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Channel: Cisco Systems Japan Advent Calendarの記事 - Qiita
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"show weather" コマンド作ってみた

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はじめに

この記事はシスコの有志による Cisco Systems Japan Advent Calendar 2018 の 10 日目として投稿しています。

目次

データセンターとは

データセンターとは、サーバーやネットワーク機器などのIT機器を設置、運用する施設・建物の総称です。
(参考) 用語集|データセンター (IDC フロンティア様ホームページから)

実際の雰囲気は、Googleさんのデータセンターの紹介ビデオをご覧ください。
Inside a Google data center (Youtube)

ご覧いただいてわかる通り、下記の様な特徴が言えます。

  • 窓がない
  • 厳重なセキュリティで守られている

こんな現場で働いている人には、こんな悩みがあります。

休憩で外に出たら、雨が降っていた。。。
傘を取りに戻るには、たくさんのセキュリティゲートを通過する必要がある。。
外に出る前に天気が分かればいいのに。。。。

外に出る直前、手元にあるのは、ネットワーク機器と、操作する端末のみ。。
このネットワーク機器で天気予報を参照しよう!!
ということで、実装してみました。

今回作ったもの

データセンター向けスイッチである Cisco Nexus 9000 シリーズ上で、天気予報を見れる様にしました。

実際の動作の様子はこちらです。
show_weather2.gif

ただ表示するだけではなく、他の設定と、同様にパラメータを設定できる様にしました。

今回利用した機器

show commandとは

Ciscoをはじめとする、様々なネットワーク機器には、状況を確認するための show というコマンドが実装されております。
こちらを利用して、稼働状況や実際の設定などを参照し、機器を運用いたします。

NX-SDK

NX-SDKは、Cisco Nexus 9000 上で任意のアプリケーションを稼働させるためのSDKです。
C++で書かれたライブラリが提供されているため、これらを利用することが可能です。
また、PythonやGoなどに向けライブラリもあり、様々な言語で実装できるのもポイントです。

詳細は、昨年のCisco Advent Calendar の こちらの記事 をご覧ください。

プログラムを書く

実際のプログラムは、こちらです。

weatherPyApp.pyの本体
weatherPyApp.py
#!/isan/bin/nxpython
# -*- coding:utf-8 -*-

################################################################
# File:   Show Weather
#
##################################################################

import signal
import time
import threading
import sys
import commands
import json

### Imports NX-OS SDK package
import nx_sdk_py

def get_location_id(location = "tokyo"):
    location_code = {
        "tokyo": "130010",
        "sapporo": "016010",
        "sendai": "040010",
        "nagoya": "230010",
        "osaka": "270000",
        "hiroshima": "340010",
        "fukuoka": "400010"
    }

    return location_code.get(location, "130010")

def get_weather(location = "tokyo", proxy = "", vrf = "default"):

    global tmsg
    command = "ip netns exec " + vrf

    base_url = "http://weather.livedoor.com/forecast/webservice/json/v1?city="
    url = base_url + get_location_id(location)

    command += " curl -s " + url

    if proxy != "":
        command += " -x " + proxy

    result = commands.getoutput(command)

    if len(result) == 0:
        return None

    return json.loads(result)

def weather_detail(result):
    location = result["location"]["city"].encode('utf-8')
    summary = result["forecasts"][0]['telop'].encode('utf-8')
    max_temp = result["forecasts"][0]['temperature']['max']
    if max_temp is not None:
        max_temp = float(max_temp['celsius'])

    min_temp = result["forecasts"][0]['temperature']['min']
    if min_temp is not None:
        min_temp = float(min_temp['celsius'])

    link = result["link"].encode('utf-8')

    message = "今日の%sの天気は、%s\n" % (location, summary)

    if max_temp is not None:
        message += "最高気温は、%.2f度\n" % max_temp
    if min_temp is not None:
        message += "最低気温は、%.2f度\n" % min_temp

    message += link + '\n'

    return message

def weather_summary(result):
    return result["forecasts"][0]['telop'].encode('utf-8')

class pyCmdHandler(nx_sdk_py.NxCmdHandler):
    location = "tokyo"
    vrf = "default"
    proxy = ""

    def postCliCb(self,clicmd):
        global cliP, location

        if "show_weather" in clicmd.getCmdName():
            weather_result = get_weather(self.location, self.proxy, self.vrf)

            if weather_result is None:
                clicmd.printConsole("Could Not access weather API\n")
                return False

            message = ""

            if "detail" in clicmd.getCmdLineStr():
                message = weather_detail(weather_result)
            else:
                message = weather_summary(weather_result) + "\n"

            clicmd.printConsole(message)
        elif "config_weather_location" in clicmd.getCmdName():
            if "no" in clicmd.getCmdLineStr():
                self.location = "tokyo";
            else:
                self.location = nx_sdk_py.void_to_string(clicmd.getParamValue("<location>"))

