bwmon.py

   1 #!/usr/bin/python
   2 #
   3 # Average bandwidth monitoring script. Run periodically via cron(8) to
   4 # enforce a soft limit on daily bandwidth usage for each slice. If a
   5 # slice is found to have exceeded its daily bandwidth usage when the
   6 # script is run, its instantaneous rate will be capped at the desired
   7 # average rate. Thus, in the worst case, a slice will only be able to
   8 # send a little more than twice its average daily limit.
   9 #
  10 # Two separate limits are enforced, one for destinations exempt from
  11 # the node bandwidth cap, and the other for all other destinations.
  12 #
  13 # Mark Huang <mlhuang@cs.princeton.edu>
  14 # Andy Bavier <acb@cs.princeton.edu>
  15 # Faiyaz Ahmed <faiyaza@cs.princeton.edu>
  16 # Copyright (C) 2004-2006 The Trustees of Princeton University
  17 #
  18 # $Id: bwmon.py,v 1.1.2.4 2007/02/27 23:30:05 faiyaza Exp $
  19 #
  20
  21 import os
  22 import sys
  23 import time
  24 import pickle
  25
  26 import socket
  27 #import xmlrpclib
  28 import bwlimit
  29 import logger
  30
  31 from sets import Set
  32 try:
  33     sys.path.append("/etc/planetlab")
  34     from plc_config import *
  35 except:
  36     logger.log("bwmon:  Warning: Configuration file /etc/planetlab/plc_config.py not found")
  37     PLC_NAME = "PlanetLab"
  38     PLC_SLICE_PREFIX = "pl"
  39     PLC_MAIL_SUPPORT_ADDRESS = "support@planet-lab.org"
  40     PLC_MAIL_SLICE_ADDRESS = "SLICE@slices.planet-lab.org"
  41
  42
  43 # Utility functions
  44 #from pl_mom import *
  45
  46 # Constants
  47 seconds_per_day = 24 * 60 * 60
  48 bits_per_byte = 8
  49
  50 # Defaults
  51 debug = False
  52 verbose = False
  53 datafile = "/var/lib/misc/bwmon.dat"
  54 #nm = None
  55
  56 # Burst to line rate (or node cap).  Set by NM. in KBit/s
  57 default_MaxRate = int(bwlimit.get_bwcap() / 1000)
  58 default_Maxi2Rate = int(bwlimit.bwmax / 1000)
  59 # Min rate 8 bits/s
  60 default_MinRate = 0
  61 default_Mini2Rate = 0
  62 # 5.4 Gbyte per day. 5.4 * 1024 k * 1024M * 1024G
  63 # 5.4 Gbyte per day max allowed transfered per recording period
  64 default_MaxKByte = 5662310
  65 default_ThreshKByte = int(.8 * default_MaxKByte)
  66 # 16.4 Gbyte per day max allowed transfered per recording period to I2
  67 default_Maxi2KByte = 17196646
  68 default_Threshi2KByte = int(.8 * default_Maxi2KByte)
  69 # Default share quanta
  70 default_Share = 1
  71
  72 # Average over 1 day
  73 period = 1 * seconds_per_day
  74
  75 # Message template
  76 template = \
  77 """
  78 The slice %(slice)s has transmitted more than %(bytes)s from
  79 %(hostname)s to %(class)s destinations
  80 since %(since)s.
  81
  82 Its maximum %(class)s burst rate will be capped at %(new_maxrate)s/s
  83 until %(until)s.
  84
  85 Please reduce the average %(class)s transmission rate
  86 of the slice to %(limit)s per %(period)s.
  87
  88 """.lstrip()
  89
  90 footer = \
  91 """
  92 %(date)s %(hostname)s bwcap %(slice)s
  93 """.lstrip()
  94
  95 def format_bytes(bytes, si = True):
  96     """
  97     Formats bytes into a string
  98     """
  99     if si:
 100         kilo = 1000.
 101     else:
 102         # Officially, a kibibyte
 103         kilo = 1024.
 104
 105     if bytes >= (kilo * kilo * kilo):
 106         return "%.1f GB" % (bytes / (kilo * kilo * kilo))
 107     elif bytes >= 1000000:
 108         return "%.1f MB" % (bytes / (kilo * kilo))
 109     elif bytes >= 1000:
 110         return "%.1f KB" % (bytes / kilo)
 111     else:
 112         return "%.0f bytes" % bytes
 113
 114 def format_period(seconds):
 115     """
 116     Formats a period in seconds into a string
 117     """
 118
 119     if seconds == (24 * 60 * 60):
 120         return "day"
 121     elif seconds == (60 * 60):
 122         return "hour"
 123     elif seconds > (24 * 60 * 60):
 124         return "%.1f days" % (seconds / 24. / 60. / 60.)
