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Práctica 3: Alta Disponibilidad y Balanceo de Carga

PRÁCTICA DE REDES Alta Disponibilidad y Balanceo de Carga Curso 2008-2009

1.- Introducción Las herramientas de virtualización nos permiten la simulación de entornos reales sin tener que disponer de todos los elementos hardware que conforman el sistema. De esta forma conseguimos un ahorro en costes, espacio y recursos necesarios para desplegar la infraestructura, a la vez que simplificamos la gestión ya que utilizamos un único equipo para implementar y gestionar toda la infraestructura. Uno de los principales objetivos de esta práctica reside en que el alumno ponga en práctica los conocimientos teóricos adquiridos en la asignatura y relacionados con: direccionamiento IP, enrutamiento, diseño de redes, sistemas de alta disponibilidad y balanceo de carga, a través del uso de la herramienta de virtualización VNUML (http://jungla.dit.upm.es/~vnuml).

2.- Enunciado a resolver El alumno debe diseñar la arquitectura de red perteneciente a una organización, ajustándose a un conjunto de requisitos que se proponen. Este diseño será validado por medio de la herramienta VNUML. Las características de la organización son las siguientes: •

La organización dispone de una intranet dividida en dos grandes redes que se corresponden con cada una de las divisiones de la organización: central y sucursal. Los nombres elegidos para el nombre de la empresa o la sucursal se deja a la elección del alumno.

La central es la sede principal de la organización en Europa. En ella se encuentran un conjunto de servidores web que almacenan información que puede ser consultada desde la propia organización (trabajadores de las divisiones central y sucursal) así como desde fuera (por ejemplo, la web de la empresa).

La sucursal es una sede que posee la organización en America. En esta sede se localizan un conjunto de trabajadores cuyo perfil de tráfico predominante consiste en el acceso web a información de la red central.

Con el objetivo de abaratar los costes de la sucursal en el extranjero, la organización sólo ha contratado una dirección IP pública fija (a elegir por el alumno). El resto de equipos de la sucursal tiene direccionamiento privado. Por el contrario la central dispone de direccionamiento público (a escoger por el alumno).

Cada división tiene desplegado un servicio de nombres. Por un lado, la central lleva el control de los nombres de equipos asignados con direcciones IP públicas. Por otro lado, la sucursal gestiona sus propios nombres y direcciones IP privadas. Con el fin de conseguir un sistema tolerante a fallos, 1


Práctica 3: Alta Disponibilidad y Balanceo de Carga tanto la central como la sede tendrán un servidor de nombres principal y uno de backup. •

La división central ofrece un servicio web para los usuarios de la intranet en el que pone información de la organización que podría ser consultada por cualquier miembro de la organización (ubicado en la sede central o sucursal). En algunos casos, para mostrar la información solicitada será necesario el establecimiento de sesiones.

La sucursal necesita continuamente acceder a la información de la central a la misma vez que necesitan que la respuesta sea rápida. Para este propósito, en la sucursal se ha previsto la existencia de un grupo de servidores proxy para dar servicio de los trabajadores de dicha sede. Dichos servidores proxy habilitarán una caché para las páginas web de contenido estático, de forma que, futuros accesos realizados por otros clientes, eviten acudir a la sede central.

El servicio de información web ofrecido en la sede central afronta el reto de tratar cientos de miles de peticiones simultáneas, debido a que los servidores web también sirven información de contenido público a usuarios que no pertenecen a la organización. Por ello, el objetivo del diseño de la red así como del servicio web es ofrecer un servicio de alta disponibilidad para el acceso a la información web. Se pide que, en el diseño de la solución, se trate de minimizar la sobrecarga de trabajo sobre el balanceador, permitiendo que los servidores respondan directamente a los clientes. Una vez definida la solución, se pide comparar el sistema de persistencia propuesto por el alumno con un sistema de persistencia basado en IP y puertos y analizar las consecuencias. Este diseño de red será validado con VNUML, por tanto, el alumno debe de crear un fichero XML de acuerdo a VNUML que desarrolle la organización, configurando todos y cada uno de los elementos necesarios. En la definición del fichero, a parte de la definición de la arquitectura, se deben de especificar las secuencias de comandos para configurar los distintos PC, así como secuencias para la puesta en marcha de los distintos servicios. Además, se deben de especificar secuencias o adjuntar scripts que permitan mostrar que el servicio web está realizando el balanceo de carga. El alumno, a partir de los recursos software disponibles, aplicará las técnicas vistas en clase que considere más adecuadas intentando que la solución proporcionada ofrezca la mayor disponibilidad posible a la vez que satisface los requisitos mínimos establecidos. Adicionalmente, como mejoras opcionales, el alumno podrá incorporar los siguientes aspectos a la práctica: • •

Para mejorar el tiempo de respuesta de las consultas DNS, se puede poner en funcionamiento un DNS proxy que almacene temporalmente las resoluciones de nombres. Dados los buenos resultados cosechados por la organización el último año, la dirección tiene pensado abrir dos nuevas sucursales: una en Asia y otra en África. En esta nueva situación, se ha decidido replicar el servicio de información web (que hasta ahora ofrecía sólo la sede central) a cada una de las tres sucursales. De este modo, cuando un cliente desee emplear el servicio de información web, éste podrá ser atendido por cualquier sede. En este 2


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nuevo marco, se pide implementar un sistema simple de balanceo de carga global basado en DNS, mediante el cual un usuario sea redirigido a la sede que tenga más cercana. Con el fin de minimizar las tareas de administración, se propone incorporar en la sede central un sistema de proxy transparente. De este modo, los equipos de los trabajadores no necesitan una configuración especial para acceder al servicio web. Para mejorar la disponibilidad de los servicios web y logar un sistema tolerante a fallos, se pide incorporar un sistema de redundancia sobre el balanceador de carga (SLB).

