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Hardware

O equipamento utilizado na chamada segunda geração de hardware de medição de baixo custo é o BlueTech BT244-211.

Características do hardware:

  • Processador: 2x Intel Celeron 847 - 1.10Ghz
  • Memória RAM: 2048MB
  • Armazenamento: 500GB
  • Placa de Rede: 2x Realtek RTL8111/8168B Gigabit Ethernet
  • Porta serial: 1

Instalação do Sistema Operacional e Customizações de Kernel

Os procedimentos abaixo são essenciais para o correto funcionamento do sistema operacional e obtenção do tempo preciso através do GPS para realização das medições.

  • Sistema operacional:
    • Distribuição: Debian
    • Versão: 7.4 - AMD64

O sistema operacional deve ser instalado de acordo com cada necessidade e recursos de hardware. Porém uma parte muito importante deve ser realizada: a compilação do novo kernel para precisão do tempo.

 

Customização do kernel linux PPS

Instale os pacotes necessários para realização dos procedimentos:

apt-get install ncurses-dev bzip2 module-init-tools initramfs-tools procps fakeroot zlib1g-dev git-core libblkid-dev kernel-package

Baixe os sources do kernel em um novo diretório:

apt-get install linux-source-3.2
mkdir /newkernel/
mv /usr/src/linux-source-3.2.tar.bz2 /newkernel/
cd /newkernel/
tar -jxvf linux-source-3.2.tar.bz2
cd linux-source-3.2/

Faça uma cópia do arquivo de configuração do kernel atual para o novo kernel (faremos os ajustes posteriormente):

cp /boot/config-3.2.0-4-amd64  ./.config

Configure o novo kernel:

make menuconfig

Ative o suporte a PPS no kernel, seguindo 'Device Drivers' > 'PPS support' > :

<M> PPS support
[ ] Use low level IRQ timestamps
[ ] PPS debugging messages
*** PPS clients support ***
<M> Kernel timer client (Testing client, use for debug)
<M> PPS line discipline
[ ] Parallel printer support

Ative o suporte ao módulo serial, Device drivers' > 'Character devices' > 'Serial drivers' >, change '8250/16550 and compatible serial support':

{M} 8250/16550 and compatible serial support

Confirme e salve as alterações e construa o novo kernel:

make-kpkg clean
make-kpkg --rootcmd fakeroot --initrd --append-to-version=.pps001monipe kernel_image kernel_headers

Instale o novo kernel:

cd ..
dpkg -i *.deb

Configure a ordem de boot para que o novo kernel seja primário:

vim /boot/grub/grub.cfg

Reinicie a máquina e verifique se ela está utilizando o novo kernel:

shutdown -r now

 

Instalação de pacotes adicionais

Instale os pacotes que serão utilizados posteriormente para o correto funcionamento do GPS PPS:

apt-get install pps-tools
apt-get install setserial

Copie o arquivo timepps.h que será utilizado posteriormente para compilação do NTPD:

cp /usr/include/sys/timepps.h /usr/include/

 

Configuração dos módulos que devem ser carregados junto com o sistema operacional

Edite o arquivo /etc/modules para permitir o carregamento dos módulos que iremos precisar para o funcionamento do GPS. O arquivo deve ficar parecido com este:

# /etc/modules: kernel modules to load at boot time.
#
# This file contains the names of kernel modules that should be loaded
# at boot time, one per line. Lines beginning with "#" are ignored.
# Parameters can be specified after the module name.
8250
pps_core
loop

Instalação e configuração do daemon NTPD

Instale os pacotes necessários para compilação do NTPD. Aqui estamos utilizando a versão 4.2.6p5:

apt-get install syslog-ng libcap-dev

Baixe a versão 4.2.6p5 do NTPD e descompacte na pasta, conforme abaixo:

wget http://www.eecis.udel.edu/~ntp/ntp_spool/ntp4/ntp-4.2/ntp-4.2.6p5.tar.gz
tar zxvf ntp-4.2.6p5.tar.gz
cd ntp-4.2.6p5/

