage à l'échelle, la robustesse et la flexibilité du système de gestion. • Robustesse et flexibilité : l'objectif de robustesse signifie la construction d'une infrastructure de gestion robuste, capable de résister à des défaillances de parties plus ou moins importantes d'un réseau, sur laquelle vont se greffer des applications de gestion flexibles (modifiables, adaptables, configurables à volonté), pouvant être réalisée selon divers mécanismes d'interaction en environnement réparti.
La présente invention concerne donc un système informatique comprenant : - un réseau de gestion utilisant des applications de gestion exécutées par une pluralité de serveurs de gestion reliés par un réseau virtuel véhiculant les messages de contrôle échangés entre lesdits serveurs de gestion,
- un réseau de transport comprenant des équipements de transmission de données, et
- un réseau de machines informatiques à gérer.
Ce système informatique est remarquable en ce que lesdites applications de gestion sont exécutées sur une grille informatique, et en ce que ledit système informatique comprend en outre des serveurs logiciels, dits Serveurs Recouvrants Flexibles, aptes à collaborer entre eux de manière à permettre auxdits serveurs de gestion de se répartir dynamiquement les tâches de gestion de l'ensemble du système informatique exécutées par les applications de gestion.
Ainsi, l'invention propose une architecture de système de gestion exploitant les ressources d'une grille informatique pour automatiser la gestion.
Ce système permet notamment une gestion totalement répartie, une coopération entre les composantes de gestion s'exécutant sur tous les sous-systèmes de gestion, et un partage des tâches et des ressources de gestion. Tout comme les innovations apportées par les différents éléments de la technique antérieure, la présente invention permet de réaliser une gestion partiellement répartie ou une gestion centralisée, selon les besoins imposés par l'architecture du réseau géré ou par l'application. On peut aussi partager les tâches de gestion, faire de la gestion coopérative ou de la gestion hiérarchisée. L'invention permet de réaliser toutes ces architectures de gestion, et de reprendre tous les mécanismes de protocoles de gestion mis en œuvre dans le cadre des techniques antérieures, en particulier la gestion à base d'agents et d'un gestionnaire centralisé, la gestion par délégation et par politiques, par objets répartis et code mobile, ou par agents dits "intelligents".
Mais la présente invention permet de surcroît de contrôler un ensemble de ressources (via l'agrégation), le partage des ressources par la virtualisation, la coopération et le partage dynamique des tâches de gestion selon des schémas plus complexes. C'est une étape supplémentaire dans la conception, la mise en œuvre et l'exploitation des systèmes de gestion, pour pouvoir organiser la répartition, non seulement des tâches applicatives comme dans l'art antérieur, mais de surcroît des tâches de gestion elles-mêmes, ainsi que les interactions entre entités impliquées dans la gestion.
L'invention propose un système de gestion et une méthode innovante de partage dynamique et flexible de la charge de gestion d'un réseau, fondés sur l'utilisation d'une grille informatique. La grille de gestion permet d'agréger des ressources pour automatiser le plus possible la gestion. Ce système et la méthode qui l'accompagnent permettent de mieux automatiser la gestion des réseaux grâce à une meilleure aptitude au changement d'échelle, au contrôle et à la coordination répartie des ressources de gestion, à des techniques de gestion plus robustes et plus flexibles. La méthode de gestion selon l'invention permet en particulier le partitionnement dynamique et arbitraire du réseau géré. Le système et la méthode permettent une gestion intégrée des réseaux et services, un meilleur partage des tâches de gestion, ainsi que la virtualisation des ressources de gestion pour un partage de ces ressources entre organismes de gestion de réseaux. L'invention permet d'optimiser l'utilisation des ressources pour la gestion, un contrôle externe des ressources réseau pour une meilleure Qualité-de-Service, et est applicable à de nombreux domaines en dehors de la gestion des réseaux et des systèmes. Un service système réparti en général consiste en :
- sur chaque nœud, un nombre donné de composants de services, interagissant de manière centralisée, et
- des interactions distantes entre les composants sur des nœuds distants.
L'invention concerne la façon dont les composants interagissent.
De plus, selon des dispositions particulières, certains équipements comprennent un dispositif permettant de voir chacun de ces équipements comme une extension d'un nœud de gestion, à des fins de contrôle et de gestion automatisée.
La présente invention concerne un service système pour les problèmes spécifiques aux applications de gestion des équipements (DEVICES), en particulier la gestion autonomique. En effet, l'invention n'a pas pour but de gérer l'exécution des programmes.
La présente invention propose notamment un service de grille permettant de :
o prendre le contrôle des espaces de données et des programmes sur une partie du DEVICE (du nul au total, selon les accords avec le propriétaire) ; o voir la partie du DEVICE concernée comme une extension de la grille (mais sous le contrôle d'un nœud de gestion) ou comme étant "clonée" sur le nœud de gestion qui le contrôle
(notamment pour le stockage, les images système - pour restauration) ;
o mieux effectuer les opérations du type
• gestion automatique des configurations logicielles, mises-à-jour rapides,
• recouvrement en cas de panne ou de dysfonctionnement, suite à des mauvaises utilisations ou des actes malveillants (typiquement à partir d'une image).
Ces opérations sont effectuées en utilisant les ressources de la grille de gestion de façon rationnelle, en particulier en équilibrant la charge des nœuds de gestion.
Selon des caractéristiques particulières, lesdits Serveurs Recouvrants Flexibles sont aptes à accaparer une partie des ressources inutilisées desdites machines informatiques à gérer.
Grâce à ces caractéristiques, les tâches de gestion peuvent continuer à être assurées au cas où lesdits serveurs de gestion sont saturés.