        elif "config_weather_vrf" in clicmd.getCmdName():
            if "no" in clicmd.getCmdLineStr():
                self.vrf = "default";
            else:
                temp_vrf = nx_sdk_py.void_to_string(clicmd.getParamValue("<vrf>"))
                if temp_vrf == "all":
                    clicmd.printConsole("Can not configure VRF to all")
                    tmsg.event("Can not configure VRF to all")
                    return False
                self.vrf = temp_vrf

        elif "config_weather_proxy" in clicmd.getCmdName():
            if "no" in clicmd.getCmdLineStr():
                self.proxy = "";
            else:
                self.proxy = nx_sdk_py.void_to_string(clicmd.getParamValue("<proxy>"))

        return True

def sdkThread(name,val):
    global cliP, sdk, event_hdlr, tmsg

    sdk = nx_sdk_py.NxSdk.getSdkInst(len(sys.argv), sys.argv)
    if not sdk:
        return

    sdk.setAppDesc('Weather App for Nexus')

    tmsg = sdk.getTracer()

    tmsg.event("[%s] Started service" % sdk.getAppName())

    cliP = sdk.getCliParser()

    nxcmd = cliP.newShowCmd("show_weather", "[detail]")
    nxcmd.updateKeyword("detail", "For Detail Weather Information")

    nxcmd1 = cliP.newConfigCmd("config_weather_location", "location <location>")
    nxcmd1.updateKeyword("location", "Location to check weather")

    str_attr = nx_sdk_py.cli_param_type_string_attr()
    str_attr.length = 25;
    str_attr.regex_pattern = "^[a-zA-Z]+$";
    nxcmd1.updateParam("<location>", "Location Name", nx_sdk_py.P_STRING, str_attr, len(str_attr))

    nxcmd2 = cliP.newConfigCmd("config_weather_vrf", "use-vrf <vrf>")
    nxcmd2.updateKeyword("use-vrf", "Configures Weather to use the selected VRF to fetch weather information")
    nxcmd2.updateParam("<vrf>", "VRF name", nx_sdk_py.P_VRF)

    nxcmd3 = cliP.newConfigCmd("config_weather_proxy", "proxy <proxy>")
    nxcmd3.updateKeyword("proxy", "Configures Weather to use the proxy server Ex) proxy.esl.cisco.com:8080 ")

    str_attr_url = nx_sdk_py.cli_param_type_string_attr()
    str_attr_url.length = 128;
    str_attr_url.regex_pattern = "^([^/ :]+):?([0-9]*)$";
    nxcmd3.updateParam("<proxy>", "Proxy Server", nx_sdk_py.P_STRING, str_attr_url, len(str_attr_url))

    mycmd = pyCmdHandler()
    cliP.setCmdHandler(mycmd)

    cliP.addToParseTree()

    sdk.startEventLoop()

    tmsg.event("Service Quitting...!")

    nx_sdk_py.NxSdk.__swig_destroy__(sdk)

cliP = 0
sdk  = 0
tmsg = 0

### create a new sdkThread to setup SDK service and handle events.
sdk_thread = threading.Thread(target=sdkThread, args=("sdkThread",0))
sdk_thread.start()

sdk_thread.join()

長いですね。。。。
ポイントを何点か。

新しいコマンドの定義

実際にshow commandと config commandを作成しているところをピックアップしてみました。

コマンドの定義
nxcmd = cliP.newShowCmd("show_weather", "[detail]")
nxcmd.updateKeyword("detail", "For Detail Weather Information")

nxcmd1 = cliP.newConfigCmd("config_weather_location", "location <location>")
nxcmd1.updateKeyword("location", "Location to check weather")

str_attr = nx_sdk_py.cli_param_type_string_attr()
str_attr.length = 25;
str_attr.regex_pattern = "^[a-zA-Z]+$";
nxcmd1.updateParam("<location>", "Location Name", nx_sdk_py.P_STRING, str_attr, len(str_attr))

newShowCmdnewConfigCmdが、新しいコマンドを定義するメソッドです。
第1引数で指定しているものが、内部で呼び出されるコマンド名です。
第2引数には、それ以降に指定するオプションを入力いたします。

"show_weather"の場合、"[detail]"とすることで、detailがある場合、ない場合の両方を同時に定義しています。
show + このプログラム名 というコマンドを実行した時に、このプログラムが呼び出されます。

updateKeywordは、コマンドを実行する際の説明を定義するメソッドです。
コマンドを途中まで入力し、"?"を入力することで、コマンドの説明が表示されますが、そちらで利用されます。

commandオプション
n92160-01# show weather ?
  <CR>    
  >       Redirect it to a file
  >>      Redirect it to a file in append mode
  detail  For Detail Weather Information
  nxsdk   Auto-generated commands by NXSDK
  |       Pipe command output to filter

updateParamが実際にconfigを設定した際のパラメータになります。
nx_sdk_py.cli_param_type_string_attr()が、パラメータの制限事項を書きます。
正規表現を利用することで、こちらで入力する文字列の制限が可能です。

