ba88d320c412084b80618958eff2534ee6ef2abb
[bootmanager.git] / documentation / boot-manager-tech-doc.xml
1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
2 <!DOCTYPE article PUBLIC "-//OASIS//DTD DocBook XML V4.3//EN"
3 "http://www.oasis-open.org/docbook/xml/4.3/docbookx.dtd">
4 <article>
5   <articleinfo>
6     <title>Boot Manager Technical Documentation</title>
7
8     <author>
9       <firstname>Aaron</firstname>
10
11       <surname>Klingaman</surname>
12
13       <email>alk@cs.princeton.edu</email>
14     </author>
15
16     <affiliation>
17       <orgname>Princeton University</orgname>
18     </affiliation>
19
20     <revhistory>
21       <revision>
22         <revnumber>1.0</revnumber>
23
24         <date>March 15, 2005</date>
25
26         <authorinitials>AK</authorinitials>
27
28         <revdescription>
29           <para>Initial draft.</para>
30         </revdescription>
31       </revision>
32
33       <revision>
34         <revnumber>1.1</revnumber>
35
36         <date>May 31, 2005</date>
37
38         <authorinitials>AK</authorinitials>
39
40         <revdescription>
41           <para>Updated post implementation and deployment.</para>
42         </revdescription>
43       </revision>
44
45       <revision>
46         <revnumber>1.2</revnumber>
47
48         <date>November 16, 2005</date>
49
50         <authorinitials>AK</authorinitials>
51
52         <revdescription>
53           <para>Add section on where source code is, and other updates to make
54           it consistent with implementation.</para>
55         </revdescription>
56       </revision>
57     </revhistory>
58   </articleinfo>
59
60   <section>
61     <title>Components</title>
62
63     <para>The entire Boot Manager system consists of several components that
64     are designed to work together to provide the functionality outline in the
65     Boot Manager PDN <citation>1</citation>. These consist of:</para>
66
67     <itemizedlist>
68       <listitem>
69         <para>A set of API calls available at PlanetLab Central</para>
70       </listitem>
71
72       <listitem>
73         <para>An API authentication mechanism used exclusively by the
74         BootManager, for the above API calls</para>
75       </listitem>
76
77       <listitem>
78         <para>A package to be run in the boot cd environment on nodes
79         containing core logic</para>
80       </listitem>
81
82       <listitem>
83         <para>A user interface allowing authorized users to add and manage
84         nodes and create node/BootManager configuration files</para>
85       </listitem>
86     </itemizedlist>
87
88     <para>The previous implementation of the software responsible for
89     installing and booting nodes consisted of a set of boot scripts that the
90     boot cd would download and run, depending on the node's current boot
91     state. Only the necessary script for the current state would be
92     downloaded, and the logic behind which script the node was sent to the
93     node existed on the boot server in the form of PHP scripts. However, the
94     intention with the new BootManager system is to send the same script back
95     for all nodes (consisting of the core BootManager code), in all boot
96     states, each time the node starts. Then, the boot manager will run and
97     detiremine which operations to perform on the node, based on the current
98     boot state. All state based logic for the node boot, install, debug, and
99     reconfigure operations are contained in one place; there is no longer any
100     boot state specific logic at PLC.</para>
101   </section>
102
103   <section>
104     <title>Soure Code</title>
105
106     <para>All BootManager source code is located in the repository
107     'bootmanager' on the PlanetLab CVS system. For information on how to
108     access CVS, consult the PlanetLab website. Unless otherwise noted, all
109     file references refer to this repository.</para>
110   </section>
111
112   <section>
113     <title>API Calls</title>
114
115     <para>Most of the API calls available as part of the PlanetLab Central API
116     are intended to be run by users, and thus authentication for these calls
117     is done with the user's email address and password. However, the API calls
118     described below will be run by the nodes themselves, so a new
119     authentication mechanism is required.</para>
120
121     <section>
122       <title>Authentication</title>
123
124       <para>As is done with other PLC API calls, the first parameter to all
125       BootManager related calls will be an authentication structure,
126       consisting of these named fields:</para>
127
128       <itemizedlist>
129         <listitem>
130           <para>AuthMethod</para>
131
132           <para>The authentication method, only 'hmac' is currently
133           supported</para>
134         </listitem>
135
136         <listitem>
137           <para>node_id</para>
138
139           <para>The node id, contained on the configuration file.</para>
140         </listitem>
141
142         <listitem>
143           <para>node_ip</para>
144
145           <para>The node's primary IP address. This will be checked with the
146           node_id against PLC records.</para>
147         </listitem>
148
149         <listitem>
150           <para>value</para>
151
152           <para>The authentication string, depending on method. For the 'hmac'
153           method, a hash for the call using the HMAC algorithm, made from the
154           parameters of the call the key contained on the configuration file.