Selon d'autres caractéristiques particulières, lesdits Serveurs Recouvrants Flexibles sont aptes à accaparer une partie des ressources inutilisées des nœuds dudit réseau de transport. Grâce à ces caractéristiques, également, les tâches de gestion peuvent continuer à être assurées au cas où lesdits serveurs de gestion sont saturés. L'invention vise aussi un programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou stocké sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un microprocesseur. Ce programme d'ordinateur est remarquable en ce qu'il comprend des instructions pour jouer le rôle de Serveur Recouvrant Flexible lorsqu'il est exécuté sur un ordinateur faisant partie d'un système informatique tel que décrit succinctement ci-dessus.
L'invention vise, enfin, un support d'informations lisible par un ordinateur, et comportant les instructions d'un Serveur Recouvrant Flexible tel que décrit succinctement ci-dessus.
Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette {"floppy disK' en anglais) ou un disque dur.
D'autre part, le support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.
En variante, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans la mise en œuvre de l'invention. D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous de modes de réalisation particuliers, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels : - la figure 1 , déjà décrite, est un graphique illustrant l'évolution de la charge d'administration des réseaux dans le temps,
- la figure 2 est un schéma synoptique illustrant un système de gestion automatisée, selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est un schéma synoptique illustrant un système de serveurs recouvrants flexibles, selon un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 4 est un schéma synoptique illustrant une plate-forme intégrée de services de gestion, selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 5 est un schéma synoptique illustrant un centre d'information réseau, selon un mode de réalisation de l'invention, et
- la figure 6 est un schéma synoptique illustrant un système de gestion des réseaux et équipements domestiques, selon un mode de réalisation de l'invention. On commencera par rappeler ici quelques notions sur les middlewares de grille.
Un middleware de grille est le logiciel intermédiaire (ou "intergiciel") entre les ressources d'une grille informatique et les applications s'exécutant au-dessus de cette grille, fournissant des services système répartis pour coordonner le partage des ressources de la grille par les programmes des applications. Ainsi, une grille informatique comprend, de haut en bas de la pile du système :
- les applications,
- le middleware et les services associés,
- les ressources et logiciels de base (processeurs, mémoires, réseau, disques, instruments), et
- les systèmes d'exploitation et protocoles réseaux utilisés. Le middleware de grille opère (s'exécute) entre le logiciel "système d'exploitation et réseau" de la grille et le logiciel des applications. Les services offerts par le middleware, représentant une solution aux problèmes système communs aux applications de la grille, sont utilisables par un ensemble d'applications plus ou moins vaste, selon le niveau d'abstraction du middleware.
L'architecture OGSA (initiales des mots anglais "Open Grid Services Architecture"), est le standard de middleware de grille en cours d'adoption au niveau mondial à l'OGF (initiales des mots anglais "Open Grid Forum"). Elle spécifie en langage naturel un certain nombre des capacités requises pour mettre en œuvre les systèmes et applications de grilles informatiques. Les capacités OGSA sont :
- services d'infrastructure, tels que o utilisation des principes des composants logiciels SOA (initiales des mots anglais " Service-Oriented Architecture" signifiant "Architecture Orientée Service"), en particulier des services Web de base (messagerie, sécurité, interopérabilité, et ainsi de suite) ; o spécification ou révision de services utilisés dans le fonctionnement interne des services Web (nommage, sécurité, représentation d'état, notification, transaction, orchestration, et ainsi de suite) ;
- services système répartis à usage général (solution aux besoins exprimés dans la spécification OGSA, réalisation au-dessus de l'infrastructure WSRF) tels que
o gestion des exécutions,
o gestion des données,
o gestion des ressources, o sécurité,
o autogestion, et
o services d'information.
L'architecture Globus est une réalisation industrielle d'OGSA utilisant des technologies "Open Source", permettant de développer des applications de grilles en Java, C ou Python, s'appuyant sur les services
Web. L'architecture Globus utilise une infrastructure se services Web à états, et offre un certain nombre de services système répartis proches des spécifications OGSA, certains sous la forme de composants service Web et d'autres sous la forme de services système standard (appelés composants pré-WS).
Les services systèmes de Globus version 4 sont :
- gestion des exécutions,
- gestion des données,
- sécurité (gestion de crédits, authentification, autorisation)
- services d'information,
- environnements d'exécution (système de librairies) pour les langages Java, C, et Python.
Il existe une étude préliminaire et un embryon de spécification OGSA concernant la gestion d'une grille avec des protocoles autonomiques. Mais il n'existe pas de proposition concrète, notamment concernant la prise de contrôle et la gestion automatisée des équipements informatiques et des réseaux. La figure 2 représente un exemple de système de gestion automatisée pouvant être réalisé par la présente invention. Ce système comprend trois parties englobées par un cercle :
• une première partie (1 ), la partie basse du cercle englobant, représentant le cœur du système de gestion, consistant en un certain nombre de serveurs dédiés à la gestion (nœuds de gestion), reliés par un réseau virtuel véhiculant les messages de contrôle échangés entre les nœuds de gestion ;
• une seconde partie (2), la partie centrale du cercle englobant, ayant la forme d'une ellipse au centre du cercle ; cette seconde partie représente le réseau géré en lui-même, le principal sujet du système de gestion, consistant en un ensemble d'équipements réseau de transmission de technologies diverses ; et
• une troisième partie (3), la partie haute du cercle englobant, à l'opposé de la partie (1 ), représentant un réseau applicatif, c'est-à-dire un ensemble de machines supportant des applications réseau, connectées par l'intermédiaire du réseau géré.
