[오픈스택 개발] NFV 장애 관리 통합 매니지먼트 시스템

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NFV 장애 관리 통합 매니지먼트 시스템

안녕하세요 김민욱입니다.

 

이번 포스팅에서는 NFV 장애 관리를 위해 다양한 기능을 통합하여 관리하는 시스템에 대해 구조와 구현 내용들을 말씀드리고자 합니다. 해당 내용은 NFV 환경에서 발생하는 다양한 문제들 특히 인프라, 가상 머신, 애플리케이션 등 여러 계층에서 발생하는 문제들을 일괄적으로 편리하게 처리하기 위해 제안한 시스템입니다. 또한 클라우드 기반의 NFV 환경에서는 다양한 모니터링 프로젝트들이 개별적으로 개발되고 있어서 이들을 통합하고 자동화하는 것이 필요하다고 생각되어 시작하게 되었습니다. 

 

글로벌 멀티 사이트 환경에서 고가용성 기능들의 개별적 제공이 아닌 상호 작용을 통해 보다 높은 수준의 관리가 필요하였고, 고가용성 기능들의 개별적인 개발로 이들에 대한 통합 관리 및 자동화된 구성이 필요하였습니다. 사업에 따라 글로벌 확장을 위해 해외 사이트의 원격지 관리 기능이 필요하였으며 다수의 VNF와 사이트의 이슈에 대한 일괄적인 관리가 필요하다고 생각하였습니다.

 

따라서 본 시스템은 장애 원인 분석 기반의 매니지먼트 시스템 제공으로 멀티 사이트 환경 인프라 관리의 안정성을 높일 수 있고 개별적으로 제공되는 고가용성 기능들을 하나로 통합하여 제공하기 때문에, 관리자의 인프라 관리 효율 또한 높일 수 있습니다.

 

원격지 사이트 관리 기능을 통해 신규 사이트 유입에 따라 관리의 범위를 확장시킬 수 있으며, 이에 따라 해외 사이트의 안정적 운용이 가능하게 됩니다.

 

해당 시스템은 넷 챌린지 시즌 5 공모전에 출품되어 KOREN 연구 협력 포럼 의장상 (은상)을 수상하였습니다. 

 

[GITHUB]     https://github.com/HoonMinJeongUm

[POSITION] : 팀장 / 전체 시스템 설계 / SSH Management Component 개발 / Check Component 개발 / 통합 테스팅 / 이슈 수정 및 유지보수 / 유즈 케이스 및 PoC 개발 /vIMS 시스템 구축

 

Architecture

본 시스템을 구현하기 위해서 다양한 오픈소스 프로젝트들을 통합하는 작업을 진행하였고 모니터링, RCA, 클라우드와 같이 각각의 역할을 하는 오픈소스 프로젝트를 기반으로 연동에 필요한 기능들을 제공할 수 있는 컴포넌트들도 구현하였습니다. 따라서 최종적으로는 해당 시스템을 통해 IMS를 가상화하여 영상 통화를 진행하는 것을 시험하였고, 이에 대해 원활한 영상 통화가 진행될 수 있도록 하였습니다.

 

이번 시스템의 개발 목표는 다음과 같습니다.

•글로벌 멀티 사이트 관리를 위한 통합 매니지먼트 시스템 개발.

•통합 시스템 관리자 UI 개발.

•모니터링 관리 기능을 위한 자동화 기능 개발.

•원격지 사이트 성능 분석을 위한 벤치마킹 시스템 개발.

•시스템 레벨 장애 원인 분석을 위한 점검 시스템 개발.

•vIMS 적용 및 관리 테스트.

 

그림 1. 매니지먼트 시스템 구조

그림 1에서는  매니지먼트 시스템의 구조를 나타냅니다. 먼저 여러 개의 사이트(오픈스택)들을 수용할 수 있도록 하였고 Monitoring은 Zabbix, RCA로는 Vitrage, Vitrage-dashboard 기반의 System UI와 Inspection System은 자체적으로 개발하여 원활하게 각각의 컴포넌트들을 관리할 수 있도록 하였습니다.  

 

그렇다면 이번 연구는 어디까지의 개발이 목표였으며 어느 부분이 개발되었는지 모듈별로 확인해보도록 하겠습니다.  참고로 이중 Check 컴포넌트는 앞서 클라우스 실시간 점검 컴포넌트[1]와 동일한 기능을 하고 있습니다. 

 

그림 2. 통합 매니지먼트 시스템 세부 개발 내용

세부 추진 내용을 크게 보자면 아래와 같이 두 개의 파트로 나뉠 수 있습니다. 

 

* System UI

•컴포넌트 사용을 위한 기능 UI 제공.

•컴포넌트에게 관리 요청 전달.

•전체 인프라에 대해 하나의 뷰로 확인.

 

* Inspection System

•본 시스템의 핵심 컴포넌트.