 125     elif seconds > (60 * 60):
 126         return "%.1f hours" % (seconds / 60. / 60.)
 127     elif seconds > (60):
 128         return "%.1f minutes" % (seconds / 60.)
 129     else:
 130         return "%.0f seconds" % seconds
 131
 132 def slicemail(slice, subject, body):
 133     sendmail = os.popen("/usr/sbin/sendmail -N never -t -f%s" % PLC_MAIL_SUPPORT_ADDRESS, "w")
 134
 135     # PLC has a separate list for pl_mom messages
 136     if PLC_MAIL_SUPPORT_ADDRESS == "support@planet-lab.org":
 137         to = ["pl-mom@planet-lab.org"]
 138     else:
 139         to = [PLC_MAIL_SUPPORT_ADDRESS]
 140
 141     if slice is not None and slice != "root":
 142         to.append(PLC_MAIL_SLICE_ADDRESS.replace("SLICE", slice))
 143
 144     header = {'from': "%s Support <%s>" % (PLC_NAME, PLC_MAIL_SUPPORT_ADDRESS),
 145               'to': ", ".join(to),
 146               'version': sys.version.split(" ")[0],
 147               'subject': subject}
 148
 149     # Write headers
 150     sendmail.write(
 151 """
 152 Content-type: text/plain
 153 From: %(from)s
 154 Reply-To: %(from)s
 155 To: %(to)s
 156 X-Mailer: Python/%(version)s
 157 Subject: %(subject)s
 158
 159 """.lstrip() % header)
 160
 161     # Write body
 162     sendmail.write(body)
 163     # Done
 164     sendmail.close()
 165
 166
 167 class Slice:
 168     """
 169     Stores the last recorded bandwidth parameters of a slice.
 170
 171     xid - slice context/VServer ID
 172     name - slice name
 173     time - beginning of recording period in UNIX seconds
 174     bytes - low bandwidth bytes transmitted at the beginning of the recording period
 175     i2bytes - high bandwidth bytes transmitted at the beginning of the recording period (for I2 -F)
 176     ByteMax - total volume of data allowed
 177     ByteThresh - After thresh, cap node to (maxbyte - bytes)/(time left in period)
 178     ExemptByteMax - Same as above, but for i2.
 179     ExemptByteThresh - i2 ByteThresh
 180     maxrate - max_rate slice attribute.
 181     maxexemptrate - max_exempt_rate slice attribute.
 182     self.emailed = did we email during this recording period
 183
 184     """
 185
 186     def __init__(self, xid, name, data):
 187         self.xid = xid
 188         self.name = name
 189         self.time = 0
 190         self.bytes = 0
 191         self.i2bytes = 0
 192         self.MaxRate = default_MaxRate
 193         self.MinRate = default_MinRate
 194         self.Maxi2Rate = default_Maxi2Rate
 195         self.Mini2Rate = default_Mini2Rate
 196         self.MaxKByte = default_MaxKByte
 197         self.ThreshKByte = default_ThreshKByte
 198         self.Maxi2KByte = default_Maxi2KByte
 199         self.Threshi2KByte = default_Threshi2KByte
 200         self.Share = default_Share
 201         self.emailed = False
 202
 203         self.updateSliceAttributes(data)
 204         bwlimit.set(xid = self.xid,
 205                 minrate = self.MinRate * 1000,
 206                 maxrate = self.MaxRate * 1000,
 207                 maxexemptrate = self.Maxi2Rate * 1000,
 208                 minexemptrate = self.Mini2Rate * 1000,
 209                 share = self.Share)
 210
 211
 212     def __repr__(self):
 213         return self.name
 214
 215     def updateSliceAttributes(self, data):
 216         # Incase the limits have changed.
 217         if (self.MaxRate != default_MaxRate) or \
 218         (self.Maxi2Rate != default_Maxi2Rate):
 219             self.MaxRate = int(bwlimit.get_bwcap() / 1000)
 220             self.Maxi2Rate = int(bwlimit.bwmax / 1000)
 221
 222         # Get attributes
 223         for sliver in data['slivers']:
 224             if sliver['name'] == self.name:
 225                 for attribute in sliver['attributes']:
 226                     if attribute['name'] == 'net_min_rate':
 227                         logger.log("bwmon:  Updating %s. Min Rate = %s" \
 228                           %(self.name, self.MinRate))
 229                         # To ensure min does not go above 25% of nodecap.