La première partie (1 ), à savoir le réseau de gestion, est le cœur du système de gestion au sens où elle est dédiée aux opérations de gestion des équipements et de(s) réseau(x) de transport représenté(s) dans la partie (2). L'objectif de ce système est de prendre en charge le traitement informatique (traitement et stockage de données) imposée par une automatisation avancée de la gestion de cet environnement. Bien que le principal composant géré soit la partie réseau de transport (2), le système peut aussi gérer des équipements de la partie (3) (le réseau applicatif) et la partie (1 ) en elle-même, ce qui (dans ce dernier cas) correspond à une autogestion du système de gestion. Les nœuds de gestion peuvent avoir divers calibres (PCs, stations de travail et serveurs, grappes de calcul, et ainsi de suite), et peuvent varier en nombre de manière quelconque pour s'adapter à la charge de gestion imposée par l'environnement. Les réalisations d'un tel système de gestion peuvent donc varier d'une simple et unique station (gestion centralisée) à une gestion répartie agrégeant une puissance de calcul comparable à celle d'un supercalculateur moderne. Dans ce dernier cas, il s'agit d'un supercalculateur virtuel dédié à la gestion du réseau et des sous-systèmes qui y sont connectés.
Dans la partie (1 ) de la figure 2, on représente une configuration avec trois nœuds de gestion (1 A), (1 B) et (1 C) connectés en topologie complète, mais on peut mettre en place une configuration avec un nombre quelconque de nœuds, une topologie quelconque, et des propriétés réseau (débits, liaisons utilisant le réseau de transport ou non, fiabilité, et ainsi de suite) au choix de l'implémentation. Les stations de gestion peuvent être géographiquement proches, auquel cas on peut envisager des liaisons directes dédiées, typiquement à haut débit garanti avec des fibres. Elles peuvent être au contraire géographiquement réparties, auquel cas il est en général plus judicieux d'utiliser les services du réseau géré (typiquement un VPN dédié à la gestion) pour les connexions entre les stations de gestion, éventuellement avec des garanties moindres, notamment en débits. Chaque station de gestion est une plate-forme matérielle avec les quatre composants logiciels suivants :
• un composant système d'exploitation (a) ;
• un composant middleware de grille (b) dédié à la gestion des réseaux et des systèmes, fournissant une visibilité, à tout point du middleware, de l'ensemble des ressources de gestion recouvertes par ce middleware ; une ressource est recouverte par un middleware si elle exécute une instance de ce middleware et si elle est considérée (d'un point de vue de l'administration du système) comme faisant partie de la même entité, de la même infrastructure logicielle ; l'infrastructure peut intégrer des middlewares de technologies différentes mais interopérables, faisant partie du même système de gestion ; et
• un service système (c) dédié à la coordination et le partage des tâches de gestion, appelé "serveur recouvrant flexible" (SRF), qui adapte dynamiquement la part de chaque station de gestion dans le partage des tâches de gestion de l'ensemble du réseau et au-delà (réseau applicatif) ; les principaux rôles du middleware dans ce cadre sont l'agrégation des ressources, une coordination du système permettant un changement d'échelle, et un partage de l'ensemble des ressources de gestion par plusieurs applications ; • un ou plusieurs composants (d) constitués par des applications de gestion du réseau, qui représentent la contribution de la station de gestion à l'ensemble des systèmes de gestion supportés ; dans le cas extrême où il y a un seul système de gestion, ce système prend en charge toute l'application (ou les applications) de gestion, et on se retrouve donc dans le cas d'une version améliorée d'une gestion centralisée, avec possibilité de prendre en charge plusieurs applications ; dans le cas de plusieurs systèmes de gestion, il s'agit d'une gestion répartie classique (partiellement ou totalement), avec la possibilité de mettre en œuvre la totalité des paradigmes de gestion standard existants (hiérarchique, coopératif, agents intelligents, et ainsi de suite) et au-delà, notamment ceux impliquant des calculs et des manipulations de données complexes.
La deuxième partie (2) du système, à savoir le réseau de transport, est le principal objet auquel s'applique le système de gestion automatisée : l'objectif premier est de permettre une automatisation accrue de la gestion de ce réseau, et dans l'idéal de tendre vers des réseaux fonctionnant sans administrateur (réseaux et systèmes "zéro-administrés") ou des réseaux entièrement autonomes, comme cela est illustré sur la figure 1. L'automatisation de la gestion, dans le cas général, peut nécessiter les actions suivantes de la part des composants réseau :
• action des équipements gérés dans le cadre d'une action d'autogestion pure, qui peut être spontanée (initialisée par l'équipement, en fonction de paramètres locaux), ou déclenchée de l'extérieur, typiquement d'une station de gestion, d'un équipement homologue, voire d'une machine d'un réseau applicatif ;
• action d'une station de gestion, typiquement initialisée par une application de gestion, pour amener l'équipement à adopter une certaine conduite en vue de la résolution, ou de la prévention d'un problème de dysfonctionnement, pour adapter ou optimiser le fonctionnement de cet équipement (installations, configurations, et ainsi de suite) ;
• action d'un équipement (nœud réseau) homologue en vue d'acquérir des informations de fonctionnement d'une partie du réseau (vue locale, de voisinage, située, et ainsi de suite), ceci dans l'optique d'une résolution ou d'une meilleure prévention de dysfonctionnements ;
• enfin, dans le cadre d'un cas particulier de mise en œuvre et d'applications permises par cette invention, nous envisageons la possibilité qu'un nœud externe au réseau de contrôle/gestion et de transport (typiquement une machine applicative) puisse participer (de façon opportuniste) à des opérations de gestion du réseau de transport et de gestion, voire initialiser des actions de gestion dans le contexte d'une application dans le domaine applicatif, cf. unité (3) dans la figure 2.
