遠端伺服器監控管理系統設計與實作
A Design and Implementation for Remote Server
Monitoring and Management System
蕭富方
世新大學資訊管理學系
摘要 為了讓系統管理人員可以更方便管理伺服器，本研究設計系統自動控管各個 功能，當伺服器發生異常情況，為了維持伺服器之正常運作，系統將自動處理異 常狀況，做出相對應的應變措施。實現網路監控程式的功能，架構「遠端伺服器 監控管理系統」。 本研究透過 BMC 進行硬體偵測功能（如 CPU 溫度、風扇轉速、電壓值等）， 並能下達指令操作監控硬體狀態。當 CPU 溫度過高或風扇轉速過低時，系統便 將 System fail LED 燈點亮，並發送警示訊息（SNMP trap）至中央管理伺服器。 當 CPU 溫度超過門檻值時，便將風扇轉速加快，使 CPU 降低溫度，風扇轉速隨 著 CPU 溫度而自動調節，使之能達到一個平衡點。 監控系統運行的狀態，獲取系統資訊（如連線狀態、網路流量統計、網路傳 輸流量等），即時連線監控，分析判讀系統資訊，若系統數值超過原先預設之門 檻值，導致主機負載過重，造成伺服器的不穩定或錯誤發生時，系統將發出警示 訊息給中央管理伺服器，由中央管理伺服器採取相對應的應變措施。 系統管理人員能夠遠端監看系統的運行狀況，下達指令操作查看硬體狀態 （如 CPU 溫度、風扇轉速、電壓值）或是系統狀態（如網路流量、網路連線狀 況等）。並能夠遠端控制系統，直接對系統下達指令（如開機、關機、重新開機 等），以便於系統管理人員隨時掌控系統運作情況。 關鍵字：伺服器管理、IPMI、BMC、SNMP。 1.前言
科技變革腳步快速，資訊發展日新月異，伺服器的需求與日劇增，IDC（國 際數據資訊）報告顯示：「2005 年整體伺服器的銷售額比 2004 年成長 4.4%，達 到 513 億美元。」Gartner（市場觀察機構）於 2006 年發佈的研究報告中指出: 「去年（2005 年）伺服器銷售額擴大 4.5%，成為 495 億美元。」[4] Gartner 並 於 2006 年發表調查報告，指出 2006 年第一季全球伺服器出貨量相較於去年 （2005）年同期成長 13.7%[12]。對於如何有效管理機房眾多的伺服器，儼然成 為系統管理人員的一大課題。大型機房裡數量眾多的伺服器，系統管理人員必須 隨時監控伺服器的情況，以維持機房內伺服器的正常運作。在過去，系統管理人 員為了維持伺服器之正常運作，可能要時時刻刻在現場監視、檢查。現今，網際 網路蓬勃發展，系統管理人員可以透過網路，使用遠端伺服器管理系統去監視、 檢查伺服器。雖然能夠透過遠端管理伺服器系統去監視、檢查伺服器，但面對跨 平臺的系統管理仍是有待解決的議題。項目 內容 集中 管理 控制 1. 指令操控： 進行遠端監查、控制等功能。 2. 集中管理控制： 透過一台中央管理伺服器實現多台伺服器管理，達到集中控制 管理之目的。透過Fail-Over的機制，確保伺服器對外連線的正 常運作與穩定性。 概括上述系統目標，描繪成下圖之系統功能圖，參見圖 1： 圖1. 系統功能圖
2. 相關理論與技術
2.1 IPMI（Intelligent Platform Management Interface，IPMI）
IPMI（Intelligent Platform Management Interface，IPMI）規格於 1998 年由Intel （英特爾）、Dell（戴爾）、HP（惠普）以及NEC公司所共同提出[14] [18] [19] [21] 。 IPMI提供系統健康狀態監視、對事件的發生能自動發出警告訊息、自動化系統 控制（如切斷電源、關機、重新開機等）以及獲取系統事件日誌記錄和感測器數 據記錄等功能。在事件發生時，IPMI將記錄系統運作情形及事件發生狀況，利 用警示訊息（例如發送SNMP trap）通知系統管理人員，而系統管理人員能夠透 過網路（LAN）或 串列 （Serial）的形式，遠端操作系統讓伺服器恢復正常 [21][22][23]。
控制器。BMC 作為系統管理軟體與 ICMB 和 IPMB 介面之間的網路閘道使用， 是控制系統的管理軟體和管理硬體之間的介面，通過與 BMC 之通訊可以實現對 各個被管理元件的管理控制。
BMC 提供之功能有：自動監控、事件記錄、訊息警告和恢復控制等功能 [14][18][19][22][23]。BMC 透過主機板上的各個感測器，監控系統上的被管元件 之狀況，能儲存感測器的數據資料(Sensor Data Records，SDR)，記錄系統事件。 當 BMC 發現被管元件發生異常情形時，能做出相對應的措施，例如：記錄事件 發生，發出事件警告訊息（例如：SNMP trap），自動恢復控制等。
2.2 SNMP（Simple Network Management Protocol）
網路管理的發展過程，於 1987 年 3 月，由 IETF（Internet Engineering Task Force，美國網路工程師）為 Gateway（閘道器）而發展的網路管理通訊協定。同 年（1987 年）11 月，發展 SGMP （Simple Gateway Management Protocol，簡易 閘道器管理協定）。SGMP 的用途是管理閘道器，減少 Agent（代理者）需回應 的指令數目，降低了管理上的複雜度。