 230                         if int(attribute['value']) > int(.25 * default_MaxRate):
 231                             self.MinRate = int(.25 * default_MaxRate)
 232                         else:
 233                             self.MinRate = int(attribute['value'])
 234                     elif attribute['name'] == 'net_max_rate':
 235                         self.MaxRate = int(attribute['value'])
 236                         logger.log("bwmon:  Updating %s. Max Rate = %s" \
 237                           %(self.name, self.MaxRate))
 238                     elif attribute['name'] == 'net_i2_min_rate':
 239                         self.Mini2Rate = int(attribute['value'])
 240                         logger.log("bwmon:  Updating %s. Min i2 Rate = %s" \
 241                           %(self.name, self.Mini2Rate))
 242                     elif attribute['name'] == 'net_i2_max_rate':
 243                         self.Maxi2Rate = int(attribute['value'])
 244                         logger.log("bwmon:  Updating %s. Max i2 Rate = %s" \
 245                           %(self.name, self.Maxi2Rate))
 246                     elif attribute['name'] == 'net_max_kbyte':
 247                         self.MaxKByte = int(attribute['value'])
 248                         logger.log("bwmon:  Updating %s. Max KByte lim = %s" \
 249                           %(self.name, self.MaxKByte))
 250                     elif attribute['name'] == 'net_i2_max_kbyte':
 251                         self.Maxi2KByte = int(attribute['value'])
 252                         logger.log("bwmon:  Updating %s. Max i2 KByte = %s" \
 253                           %(self.name, self.Maxi2KByte))
 254                     elif attribute['name'] == 'net_thresh_kbyte':
 255                         self.ThreshKByte = int(attribute['value'])
 256                         logger.log("bwmon:  Updating %s. Thresh KByte = %s" \
 257                           %(self.name, self.ThreshKByte))
 258                     elif attribute['name'] == 'net_i2_thresh_kbyte':
 259                         self.Threshi2KByte = int(attribute['value'])
 260                         logger.log("bwmon:  Updating %s. i2 Thresh KByte = %s" \
 261                           %(self.name, self.Threshi2KByte))
 262                     elif attribute['name'] == 'net_share':
 263                         self.Share = int(attribute['value'])
 264                         logger.log("bwmon:  Updating %s. Net Share = %s" \
 265                           %(self.name, self.Share))
 266                     elif attribute['name'] == 'net_i2_share':
 267                         self.Sharei2 = int(attribute['value'])
 268                         logger.log("bwmon:  Updating %s. Net i2 Share = %s" \
 269                           %(self.name, self.i2Share))
 270
 271
 272     def reset(self, runningmaxrate, runningmaxi2rate, usedbytes, usedi2bytes, data):
 273         """
 274         Begin a new recording period. Remove caps by restoring limits
 275         to their default values.
 276         """
 277
 278         # Query Node Manager for max rate overrides
 279         self.updateSliceAttributes(data)
 280
 281         # Reset baseline time
 282         self.time = time.time()
 283
 284         # Reset baseline byte coutns
 285         self.bytes = usedbytes
 286         self.i2bytes = usedi2bytes
 287
 288         # Reset email
 289         self.emailed = False
 290         maxrate = self.MaxRate * 1000
 291         maxi2rate = self.Maxi2Rate * 1000
 292         # Reset rates.
 293         if (self.MaxRate != runningmaxrate) or (self.Maxi2Rate != runningmaxi2rate):
 294             logger.log("bwmon:  %s reset to %s/%s" % \
 295                   (self.name,
 296                    bwlimit.format_tc_rate(maxrate),
 297                    bwlimit.format_tc_rate(maxi2rate)))
 298             bwlimit.set(xid = self.xid,
 299                 minrate = self.MinRate * 1000,
 300                 maxrate = self.MaxRate * 1000,
 301                 maxexemptrate = self.Maxi2Rate * 1000,
 302                 minexemptrate = self.Mini2Rate * 1000,
 303                 share = self.Share)
 304
 305     def update(self, runningmaxrate, runningmaxi2rate, usedbytes, usedi2bytes, data):
 306         """
 307         Update byte counts and check if byte limits have been
 308         exceeded.