155           For specifics on how this is created, see below.</para>
156         </listitem>
157       </itemizedlist>
158
159       <para>Authentication is succesful if PLC is able to create the same hash
160       from the values usings its own copy of the node key. If the hash values
161       to not match, then either the keys do not match or the values of the
162       call were modified in transmision and the node cannot be
163       authenticated.</para>
164
165       <para>Both the BootManager and the authentication software at PLC must
166       agree on a method for creating the hash values for each call. This hash
167       is essentially a finger print of the method call, and is created by this
168       algorithm:</para>
169
170       <orderedlist>
171         <listitem>
172           <para>Take the value of every part of each parameter, except the
173           authentication structure, and convert them to strings. For arrays,
174           each element is used. For dictionaries, not only is the value of all
175           the items used, but the keys themselves. Embedded types (arrays or
176           dictionaries inside arrays or dictionaries, etc), also have all
177           values extracted.</para>
178         </listitem>
179
180         <listitem>
181           <para>Alphabetically sort all the parameters.</para>
182         </listitem>
183
184         <listitem>
185           <para>Concatenate them into a single string.</para>
186         </listitem>
187
188         <listitem>
189           <para>Prepend the string with the method name and [, and append
190           ].</para>
191         </listitem>
192       </orderedlist>
193
194       <para>The implementation of this algorithm is in the function
195       serialize_params in the file source/BootAPI.py. The same algorithm is
196       located in the 'plc_api' repository, in the function serialize_params in
197       the file PLC/Auth.py.</para>
198
199       <para>The resultant string is fed into the HMAC algorithm with the node
200       key, and the resultant hash value is used in the authentication
201       structure.</para>
202
203       <para>This authentication method makes a number of assumptions, detailed
204       below.</para>
205
206       <orderedlist>
207         <listitem>
208           <para>All calls made to PLC are done over SSL, so the details of the
209           authentication structure cannot be viewed by 3rd parties. If, in the
210           future, non-SSL based calls are desired, a sequence number or some
211           other value making each call unique will would be required to
212           prevent replay attacks. In fact, the current use of SSL negates the
213           need to create and send hashes across - technically, the key itself
214           could be sent directly to PLC, assuming the connection is made to an
215           HTTPS server with a third party signed SSL certificate.</para>
216         </listitem>
217
218         <listitem>
219           <para>Athough calls are done over SSL, they use the Python class
220           libary xmlrpclib, which does not do SSL certificate
221           verification.</para>
222         </listitem>
223       </orderedlist>
224     </section>
225
226     <section>
227       <title>PLC API Calls</title>
228
229       <para>Full, up to date technical documentation of these functions can be
230       found in the PlanetLab Central API documentation. They are listed here
231       for completeness.</para>
232
233       <itemizedlist>
234         <listitem>
235           <para>BootUpdateNode( authentication, update_values )</para>
236
237           <para>Update a node record, including its boot state, primary
238           network, or ssh host key.</para>
239         </listitem>
240
241         <listitem>
242           <para>BootCheckAuthentication( authentication )</para>
243
244           <para>Simply check to see if the node is recognized by the system
245           and is authorized.</para>
246         </listitem>
247
248         <listitem>
249           <para>BootGetNodeDetails( authentication )</para>
250
251           <para>Return details about a node, including its state, what
252           networks the PLC database has configured for the node, and what the
253           model of the node is.</para>
254         </listitem>
255
256         <listitem>
257           <para>BootNotifyOwners( authentication, message, include_pi,
258           include_tech, include_support )</para>
259
260           <para>Notify someone about an event that happened on the machine,
261           and optionally include the site PIs, technical contacts, and
262           PlanetLab Support.</para>
263         </listitem>
264       </itemizedlist>
