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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE M’HAMED BOUGARA - BOUMERDES FACULTE DES SCIENCES Département : Physique MEMOIRE DE FIN D’ETUDE Pour l’obtention du diplôme de MASTER en Systèmes informatiques distribués Réalisé par : KHOUAS Abdelhalim GACEM Ahmed Ramzi Conception et réalisation d'un outil de gestion normalisé dédié à la plate-forme de virtualisation des réseaux Open Virtual switch Devant le jury composé de : Mr Med HAMADOUCH Président Mr Med.Amine RIAHLA Promoteur Mme S.Mechid Examinatrice 2015/2016 Sujet Proposé par : Mr Med.Amine Bouabid RÉSUMÉ Le Cloud Computing est un ensemble d'outils technologiques qui permettent l'accès à des ressources informatiques partagées et configurables en mode self-service. En d'autres termes, il permet l'exploitation des ressources de calcul et de stockage via le réseau de communication. Les standards de gestion développées par le DMTF sont fondés essentiellement sur le métalangage orienté objet CIM (Common Information Model) et l'architecture WBEM (Web Based Enterprise Management). Afin d'offrir une vision globale, complète et homogène via les standards du DMTF de tous les composants d'une plateforme de Cloud Computing, nous proposons dans le cadre de notre projet, d'implémenter un standard dédié au contrôle et l'exploitation des réseaux virtuels. Plus précisément, il s'agit de standardiser la gestion d'une brique essentielle dans le monde de la virtualisation des réseaux et du Cloud, à savoir, la plateforme Open Virtual Switch (OVS ou Open vSwitch) cet outil est adopté par la majorité des technologies de virtualisation comme Xen, KVM et autres. Mais également par un grand nombre de constructeurs de Commutateurs physiques de dernière génération dans le cadre de ce qu'on appelle : Software Defined Network (SDN) Dans le cadre de notre projet, nous avons réalisé un système dédié à la gestion de la couche L2 de la plateforme OVS en se basant sur le standard CIM/WBEM. Notre système permet la supervision et contrôle de cette couche des réseaux informatiques virtuels. Notre système repose sur une architecture adaptant les composants WBEM élémentaires à l’architecture d’un Open vSwitch. La traduction CIM/OVS est réalisée par le Provider CIM/OVS que nous avons développé et qui représente le noyau de notre travail car il assure d'un coté la traduction CIM de/vers OVS et aussi faciliter aux clients qui n’ont pas les bases en programmation, le contrôle et la supervision de leurs plateformes virtuelles. Notre Provider représente une brique logicielle qui peut être intégrée à la plupart des plateformes de virtualisation, de SDN et plus généralement de Cloud Computing. L'intégration avec les environnements existants en sera facilitée grâce à l'écosystème CIM/WBEM qui va être utilisé. ABSTRACT The cloud computing is a set of tools and technologies that allow the access to shared and configurable on self-service mode IT resources. In other words, they allow the exploitation of computing and storage resources using network. The management standards developed by the DMTF are essentially based on the