Les éléments du réseau géré peuvent être toutes sortes d'équipements réseau gérables, utilisés dans les opérations des réseaux de transports de données : commutateurs télécom, routeurs IP, passerelles, ponts, et ainsi de suite. Dans la figure 3, nous représentons trois types d'équipements : des équipements à la périphérie du réseau (2A) - par exemple une passerelle domestique ou un routeur pour connecter un réseau local à Internet - des équipements de commutation/transport standard (2B) - par exemple un commutateur ATM ou MPLS - des équipements du type passerelle (2C) vers d'autres réseaux de transport (ou sous-réseaux, éventuellement administrés par différentes entités). Enfin, ces équipements peuvent être gérés selon plusieurs standards sans causer de problèmes d'interopérabilité entre standards, une des caractéristiques des technologies middleware en général (et de grille en particulier) étant de permettre à de systèmes de standards divers d'interagir dans la cadre de l'exécution d'une même application de gestion répartie. Enfin, certains des nœuds du réseau de transport peuvent être recouverts par le middleware de gestion, et être ainsi utilisés de façon opportuniste pour exécuter des parties de l'application de gestion répartie.
La troisième partie (3) du système est l'environnement des applications, à savoir un (ou plusieurs) réseau(x) de machines qérables (toujours selon divers standards de gestion d'équipements et de systèmes informatiques en réseau). Ces machines peuvent être des : • ordinateurs portables (3B),
• imprimantes (3A),
• serveurs clusters ou de supercalcul (3C),
• téléphones IP (3D),
• serveurs de données d'entreprise (3E), • PCs (3F), ou encore
• PDAs, téléphones mobiles, set-top-box, et ainsi de suite. L'environnement des applications peut consister un ensemble de sous-réseaux connectés par un réseau de données du type IP. Les sous- réseaux peuvent être des réseaux locaux d'entreprises, des réseaux métropolitains, ou des réseaux domestiques. Les machines et sous- réseaux de l'environnement des applications sont connectés grâce au réseau de transport (2), lequel est contrôlé et géré par le réseau de gestion (1 ). Ces machines et réseaux peuvent aussi être gérés par le réseau de gestion (1 ), à la demande des administrateurs des environnements des applications, et en complément de la gestion du réseau de transport. Les machines de l'environnement d'application peuvent aussi fournir des ressources de calcul et de stockage utilisés par le réseau de gestion. Pour cela, il suffit qu'une telle machine soit recouverte par le middleware de gestion, et que son administrateur autorise le (ou les) gestionnaire(s) de réseaux à exécuter du code de gestion sur la machine concernée. Bien que le réseau de gestion (1 ) gère principalement le réseau de transport (2), il peut étendre cette gestion à lui-même (réseau purement autogéré) ou à la gestion de machines et réseaux de l'environnement des applications. Les machines de l'environnement des applications mettent en œuvre divers types d'applications en réseau. Virtuellement, tout type d'application fondé sur l'utilisation d'un système informatique réparti, dont les nœuds communiquent par un réseau de données à autonomie améliorée (voire entièrement autonome) peut bénéficier des apports du système de gestion automatisée, en particulier concernant la qualité des services réseau et la possibilité de mettre en œuvre des traitements répartis interagissant directement avec les services du réseau de gestion. La liste suivante (non exhaustive) donne une idée des applications pouvant bénéficier en priorité des apports d'un tel système de gestion automatisée :
• systèmes d'information réseau, services informatiques à la demande, • simulations scientifiques, industrielles et simulation interactives en reseau,
• systèmes de stockage de données en réseau, nouvelles générations de services NAS, SAN, ou
• systèmes d'indexation de documents multimédia, moteurs de recherche.
Les serveurs recouvrants flexibles (SRF) sont des serveurs logiciels répartis s'exécutant au dessus d'un middleware de grille. Ils offrent les services système adaptés aux applications de gestion. Grâce aux SRF, on dispose de moyens de réalisation concrète des applications de gestion autonomique sur grille.
La figure 3 représente un exemple de trois serveurs recouvrants flexibles (SRF) sur la partie haute de la figure (4A, 4B, 4C), qui se partagent la charge de gestion du réseau figurant sur la partie basse de la figure. Chaque machine dédiée à la gestion dispose d'un SRF, dont l'activité couvre une partie du réseau géré. Cette couverture varie dynamiquement dans le temps, en fonction de l'activité des autres machines impliquées dans la gestion et aussi en fonction de critères de prise en charge d'équipements gérés, critères qui sont dictés par la configuration de la machine. Les SRF fonctionnent ensemble, de façon à couvrir la gestion de l'ensemble du réseau. A un instant donné, la couverture forme typiquement une partition du réseau, à savoir :
• aucun équipement ne peut être recouvert par deux SRF différents, et
• l'union des équipements couverts donne l'ensemble des équipements du réseau (autrement dit, aucun équipement ne doit rester isolé, non recouvert par un SRF).
Toutefois, dans certains cas de gestion (selon l'application de gestion et/ou les conditions opérationnelles), il peut être intéressant qu'un équipement soit recouvert par deux ou plusieurs SRF, permettant ainsi une réplication de la couverture d'un équipement donné. En d'autres termes, la gestion d'un équipement peut être répliquée (totalement ou partiellement), et permettre ainsi :
• l'exécution de différentes opérations de gestion (issues de différents systèmes de gestion) sur le même équipement, et
• l'exécution d'opérations appartenant à plusieurs instances d'une même entité du système de gestion, sur un même équipement.