265     </section>
266   </section>
267
268   <section>
269     <title>Core Package</title>
270
271     <para>The Boot Manager core package, which is run on the nodes and
272     contacts the Boot API as necessary, is responsible for the following major
273     functional units:</para>
274
275     <itemizedlist>
276       <listitem>
277         <para>Configuring node hardware and installing the PlanetLab operating
278         system</para>
279       </listitem>
280
281       <listitem>
282         <para>Putting a node into a debug state so administrators can track
283         down problems</para>
284       </listitem>
285
286       <listitem>
287         <para>Reconfiguring an already installed node to reflect new hardware,
288         or changed network settings</para>
289       </listitem>
290
291       <listitem>
292         <para>Booting an already installed node into the PlanetLab operating
293         system</para>
294       </listitem>
295     </itemizedlist>
296
297     <section>
298       <title>Boot States</title>
299
300       <para>Each node always has one of four possible boot states.</para>
301
302       <orderedlist>
303         <listitem>
304           <para>'inst'</para>
305
306           <para>Install. The boot state cooresponds to a new node that has not
307           yet been installed, but record of it does exist. When the boot
308           manager starts, and the node is in this state, the user is prompted
309           to continue with the installation. The intention here is to prevent
310           a non-PlanetLab machine (like a user's desktop machine) from
311           becoming inadvertantly wiped and installed with the PlanetLab node
312           software.</para>
313         </listitem>
314
315         <listitem>
316           <para>'rins'</para>
317
318           <para>Reinstall. In this state, a node will reinstall the node
319           software, erasing anything that might have been on the disk
320           before.</para>
321         </listitem>
322
323         <listitem>
324           <para>'boot'</para>
325
326           <para>Boot. This state cooresponds with nodes that have sucessfully
327           installed, and can be chain booted to the runtime node
328           kernel.</para>
329         </listitem>
330
331         <listitem>
332           <para>'dbg'</para>
333
334           <para>Debug. Regardless of whether or not a machine has been
335           installed, this state sets up a node to be debugged by
336           administrators.</para>
337         </listitem>
338       </orderedlist>
339     </section>
340
341     <section>
342       <title>Flow Chart</title>
343
344       <para>Below is a high level flow chart of the boot manager, from the
345       time it is executed to when it exits. This core state machine is located
346       in source/BootManager.py.</para>
347
348       <para><figure>
349           <title>Boot Manager Flow Chart</title>
350
351           <mediaobject>
352             <imageobject>
353               <imagedata align="left" fileref="boot-manager-flowchart.png"
354                          scalefit="1" />
355             </imageobject>
356           </mediaobject>
357         </figure></para>
358
359       <para></para>
360     </section>
361
362     <section>
363       <title>Boot CD Environment</title>
364
365       <para>The boot manager needs to be able to operate under all currently
366       supported boot cds. The new 3.0 cd contains software the current 2.x cds
367       do not contain, including the Logical Volume Manager (LVM) client tools,
368       RPM, and YUM, among other packages. Given this requirement, the boot cd
369       will need to download as necessary the extra support files it needs to
370       run. Depending on the size of these files, they may only be downloaded
371       by specific steps in the flow chart in figure 1, and thus are not
372       mentioned.</para>
373
374       <para>See the PlanetLab BootCD Documentation for more information about
375       the current, 3.x boot cds, how they are build, and what they provide to
376       the BootManager.</para>
377     </section>
378
379     <section>
380       <title>Node Configuration Files</title>
381
382       <para>To remain compatible with 2.x boot cds, the format and existing
383       contents of the configuration files for the nodes will not change. There
384       will be, however, the addition of three fields:</para>
385
386       <orderedlist>
387         <listitem>
388           <para>NET_DEVICE</para>
389
390           <para>If present, use the device with the specified mac address to
391           contact PLC. The network on this device will be setup. If not
392           present, the device represented by 'eth0' will be used.</para>
