Forscher an der Universität von St. Louis in den USA haben
ein musikdefiniertes Netzwerk (MDN) entwickelt. Es gleicht die Belastung des Netzwerks aus, indem spezielle Tonsignale analysiert werden, die die Geräte des Rechenzentrums liefern. Wir erzählen, wie es funktioniert.
/ Foto Dennis van Zuijlekom CC BY-SAWarum brauchten Sie MDN-Technologie?
Laut Cisco-Analysten wächst die im Rechenzentrum verarbeitete Datenmenge jährlich um 25%. Dieser Trend führt zu einer Zunahme der Anzahl von Servern in Rechenzentren und zu einer Komplikation der Netzwerktopologie. Für Systemadministratoren wird es schwieriger, solche Systeme zu verwalten und ihren „Zustand“ zu überwachen.
Beispielsweise arbeiteten die Dienste des Unternehmens, einschließlich WhatsApp und Instagram, im November 2018 aufgrund der falschen Konfiguration der Server im Facebook-Rechenzentrum zwölf Stunden
lang mit Unterbrechungen. Davon litten nicht nur reguläre Anwendungsbenutzer, sondern auch Werbetreibende, die vor dem Black Friday Kampagnen gestartet hatten.
Um Betreiber von Rechenzentren bei der Überwachung des Zustands der IT-Infrastruktur zu unterstützen, haben Forscher der University of St. Louis die Technologie der musikdefinierten Vernetzung eingeführt. Es verwaltet die Netzwerke unabhängig und konzentriert sich auf die Tonsignale, die von Geräten im Maschinenraum erzeugt werden. Den Entwicklern gelang es, die Last auszugleichen, Ausfälle in Kühlsystemen zu identifizieren und unbefugten Zugriff zu erkennen.
Funktionsprinzipien MDN
Das MDN-System ist ein Satz von Raspberry Pi mit Lautsprechern, die an Netzwerk-Switches im Rechenzentrum angeschlossen sind. Mini-Computer geben jedes Mal ein spezielles Geräusch von sich, wenn eines der programmierten Ereignisse im Netzwerk auftritt (z. B. eine große Anzahl von Anforderungen von einer IP-Adresse).
Im Rechenzentrum gibt es kostengünstige Mikrofone, die diese Geräusche erfassen und Informationen darüber an spezielle Controller übertragen. Und die Controller entscheiden über weitere Aktionen.
Während der Tests verwendeten die Forscher die Technologie, um die Last auszugleichen. Es wurden Töne unterschiedlicher Höhe verwendet: Je höher die Frequenz des ausgesendeten Signals ist, desto mehr Pakete warten auf die Warteschlange im Switch. Sobald der MDN-Controller „hörte“, dass eines der Geräte überlastet war, verteilte er den Verkehr entlang anderer Netzwerkrouten neu.
Gleichzeitig reagiert das System nicht nur auf künstlich erzeugte Geräusche, sondern auch auf eine Änderung der Hintergrundgeräusche im Maschinenraum. So gelang es ihr, eine Störung im Serverkühlsystem zu identifizieren. Während des Tests konnte die Steuerung einen Lüfterfehler in einer der Maschinen erkennen und ausschalten, bis der Fehler behoben war.
Vor- und Nachteile
Einer der Hauptvorteile der MDN-Technologie sind die geringen Kosten. Obwohl die Forscher die Gesamtkosten des Systems nicht bekannt gaben, stellten sie fest, dass jeder Controller sie ungefähr 80 US-Dollar kostete. Laut den Autoren des Projekts ist ihre Lösung billiger als andere Out-of-Band-
Überwachungssysteme . Letztere erfordern häufig den Kauf zusätzlicher Geräte und den Bau doppelter Kommunikationsleitungen (dies sind Ausgaben in Höhe
von Tausenden von Dollar ).