object- oriented meta-language CIM (Common Information Model) and WBEM architecture (Web-Based Enterprise Management) In the aim of providing a global, complete and homogeneous vision through DMTF standards of all components of cloud computing platform, we offer as part of our project implementing a standard dedicated for exploiting and controlling virtual networks. More specifically, it is to standardize the management of an essential brick in the world of cloud computing and network virtualization, namely, the Open Virtual Switch Platform (OVS or Open vSwitch), this tool is adopted by the majority of virtualization technology companies such as Xen, KVM and others. And also by a large number of latest generations physical switches manufacturers as part of what is called: Software Defined Network (SDN) As part of our project, we realized a system dedicated to the management of layer two of the OVS platform based on the standard CIM / WBEM. Our system allows monitoring and control of this layer a virtual computer network. Our system is based on an architecture adapting elementary WBEM components to the architecture of Open vSwitch. Translation CIM / OVS is performed by the CIM Provider / OVS that we developed and represents the core of our work, because it assures one side the translation of CIM to OVS and also facilitates the monitoring and the supervision of platforms for customers who do not have programming bases. Our Provider is a software component that can be integrated with most virtualization platforms, of SDN and more generally the cloud. The integration with existing environments will be easier through the ecosystem CIM / WBEM which will be used. ﻣﻠﺨﺺ اﻟﺤﻮﺳﺒﺔ اﻟﺴﺤﺎﺑﯿﺔ ھﻲ ﻣﺠﻤﻮﻋﺔ ﻣﻦ اﻷدوات واﻟﺘﻘﻨﯿﺎت اﻟﺘﻲ ﺗﺘﯿﺢ اﻟﻮﺻﻮل إﻟﻰ ﻣﻮارد ﺣﺎﺳﻮﺑﯿﺔ ﻣﺸﺘﺮﻛﺔ. وﺑﻌﺒﺎرة أﺧﺮى، ﻓﮭﻲ ﺗﺴﻤﺢ ﺑﺎﺳﺘﻐﻼل ﻣﻮارد اﻟﺤﻮﺳﺒﺔ واﻟﺘﺨﺰﯾﻦ ﺑﺎﺳﺘﺨﺪام اﻟﺸﺒﻜﺎت. إن ﻣﻌﺎﯾﯿﺮ اﻹدارة اﻟﺘﻲ وﺿﻌﺘﮭﺎ DMTF ﺗﺴﺘﻨﺪ أﺳﺎﺳﺎ ﻋﻠﻰ اﻟﻠﻐﺔ اﻟﻔﻮﻗﯿﺔ CIM (Common information model) وﺗﺼﻤﯿﻢWBEM (Web Based Enterprise Management) ﺑﮭﺪف ﺗﻮﻓﯿﺮ رؤﯾﺔ ﺷﺎﻣﻠﺔ وﻛﺎﻣﻠﺔ وﻣﺘﺠﺎﻧﺴﺔ ﻣﻦ ﺧﻼل ﻣﻌﺎﯾﯿﺮ DMTF ﻟﺠﻤﯿﻊ ﻣﻜﻮﻧﺎت ﻣﻨﺼﺔ اﻟﺤﻮﺳﺒﺔ اﻟﺴﺤﺎﺑﯿﺔ، ﻧﻘﺪم ﻛﺠﺰء ﻣﻦ ﻣﺸﺮوﻋﻨﺎ ﺗﻨﻔﯿﺬ ﻣﻌﺎﯾﯿﺮ ﻣﺨﺼﺼﺔ ﻻﺳﺘﻐﻼل ﺗﺴﯿﯿﺮ اﻟﺸﺒﻜﺎت اﻻﻓﺘﺮاﺿﯿﺔ. وﺑﺸﻜﻞ أﻛﺜﺮ ﺗﺤﺪﯾﺪا، ﺗﻮﺣﯿﺪ إدارة ﻟﺒﻨﺔ أﺳﺎﺳﯿﺔ ﻓﻲ ﻋﺎﻟﻢ اﻟﺤﻮﺳﺒﺔ اﻟﺴﺤﺎﺑﯿﺔ واﻟﺸﺒﻜﺎت اﻻﻓﺘﺮاﺿﯿﺔ، وھﻲ ﻣﻨﺼﺔ OVS أو vSwitch Open ، وﻗﺪ ﺗﻢ اﻋﺘﻤﺎد ھﺬه اﻷداة ﻣﻦ ﻗﺒﻞ اﻟﻐﺎﻟﺒﯿﺔ اﻟﻌﻈﻤﻰ ﻣﻦ ﺷﺮﻛﺎت اﻟﺘﻜﻨﻮﻟﻮﺟﯿﺎ اﻻﻓﺘﺮاﺿﯿﺔ ﻣﺜﻞ KVM ,Xen وﻏﯿﺮھﺎ. وأﯾﻀﺎ ﻣﻦ ﻗﺒﻞ ﻋﺪد ﻛﺒﯿﺮ ﻣﻦ أﺣﺪث ﻣﺼﻨﻌﻲ أﺟﮭﺰة اﻟﺘﺤﻮﯾﻞ اﻟﻤﺎدﯾﺔ(Switches) ﻓﻲ إطﺎر ﻣﺎ ﯾﺴﻤﻰ: ﺑﺮاﻣﺞ ﺗﻌﺮﯾﻒ ﺷﺒﻜﺔ (SDN) ﻛﺠﺰء ﻣﻦ ﻣﺸﺮوﻋﻨﺎ، طﻮرﻧﺎ ﻧﻈﺎم ﻣﺨﺼﺺ ﻹدارة اﻟﻄﺒﻘﺔ اﻟﺜﺎﻧﯿﺔ ﻣﻦ ﻣﻨﺼﺔ OVS ﻋﻠﻰ أﺳﺎس ﻣﻌﯿﺎر WBEM / CIM. ﯾﺴﻤﺢ اﻟﻨﻈﺎم اﻟﺬي ﻗﻤﻨﺎ ﺑﺘﻄﻮﯾﺮه ﺑﺘﺴﯿﯿﺮ وﻣﺮاﻗﺒﺔ ھﺬه اﻟﻄﺒﻘﺔ ﻓﻲ ﺷﺒﻜﺎت اﻟﻜﻤﺒﯿﻮﺗﺮ اﻻﻓﺘﺮاﺿﯿﺔ. وﯾﺴﺘﻨﺪ ﻧﻈﺎﻣﻨﺎ ﻋﻠﻰ ﺑﻨﯿﺔ ﺗﺴﻤﺢ ﻟﮫ ﺑﺘﻜﯿﯿﻒ ﺑﻨﯿﺔ vSwitch Open ﻣﻊ ﻣﻜﻮﻧﺎت WBEM اﻷﺳﺎﺳﯿﺔ. ﺗﺘﻢ اﻟﺘﺮﺟﺔ OVS/CIM ﻣﻦ ﻗﺒﻞ اﻟﻤﺰود اﻟﺬي ﻗﻤﻨﺎ ﺑﺘﻄﻮﯾﺮه واﻟﺬي ﯾﻤﺜﻞ ﺟﻮھﺮ ﻋﻤﻠﻨﺎ ٫ ﻷﻧﮫ ﯾﻮﻓﺮ ﺧﺎﺻﯿﺔ اﻟﺘﺮﺟﻤﺔ ﻣﻦ CIM إﻟﻰ OVS ﻣﻦ ﺟﮭﺔ وﻣﻦ ﺟﮭﺔ أﺧﺮى ﺗﯿﺴﯿﺮ اﻟﻤﺮاﻗﺒﺔ واﻹﺷﺮاف ﻋﻠﻰ ﻣﻨﺼﺎت اﻟﺸﺒﻜﺎت اﻻﻓﺘﺮاﺿﯿﺔ ﻟﻠﻌﻤﻼء اﻟﺬﯾﻦ ﻟﯿﺲ ﻟﺪ ﯾﮭﻢ .