Compile os fontes:

./configure --prefix=/usr --enable-all-clocks --enable-debugging --sysconfdir=/var/lib/ntp
make && make install

 

O arquivo de configuração /etc/ntp.conf deve ser configurado de acordo com o modelo abaixo:

driftfile /var/lib/ntp/ntp.drift
statistics loopstats
statsdir /var/log/ntp/

filegen peerstats file peers type day link enable
filegen loopstats file loops type day link enable

server 127.127.20.0 prefer
fudge 127.127.20.0 flag1 1 flag2 0 flag3 1 time2 0.600
server mp2.pop-rs.rnp.br iburst
server mp2.pop-pr.rnp.br iburst
server gps.ntp.br iburst
server d.st1.ntp.br  iburst

#LIBERA ACESSO TOTAL PARA LOOPBACK
restrict 127.0.0.1
restrict -6 ::1

#NEGA REQUISICOES REDVAR DE TODOS CLIENTES
restrict 0.0.0.0 mask 0.0.0.0 nomodify noquery
restrict :: mask :: nomodify noquery

disable monitor



Ajuste do link simbólico da porta serial para funcionamento do GPS PPS:

Utilizar o script do repositório para geração 2.

OBS: Não utilizar o do sistema e nem instalar o NTP do repositório debian

cd /etc/init.d
wget rep.monipe.rnp.br/perfSONAR/g2/ntp
chmod 755 ntp
update-rc.d ntp defaults 


Configuração da porta serial

Edite o arquivo /var/lib/setserial/autoserial.conf para inserir o parâmetro low_latency na porta serial:

/dev/ttyS0 uart 16550A port 0x03f8 irq 4 baud_base 115200 spd_normal skip_test low_latency

Precisão do Tempo

Para garantir a precisão do tempo no hardware de medição, é necessário a utilização de um GPS para sincronia do relógio local. Neste caso, utilizamos o dispositivo especificado abaixo.

Características do GPS:

  • Fabricante: Garmin
  • Modelo: GPS 18x LVC
  • Versão do Firmware: 3.90

 

O diagrama de conexão entre o GPS e a porta serial (DB9) é apresentado abaixo.


Fonte: http://www.satsignal.eu/ntp/GPS-interface-2.png

 

É importante destacar a limitação do comprimento do cabo entre o hardware de medição (porta serial) e a unidade receptora do GPS, que não deve ser maior do que 15 metros.

 

Instalação do CLMP

  • Criação dos diretórios

mkdir -p /var/lib/perfsonar/cron
mkdir /var/lib/perfsonar/data
mkdir /var/lib/perfsonar/conf
mkdir /var/lib/perfsonar/store
chown -R www-data:www-data /var/lib/perfsonar
chmod -R 777 /var/lib/perfsonar/data

 

  • Instale os pacotes necessários
apt-get install ssh vim php5 php5-cli php5-curl php5-mcrypt apache2 libapache2-mod-php5 build-essential rcconf snmpd php5-mysql mysql-server m4 sudo rsync ethtool bind9
apt-get autoremove nano

 

  • Baixar os pacotes de instalação
cd /usr/local/src
wget http://rep.monipe.rnp.br/perfSONAR/libs/libs-last-stable.tar.gz -O libs-last-stable.tar.gz
wget http://rep.monipe.rnp.br/perfSONAR/nmwg/nmwg-last-stable.tar.gz -O nmwg-last-stable.tar.gz
wget http://rep.monipe.rnp.br/perfSONAR/services/clmp/services-clmp-last-stable.tar.gz -O services-clmp-last-stable.tar.gz
cd /
tar xzvf /usr/local/src/libs-last-stable.tar.gz
tar xzvf /usr/local/src/nmwg-last-stable.tar.gz
tar xzvf /usr/local/src/services-clmp-last-stable.tar.gz

 