393         </listitem>
394
395         <listitem>
396           <para>NODE_KEY</para>
397
398           <para>The unique, per-node key to be used during authentication and
399           identity verification. This is a fixed length, random value that is
400           only known to the node and PLC.</para>
401         </listitem>
402
403         <listitem>
404           <para>NODE_ID</para>
405
406           <para>The PLC assigned node identifier.</para>
407         </listitem>
408       </orderedlist>
409
410       <para>An example of a configuration file for a dhcp networked
411       machine:</para>
412
413       <programlisting>IP_METHOD="dhcp"
414 HOST_NAME="planetlab-1"
415 DOMAIN_NAME="cs.princeton.edu"
416 NET_DEVICE="00:06:5B:EC:33:BB"
417 NODE_KEY="79efbe871722771675de604a227db8386bc6ef482a4b74"
418 NODE_ID="121"</programlisting>
419
420       <para>An example of a configuration file for the same machine, only with
421       a statically assigned network address:</para>
422
423       <programlisting>IP_METHOD="static"
424 IP_ADDRESS="128.112.139.71"
425 IP_GATEWAY="128.112.139.65"
426 IP_NETMASK="255.255.255.192"
427 IP_NETADDR="128.112.139.127"
428 IP_BROADCASTADDR="128.112.139.127"
429 IP_DNS1="128.112.136.10"
430 IP_DNS2="128.112.136.12"
431 HOST_NAME="planetlab-1"
432 DOMAIN_NAME="cs.princeton.edu"
433 NET_DEVICE="00:06:5B:EC:33:BB"
434 NODE_KEY="79efbe871722771675de604a227db8386bc6ef482a4b74"
435 NODE_ID="121"</programlisting>
436
437       <para>Existing 2.x boot cds will look for the configuration files only
438       on a floppy disk, and the file must be named 'planet.cnf'. The new 3.x
439       boot cds, however, will initially look for a file named 'plnode.txt' on
440       either a floppy disk, or burned onto the cd itself. Alternatively, it
441       will fall back to looking for the original file name, 'planet.cnf'. This
442       initial file reading is performed by the boot cd itself to bring the
443       nodes network online, so it can download and execute the Boot
444       Manager.</para>
445
446       <para>However, the Boot Manager will also need to identify the location
447       of and read in the file, so it can get the extra fields not initially
448       used to bring the network online (primarily node_key and node_id). Below
449       is the search order that the BootManager will use to locate a
450       file.</para>
451
452       <para>Configuration file location search order:<informaltable>
453           <tgroup cols="5">
454             <tbody>
455               <row>
456                 <entry>File name</entry>
457
458                 <entry>Floppy drive</entry>
459
460                 <entry>Flash devices</entry>
461
462                 <entry>CDRom, in /usr/boot</entry>
463
464                 <entry>CDRom, in /usr</entry>
465               </row>
466
467               <row>
468                 <entry>plode.txt</entry>
469
470                 <entry>1</entry>
471
472                 <entry>2</entry>
473
474                 <entry>4</entry>
475
476                 <entry>5</entry>
477               </row>
478
479               <row>
480                 <entry>planet.cnf</entry>
481
482                 <entry>3</entry>
483
484                 <entry></entry>
485
486                 <entry></entry>
487
488                 <entry></entry>
489               </row>
490             </tbody>
491           </tgroup>
492         </informaltable></para>
493     </section>
494   </section>
495
496   <section>
497     <title>User Interface for Node Management</title>
498
499     <section>
500       <title>Adding Nodes</title>
501
502       <para>New nodes are added to the system explicitly by either a PI or a
503       tech contact, either directly through the API calls, or by using the
504       appropriate interfaces on the website. As nodes are added, their
505       hostname, network configuration method (dhcp or static), and any static
506       settings are required to be entered. Regardless of network configuration
507       method, IP address is required. When the node is brought online, the
508       records at PLC will be updated with any remaining information.</para>
509
510       <para>After a node is added, the user has the option of creating a
511       configuration file for that node. Once the node is added, the contents
512       of the file are created automatically, and the user is prompted to
513       download and save the file. This file contains only the primary network
514       interface information (necessary to contact PLC), the node id, and the
515       per-node key.</para>
516
517       <para>The default boot state of a new node is 'inst', which requires the
