Im nachfolgenden Artikel möchte ich ein Teil der Ergebnisse meiner Bachelorarbeit präsentieren. Ich hoffe, dass die Entwicklungen weiter genutzt und in der Praxis eingesetzt werden können und freue mich über Feedback.

Viele Grüße,
Sebastian Renker

Motivation und Nutzen

Im Bereich des Netzwerkmanagements gibt es für die Überwachung der Funktionsfähigkeit von IT-Infrastruktur bereits Systeme, mit denen ein Monitoring von unterschiedlichen Geräten und Diensten in einem Netzwerk möglich ist. Durch ständige Überwachung können Fehlfunktionen schnell erkannt und lokalisiert werden, was zur Verringerung oder gar Vermeidung der Ausfallzeit führt. Darüber hinaus sorgt ein Eskalationsmanagement für die Benachrichtigung von zuständigen Technikern, beispielsweise per Email oder SMS. Auch Performance-Daten können aufgezeichnet und anschließend ausgewertet werden, um die Stabilität der EIB/KNX-Installation zu bewerten.

In der Gebäudeautomation fehlt dieses Konzept der stetigen Überwachung bisher. Derzeit ist es nur möglich, die Funktionalität einzelner Geräte manuell zu testen, beispielsweise um eine Fehlfunktion zu diagnostizieren. Im Rahmen einer Bachelorarbeit wurde u.a. untersucht, ob und wie sich die Überwachung von EIB/KNX-Komponenten in die Netzwerk-Management-Software Nagios integrieren lässt. Für die Umsetzung wurde dabei nur frei verfügbare Software verwendet und die entwickelten Plugins unter der GPL veröffentlicht.

Funktionsweise

Der Einsatz von Nagios setzt Linux als Betriebssystem voraus. Der Zugriff auf den EIB/KNX-Bus wird deswegen ebenfalls über Linux realisiert. Hierfür kommt das BCU-SDK von Martin Kögler zum Einsatz, das den EIB-Daemon (eibd) für den geordneten Zugriff auf den Bus bereitstellt. Neben dem eibd sind Kommandozeilenprogramme, beispielsweise zum Auslesen von Speicherbereichen, der Busspannung und anderen Parametern, im SDK vorhanden. Der physikalische Anschluss an den Bus kann – wie in Abbildung 1 dargestellt – über Ethernet (IP-Gateway), aber auch per RS232- und USB-Schnittstelle erfolgen, wobei der eibd entsprechend konfiguriert werden muss.

Parameterabfrage

Die Einsatzbereitschaft eines EIB/KNX-Geräts wird durch verschiedene Werte bzw. Parameter repräsentiert:

Busspannung: muss zwischen 21 und 30 Volt liegen
Programmiermodus: ausgeschaltet im Betriebszustand
Ausführungsfehler: es dürfen keine Fehlerflags gesetzt sein
Ausführungszustand: es dürfen keine Fehlerflags gesetzt sein

Die Werte werden mittels Kommandozeilenprogrammen (mread, madcread, progmodestatus), die im Softwarepaket des eibd enthalten sind, ausgelesen und als Service-Checks in Nagios integriert. Als Programmiersprache für das Nagios-Plugin kommt Perl zum Einsatz, das die ausgelesenen Werte an Nagios übergibt. Anhand von Schwellenwerten kann Nagios den Zustand der Parameter eines Geräts ermitteln, die beim Aufruf des Plugins angegeben werden.

In Abbildung 2 sind beispielsweise für die Busspannung drei Zustände definiert. Befindet sich die Spannung, die ausgelesen wurde, zwischen 22 und 29 Volt, sind die Kriterien für den Zustand „OK“ erfüllt. Einen bedenklichen Zustand (Warning) nimmt die Spannung an, wenn Sie sich zwischen 21-22 Volt bzw. 29-30 Volt befinden. Alle Werte, die 21 Volt unter- bzw. 30 Volt überschreiten, werden als kritische Zustände (Critical) markiert.

Zusätzlich zur Abfrage dieser Parameter kann die Maskenversion einer BCU dazu genutzt werden, um festzustellen, ob das Gerät prinzipiell erreichbar ist, ähnlich einem ICMP-Echo-Request (Ping) an einen Server. Der zurückgelieferte Wert ist dabei nebensächlich. Ein Timeout der Anfrage bzw. das Ausbleiben einer Antwort deutet darauf hin, dass das Gerät nicht vorhanden ist, worauf die Komponente als „Down“ zu markieren ist. In Nagios wird diese Überprüfung als Host-Check eingebunden.

Installation

Als Voraussetzung für die erfolgreiche Überwachung der Komponenten muss ein Linux-Server, Nagios und der eibd installiert und konfiguriert werden. Ein Beispiel für das Einbinden der Nagios-Plugins ist direkt in den Plugins als Perl Online Dokumentation zu finden (siehe weiterführende Links).

Integration

Nach allen Installations- und Konfigurationsarbeiten können die Zustände der Geräte übersichtlich in der Weboberfläche von Nagios beobachtet werden. Das Überwachungsintervall ist frei einstellbar, muss aber mindestens eine Minute betragen. Jedoch sollte bei mittleren und großen Installationen die Busauslastung im Auge behalten und die Abfrageintervalle entsprechend vergrößert werden, um die Busauslastung zu verringern.