文字列以外にも、integer (数値)なども制限することができます。
詳細は、ソースコード (include/types/nx_cli.h )をご覧ください。

新しいコマンドの動作の定義

上の方法で、各コマンドの定義をしました。
それでは、こちらで実際にコマンドを叩いた時の動作を定義します。

コマンドの動作
def postCliCb(self,clicmd):
    global cliP, location

    if "show_weather" in clicmd.getCmdName():
        weather_result = get_weather(self.location, self.proxy, self.vrf)
        ## 省略 ##
        message = weather_summary(weather_result) + "\n"
        clicmd.printConsole(message)
    elif "config_weather_location" in clicmd.getCmdName():
        if "no" in clicmd.getCmdLineStr():
            self.location = "tokyo";
        else:
            self.location = nx_sdk_py.void_to_string(clicmd.getParamValue("<location>"))

このプログラム内で定義されたコマンド (show コマンドも config コマンドも)は、どちらも同一のメソッド postCliCbで呼び出されます。
そのため、clicmd.getCmdName()を利用し、実際に叩かれたコマンドを取得しています。

それに応じて条件を分岐させて、処理をしています。
画面に出力するには、clicmd.printConsoleが利用可能です。
また、設定したパラメータの内容を取得するのには、nx_sdk_py.void_to_stringを利用します。

global変数を利用して、パラメータを保持することも可能ですが、
他のメソッドやクラスから変数を参照することがないので、今回は、インスタンス変数として保持しています。

また、config時に"no"が含まれていたら、デフォルト値 (locationの場合は、"tokyo")を設定する箇所も自分で作ります。

VRFを意識して、外部接続

Nexus上には、複数のVRFができ、それぞれ別のRoutingテーブルを持ちます。
インターネットアクセスする際には、こちらを意識する必要があるが、
なかなか良い方法が見つからず、python上から bash上のcurlを実行することで任意のwebページを取得しています。

天気予報は、Weather Hacksを利用しています。

プログラムを動かす

自作したプログラムを実行するには、下記手順が必要となります。

  1. 必要な機能を有効にする
  2. プログラムをNexus上にコピーする
  3. Bashにログインする
  4. Bash上でプログラムを実行する

1. 必要な機能を有効にする

NX-SDKを利用するには、bashとNX-SDKを有効にする必要があります。

n92160-01# conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.  
n92160-01(config)# feature nxsdk
n92160-01(config)# feature bash-shell

2. プログラムをNexus上にコピーする

前の章で作ったプログラムをNexusに転送します。

n92160-01# copy tftp://x.x.x.x/weatherPyApp.py bootflash://weather

この際にポイントになるのは、ファイル名がそのまま、コマンドになるので、
拡張子などを取り除き、weather だけにしてます。

3. Bashにログインする

Nexus上からBashにログインするには、下記コマンドを実行します。

n92160-01# run bash sudo su

実際にプログラムを起動させる際に、rootになる必要があるため、sudo suを付け加えてます。

4. Bash上でプログラムを実行する

NexusのBash上でプログラムを実行します。
ただし、Bashから抜け出しても、プログラムを継続させるために、nohup&を利用しています。

bash-4.3# nohup /isan/bin/python /bootflash/weather &

こちらで自作のコマンドを動かすことができました。

本プログラムの使い方

show コマンド

2種類の出力が可能です。

show weather
n92160-01# show weather 
曇時々晴
show weather detail
n92160-01# show weather detail
今日の東京の天気は、晴時々曇
最高気温は、10.00度
最低気温は、5.00度
http://weather.livedoor.com/area/forecast/130010

detailをつけると、場所、気温(取得できれば)、ソースのURLを追加して表示します。

config コマンド

3つの項目を設定可能にしました。

config weather
n92160-01(config)# weather ?
  location  Location to check weather
  proxy     Configures Weather to use the proxy server Ex)
            proxy.esl.cisco.com:8080  
  use-vrf   Configures Weather to use the selected VRF to fetch weather
            information 

天気予報を表示する場所をlocation
情報を取得するために利用するweb proxy serverをproxy
情報を取得するVRFを指定するuse-vrf
定義しています。

locationは、シスコシステムズ合同会社のオフィスがある都市を指定可能です。
シスコの日本のオフィス 一覧

さいごに

Cisco Nexus 9000シリーズにある、自作のコマンドを作成できるNX-SDKを紹介いたしました。
他にも様々なAPI/SDKや実行環境を持っているNexusを活用して、日々の運用を楽しくしてください!

参考

GitHub NX-SDK
Cisco Nexus 9000 Series NX-OS Programmability Guide, Release 9.x
DEVNET Open NX-OS

本当はrpmでパッケージして配布したかったが、なぜか今回の環境ではうまく動かず。。。。

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