En permettant une prise en charge de la répartition et du partage dynamique de la gestion des équipements, le dispositif des SRF offre une base à la réalisation de systèmes de gestion répartis très variés, qui peuvent cohabiter, et cogérer un même réseau. La répartition dynamique permet en particulier de mieux utiliser les ressources de gestion par un équilibrage de la charge de gestion des machines, ce qui permet de mieux satisfaire les contraintes de ressources de certaines fonctions des réseaux autonomes. La prise en charge d'un équipement par une machine de gestion signifie que, du point de vue de du réseau de gestion (le cœur du système de gestion), c'est cette machine que contrôle la gestion de cet équipement. La gestion effective de cet équipement est faite normalement par cette machine de gestion, ayant à charge la gestion de l'équipement. Toutefois, pour des raisons de surcharge ponctuelle et pour satisfaire des critères de gestion, la gestion effective peut être déportée sur une autre machine en dehors du cœur du système de gestion, typiquement sur un équipement de transmission ou une machine de l'environnement applicatif, pourvu que cet exécutant soit recouvert par le middleware de grille de gestion.
Une machine de gestion fonctionne typiquement selon un certain nombre de critères, qui lui permettent prendre en charge la gestion des équipements, et de se différencier par rapport à ses homologues. En plus de satisfaire des contraintes opérationnelles du réseau de gestion (éventuellement modifiables par un administrateur), ces critères de gestion ont pour objectif de renforcer la capacité distributive du système, c'est-à-dire la capacité des nœuds de gestion à se repartir automatiquement les équipements à gérer sans trop de contention. Il n'y a pas de critères fixés par le système, mais on peut envisager les critères suivants :
• traiter (prendre en charge) un certain type de nœuds,
• traiter les nœuds qui sont dans un certain voisinage (pour une répartition géographique), • traiter tout nœud libre dans la mesure où la gestion reste fluide, ou
• traiter tout nœud libre, sans condition.
Pour illustrer la mise en œuvre des critères de prise en charge, la figure 3 montre une configuration dans laquelle les trois SRF prennent en charge les équipements du réseau géré comme suit : • SRF 4A : prise en charge des équipements 5A, 5B, 5C et 5D, qui sont des équipements à la frontière du réseau ; ce sont typiquement des passerelles ou des routeurs d'extrémité ;
• SRF 4B : prise en charge des équipements 6B, 6A, 7A et 8A, qui sont en fait l'ensemble des équipements du voisinage immédiat de l'équipement 6B ; et
• SRF 4C : prise en charge des équipements 7A, 7B, 7C, 6C, 8B, 6E, 8C, 6D et 7D, qui sont des nœuds libres, que le SRF 4C accepte de prendre en charge sans condition.
Cette configuration illustre donc, de façon non exhaustive, différents critères de prise en charge des équipements à gérer. On peut aussi remarquer que l'équipement 7A est pris en charge par deux SRF (4B et
4C) comme le permet le système, typiquement pour réaliser une cogestion. Pour conclure sur la couverture du réseau géré par les SRF, ce dispositif (le SRF) qui s'exécute sur chaque machine de gestion permet de réaliser une prise en charge dynamique, selon une des modalités de partage et de répartition quelconque, de la gestion des équipements. Les SRF utilisent et interagissent avec des serveurs spéciaux appelés "serveurs d'agrégation des équipements" (composants 1 OA, 1 OB, 1 OC et 10D) sur la figure 3). Les serveurs d'agrégation des équipements sont des logiciels "serveurs" système s'exécutant au sein de chaque équipement que l'on désire gérer, et qui offrent une visibilité directe à une partie des ressources de l'équipement (cycles CPU, espace mémoire, espace disque, interfaces réseau, et ainsi de suite) que l'on désire gérer de l'extérieur. Cette visibilité donne l'impression que les ressources ainsi rendues visibles de l'équipement font partie du nœud qui gère l'équipement. La part des ressources accessibles est négociable avec l'administrateur de cet équipement, et peut varier, pour chaque type de ressources, de la part nulle à la quasi-totalité. Ces parts des ressources peuvent être utilisées pour (typiquement) exécuter des programmes de gestion modifiant la configuration des ressources. Sur chaque équipement correspond un serveur d'agrégation des équipements, offrant une interface d'agrégation au monde extérieur. Cette interface peut être utilisée par un ou plusieurs SRFs. L'ensemble des serveurs d'agrégation constitue un pool variable de ressources des équipements, que l'on peut utiliser pour accueillir les applications de gestion.
Un SRF comprend les trois éléments suivants : • un moniteur, qui évalue régulièrement le niveau de consommation des ressources (mémoire et CPU en particulier) de la machine, et qui se charge de signaler le système de prise en charge et de gestion de la nécessité de réduire la charge de la machine ;
• un cartographe, qui maintient à jour une connaissance des prises en charge des différents équipements par les machines de gestion ; et
• un coordinateur, qui coordonne les prises en charge des équipements et les opérations de gestion effectuées par plusieurs machines de gestion sur plusieurs équipements. Le moniteur joue un rôle clé dans l'équilibrage de la charge des machines de gestion. C'est lui qui fournit les indications nécessaires au système pour retrouver un meilleur équilibre, typiquement en modifiant les critères de prise en charge des équipements pour les rendre plus restrictifs en cas de surcharge. Le cartographe fournit les informations à jour sur les machines prises à charge ; le cartographe est consulté pour savoir quels sont les équipements pris en charge par la machine concernée. Pour savoir quels sont les équipements pris en charge par une machine homologue donnée, une requête est envoyée au cartographe de la machine concernée. Enfin, le coordinateur au sein de chaque machine s'assure que les décisions de prise en charge effectuées par les différentes machines de gestion ne vont pas conduire à ce que des équipements ne soient pas pris en charge. Le coordinateur coordonne aussi les opérations de gestion faites par plusieurs machines de gestion sur une même ressource. Les décisions de prise en charge et de libération des équipements sont pilotées par les changements sur les critères de prise en charge, qui peuvent se produire aussi souvent qu'on le veut, qui déclenchent (à chaque changement) une coordination entre les SRF (fonction coordinateur), l'objectif principal étant de s'assurer que les changements de critère de prise en charge ne vont pas conduire à ce que certains équipements ne soient plus gérés.