ﻗﻮاﻋﺪ ﻓﻲ اﻟﺒﺮﻣﺠﺔ اﻟﻤﺰود اﻟﺨﺎص ﺑﻨﺎ ھﻮ ﻋﺒﺎرة ﻋﻦ ﺑﺮﻧﺎﻣﺞ ﯾﻤﻜﻦ إدﻣﺎﺟﮫ ﻓﻲ ﻛﺎﻓﺔ ﻣﻨﺼﺎت اﻟﺸﺒﻜﺎت اﻻﻓﺘﺮاﺿﯿﺔ ﻓﻲ ﺑﺮاﻣﺞ ﺗﻌﺮﯾﻒ اﻟﺸﺒﻜﺎت واﻟﺤﻮﺳﺒﺔ اﻟﺴﺤﺎﺑﯿﺔ ﻋﺎﻣﺔ ٫ إدﻣﺎج اﻟﻤﺰود ﻣﻊ اﻷﻧﻈﻤﺔ اﻟﻤﺘﻮﻓﺮة ﺣﺎﻟﯿﺎ ﺳﯿﻜﻮن أﺳﮭﻞ ﻣﻦ ﺧﻼل اﺳﺘﺨﺪام .WBEM / CIM REMERCIMENTS Nous tenons à remercier tout d'abord notre promoteur Dr. Med Amine RIAHLA de nous encadrer durant ce projet. Nous tenons aussi à remercier notre encadreur Dr. Mohamed El Amine BOUABID, d’avoir proposé se sujet et accepté de nous encadrer durant ce projet, de nous avoir beaucoup aidé et soutenu, pour sa disponibilité, sa patience, ses conseils, et surtout son encouragement durant les moments difficiles. Nous remercions Dr. M’hammed HAMADOUCH d'avoir accepté de présider le jury de soutenance de ce projet. Nous remercions Mme. S.MECHID d'avoir accepté d’être l’examinatrice de notre travail. DEDICACES A mes chers Parents, A mes chers frères et sœurs, A ma future Femme, A tous mes chers(e) amis(e) KHOUAS A.E.H A mes chers Parents, A ma chère sœur, A mes chers(e) Professeurs, A mes chers(e) amis(e) GACEM A.R TABLES DES MATIERES INTRODUCTION GENERALE__________________________________________1 CHAPITRE I : GÉNÉRALITÉS SUR OPEN vSwitch INTRODUCTION_______________________________________________ 5 1.1. VIRTUALISATION DES RESEAUX_____________________________ 5 1.1.1 LES AVANTAGES DE LA VIRTUALISATION DES RÉSEAUX ___5 1.2. SOFTWARE DEFINED NETWORKING __________________________6 1.2.1 Architecture des SDN___________________________________7 1.3. OPENFLOW _______________________________________________7 1.4. OPEN vSwitch _____________________________________________9 1.4.1 Définition_____________________________________________9 1.4.2 Les composants Principaux d’OVS_________________________11 1.4.2.1 ovsdb-server ____________________________________11 1.4.2.2 ovs-vswitchd ____________________________________12 1.4.2.3 openvswitch.ko (OVS Kernel Module)_________________12 1.4.3 Les outils de l'espace utilisateur ___________________________13 1.4.5 Architecture Open vSwitch représentant le traitement des flux de données ______________________________________________________14 CONCLUSION _________________________________________________15 CHAPITRE II : GÉSTION WBEM_______________________________________17 INTRODUCTION _______________________________________________18 2.1. L’ARCHITECTURE FONCTIONNELLE __________________________18 2.1.1 RÔLES ______________________________________________18 2.1.2 ENTITÉS_____________________________________________19 2.2. LE MODÈLE D’INFORMATION COMMUN CIM____________________20 2.2.1 LE META-MODELE_____________________________________21 2.2.1.1 Schéma ________________________________________21 2.2.1.2 Classes ________________________________________21 2.2.1.3 Propriétés ______________________________________21 2.2.1.4 Méthodes_______________________________________21 2.2.1.5 Qualificateurs____________________________________22 2.2.1.6 Les Références __________________________________22 2.2.1.7 Les associations _________________________________22 2.2.1.8 Instances_______________________________________22 2.2.1.9 Indications______________________________________22 2.2.2 CIM MANAGED OBJECT FORMAT (MOF) __________________23 2.2.3 Base d'informations de gestion____________________________23 2.2.4 Architecture de la MIB___________________________________23 