Um dieses Problem zu lösen, planen die Forscher in Zukunft die Entwicklung eines Mikrofonsystems, das nicht einen, sondern mehrere Router und Server gleichzeitig „abhört“.
/ Foto William Zhang CC BYEin weiterer Vorteil des MDN-Systems ist seine Flexibilität. Die Technologie funktioniert mit jedem Gerät und hängt nicht von der Netzwerktopologie ab. Bisher kann sie jedoch nicht in großen Rechenzentren verwendet werden. MDN übernimmt die Verarbeitung von Tausenden von Sounds von verschiedenen Geräten. Diese Menge reicht nicht für große Rechenzentren aus, in denen die Anzahl der Server Zehntausende betragen
kann .
Wer entwickelt sonst „solide“ Technologien für Rechenzentren?
Weltweit werden andere Audiolösungen entwickelt, um den Betrieb von Rechenzentren zu überwachen. An der University of Pennsylvania haben
sie beispielsweise ein System erstellt, das Administratoren des Rechenzentrums Sprachinformationen über die verwendeten Ports, die Verkehrsquelle und die IP-Adresse des Absenders bereitstellt.
Das System verfügt über zwei Betriebsarten. Die erste dient zur Überwachung von Verbindungen zu bestimmten Ports im Netzwerk, für die das Programm jeweils einen bestimmten "Summton" verwendet. Auf diese Weise können Administratoren Port-Scan-Angriffe schnell erkennen.
Der zweite Modus wird benötigt, um die Quellen der vom Netzwerk empfangenen Pakete zu bestimmen. Das Programm gibt
einen Gong-Ton aus , dessen Lautstärke mit jedem Empfang eines Datenblocks vom selben Absender zunimmt. Die Klangfarbe hängt vom geografischen Standort des Benutzers ab.
Eine ähnliche
Technologie wurde an der University of Technology in Ontario entwickelt. Eine Gruppe von Forschern
schlug die Verwendung
bekannter Musikstücke vor , deren Zusammensetzung sich mit dem Wachstum des Verkehrs oder der Netzwerkverbindungen ändert. Die Idee ist, dass Netzwerkadministratoren eine Änderung in vertrauter Musik schneller als in einer zufälligen Reihe von Sounds bemerken und beginnen, Bedrohungen schneller entgegenzuwirken.
Eine andere Lösung wurde von Forschern der University of Northumbria in Großbritannien entwickelt. Die Autoren der Technologie
schlugen vor, ein Überwachungssystem
zu implementieren, das auf den
Geräuschen der Natur basiert: dem Geräusch von Regen, Grillen oder einem fließenden Strom. Zusammen werden diese Geräusche als ein einziges „Bild“ wahrgenommen und lenken die Mitarbeiter nicht von ihren Aufgaben ab. Änderungen in einer solchen „Audiolandschaft“ sind jedoch für IT-Experten erkennbar, die auf Netzwerkprobleme reagieren können.
Die Zukunft des Klangs in Rechenzentren
Experten zufolge ist der Sound im Rechenzentrum eine Quelle nützlicher Informationen über Netzwerke, die heute fast nie mehr verwendet werden.
Zum Beispiel sprach Cameron Turner, ein Big-Data-Experte, der mit Microsoft und der Stanford University zusammengearbeitet hat, über das Potenzial von Sound-Control-Technologien. Seiner Meinung nach können Systeme wie MDN durch Algorithmen für maschinelles Lernen ergänzt werden, die die Fähigkeiten der Technologie erweitern. So kann das Rechenzentrum beispielsweise Strom effizienter nutzen.
Eine weitere Richtung bei der Entwicklung der Tontechnologie ist die Verwendung von Frequenzen außerhalb des menschlichen Hörbereichs. Dies wird den Signalbereich für das automatische Steuerungssystem erweitern sowie den Geräuschpegel im Rechenzentrum und das potenzielle Risiko für die Gesundheit der Mitarbeiter verringern.
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