La figure 4 montre une plate-forme intégrée de gestion des réseaux et des parcs de systèmes informatiques à réseaux (environnement applicatifs), fondée sur une mise en œuvre du système de gestion automatisée selon l'invention. Un des avantages en est de permettre de réaliser ce type d'environnements de gestion, dans lequel plusieurs systèmes de gestion peuvent cohabiter, et s'exécuter sur les mêmes ressources (supports d'exécution des composantes d'application de gestion), tout en conservant l'intégrité de chacun des systèmes de gestion. De la même façon, les réseaux et parcs informatiques gérés peuvent partager les mêmes supports d'exécution. Ceci est permis par la mise en commun de plusieurs machines de gestion, par l'agrégation et le contrôle global d'un ensemble de ressources de gestion (middleware de grille), les dispositifs SRF qui permettent la gestion dynamique, le recouvrement flexible et la cohabitation entre plusieurs applications. Les systèmes de gestion sont virtuels dans le sens ou il n'y a pas de lien établi entre ces systèmes et les supports (machines de gestion) sur lesquelles ils s'exécutent.
On considère que l'environnement des applications est aussi virtualisé, pour permettre à plusieurs applications de partager la même infrastructure de calcul réparti. Cet environnement correspond typiquement à une plate-forme d'informatique à la demande, qui permet de mutualiser les ressources informatiques, pour une meilleure utilisation et pour réduire les coûts d'accès à ces ressources. Dans ce contexte, l'invention permet à une même plate-forme de gestion d'héberger des systèmes de gestion différents, s'appliquant à différents systèmes d'information.
L'environnement du système de communication est lui aussi virtualisé, pour permettre à plusieurs réseaux virtuels de cohabiter et de partager les mêmes ressources, qui sont les équipements de réseaux et les supports (câbles, hertziens, et ainsi de suite) d'un système de communication numérique donné. Cet environnement correspond typiquement à celui d'un réseau de données multiservices, offrant les services de plusieurs réseaux privés virtuels (RPV), éventuellement de technologies (protocoles, architectures de services) différentes. L'importance et les intérêts des RPVs font l'objet d'un consensus au sein des professionnels des réseaux, et leur mise en œuvre est bien maîtrisée. Leur développement impose de mieux automatiser la gestion de ces réseaux. La présente invention offre un moyen de parvenir à cette automatisation (le cas échéant, au moyen d'une plate-forme de gestion unique), ce qui permet de réduire les coûts opérationnels de l'infrastructure de gestion.
Pour illustrer ces possibilités, la figure 4 montre trois systèmes de gestion (A, B et C) cohabitant dans une plate-forme de gestion (laquelle est hébergée par la grille de gestion), et gérant des réseaux et systèmes d'informations virtuels. On peut envisager de réaliser plusieurs plates- formes de gestion sur une même grille de gestion. La grille de gestion est mise en place et administrée par un opérateur de réseau. Une plate-forme de gestion est administrée par un fournisseur de services de gestion (opérateurs compris), sous la forme d'infrastructures logicielles pouvant offrir des services de gestion variés. Le système de gestion A gère uniquement l'environnement virtuel réparti D1. Le système de gestion B gère l'environnement virtuel réparti D2, et le réseau privé virtuel E1 en même temps, fournissant un exemple de service de gestion intégrée réseau/système répartie. Il n'est pas nécessaire que E1 soit le réseau virtuel utilisé pour transporter les communications entre machines de D2, mais ce scénario est tout à fait envisageable, voire représentatif du type de gestion intégrée réseau/système que l'on peut mettre à profit, notamment concernant les possibilités de remonter les informations de gestion du réseau vers les applications, pour une meilleure utilisation des services du réseau. Enfin, la figure 4 montre aussi un autre exemple de réseau virtuel E3 géré par le système de gestion C, et un réseau virtuel E2 dont la gestion peut être faite ailleurs (par exemple, par le réseau E2 lui- même, auquel cas il s'agit d'une autogestion pure). L'invention permet de réaliser des opérations de configuration, d'optimisation, de traitement des pannes (formes de guérison), et de protection contre les attaques, aussi bien au niveau de chaque équipement (équipement autonome) qu'au niveau du réseau (réseau autonome). L'automatisation de la gestion avec des ressources de gestion agrégées permet en particulier d'optimiser l'utilisation des ressources d'un réseau, en réalisant des opérations de gestion pouvant être complexes, qui exploitent des informations plus ou moins globales sur le réseau, en particulier les vues situées (une "vue située" correspond à une connaissance partielle d'un système acquise à partir d'un point donné de ce système). Ces opérations peuvent être mises en œuvre grâce aux grilles d'automatisation. On peut par exemple effectuer les opérations suivantes :
• calculer et mettre à jour la topologie du réseau en temps réel, et l'utiliser pour mieux planifier l'évolution du réseau ; ce type d'information est particulièrement important pour les réseaux très dynamiques, où la fréquence de connexion et déconnexion, ainsi que la fréquence des pannes (nœuds et liens) sont très importantes et nécessitent des mises à jour régulières de la connaissance globale du réseau ; • collecter des données statistiques sur le trafic à destination ou en provenance d'un nœud (ou une partie du réseau), par exemple sur le taux d'occupation des ports d'entrée/sortie des nœuds, de la mémoire ou du CPU, ou des informations sur les délais d'arrivée, la gigue (la "gigue", appelée "jittei" en anglais, représente les fluctuations, en un point donné d'un système, des intervalles de temps entre deux paquets de données successifs) et les taux de perte ; ces informations peuvent être utilisées par exemple pour mettre en place des stratégies de routage qui évitent le mieux possible les engorgements, voire qui garantissent leur absence ; • déployer dynamiquement du code gestion sur un vaste sous-ensemble de nœuds ;
