python

  • Esses dias estava analisando um código que era parecido com shell script.  Sua função era monitorar as interfaces de rede para, no caso de alteração (nova interface surgindo ou desaparecendo), registrar a mudança de objetos no sistema de dados do opensaf (objetos no IMM pra quem conhece).

    Mas o código fazia algo parecido com um shell que a todo healthcheck do AMF (framework do opensaf que é muito semelhante ao systemd e roda determinado programa ou script de tempos em tempos) fazia uma busca com o comando "ip link addr list" e comparava com o que estava  armazenado no IMM.  Algo como:

    def healthcheckCallback(self, invocation, compName, healthcheckKey):
    		        saAmfResponse(self.check_macs,
    				      invocation, eSaAisErrorT.SA_AIS_OK)

    def check_macs(self):
    macs = []
    for line in self.get_link_list().split("\n"):
    if not re.search("link/ether", line): continue
    # [ 'link/ether', '52:54:00:c3:5d:88', 'brd', 'ff:ff:ff:ff:ff:ff']
    mac.append(line.split()[1])
    imm_obj = self.get_from_imm()
    if imm_obj != macs:
    self.update_imm(mac)

    def get_link_list(self):
    linux_command = "ip link list"
    return self.run_shell(linux_command)

    Essa é uma forma bastante simplificada pra tentar visualizar como tudo funciona.  Eu propositalmente tirei comentários extras e deixei mais limpo apenas para poder comentar aqui. 

    • Agora explicando o que cada método faz ali:
    • healthcheckCallback(): esse é  o método que eu registrei junto ao AMF pra que seja chamado de tempos e tempos e rode a função check_macs().  Não vou entrar em detalhes dos outros parâmetros pois são inerentes em como o AMF funciona junto ao OpenSAF.  Deixei o link pra o exemplo de uma implementação completa ao final do artigo.
    • check_macs(): é uma função que pega uma listagem em formato array do comando "ip link list" e armazena os MAC, endereço de camada 2 da placa de rede.
    • get_link_list(): apenas pra deixar mais legível a parte que busca e monta o array de informações de rede de um sistema Linux.  O método run_shell() é apenas um subprocess.check_output() de forma mais legível (e por isso omiti essa parte do código).

    Como a chamada pra buscar os dados junto ao IMM no OpenSAF tem muitas linhas, eu só deixei um get_from_imm() que retornará um array de mac registrados anteriormente.  Se esse valor for diferente do coletado, então é chamado o método update_imm() com os macs que devem estar lá.

    Funciona?  Sim, funciona.  Mas... se não houve nenhuma mudança nas interfaces de rede (como a subida de uma interface de VIP ou mesmo um container em docker), por quê eu preciso rodar o get_link_list()? 

    Entendeu qual foi meu ponto?

    O código em si consiste em rodar o monitoramente separado numa thread.  Toda vez que o código detecta uma mudança (na verdade o kernel sinaliza isso), ele altera uma variável que o programa lê durante o healthcheck.  Algo como:

    def check_macs(self):
    if self.network_changed is False: return

    Assim bem simples.  Teve mudança? network_changed vira um True.

    Linux tem mecanismos pra detectar uma mudanças na interfaces de rede.  Por quê não usar?  E foi o que fiz.

    Criei um método chamado monitor_link() que é iniciado junto com programa no método initialize(), que é parte de como o AMF faz as chamadas de callback:

    self.thread = threading.Thread(target=self.monitor_link, args=())
    self.thread.start()

    E como funciona o monitor_link()?  Aqui tenho de pedir desculpas antecipadamente que enquanto o código utiliza menos CPU e memória que chamar um shell script, o tamanho e complexidade é bastante grande.  No fim troquei 2 linhas de código por umas 35 linhas.  Na verdade eu praticamente escrevi o código por trás do "ip link".  Mas o resultado ficou independente desse comando e mesmo de utilizar um shell externo pra buscar o resultado.

    A primeira coisa é criar um socket do tipo AF_NETLINK.  Em seguida fazer um bind() num ID aleatório e monitorar com RTMGRP_LINK.

    def monitor_link(self):
        # Create the netlink socket and bind to RTMGRP_LINK,
        s = socket.socket(socket.AF_NETLINK, socket.SOCK_RAW, socket.NETLINK_ROUTE)
        s.bind((os.getpid(), RTMGRP_LINK))
    

    pra gerar o código aleatório que é um inteiro, usei os.getpid() pra usar o PID do próprio programa.

    Em seguida é iniciado um loop com select() em cima do descritor do socket pra leitura.  Quando aparecer algum dado, daí sim a informação é lida.

    rlist, wlist, xlist = select.select([s.fileno()], [], [], 1)

    O que vem a seguir são quebras da sequência de bits até chegar no ponto é possível ver o tipo de mensagem que chegou do select().  Se o tipo de mensagem for NOOP de algo nulo, apenas continue monitorando no select().  Se vier algum ERROR, pare o programa.  Se vier mensagem e não for do tipo NEWLINK pra um link novo ou mudança de MAC, também continue aguardando no select().

    if msg_type == NLMSG_NOOP: continue
    elif msg_type == NLMSG_ERROR: break
    elif msg_type != RTM_NEWLINK: continue

    Por fim uma iteração nos dados pra buscar o tipo.  Se o dado for do tipo IFLA_IFNAME, que é uma nova interface ou mudança de nome, ou IFLA_ADDRESS, que é MAC e endereço IP, muda a flag de network_changed pra True. 

    rta_type == IFLA_IFNAME or rta_type == IFLA_ADDRESS:

    E é isso.  O código completo segue abaixo.

    def monitor_link(self):
        # Create the netlink socket and bind to RTMGRP_LINK,
        s = socket.socket(socket.AF_NETLINK, socket.SOCK_RAW, socket.NETLINK_ROUTE)
        s.bind((os.getpid(), RTMGRP_LINK))
    
        while self.terminating is False:
            rlist, wlist, xlist = select.select([s.fileno()], [], [], 1)
    if self.network_changed is True: continue if self.terminating is True: return
    try: data = os.read(rlist[0], 65535) except: continue msg_len, msg_type, flags, seq, pid = struct.unpack("=LHHLL", data[:16]) if msg_type == NLMSG_NOOP: continue elif msg_type == NLMSG_ERROR: break elif msg_type != RTM_NEWLINK: continue data = data[16:] family, _, if_type, index, flags, change = struct.unpack("=BBHiII", data[:16]) remaining = msg_len - 32 data = data[16:] while remaining: rta_len, rta_type = struct.unpack("=HH", data[:4]) if rta_len < 4: break rta_data = data[4:rta_len] increment = (rta_len + 4 - 1) & ~(4 - 1) data = data[increment:] remaining -= increment if rta_type == IFLA_IFNAME or rta_type == IFLA_ADDRESS: self.network_changed = True

    Encontrei essa implementação no Stack Overflow buscando informação do código em C.  Foi uma grande ajuda e deixou meu programa muito mais coerente com o que eu realmente queria.

    Ficou muito maior?  Ficou.  Mas também ficou muito mais 1337 :)

    Mais:

    [1] Exemplo de uso de python com AMF no OpenSAF: https://sourceforge.net/p/opensaf/staging/ci/default/tree/python/samples/amf_demo

    [2] Projeto OpenSAF: https://sourceforge.net/projects/opensaf/

    [3] Implementação original desse código: https://stackoverflow.com/questions/44299342/netlink-interface-listener-in-python