•멀티 사이트 환경에서 벤치마킹, 인프라 뷰, 모니터링, 장애 원인 분석 시스템 점검 기능 제공.

•실질적 기능 제공으로 관리자의 요청을 안정적으로 수행.

•다각도의 관리 기법으로 저비용 고효율의 기능 제공.

 

위에서 간략하게 설명한 것처럼 이번 시스템의 개발 내용은 크게 두 가지로 나뉘게 되고 각각의 역할은 모니터링 플러그인을 관리하는 모니터링 컴포넌트, 벤치마킹 및 퍼포먼스 테스팅을 담당하는 컴포넌트 기능에 대한 점검을 진행하는 점검 컴포넌트로 나뉘게 되며 Dashboard에는 분석, 점검, 모니터링 패널이 각각 존재합니다. 또한 UI와 각 컴포넌트를 연동하기 위한 API 서버가 운용되고 있어 사용자의 요청을 API를 통해 수행하도록 할 수 있습니다. 

 

매니지먼트 구조에서 보셨듯이 각 사이트의 VNF에는 vIMS를 제공하기 위해 OPNFV Clearwater의 소프트웨어들이 동작하고 있고 이들은 모두 매니지먼트 시스템에 의해 관리되고 있습니다. [2]

그림 3. OPNFV Clearwater 아키텍쳐 

그림 3에서는 Clearwater 아키텍처를 나타내는데, 간략하게 말씀드리면 UE는 사용자의 장치 즉 스마트폰을 의미합니다. 사용자는 게이트웨이 역할의 Bono를 통해 접속하게 되고, 그 외 모든 컴포넌트들은 각각 데이터 베이스, 대시보드 등의 역할 수행하는 컴포넌트들로 이루어져 있습니다. 컨트롤 사이트 즉 매니지먼트 사이트에는 vIMS 코어 VNF를 운영하고 각각의 사이트에는 IMS 망 접속을 위한 vP-CSCF(Bono)를 배포 한 뒤 매니지먼트 시스템을 통해 안정적으로 운용하도록 하였습니다. 

 

 

그림 4. KOREN 망 연동 구조

본 시스템의 제안 목적은 KOREN 망 즉 연구망에 연동하기 위한 네트워크적 아이디어를 제시하고 구현하는 것이 목표였습니다. 따라서 그림 4에서는 매니지먼트 시스템과 KOREN망구조를 나타내는데 컨트롤 사이트 역할을 하는 매니지먼트 사이트와 각각 원격지에 있는 여러 사이트들은 KOREN을 통해 연결되어 있습니다.  따라서 매니지먼트 시스템이 각 사이트에 있는 오픈스택, 하드웨어, IMS를 위한 P-CSCF와 같은 소프트웨어를 모두 관리하고 장애를 파악하는데 이때 이용하는 네트워크를 KOREN으로 생각할 수 있습니다.  사용자의 장치들은 본인과 가까운 사이트의 vP-CSCF에 접속하여 KOREN 망을 타고 나가 매니지먼트 사이트의 vIMS 서비스들을 통해 서로 영상 전화가 가능하게 됩니다.

 

Demo

데모를 진행하기에 앞서 IMS를 제공하기 위해 OPNFV의 Cleawater 프로젝트를 이용하여 IMS 구성 컴포넌트들을 소프트웨어로 제공하고, VNF로 구성하였습니다. 지금부터 보실 데모는 각각의 기능들이 어떻게 사용되는 를 하나하나씩 살펴보고, vIMS를 통해 어떻게 영상 통신이 이루어지는 지를 확인해보도록 하겠습니다. 

 

 

 

매니지먼시스템

 

www.youtube.com

 

결론

이번 포스팅에서는 넷 챌린지 시즌5 공모전을 진행하면서 설계하고 개발한 통합 매니지먼트 시스템에 대해 말씀드렸습니다. 요즘 오픈소스 소프트웨어들이 통합, 혹은 계속해서 업데이트하고 계속 합치는 시대가 도래하면서 이런 통합 프레임워크가 많아지는 것 같습니다. 이런 매니지먼트 시스템을 통해 vIMS를 관리하면서 꽤나 흥미 있었던 개발이었습니다.  혹 틀린 부분이 있거나 궁금하신 사항이 있으시다면 언제든지 문의하시면 답변드리겠습니다.

 

감사합니다. 

인용글

[1][오픈스택 개발 실시간 점검 시스템 개발] : https://delightwook.tistory.com/23?category=766967

[2] OPNFV Clearwater : https://opnfv-container4nfv.readthedocs.io/en/latest/release/userguide/clearwater-project.html

업데이트로그

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해당 글은 스스로 연구한 내용을 통한 주관적인 이해를 바탕으로 작성 되었습니다. 수정 할 부분이 있거나, 다른 의견이 있으시다면 언제든지 말씀해주시면 반영하도록 하겠습니다. 읽어 주셔서 감사합니다. 끝으로 불법으로 복제하는 것은 금합니다.

 

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