• déployer et configurer des piles de protocoles, notamment dans le cadre de la mise en place d'un nouveau réseau privé virtuel ;
• détecter des tentatives d'attaques réparties (" Distributed Déniai of Service", ou DDOS, en anglais), et remédier à ces attaques ; ou
• déclencher des configurations (c'est-à-dire, les choix de valeurs pour des ensembles de paramètres de fonctionnement) en cascade dans le réseau en fonction des demandes exprimées par les applications de gestion. Ces opérations de gestion, ainsi que certains programmes répartis au-dessus du réseau (de l'environnement des applications), peuvent faire appel à des informations issues du réseau de natures très variées et pouvant être locales à un nœud, ou à une partie ou à l'ensemble du réseau. On peut par exemple faire appel à une "histoire" du réseau, c'est- à-dire à des informations plus ou moins fines sur l'évolution du réseau, sur une certaine période, ce qui peut impliquer la génération et la manipulation de grandes quantités d'information. Pour cela, on propose, comme un des dispositifs accompagnant cette invention, d'ajouter un "centre d'information réseau" (CIR) à l'environnement des réseaux et leurs applications, comme indiqué sur la figure 5. Un CIR apparaît donc (dans un premier temps) comme nécessaire pour faire face à une automatisation avancée du réseau. Mais compte tenu des perspectives d'utilisation de ces informations de gestion en dehors du système de gestion, nous proposons d'ajouter un CIR comme dispositif fondamental de l'environnement des réseaux, qui va fournir des informations opérationnelles nécessaires à l'automatisation de la gestion, au réseau de transport (services de transport de bout en bout avancés) et aux applications. Le CIR interagit avec toutes les composantes du réseau. C'est un support essentiel aux applications réparties nécessitant des informations sur l'évolution du réseau (dans l'idéal en temps réel) pour adapter les besoins de l'application aux conditions opérationnelles du réseau. Une application répartie peut par exemple réduire le débit d'information qu'elle génère en prévision d'une diminution du débit disponible suite à des dysfonctionnements momentanés, ou au contraire profiter d'une période d'accalmie dans les pannes et le trafic des utilisateurs concurrents pour faire passer un maximum d'information.
La présente invention est applicable à de nombreux domaines.
D'une façon générale, elle peut être utilisée pour améliorer toute application nécessitant un réseau à très haut débit ou à très grande disponibilité, et présentant des garanties de Qualité de service (délais, fiabilité, gigue, ...) élevées. Dans ce qui suit, nous présentons sommairement quelques grands domaines d'application, avec des indications sur la façon dont ils peuvent bénéficier de cette invention. • Multimédia interactif : la qualité des services réseau et de communication a un rôle important dans la qualité perçue des interactions. Les besoins croissants du réalisme des interactions dans les environnements virtuels répartis, et en matière de changement d'échelle, conduisent à des besoins de gestion de réseau accrus pour faire face aux dysfonctionnements majeurs. Des avancées significatives dans l'automatisation de la gestion des réseaux sont donc les bienvenues. Par ailleurs, l'utilisation d'un centre d'information réseau
(CIR) permettra une meilleure gestion du trafic et de la qualité de service réseau imposés par ce type d'application. • Simulation scientifique et industrielle à haute performance : avec le développement des grilles informatiques, on observe des besoins accrus de services réseaux toujours disponibles pour garantir les échanges de données entre les centres de calcul. En plus des besoins de débits parfois très élevés, la simulation scientifique demande des garanties élevées sur les délais de livraison, la fiabilité des transferts, et souvent les deux en même temps, ce qui est en général problématique pour les réseaux de données actuels. Avec le système de gestion automatisée selon la présente invention, on fournit des bases plus adaptées à la conception de services de communication qui peuvent garantir la fiabilité des communications tout en respectant des délais précis. Ceci peut être réalisé par une utilisation judicieuse des CIR, et des visions en temps réel que les systèmes de gestion peuvent avoir sur les éléments du réseau.
• Informatique à la demande : ce principe de service informatique en pleine croissance demande des réseaux hautement disponibles, chose qui peut être faite par automatisation de la gestion. Elle demande aussi des transferts de données fiables (fichiers, piles d'exécution des programmes et données en mémoire (RAM), registres, et ainsi de suite) dans des délais très courts. En plus de la disponibilité des réseaux, de la fiabilité et des délais, ce domaine nécessite la gestion des défaillances des machines des environnements d'application, des programmes qui s'exécutent (mémorisation des points de reprise, migration, et ainsi de suite). Ce type de service peut être pris en charge par la gestion automatisée des environnements d'application, par un système de gestion dédié à ce type d'environnement.
• Instrumentation scientifique et industrielle : les réseaux d'instrumentation scientifique et industrielle requièrent aussi une haute disponibilité, avec parfois des garanties de qualité de service très strictes. Un système de gestion automatisée peut aussi être utilisé pour assister les interventions des administrateurs, à partir de mesures fournies par des capteurs, par exemple en milieu hostile.