 309         """
 310
 311         # Query Node Manager for max rate overrides
 312         self.updateSliceAttributes(data)
 313
 314         # Prepare message parameters from the template
 315         message = ""
 316         params = {'slice': self.name, 'hostname': socket.gethostname(),
 317                   'since': time.asctime(time.gmtime(self.time)) + " GMT",
 318                   'until': time.asctime(time.gmtime(self.time + period)) + " GMT",
 319                   'date': time.asctime(time.gmtime()) + " GMT",
 320                   'period': format_period(period)}
 321
 322         if usedbytes >= (self.bytes + (self.ThreshKByte * 1024)):
 323             sum = self.bytes + (self.ThreshKBytes * 1024)
 324             maxbyte = self.MaxKByte * 1024
 325             bytesused = usedbytes - self.bytes
 326             timeused = int(time.time() - self.time)
 327             new_maxrate = int(((maxbyte - bytesused) * 8)/(period - timeused))
 328             if new_maxrate < (self.MinRate * 1000):
 329                 new_maxrate = self.MinRate * 1000
 330         else:
 331             new_maxrate = self.MaxRate * 1000
 332
 333         # Format template parameters for low bandwidth message
 334         params['class'] = "low bandwidth"
 335         params['bytes'] = format_bytes(usedbytes - self.bytes)
 336         params['limit'] = format_bytes(self.MaxKByte * 1024)
 337         params['new_maxrate'] = bwlimit.format_tc_rate(new_maxrate)
 338
 339         if verbose:
 340             logger.log("bwmon:  %(slice)s %(class)s " \
 341                   "%(bytes)s of %(limit)s (%(new_maxrate)s/s maxrate)" % \
 342                   params)
 343
 344         # Cap low bandwidth burst rate
 345         if new_maxrate != runningmaxrate:
 346             message += template % params
 347             logger.log("bwmon:   ** %(slice)s %(class)s capped at %(new_maxrate)s/s " % params)
 348
 349         if usedi2bytes >= (self.i2bytes + (self.Threshi2KByte * 1024)):
 350             maxi2byte = self.Maxi2KByte * 1024
 351             i2bytesused = usedi2bytes - self.i2bytes
 352             timeused = int(time.time() - self.time)
 353             new_maxi2rate = int(((maxi2byte - i2bytesused) * 8)/(period - timeused))
 354             if new_maxi2rate < (self.Mini2Rate * 1000):
 355                 new_maxi2rate = self.Mini2Rate * 1000
 356         else:
 357             new_maxi2rate = self.Maxi2Rate * 1000
 358
 359         # Format template parameters for high bandwidth message
 360         params['class'] = "high bandwidth"
 361         params['bytes'] = format_bytes(usedi2bytes - self.i2bytes)
 362         params['limit'] = format_bytes(self.Maxi2KByte * 1024)
 363         params['new_maxexemptrate'] = bwlimit.format_tc_rate(new_maxi2rate)
 364
 365         if verbose:
 366             logger.log("bwmon:  %(slice)s %(class)s " \
 367                   "%(bytes)s of %(limit)s (%(new_maxrate)s/s maxrate)" % params)
 368
 369         # Cap high bandwidth burst rate
 370         if new_maxi2rate != runningmaxi2rate:
 371             message += template % params
 372             logger.log("bwmon:  %(slice)s %(class)s capped at %(new_maxexemptrate)s/s" % params)
 373
 374         # Apply parameters
 375         if new_maxrate != runningmaxrate or new_maxi2rate != runningmaxi2rate:
 376             bwlimit.set(xid = self.xid, maxrate = new_maxrate, maxexemptrate = new_maxi2rate)
 377
 378         # Notify slice
 379         if message and self.emailed == False:
 380             subject = "pl_mom capped bandwidth of slice %(slice)s on %(hostname)s" % params
 381             if debug:
 382                 logger.log("bwmon:  "+ subject)
 383                 logger.log("bwmon:  "+ message + (footer % params))
 384             else:
 385                 self.emailed = True
 386                 slicemail(self.name, subject, message + (footer % params))
 387
 388 def GetSlivers(data):
 389     # Defaults
 390     global datafile, \
 391         period, \
 392         default_MaxRate, \
 393         default_Maxi2Rate, \
 394         default_MinRate, \
 395         default_MaxKByte,\
 396         default_ThreshKByte,\
 397         default_Maxi2KByte,\
 398         default_Threshi2KByte,\
 399         default_Share,\
 400         verbose
 401
 402     # All slices
 403     names = []
 404
 405     # Incase the limits have changed.
 406     default_MaxRate = int(bwlimit.get_bwcap() / 1000)
 407     default_Maxi2Rate = int(bwlimit.bwmax / 1000)
 408
 409     # Incase default isn't set yet.