  • Criar os diretórios de logs

mkdir /var/log/perfsonar
touch /var/log/perfsonar/clmp.log
chmod 777 /var/log/perfsonar/clmp.log
chown -R www-data:www-data /var/log/perfsonar

 

  • Configurar o apache
cd /var/www
ln -s /opt/perfsonar/services/clmp/web ./clmp
apache2ctl restart

 

Instalação do BWCTL

  • Instale o IPERF
apt-get install iperf

 

  • Baixe e compile os fontes do BWCTL

cd /usr/local/src
wget http://software.internet2.edu/sources/bwctl/bwctl-1.3.tar.gz
tar -xvzf bwctl-1.3.tar.gz
cd bwctl-1.3
./configure --sysconfdir=/usr/local/etc
make && make install

 

  • Criação do usuário e dos diretórios

adduser monipe

mkdir /usr/local/etc/bwctl
cd /usr/local/etc/bwctl
cp /usr/local/src/bwctl-1.3/conf/bwctld.conf ./
cp /usr/local/src/bwctl-1.3/conf/bwctld.limits ./

mkdir /var/run/bwctl
mkdir -p /var/db/bwctl
chown -R monipe:monipe /var/run/bwctl
chown -R monipe:monipe /var/db/bwctl

 

Instalação do OWAMP

  • Baixe e compile os fontes do OWAMP

cd /usr/local/src
wget http://software.internet2.edu/sources/owamp/owamp-3.1.tar.gz
tar -xvzf owamp-3.1.tar.gz
cd owamp-3.1
./configure --sysconfdir=/usr/local/etc
make && make install

 

  • Criação do usuário e dos diretórios

adduser monipe
mkdir -p /usr/local/etc/owamp
cd /usr/local/etc/owamp
cp /usr/local/src/owamp-3.1/conf/owampd.conf ./
cp /usr/local/src/owamp-3.1/conf/owampd.limits ./
chown -R monipe:monipe /usr/local/etc/owamp

mkdir /var/run/owamp
mkdir -p /var/db/owamp
chown -R monipe:monipe /var/run/owamp
chown -R monipe:monipe /var/db/owamp

 

Instalação do Portal

  • Faça o download do software Portal e mova para o local correto
cd /usr/local/src
wget http://rep.monipe.rnp.br/perfSONAR/tools/institution/core/tools-institution-core-last-stable.tar.gz -O tools-institution-core-last-stable.tar.gz
wget http://rep.monipe.rnp.br/perfSONAR/tools/institution/web/tools-institution-web-last-stable.tar.gz -O tools-institution-web-last-stable.tar.gz
cd /
tar xzvf /usr/local/src/tools-institution-core-last-stable.tar.gz
tar xzvf /usr/local/src/tools-institution-web-last-stable.tar.gz
ln -s /opt/perfsonar/tools/portal/public /var/www/portal
cd /opt/perfsonar/system/
./update_scripts.sh

 

  • Crie as estruturas das  tabelas conforme abaixo
cd /opt/perfsonar/tools/portal/application/scripts
mysql -u root -p -e "CREATE DATABASE IF NOT EXISTS sistema CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_unicode_ci;"
mysql -u root -p sistema < portal_estrutura_dados_banco.sql
mysql -u root -p sistema < portal_insert_dados_banco.sql
/usr/bin/php /opt/perfsonar/tools/portal/application/scripts/update_sql.php

 

OBS: Caso apareça um problema com a importação da estrutura de dados como o abaixo, favor ignorar:

mysql -u root -p sistema < portal_estrutura_dados_banco.sql
Enter password:
ERROR 1231 (42000) at line 1: Variable 'sql_mode' can't be set to the value of 'NULL'
 
  • Inicialização de scripts
rcconf
[*] bwctld
[*] firewall
[*] owampd
[*] profile

 

  • Criar os diretórios de logs
touch /var/log/perfsonar/portal.log
chown www-data:www-data /var/log/perfsonar/portal.log

 

