Как управлять железом в дата-центре с помощью звука

    Исследователи из Университета Сент-Луиса в США разработали технологию music-defined networking, или MDN. Она балансирует нагрузку в сети, анализируя специальные звуковые сигналы, которые подает оборудование дата-центра. Рассказываем, как это работает.


    / фото Dennis van Zuijlekom CC BY-SA

    Зачем понадобилась технология MDN


    Как отмечают аналитики Cisco, объемы данных, обрабатываемых в ЦОД, растут на 25% ежегодно. Эта тенденция приводит к увеличению числа серверов в дата-центрах и усложнению топологии сетей. Сисадминам становится труднее управлять такими системами и следить за их «здоровьем».

    К примеру, в ноябре 2018 года из-за неверной конфигурации серверов в дата-центре Facebook сервисы компании, в том числе WhatsApp и Instagram, работали с перебоями на протяжении двенадцати часов. От этого пострадали не только обычные пользователи приложений, но и рекламодатели, которые запускали кампании в преддверии «Чёрной пятницы».

    Чтобы помочь операторам ЦОД мониторить состояние ИТ-инфраструктуры, исследователи из Сент-Луисского университета и представили технологию music-defined networking. Она самостоятельно управляет сетями, ориентируясь на звуковые сигналы, генерируемые оборудованием в машинном зале. Разработчикам удалось применить её для балансировки нагрузки, выявления поломок систем охлаждения и обнаружения несанкционированного доступа.

    Принципы работы MDN


    MDN-система представляет собой набор Raspberry Pi с динамиками, подключенных к сетевым коммутаторам в дата-центре. Мини-компьютеры издают специальный звук каждый раз, когда в сети происходит одно из запрограммированных событий (например, большое количество запросов с IP-адреса).

    На территории ЦОД расставлены недорогие микрофоны, которые эти звуки улавливают и передают информацию о них на специальные контроллеры. А контроллеры принимают решение о дальнейших действиях.

    Во время тестов исследователи применили технологию для балансировки нагрузки. Использовались звуки разной высоты: чем выше частота издаваемого сигнала, тем больше пакетов ожидает очереди в коммутаторе. Как только MDN-контроллер «слышал», что одно из устройств перегружено, он перераспределял трафик по другим маршрутам сети.

    При этом система реагирует не только на искусственно созданные звуки, но и на изменение шумового фона в машинном зале. Так, ей удалось определить поломку в системе охлаждения сервера. При тестировании контроллер смог обнаружить отказ вентиляторов у одной из машин и отключил её до устранения поломки.

    Преимущества и недостатки


    Одно из главных преимуществ MDN-технологии — дешевизна. Хотя исследователи не раскрыли общую стоимость системы, они отметили, что каждый контроллер обошелся им примерно в 80 долларов. По словам авторов проекта, их решение стоит дешевле, чем другие системы внеполосного мониторинга (out-of-band). Последние зачастую требуют покупки дополнительного оборудования и построения дублирующих линий связи (это тысячи долларов расходов).

    Чтобы решить эту проблему, в будущем исследователи планируют создать систему микрофонов, которые будут «слушать» не один, а сразу несколько маршрутизаторов и серверов.


    / фото William Zhang CC BY

    Другое достоинство MDN-системы — её гибкость. Технология работает с любыми устройствами и не зависит от топологии сети, однако пока её нельзя применить в крупных ЦОД. MDN справляется с обработкой тысячи звуков от разных устройств. Этого количества недостаточно для масштабных дата-центров, в которых число серверов может составлять десятки тысяч.

    Кто еще разрабатывает «звуковые» технологии для ЦОД


    В мире разрабатывают и другие аудиорешения для мониторинга работы ЦОД. Например, в университете штата Пенсильвания создали систему, которая озвучивает для администраторов дата-центра информацию об используемых портах, источнике трафика и IP-адресе отправителя.

    У системы есть два режима работы. Первый предназначен для мониторинга подключений к конкретным портам в сети, для каждого из которых программа использует определенный «гудящий» звук. Это помогает администраторам быстро обнаружить атаки со сканированием портов.

    Второй режим нужен, чтобы определять источники полученных сетью пакетов. Программа издает звук гонга, громкость которого нарастает при каждом получении блока данных от одного и того же отправителя. Тембр звука при этом зависит от географического положения пользователя.

    Похожую технологию создали в технологическом университете Онтарио. Группа исследователей предложила использовать известные мелодии, композиция которых меняется при росте объема трафика или подключений к сети. Идея в том, что перемену в знакомой музыке сетевые администраторы замечают быстрее, чем в случайном наборе звуков, и начинают более оперативно противодействовать угрозам.

    Ещё одно решение создали исследователи из Нортумбрийского университета в Великобритании. Авторы технологии предложили реализовать систему мониторинга на основе звуков природы: шум дождя, сверчков или бегущего ручья. Вместе эти звуки воспринимаются как единая «картина» и не отвлекают сотрудников от их задач. Однако любые изменения в таком «аудиоландшафте» будут заметны для ИТ-специалистов, которые смогут отреагировать на проблемы в сети.

    Будущее звука в дата-центрах


    По словам экспертов, звук в ЦОД — источник полезной информации о сетях, которую сейчас практически не используют.