Deux grands domaines sont très prometteurs pour les opérateurs de télécommunication, du fait de l'existence de marchés clairement identifiés, que la gestion automatisée peut aider à conquérir : ce sont les nouvelles générations de réseaux mobiles et la gestion des réseaux domestiques. La présente invention peut être utilisée pour développer un réseau mobile dans lequel :
• les stations de base gèrent les connexions radio ; • les fonctions de gestion complexes associées aux terminaux mobiles (gestion des configurations, positionnement, reroutage, et ainsi de suite) peuvent être effectuées par des systèmes de gestion tels que décrits dans la présente invention, pour soulager les stations de base de la charge de calcul liée à la gestion des terminaux ; • on peut superposer les stations de base et les systèmes de gestion ; on utilise typiquement un système de gestion pour une station de base ou un sous-ensemble géographique de stations de base, selon le calibre des stations de base et des systèmes de gestion ;
• en plus du soulagement apporté aux stations de base, l'invention offre une grande flexibilité dans la prise la répartition de la prise en charge des terminaux, de façon à rationaliser l'utilisation des ressources par équilibrage de la charge ; ainsi, si une station de base A gère (par exemple) 10 000 mobiles et sa voisine B n'en gère que 2 000, on peut envisage d'envoyer au serveur de gestion associé à B une partie des mobiles gérés par A, pour permettre un équilibrage de la charge et une prise en compte globale de plus de mobiles, dans la mesure ou la connectivité radio le permet.
L'invention permet donc de résoudre des problèmes de changement d'échelle pour la gestion des mobiles, dans un réseau gérant en permanence des centaines de milliers, voire des millions de mobiles, en complément de la croissance des capacités radio.
L'invention peut également être utilisée pour développer un réseau de prise en charge et de gestion de centaines de milliers, voire de millions de réseaux domestiques (des dizaines de millions d'équipements domestiques). L'idée est de réaliser un système de gestion automatisée appliqué aux réseaux domestiques, qui manipule ce qu'on convient d'appeler des "projetés" de ces équipements et des réseaux. On considère que chaque équipement et chaque réseau comprend en partie des ressources accessibles au monde extérieur, et en partie des ressources non accessibles :
• les ressources accessibles sont celles que l'administrateur du réseau domestique (ou l'utilisateur d'un équipement) décide de rendre visibles au monde extérieur, pour consultation, modification ou gestion ; cette partie peut être prise en charge par un opérateur ;
• les parties non accessibles sont celles que l'administrateur du réseau domestique (ou l'utilisateur d'un équipement) décide de rendre invisibles, inaccessibles à tout système extérieur ; les parties non visibles seront gérées et contrôlées localement.
Le "projeté" d'un équipement (ou d'un réseau) est l'ensemble des parties qui sont accessibles à partir de l'extérieur (mémoire, disque, logiciels, et ainsi de suite), en l'occurrence par un système de gestion externe. On peut construire un système de gestion automatisé qui gère les projetés des équipements et réseaux domestiques par millions, afin de soulager les utilisateurs de ces équipements et réseaux des problèmes de gestion qui peuvent intervenir, dans le cadre d'un accord de gestion établi entre l'utilisateur et le gestionnaire, moyennant finances. Mieux encore, ce système de gestion de projetés peut être utilisé pour faciliter la fourniture de services dits communautaires, fondés sur une connaissance (partielle ou totale) de ces équipements, leur connexions par réseaux de télécommunication et leurs interactions.
La figure 6 montre un exemple simple d'un tel dispositif de prise en charge avec quatre réseaux domestiques (R1 , R2, R3, R4) composés d'équipements en nombre variable de 2 à 5. Dans la réalité, on s'attend à ce qu'il y ait des millions de réseaux domestiques dans une configuration type, et chaque réseau domestique devra contenir en moyenne d'une dizaine à une quinzaine d'équipements domestiques. Une telle configuration pose des problèmes de changement d'échelle, qu'il convient de traiter avec une infrastructure de gestion agrégeant des ressources en quantité (peut-être) variable, mais (sûrement) importante. Les équipements (P1 ,...,P4) jouent un rôle particulier au sens ou leur projeté est non-nul. Ce sont des passerelles domestiques, qui font partie aussi bien du domaine du réseau d'opérateur que du domaine domestique. Au centre de la figure 6, se trouvent le réseau de l'opérateur (R) et l'infrastructure de gestion elle-même, dans laquelle figurent les projetés des réseaux (RV,..., R4') et des passerelles (P1 ',..., P4') connectés. La prise en charge de la gestion de ces réseaux et équipements se traduira par des opérations plus ou moins complexes sur les projetés et par des interactions entre les projetés et les équipements représentés par les projetés (réels) au sein des domaines domestiques.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Système informatique comprenant :
- un réseau de gestion (1 ) utilisant des applications de gestion exécutées par une pluralité de serveurs de gestion (1 A, ...) reliés par un réseau virtuel véhiculant les messages de contrôle échangés entre lesdits serveurs de gestion,
- un réseau de transport (2) comprenant des équipements de transmission de données, et un réseau (3) de machines informatiques à gérer (5A,...,6A,...,7A,...8A,...), caractérisé en ce que lesdites applications de gestion sont exécutées sur une grille informatique, et en ce que ledit système informatique comprend en outre des serveurs logiciels (4A,...), dits Serveurs Recouvrants Flexibles, aptes à collaborer entre eux de manière à permettre auxdits serveurs de gestion (1 A, ...) de se répartir dynamiquement les tâches de gestion de l'ensemble du système informatique exécutées par les applications de gestion.
2. Système informatique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits Serveurs Recouvrants Flexibles (4A,...) sont aptes à accaparer une partie des ressources inutilisées desdites machines informatiques à gérer (5A, ... ,6A, ... ,7A, ...8A, ...).
3. Système informatique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits Serveurs Recouvrants Flexibles (4A,...) sont aptes à accaparer une partie des ressources inutilisées des nœuds dudit réseau de transport (2).
4. Programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou stocké sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un microprocesseur, caractérisé en ce qu'il comprend des instructions pour jouer le rôle de Serveur Recouvrant Flexible (4A,...) lorsqu'il est exécuté sur un ordinateur faisant partie d'un système informatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.
5. Support d'informations lisible par un ordinateur, et comportant les instructions d'un Serveur Recouvrant Flexible (4A,...) appartenant à un système informatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.
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