518       user to confirm the installation at the node, by typing yes on the
519       console. If this is not desired, as is the case with nodes in a
520       co-location site, or for a large number of nodes being setup at the same
521       time, the administrator can change the node state, after the entry is in
522       the PLC records, from 'inst' to 'reinstall'. This will bypass the
523       confirmation screen, and proceed directly to reinstall the machine (even
524       if it already had a node installation on it).</para>
525     </section>
526
527     <section>
528       <title>Updating Node Network Settings</title>
529
530       <para>If the primary node network address must be updated, if the node
531       is moved to a new network for example, then two steps must be performed
532       to successfully complete the move:</para>
533
534       <orderedlist>
535         <listitem>
536           <para>The node network will need to be updated at PLC, either
537           through the API directly or via the website.</para>
538         </listitem>
539
540         <listitem>
541           <para>Either the floppy file regenerated and put into the machine,
542           or, update the existing floppy to match the new settings.</para>
543         </listitem>
544       </orderedlist>
545
546       <para>If the node ip address on the floppy does not match the record at
547       PLC, then the node will not boot until they do match, as authentication
548       will fail. The intention here is to prevent a malicious user from taking
549       the floppy disk, altering the network settings, and trying to bring up a
550       new machine with the new settings.</para>
551
552       <para>On the other hand, if a non-primary network address needs to be
553       updated, then simply updating the record in the configuration file will
554       suffice. The boot manager, at next restart, will reconfigure the
555       machine, and update the PLC records to match the configuration
556       file.</para>
557     </section>
558
559     <section>
560       <title>Removing Nodes</title>
561
562       <para>Nodes are removed from the system by:</para>
563
564       <orderedlist>
565         <listitem>
566           <para>Deleting the record of the node at PLC</para>
567         </listitem>
568
569         <listitem>
570           <para>Shutting down the machine.</para>
571         </listitem>
572       </orderedlist>
573
574       <para>Once this is done, even if the machine attempts to come back
575       online, it cannot be authorized with PLC and will not boot.</para>
576     </section>
577   </section>
578
579   <section>
580     <title>BootManager Configuration</title>
581
582     <para>All run time configuration options for the BootManager exist in a
583     single file located at source/configuration. These values are described
584     below.</para>
585
586     <itemizedlist>
587       <listitem>
588         <para><literal>VERSION</literal></para>
589
590         <para>The current BootManager version. During install, written out to
591         /etc/planetlab/install_version</para>
592       </listitem>
593
594       <listitem>
595         <para><literal>TEMP_PATH</literal></para>
596
597         <para>A writable path on the boot cd we can use for temporary storage
598         of files.</para>
599       </listitem>
600
601       <listitem>
602         <para><literal>SYSIMG_PATH</literal></para>
603
604         <para>The path were we will mount the node logical volumes during any
605         step that requires access to the disks.</para>
606       </listitem>
607
608       <listitem>
609         <para>CACERT_PATH</para>
610
611         <para>Variable not used anymore.</para>
612       </listitem>
613
614       <listitem>
615         <para><literal>NONCE_FILE</literal></para>
616
617         <para>Variable not used anymore.</para>
618       </listitem>
619
620       <listitem>
621         <para><literal>PLCONF_DIR</literal></para>
622
623         <para>The path that PlanetLab node configuration files will be created
624         in during install. This should not be changed from /etc/planetlab, as
625         this path is assumed in other PlanetLab components.</para>
626       </listitem>
627
628       <listitem>
629         <para><literal>SUPPORT_FILE_DIR</literal></para>
630
631         <para>A path on the boot server where per-step additional files may be
632         located. For example, the packages that include the tools to allow
633         older 2.x version boot cds to partition disks with LVM.</para>
634       </listitem>
635
636       <listitem>
637         <para><literal>ROOT_SIZE</literal></para>
638
639         <para>During install, this sets the size of the node root partition.
