2012 ec aryel santos

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Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo Aryel Santos de Figueiredo Rocha Arquitetura de apoio ao gerenciamento da capacidade de ambientes virtualizados São Paulo 2012

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  • Instituto de Pesquisas Tecnolgicas do Estado de So Paulo

    Aryel Santos de Figueiredo Rocha

    Arquitetura de apoio ao gerenciamento da capacidade de ambientes virtualizados

    So Paulo 2012

  • Aryel Santos de Figueiredo Rocha

    Arquitetura de apoio ao gerenciamento da capacidade de ambientes virtualizados

    Dissertao de Mestrado apresentada ao Instituto de Pesquisas Tecnolgicas do Estado de So Paulo - IPT, como parte dos requisitos para a obteno do ttulo de Mestre em Engenharia de Computao.

    Data da aprovao: _____/_____/________

    ___________________________________

    Prof. Dr. Antonio Luiz Rigo (Orientador) Mundo Afora Consultoria, Cursos e Comunicao Ltda.

    Membros da Banca Examinadora:

    Prof. Dr. Antonio Luiz Rigo (Orientador) Mundo Afora Consultoria, Cursos e Comunicao Ltda.

    Prof. Dr. Geraldo Lino de Campos (Membro) USP Universidade de So Paulo

    Prof. Dr. Fernando Jos Barbin Laurindo (Membro) USP Universidade de So Paulo, Escola Politcnica

  • Aryel Santos de Figueiredo Rocha

    Arquitetura de apoio ao gerenciamento da capacidade de ambientes virtualizados

    Dissertao de Mestrado, apresentada ao Instituto de Pesquisas Tecnolgicas do Estado de So Paulo, como parte dos requisitos para a obteno do ttulo de Mestre em Engenharia de Computao.

    rea de Concentrao: Redes de Computadores

    Orientador: Prof. Dr. Antonio Luiz Rigo

    So Paulo Fevereiro/2012

  • Ficha Catalogrfica

    Elaborada pelo Departamento de Acervo e Informao Tecnolgica DAIT

    do Instituto de Pesquisas Tecnolgicas do Estado de So Paulo - IPT

    R672a Rocha, Aryel Santos de Figueiredo

    Arquitetura de apoio ao gerenciamento da capacidade de ambientes virtualizados. /

    Aryel Santos de Figueiredo Rocha. So Paulo, 2012.

    102p.

    Dissertao (Mestrado em Engenharia de Computao) - Instituto de Pesquisas

    Tecnolgicas do Estado de So Paulo. rea de concentrao: Redes de

    Computadores.

    Orientador: Prof. Dr. Antonio Luiz Rigo

  • DEDICATRIA

    Aos meus avs, Maria da Penha e Alcides dos Santos, pelo amor, carinho e

    principalmente por ensinarem os valores que carrego pela minha vida.

    Aos meus pais, Eliete e Joo de Figueiredo Rocha, pela criao e incentivo minha

    educao.

  • AGRADECIMENTOS

    Ao Prof. Dr. Antonio Luiz Rigo, pela sua valiosa orientao, pacincia,

    sabedoria e principalmente por ter acreditado e incentivado esta idia.

    Aos Prof. Dr. Geraldo Lino de Campos e Prof. Dr. Fernando Jos Barbin

    Laurindo, que me deram a honra de enriquecer minha dissertao com valiosas

    contribuies dadas no exame de qualificao.

    A minha irm Maycler, pela preocupao e prontido sempre em ajudar.

    A amada Fahira, pela pacincia que teve nas minhas ausncias e pelo apoio

    para realizao deste trabalho.

    Ao amigo e excelente profissional, Thiago Cezar Frutuozo, pela ajuda, dicas e

    grande amizade.

    Aos amigos de mestrado, Hugo de Souza Teixeira e Josu Andrade, por todo

    companheirismo ao longo do curso.

    Eduardo Cattaruzzi e Leonardo Veri da HP, por todo respaldo e incentivo dados

    para elaborao desta dissertao.

  • RESUMO

    A forma de gerenciar a capacidade de ambientes virtualizados diferente da utilizada em ambientes fsicos. Para realizar um planejamento de capacidade efetivo, os recursos computacionais devem ser adequadamente configurados e distribudos entre os ambientes virtuais para que no ocorra fragmentao e subutilizao. Embora existam ferramentas que monitoram o desempenho deste tipo de ambiente, se faz necessrio o fornecimento de mtricas para a criao de modelos analticos essenciais ao planejamento da capacidade e posterior realocao de recursos entre as mquinas virtuais, alm da padronizao dos servios, adotando, por exemplo, aspectos gerenciais prescritos pelo ITIL (IT Infrastructure Library ) para guiar as atividades a serem realizadas. Constri-se uma arquitetura de apoio ao gerenciamento da capacidade de ambientes virtualizados com base nas recomendaes do processo de Gerenciamento da Capacidade do modelo ITIL v3, em tcnica de monitorao de caixa preta e cinza e realocao de recursos. A arquitetura constituda de trs camadas e possibilita classificar a utilizao dos recursos em termos de alteraes de longo prazo da carga de trabalho, diferentemente do uso anmalo ou de curto prazo que caracteriza a monitorao de desempenho. Com isso possvel modelar o impacto das aplicaes na utilizao dos recursos dos servidores virtuais para realizao de um plano de capacidade. Adicionalmente, cria-se uma ferramenta aderente ao ITIL v3 para validar a arquitetura por meio de uma prova de conceito.