  • Alterar os dados da interface de rede, editando no arquivo /opt/perfsonar/system/local-config.m4 as seguintes variáveis
define(`SYSTEM_IFACE',`eth0')
define(`SYSTEM_IFACE_STATUS',`enable')
define(`SYSTEM_IFACE_TYPE',`static')
define(`SYSTEM_IFACE_ADDRESS',`IP_DA_MAQUINA')
define(`SYSTEM_IFACE_MASK',`MASCARA')
define(`SYSTEM_IFACE_GATEWAY',`GATEWAY')

ou

define(`SYSTEM_IFACE',`eth0')
define(`SYSTEM_IFACE_STATUS',`enable')
define(`SYSTEM_IFACE_TYPE',`dhcp')
define(`SYSTEM_IFACE_ADDRESS',`dhcp')
define(`SYSTEM_IFACE_MASK',`dhcp')
define(`SYSTEM_IFACE_GATEWAY',`dhcp')

 

  • Executar os scripts para aplicar as novas configurações
/opt/perfsonar/system/update_scripts.sh
/opt/perfsonar/system/scripts/apply_reconfig_sistema.sh

 

  • A máquina irá reiniciar e após será possível terminar as configurações pela interface web.

Processo de Homologação

Topologia de homologação

Precisão do tempo

Para garantir que o hardware de medição e a unidade GPS atendem as necessidades de precisão do tempo requeridas pelo serviço MonIPÊ, realizamos algumas verificações. Analisamos a estabilidade do GPS na manutenção da entrega precisa do tempo e se o hardware de medição não sofria influências do sistema operacional que poderia degradar a precisão do relógio.

  • Gráfico de jitter do daemon NTP (1 dia)

É possível observar que durante o período de medição o jitter se mantém estável, o que mostra boa qualidade de precisão no relógio da máquina. A princípio adequado para as medições com precisão.

 

  • Medições de atraso unidirecional contínuo através do software MonIPÊ (15 dias)

No gráfico acima é possível observar que durante o período de medição não houve variação da métrica de atraso mínimo. Isso é um bom sinal pois um grande problema para as medições de precisão ocorre quando observamos atraso negativo.

 

No gráfico acima é possível observar que durante o período de medição não houve variação da métrica de atraso mínimo. Isso é um bom sinal pois um grande problema para as medições de precisão ocorre quando observamos atraso negativo.

Medições de Vazão e Atraso

Foram realizadas medições através do IPERF (Medição 1 e 2) para validar a ferramenta e quanto a máquina consegue atingir de banda. Logo após, foram agendados 2 testes, um de vazão e outro de atraso unidirecional, sendo que cada um está configurado em interfaces diferentes, e percebe-se que a solução do MonIPÊ e o hardware estão homologados.


  • Medição 1
    • Versão IPERF: 2.0.5
    • Protocolo: TCP
    • MTU: 9000
    • Duração: 15 minutos
    • Sentido: Máquina A para máquina B
Média final da medição: 

[ 4] 0.0-900.0 sec 101 GBytes 968 Mbits/sec

 

  • Medição 2
    • Versão IPERF: 2.0.5
    • Protocolo: TCP
    • MTU: 9000
    • Duração: 15 minutos
    • Sentido: Máquina A para máquina B e máquina B para máquina A (simultâneo)
Média final da medição: 

Máquina A para máquina B: [ 6] 0.0-900.0 sec 96.5 GBytes 921 Mbits/sec
Máquina B para máquina A: 
[ 4] 0.0-900.0 sec 94.7 GBytes 904 Mbits/sec

 

  • Gráficos de vazão da ferramenta MonIPÊ

    • Máquina A para Máquina B

    • Máquina B para Máquina A


  • Gráficos de atraso unidirecional da ferramenta MonIPÊ
    • Máquina A para Máquina B

    • Máquina B para Máquina A


 

  • Criar os diretórios de logs

mkdir /var/log/perfsonar
chown -R www-data:www-data /var/log/perfsonar
touch /var/log/perfsonar/clmp.log
chmod 777 /var/log/perfsonar/clmp.log
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