640         It must be large enough to house all the node operational software. It
641         does not store any user/slice files. Include 'G' suffix in this value,
642         indicating gigabytes.</para>
643       </listitem>
644
645       <listitem>
646         <para><literal>SWAP_SIZE</literal></para>
647
648         <para>How much swap to configure the node with during install. Include
649         'G' suffix in this value, indicating gigabytes.</para>
650       </listitem>
651
652       <listitem>
653         <para><literal>SKIP_HARDWARE_REQUIREMENT_CHECK</literal></para>
654
655         <para>Whether or not to skip any of the hardware requirement checks,
656         including total disk and memory size constraints.</para>
657       </listitem>
658
659       <listitem>
660         <para><literal>MINIMUM_MEMORY</literal></para>
661
662         <para>How much memory is required by a running PlanetLab node. If a
663         machine contains less physical memory than this value, the install
664         will not proceed.</para>
665       </listitem>
666
667       <listitem>
668         <para><literal>MINIMUM_DISK_SIZE</literal></para>
669
670         <para>The size of the small disk we are willing to attempt to use
671         during the install, in gigabytes. Do not include any suffixes.</para>
672       </listitem>
673
674       <listitem>
675         <para><literal>TOTAL_MINIMUM_DISK_SIZE</literal></para>
676
677         <para>The size of all usable disks must be at least this sizse, in
678         gigabytes. Do not include any suffixes.</para>
679       </listitem>
680
681       <listitem>
682         <para><literal>INSTALL_LANGS</literal></para>
683
684         <para>Which language support to install. This value is used by RPM,
685         and is used in writting /etc/rpm/macros before any RPMs are
686         installed.</para>
687       </listitem>
688
689       <listitem>
690         <para><literal>NUM_AUTH_FAILURES_BEFORE_DEBUG</literal></para>
691
692         <para>How many authentication failures the BootManager is willing to
693         except for any set of calls, before stopping and putting the node into
694         a debug mode.</para>
695       </listitem>
696     </itemizedlist>
697   </section>
698
699   <section>
700     <title>Installer Hardware Detection</title>
701
702     <para>When a node is being installed, the Boot Manager must identify which
703     hardware the machine has that is applicable to a running node, and
704     configure the node properly so it can boot properly post-install. The
705     general procedure for doing so is outline in this section. It is
706     implemented in the <filename>source/systeminfo.py</filename> file.</para>
707
708     <para>The process for identifying which kernel module needs to be load
709     is:</para>
710
711     <orderedlist>
712       <listitem>
713         <para>Create a lookup table of all modules, and which PCI ids
714         coorespond to this module.</para>
715       </listitem>
716
717       <listitem>
718         <para>For each PCI device on the system, lookup its module in the
719         first table.</para>
720       </listitem>
721
722       <listitem>
723         <para>If a module is found, put in into one of two categories of
724         modules, either network module or scsi module, based on the PCI device
725         class.</para>
726       </listitem>
727
728       <listitem>
729         <para>For each network module, write out an 'eth&lt;index&gt;' entry
730         in the modprobe.conf configuration file.</para>
731       </listitem>
732
733       <listitem>
734         <para>For each scsi module, write out a
735         'scsi_hostadapter&lt;index&gt;' entry in the modprobe.conf
736         configuration file.</para>
737       </listitem>
738     </orderedlist>
739
740     <para>This process is fairly straight forward, and is simplified by the
741     fact that we currently do not need support for USB, sound, or video
742     devices when the node is fully running. The boot cd itself uses a similar
743     process, but includes USB devices. Consult the boot cd technical
744     documentation for more information.</para>
745
746     <para>The creation of the PCI id to kernel module table lookup uses three
747     different sources of information, and merges them together into a single
748     table for easier lookups. With these three sources of information, a
749     fairly comprehensive lookup table can be generated for the devices that
750     PlanetLab nodes need to have configured. They include:</para>
751
752     <orderedlist>
753       <listitem>
754         <para>The installed <filename>/usr/share/hwdata/pcitable
755         </filename>file</para>
756
757         <para>Created at the time the hwdata rpm was built, this file contains
758         mappings of PCI ids to devices for a large number of devices. It is
759         not necessarily complete, and doesn't take into account the modules
760         that are actually available by the built PlanetLab kernel, which is a
761         subset of the full set available (again, PlanetLab nodes do not have a
762         use for network or video drivers, and thus are not typically
763         built).</para>
764       </listitem>
765
766       <listitem>
767         <para>From the built kernel, the <filename>modules.pcimap</filename>
768         from the <filename>/lib/modules/&lt;kernelversion&gt;/</filename>
769         directory.</para>
770
771         <para>This file is generated at the time the kernel is installed, and
772         pulls the PCI ids out of each module, for the modules list they
773         devices they support. Not all modules list all devices they sort, and
774         some contain wild cards (that match any device of a single
775         manufacturer).</para>
776       </listitem>
777
778       <listitem>
779         <para>From the built kernel, the <filename>modules.dep</filename> from
780         the <filename>/lib/modules/&lt;kernelversion&gt;/</filename>
781         directory.</para>
782