2.2.5 Les chemins du modèle commun__________________________24 2.2.5.1 Modèle de base__________________________________25 2.2.5.2 Modèles communs________________________________25 2.2.5.3 Extension du schéma _____________________________25 2.3. LE MODÈLE DE COMMUNICATION____________________________25 2.3.1 Le protocole de communication XML/HTTP__________________26 2.3.2 Les opérations CIM_____________________________________27 2.3.2.1 les opérations extrinsèques_________________________27 2.3.2.2 les opérations intrinsèques _________________________28 CONCLUSION _________________________________________________31 CHAPITRE III : CONCEPTION DU SYSTEME ____________________________33 INTRODUCTION _______________________________________________34 3.1. L’ARCHITECTURE FONCTIONNELLE __________________________35 3.2. MODELISATION CIM ________________________________________36 3.2.1 Classes et Associations de notre premier Profile ______________37 3.2.1.1 Les Classes_____________________________________37 3.2.1.1.1 OVS_ComputerSystem ______________________37 3.2.1.1.2 OVS_NetworkVLAN_________________________38 3.2.1.1.3 OVS_LANEndpoint__________________________38 3.2.1.1.4 OVS_EthernetPort __________________________38 3.2.1.1.5 OVS_VLANEndpoint ________________________40 3.2.1.1.6 OVS_VLANEndPointSettingData_______________42 3.2.1.1.7 OVS_ConnectivityCollection __________________42 3.2.1.1.8 OVS_VirtualEthernetSwitchSettingData__________42 3.2.1.1.9 OVS_ResourcePool_________________________42 3.2.1.1.10 OVS_EthernetPortAllocationSettingData________44 3.2.1.1.11 OVS_RegisteredProfile _____________________44 3.2.1.2 Les Association __________________________________44 CONCLUSION _________________________________________________45 CHAPITRE IV : RÉALISATION DE NOTRE SYSTÈME DE GESTION __________46 INTRODUCTION _______________________________________________47 4.1. LES CHOIX TECHNIQUES____________________________________47 4.2. IMPLEMENTATION _________________________________________47 4.3. DETAILS DE PROGRAMMATION______________________________48 4.3.1 DEFINITION DE CLASSE EN FORMAT MOF________________48 4.3.2 GENERATION DU PROJET EN C++_______________________49 4.3.3 L’AJOUT DES CODES DES METHODES ___________________49 4.3.4 COMPILATION DU PROVIDER ___________________________50 CONCLUSION _________________________________________________51 CONCLUSION GENERALE et PERSPECTIVES __________________________52 BIBLIOGRAPHIE ___________________________________________________54 LISTE DES ILLUSTRATIONS [Figure 1 : architecture du SDN]____________________________________15 [Figure 2 : OpenFlow dans l’architecture d’OVS]_____________________17 [Figure 3 : Les supporteurs d’Open vSwitch]__________________________18 [Figure 4 : Les tables les plus utilisées] _____________________________19 [Figure 5 : Toutes les tables de la BDD]______________________________20 [Figure 6 : Composants d’Open vSwitch] ____________________________21 [Figure 7 : voie de traitement d’OVS]________________________________23 [Figure 8 : les rôles uploads/Management/khouas-gacem-conception-et-realisation-d-x27-un-outil-de-gesti-pdf.pdf