Cada una de las mejoras será evaluada de forma independiente. Por tanto, el alumno podrá mejorar la nota por cada una de las mejoras que aporte. Además, no hay límite en cuanto al número de mejoras que el alumno puede realizar, por lo que se pueden hacer todas ellas. Incluso se valorará cualquier aportación adicional no incluida en los cuatro puntos anteriores.

3.- Plan de trabajo La primera tarea del alumno será la familiarización con el entorno de trabajo: herramientas de alta disponibilidad y balanceo de carga. Para facilitar esta tarea, se impartirá una sesión en las que se comentarán las principales herramientas de que se dispondrá en el entorno para ofrecer una solución de alta disponibilidad y balanceo de carga que se ajuste a los requisitos. De cada una de ellas se comentará de forma somera sus principales características. A partir de ahí, el alumno, analizará y probará las distintas herramientas así como las características que éstas ofrecen. En base a las conclusiones obtenidas, podrá decidir cuáles y cómo las incorpora a la solución de su escenario. Posteriormente, realizará el diseño e implementación para la herramienta VNUML y comprobará que funciona correctamente.

4.- Documentación El alumno, como resolución a esta práctica, deberá entregar un solo fichero comprimido que contenga: - Fichero XML para VNUML 1.7.3 con la definición del escenario y/o ficheros de scripts. o Secuencias de configuración de servicios. o Secuencias de test que muestren el servicio ejecutándose correctamente así como secuencias de test que permitan funcionar cuando falla alguno de los elementos. Se deberán calcular los tiempos del servicio cuando funciona correctamente así como cuando éste falla. - Ficheros de configuración necesarios para lanzar el entorno. A partir de estos ficheros se debería de poder lanzar el escenario en cualquier PC. Concretamente, la práctica se probará y evaluará en el laboratorio 2.1 y por tanto deberá funcionar en cualquier PC de esa sala. 3


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Un script llamado launchScenario que permita la configuración y puesta en marcha del escenario ejecutando las secuencias de comandos pertinentes. Memoria descriptiva con la documentación explicando la definición de la empresa realizada, indicando: o Elementos hardware y software incorporados. o Elementos físicos y configuraciones que se utilizarán para proporcionar alta disponibilidad. o Herramientas software utilizadas para proporcionar balanceo de carga y alta disponibilidad. La elección de las distintas herramientas deberá estar basada en una comparación técnica entre las distintas soluciones que sirve para el mismo propósito. Dicha comparación y la justificación de las herramientas debe de aparecer en la documentación. o Configuración utilizadas las distintas herramientas software, indicando las técnicas en las que se basan, opciones de configuración elegidas, técnicas y algoritmos utilizados, etc. o Secuencias de configuración, prueba y ejecución,… o Justificación de todas y cada una las decisiones de diseño tomadas.

La documentación deberá incluir una portada donde se indiquen los siguientes datos: nombre y apellidos, DNI, dirección de correo electrónico de los alumnos y grupo al que pertenecen. Después de la portada deberá de incluirse un índice de la documentación. El fichero comprimido debe de subirse al espacio compartido de SUMA de alguno de los integrantes del grupo. El nombre del fichero que el alumno deberá de entregar ha de tener la siguiente estructura: “dnidelalumno_practica3.zip” donde “dnidelalumno” ha de ser sustituido por el DNI de alguno de los integrantes del grupo que va a efectuar la entrega. Adicionalmente, se deberá entregar una copia impresa de la memoria de prácticas al profesor de la asignatura encargado del grupo al que pertenecen los alumnos.

5.- Evaluación El alumno deberá realizar una defensa mediante una entrevista que se anunciará con suficiente tiempo de antelación. Dicha entrevista se realizará conjuntamente con la entrevista de la práctica 2. En este caso, se aplican las mismas normas explicadas en las prácticas 1 y 2, recordando el hecho de que la práctica funcione no garantiza superar la misma. Se permite que, cualquier alumno que así lo desee, mejore algunos de los aspectos indicados en el enunciado. Dichas ampliaciones que, deberán ser indicadas claramente en la memoria de prácticas como mejoras, tendrán una incidencia positiva en la evaluación.

6.- Plazo de entrega La entrega de la práctica se hará junto con la práctica 2 el mismo día que se realiza el examen de teoría de la asignatura, fijado para el próximo 26 de Junio de 2009. 4


Practica3-2008-2009