IETF 於 1988 年提出 SNMP（Simple Network Management Protocol，簡易網 路管理協定）[1][10][15]。SNMP 是由 SGMP 而來，目的為定義標準化網路管理 通訊協定與網路管理資料庫(MIB)，提供一個良好的系統架構，進行網路上系統 資料的蒐集、系統狀態報告、參數設定或網路使用狀況資料與異常警示等網路管 理功能[8][9][10][15]。SNMP 被廣泛地用來監測及設定現代幾乎所有種類的 TCP ∕IP 裝置，且普通地存在於各種網路平臺上，最常被用來設定及管理一些裝置， 例如路由器、交換器，電腦等等，並提供網路監測的服務[10][15]。
3.3 工作原理(如圖 3 所示)
1. 透過BMC獲得主機硬體資訊（例如：CPU溫度、風扇轉速、電壓值、 電源狀態等資訊）。
2. 下達指令，發送Request Message Data。
3. 回傳硬體目前狀態之資訊（例如：CPU溫度、風扇轉速、電壓值、 電源狀態等資訊）。
4. 回傳Response Message Data。
5. 假設目前CPU溫度過高，超過硬體事件發生門檻值，則系統點亮 System fail LED燈，BMC卡發送SNMP trap到中央管理伺服器，待 CPU溫度回覆正常後，才熄滅System fail LED燈，解決事件。
置[14]。被監控端伺服器若發生事件，造成主機不穩定的狀況時，系統便發送警示訊息 通知中央管理伺服器，由中央管理伺服器利用 Out-of-Bad 的方式遠端開啟另一台關機中 的被監控端伺服器，使用 Fail-Over 的機制，將原本的網路流量導向另一台可用的路線， 以確保整體對外連線的正常運作及穩定性。Fail-Over 的機制是在伺服器發生事件或問題 時，將原本的流量導向其他可用的路線，以維持伺服器能正常提供服務，可確保網路對 外連線之穩定。
10 進行遠端監察控管之功能，透過一台中央管理伺服器實現多台伺服器管理， 達到集中控制管理之目的。藉由中央管理伺服器偵測被監控端伺服器之網路 連線狀況與系統資訊，當被監控伺服器連線狀況不穩定時，中央管理伺服器 將使用Out-of-Bad的方式遠端開啟另一台關機中的電腦，利用Fail-Over的機 制，將原本的流量導向另一台可用的伺服器，以維持網路對外連線的正常運 作及穩定性。 IPMI 提供系統健康狀態監視、對事件自動發出警告訊息、自動化系統控制（如切斷電 源、關機、重新開機等）以及獲取系統事件日誌記錄和感測器數據紀錄等功能。未來可 以偵測更多系統資訊，配合 IPMI 所能提供之功能，將硬體設備與軟體應用做為結合， 以實現更廣泛之應用。
參考文獻
1. ATEN(2006)，宏正自動科技創新IPMI韌體套件獲微星科技AMD系列伺服器採用，宏 正自動科技股份有限公司， http://www.aten.com.tw2. Avocent(1990), An Introduction to the Intelligent Platform Management Interface Case, J.D., “Management of high speed networks with the simple network management protocol(SNMP)＂, Local Computer Networks, Proceedings 3. CNW(2004)，IPMI伺服器管理規範向前邁進， CNW網界http://cnw2005.cnw.com.cn 4. Avocent (2002),http://www.avocent.com/web
5. Hugo Caçot(2004), IPMI Server Management, http://it-dep-fio-ds.web.cern.ch/
6. Ilia Stolov(2002)，高性價比的IPMI遠程管理方案， http://www.eettaiwan. com/ 7. Intel(2005), IPMI v2.0 specification, http://www.intel.com/des
8. IPMItool(2005), ipmitool manpage, http://ipmitool.sourceforge.net/ 9. Networksorcery(2005), SNMP, Simple Network Management Protocol,
http://www.networksorcery.com/
10. Sun Microsystems(2005)，IPMI 參考資訊，http://docs.sun.com/source/ 11. Sun Microsystems(2005)，關於 IPMI，http://docs.sun.com/source/
12. Yung-Chin Fang, Garima Kochhar, Randy Deroeck and Dell(2005)，運用智慧型 平 臺 管 理 介 面 （ IPMI ） 管 理 與 監 控 高 效 能 運 算 叢 集 ， http://tech.digitimes.com.tw/ 13. 中 國 協 議 分 析 網 (2005) ， SNMP 的 5 種 協 議 數 據 單 元 ， http://www.chinaitpower.com/A200508/2005-08-02/182209.html 14. 中國計算機報社(2003)，IPMI方便交叉平臺的管理，http://media.ccidnet.com/ 15. 林軒立(2003)，SNMP網路管理觀念介紹及實作練習， 立百代事業技術專文 ， http://www.leetide.net/