    Например, о потенциале технологий управления при помощи звука высказался Кэмерон Тернер (Cameron Turner), эксперт по большим данным, который работал с Microsoft и Стэнфордским университетом. По его мнению, системы, подобные MDN, можно дополнить алгоритмами машинного обучения, что расширит возможности технологии. Например, поможет ЦОД более эффективно использовать электроэнергию.

    Ещё одно направление развития звуковых технологий — применение частот за пределами слухового диапазона человека. Это позволит расширить спектр сигналов для автоматической системы управления, а также снизить уровень шума в дата-центре и потенциальный риск для здоровья сотрудников.



    Посты из корпоративного блога ИТ-ГРАД:


    Наш Telegram-канал:

    ИТ-ГРАД
    242,00
    vmware iaas provider
    Поделиться публикацией

    Комментарии 10

      +6
      Для полноты задумки не хватает чтобы данные с raspberi pi дальше передавались хотя бы лазером на ардуины в центре зала, которые через конвертеры, по линиям сети 220В будут передавать данные на сервер.
        +6
        Наконец-то пиликающие машинные залы придут из голливудских фильмов в реальность.
          +3
          Если серьёзно, то чем это лучше передачи по радиоканалу?
            0

            Да зачем там радиоканал, RS485 там отлично ляжет, это же не офис или квартира где лишние провода помешают дизайну. Это если оставить за скобками то что этот мониторинг можно на свичах построить без всяких распберри

            –2
            Бред какой-то. Хотя нет. Не какой-то. Полный бред.
            И да, даже передача по радиоканалу ( kinall ) у ведущих производителей затыкается при превышении определенного количества «датчиков». Обычно что-то от 10 до 20.
            И зачем звуком передавать информацию, которая уже и так передается по менеджмент интерфейсу, который есть сейчас у всех серверов и коммутаторов? 80 долларов за точку мониторинга — это очень, очень!!! много! Витая пара Cat5E сейчас стоит что-то вроде 10 рублей за метр. Порт 100-мегабитного коммутатора — сейчас уже обычно меньше 10 долларов. Превышение 80 долларов за порт начнется при средней длине кабеля до порта больше примерно 300 метров (с учетом ретрансляторов)…

            Авторы технологии предложили реализовать систему мониторинга на основе звуков природы

            Ээээ… У них с головой все в порядке? Под звуки природы я, и большинство админов, быстро засыпает. А гарантированно разбудить меня… нужно штук пять разных _видов_ будильников. (однаждя я не просыпаясь умудрился заглушить старый советский железный будильник с отломанной кнопкой! Стоящий в 3 метрах от кровати! После того, как я не просыпаясь заглушил будильники часов, пейджера, пальмпилота...)
            Что мешает, если мы уже умеем звук, зависящий от состояния чего-то в ЦОД, сделать «АААА!!! ВСЕ ПРОПАЛО!!! ТРАФИК ПРЕВЫСИЛ ДОПУСТИМЫЙ ПРЕДЕЛ!!!!!» человечьим голосом?
              –1
              Вот честно, накидали минусов. Аргумент-то какой-нибудь, что неправильно сказал, в ответ привести не? Не знаете какой?
              Ну, например, привести реальный проверяемый пример, где в одном машзале одного ЦОД работает хотябы 20 датчиков по радиоканалу с одной «точкой доступа». И не отваливается хотябы один из них хотябы раз в неделю.
              Ах да. Это же невозможно… По модбасу и Ethernet, бывает, датчики отваливаются… А тут по радиоканалу…
              Или, может быть, вы знаете, где купить витую пару 5E дороже 10 рублей за метр в крупном опте? Так я тоже знаю, где. Но и дешевле 10 рублей за метр в розницу, тоже знаю где взять.
              Или вы мне покажете живого сисадмина, который ни разу не уснет в ночную смену под звуки природы за, скажем, 10 смен? Я знаю мало людей, которые могли не заснуть в ночную смену, сидя перед монитором. И знаю людей, которые прекрасно спали без всяких звуков природы, а под 80-90 дБ(А) шума вентиляторов.
              Ах… Да. Вы знаете способ заказать сервер или коммутатор приличного производителя вообще без менеджмент-интерфейса? Сколько придется заплатить сверху за ампутацию штатной примерно бесплатной опции? В пару сотен долларов сверху при партии меньше 200 штук уложимся?
              0
              Очень напомнило «Другая, нестройная и оттого казавшаяся угрожающей мелодия вплеталась в песнь настройки навигационных приборов.» (с) туманность андромеды. А ещё подобный подход был использован в зонде гюйгенс — события от разных приборов сопровождались разными звуками.
                +2

                Действительно, полный бред. Что мешает на тех же серверах запустить демона мониторинга? Scada — не, не слышали.

                  0
                  Контролировать трафик бредовая идея. Разве что по звуку определять исправность вентиляторов в серверах и то большой вопрос в практичности такого решения.
                    0
                    А вот это-то как раз практичное, бо до того как сдохнуть совсем — вентилятор как правило будет некоторое время скрипеть-тарахтеть, и по изменившемуся звуковому фону можно будет выявить проблему заранее.

                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                  Самое читаемое