783         <para>This file is also generated at the time the kernel is installed,
784         but lists the dependencies between various modules. It is used to
785         generate a list of modules that are actually available.</para>
786       </listitem>
787     </orderedlist>
788
789     <para>It should be noted here that SATA (Serial ATA) devices have been
790     known to exist with both a PCI SCSI device class, and with a PCI IDE
791     device class. Under linux 2.6 kernels, all SATA modules need to be listed
792     in modprobe.conf under 'scsi_hostadapter' lines. This case is handled in
793     the hardware loading scripts by making the assumption that if an IDE
794     device matches a loadable module, it should be put in the modprobe.conf
795     file, as 'real' IDE drivers are all currently built into the kernel, and
796     do not need to be loaded. SATA devices that have a PCI SCSI device class
797     are easily identified.</para>
798
799     <para>It is enssential that the modprobe.conf configuration file contain
800     the correct drivers for the disks on the system, if they are present, as
801     during kernel installation the creation of the initrd (initial ramdisk)
802     which is responsible for booting the system uses this file to identify
803     which drivers to include in it. A failure to do this typically results in
804     an kernel panic at boot with a 'no init found' message.</para>
805   </section>
806
807   <section>
808     <title>Backward Compatibility</title>
809
810     <para>Given the large number of nodes in PlanetLab, and the lack of direct
811     physical access to them, the process of updating all configuration files
812     to include the new node id and node key will take a fairly significant
813     amount of time. Rather than delay deployment of the Boot Manager until all
814     machines are updated, alternative methods for aquiring these values is
815     used for existing nodes.</para>
816
817     <para>First, the node id. For any machine already part of PlanetLab, there
818     exists a record of its IP address and MAC address in PlanetLab central. To
819     get the node_id value, if it is not located in the configuration file, the
820     BootManager uses a standard HTTP POST request to a known php page on the
821     boot server, sending the IP and MAC address of the node. This php page
822     queries the PLC database, and returns a node_Id if the node is part of
823     PlanetLab, -1 otherwise.</para>
824
825     <para>Second, the node key. All Boot CDs currently in use, at the time
826     they request a script from PLC to run, send in the request a randomly
827     generated value called a boot_nonce, usually 32 bytes or larger. During
828     normal BootManager operation, this value is ignored. However, in the
829     absense of a node key, we can use this value. Although it is not as secure
830     as a typical node key (because it is not distributed through external
831     mechanisms, but is generated by the node itself), it can be used if we
832     validate that the IP address of the node making the request matches the
833     PLC record. This means that nodes behind firewalls can no longer be
834     allowed in this situation.</para>
835   </section>
836
837   <section>
838     <title>Common Scenarios</title>
839
840     <para>Below are common scenarios that the BootManager might encounter that
841     would exist outside of the documented procedures for handling nodes. A
842     full description of how they will be handled by the BootManager follows
843     each.</para>
844
845     <itemizedlist>
846       <listitem>
847         <para>A configuration file from previously installed and functioning
848         node is copied or moved to another machine, and the networks settings
849         are updated on it (but the key and node_id is left the same).</para>
850
851         <para>Since the authentication for a node consists of matching not
852         only the node id, but the primary node ip, this step will fail, and
853         the node will not allow the boot manager to be run. Instead, the new
854         node must be created at PLC first, and a network configuration file
855         for it must be generated, with its own node key.</para>
856       </listitem>
857
858       <listitem>
859         <para>After a node is installed and running, the administrators
860         mistakenly remove the cd and media containing the configuration
861         file.</para>
862
863         <para>The node installer clears all boot records from the disk, so the
864         node will not boot. Typically, the bios will report no operating
865         system.</para>
866       </listitem>
867
868       <listitem>
869         <para>A new network configuration file is generated on the website,
870         but is not put on the node.</para>
871
872         <para>Creating a new network configuration file through the PLC
873         interfaces will generate a new node key, effectively invalidating the
874         old configuration file (still in use by the machine). The next time
875         the node reboots and attempts to authentication with PLC, it will
876         fail. After two consecutive authentication failures, the node will
877         automatically put itself into debug mode. In this case, regardless of
878         the API function being called that was unable to authentication, the
879         software at PLC will automatically notify the PlanetLab
880         administrators, and the contacts at the site of the node was able to
881         be identified (usually through its IP address or node_id by searching
882         PLC records.).</para>
883       </listitem>
884     </itemizedlist>
885   </section>
886
887   <bibliography>
888     <biblioentry>
889       <abbrev>1</abbrev>
890
891       <title>The PlanetLab Boot Manager</title>
892
893       <date>January 14, 2005</date>
894
895       <author>
896         <firstname>Aaron</firstname>
897
898         <surname>Klingaman</surname>
899       </author>
900     </biblioentry>
901   </bibliography>
902 </article>