 410     if default_MaxRate == -1:
 411         default_MaxRate = 1000000
 412
 413     try:
 414         f = open(datafile, "r+")
 415         logger.log("bwmon:  Loading %s" % datafile)
 416         (version, slices) = pickle.load(f)
 417         f.close()
 418         # Check version of data file
 419         if version != "$Id: bwmon.py,v 1.1.2.4 2007/02/27 23:30:05 faiyaza Exp $":
 420             logger.log("bwmon:  Not using old version '%s' data file %s" % (version, datafile))
 421             raise Exception
 422     except Exception:
 423         version = "$Id: bwmon.py,v 1.1.2.4 2007/02/27 23:30:05 faiyaza Exp $"
 424         slices = {}
 425
 426     # Get/set special slice IDs
 427     root_xid = bwlimit.get_xid("root")
 428     default_xid = bwlimit.get_xid("default")
 429
 430     if root_xid not in slices.keys():
 431         slices[root_xid] = Slice(root_xid, "root", data)
 432         slices[root_xid].reset(0, 0, 0, 0, data)
 433
 434     if default_xid not in slices.keys():
 435         slices[default_xid] = Slice(default_xid, "default", data)
 436         slices[default_xid].reset(0, 0, 0, 0, data)
 437
 438     live = {}
 439     # Get running slivers. {xid: name}
 440     for sliver in data['slivers']:
 441         live[bwlimit.get_xid(sliver['name'])] = sliver['name']
 442
 443     # Setup new slices.
 444     # live.xids - runing.xids = new.xids
 445     newslicesxids = Set(live.keys()) - Set(slices.keys())
 446     for newslicexid in newslicesxids:
 447         if newslicexid != None:
 448             logger.log("bwmon: New Slice %s" % live[newslicexid])
 449             slices[newslicexid] = Slice(newslicexid, live[newslicexid], data)
 450             slices[newslicexid].reset(0, 0, 0, 0, data)
 451         else:
 452             logger.log("bwmon  Slice %s doesn't have xid.  Must be delegated.  Skipping." % live[newslicexid])
 453     # Get actual running values from tc.
 454     # Update slice totals and bandwidth.
 455     for params in bwlimit.get():
 456         (xid, share,
 457          minrate, maxrate,
 458          minexemptrate, maxexemptrate,
 459          usedbytes, usedi2bytes) = params
 460
 461         # Ignore root and default buckets
 462         if xid == root_xid or xid == default_xid:
 463             continue
 464
 465         name = bwlimit.get_slice(xid)
 466         if name is None:
 467             # Orphaned (not associated with a slice) class
 468             name = "%d?" % xid
 469             bwlimit.off(xid)
 470
 471         # Monitor only the specified slices
 472         if names and name not in names:
 473             continue
 474         #slices is populated from the pickle file
 475         #xid is populated from bwlimit (read from /etc/passwd)
 476         if slices.has_key(xid):
 477             slice = slices[xid]
 478             if time.time() >= (slice.time + period) or \
 479                usedbytes < slice.bytes or usedi2bytes < slice.i2bytes:
 480                 # Reset to defaults every 24 hours or if it appears
 481                 # that the byte counters have overflowed (or, more
 482                 # likely, the node was restarted or the HTB buckets
 483                 # were re-initialized).
 484                 slice.reset(maxrate, maxexemptrate, usedbytes, usedi2bytes, data)
 485             else:
 486                 # Update byte counts
 487                 slice.update(maxrate, maxexemptrate, usedbytes, usedi2bytes, data)
 488         else:
 489             # Just in case.  Probably (hopefully) this will never happen.
 490             # New slice, initialize state
 491             logger.log("bwmon: New Slice %s" % name)
 492             slice = slices[xid] = Slice(xid, name, data)
 493             slice.reset(maxrate, maxexemptrate, usedbytes, usedi2bytes, data)
 494
 495     # Delete dead slices
 496     dead = Set(slices.keys()) - Set(live.keys())
 497     for xid in dead:
 498         if xid == root_xid or xid == default_xid:
 499             continue
 500         del slices[xid]
 501         bwlimit.off(xid)
 502
 503     logger.log("bwmon:  Saving %s" % datafile)
 504     f = open(datafile, "w")
 505     pickle.dump((version, slices), f)
 506     f.close()
 507
 508
 509 #def GetSlivers(data):
 510 #   for sliver in data['slivers']:
 511 #       if sliver.has_key('attributes'):
 512 #          print sliver
 513 #           for attribute in sliver['attributes']:
 514 #               if attribute['name'] == "KByteThresh": print attribute['value']
 515
 516 def start(options, config):
 517     pass
 518