    Palavras-Chaves: Monitorao. Virtualizao. Gerenciamento da capacidade. ITIL v3.

  • ABSTRACT

    Architecture to Support Capacity Management of Virtualized

    Environments

    The way of to manage the virtualized environments capacity is different from that used in physical environments. To perform a capacity planning effective, the computing resources must be properly configured and distributed between virtual environments for that does not occurs fragmentation and underutilization. Although there are tools that monitor the performance of this environment type, it is necessary to provide metrics for the creation of analytical models essential for capacity planning and subsequent reallocation of resources between virtual machines, addition to the services standardization, adopting, for example , management aspects prescribed by ITIL (IT Infrastructure Library) to guide the activities to be performed. It builds an architecture to support capacity management of virtualized environments based on the recommendations of the Capacity Management process of ITIL v3 model, in technique of monitoring of the black box and gray and reallocation of resources. The architecture consists of three layers and allows to classify the use of resources in terms of changes of long-term of the workload, differently the use or anomalous or short-term that characterizes the performance monitoring. With this it is possible to model the impact of the applications in the use of resources of virtual servers to perform a capacity plan. Additionally, it creates an adherent tool to ITIL v3 to validate the architecture through a proof of concept.

    Keywords: Monitoring. Virtualization. Capacity Management. ITIL v3.

  • LISTA DE ILUSTRAES

    Figura 1: Ambientes Virtuais do Tipo I e Tipo II ........................................................ 20

    Figura 2: Abordagem Hbrida empregada no Tipo I e no Tipo II ............................... 21

    Figura 3: Arquitetura Lgica ..................................................................................... 45

    Figura 4: Ambiente sem Realocao ........................................................................ 48

    Figura 5: Ambiente com Realocao ........................................................................ 49

    Figura 6: Fluxograma de Operao .......................................................................... 51

    Figura 7: Diagrama de Sequncia ............................................................................ 55

    Figura 8: Adaptao do Algoritmo ............................................................................ 56

    Figura 9: Exemplo de Funcionamento da Adaptao ............................................... 56

    Figura 10: Mdulos que podem ser implementados ................................................ 58

    Figura 11: Painel de Configurao ........................................................................... 60

    Figura 12: Caso de Uso ............................................................................................ 61

    Figura 13:Painl de anlise ...................................................................................... 62

    Figura 14:Implementao da Arquitetura ................................................................. 63

    Figura 15: Caso de teste1 antes ............................................................................ 67

    Figura 16: Caso de teste 1 depois ......................................................................... 68

    Figura 17: Grfico do Caso de teste1 antes .......................................................... 69

    Figura 18: Grfico do Caso de teste1 depois ........................................................ 70

    Figura 19: Caso de teste 2 antes ........................................................................... 71

    Figura 20: Caso de teste 2 depois ......................................................................... 72

    Figura 21: Caso de teste 3 antes .......................................................................... 73

    Figura 22: Caso de teste 3 depois ......................................................................... 75

    Figura 23: Grfico do Caso de teste 3 antes ......................................................... 75

    Figura 24: Grfico do Caso de teste 3 depois ....................................................... 76

    Figura 25: Caso de teste 4 antes ........................................................................... 77

    Figura 26: Grfico do Caso de teste 4 consolidado ............................................... 78

    Figura 27: Grfico do Caso de teste 4 hospedeiro ................................................ 79

    Figura 28: Grfico do Caso de teste 4 hospede1 .................................................. 80

    Figura 29: Grfico do Caso de teste 4 hospede2 .................................................. 81

    Figura 30: Grfico do Caso de teste 4 hospede3 .................................................. 81

    Figura 31: Caso de teste 5 saturado ..................................................................... 83

    Figura 32: Caso de teste 5 saturado ..................................................................... 84

  • LISTA DE TABELAS

    Tabela 1: Trabalhos relacionados por Autor X Funcionalidade ................................ 43

    Tabela 2: Subprocessos do gerenciamentro de capacidade .................................... 57

    Tabela 3: Atividades interativas ................................................................................ 59

    Tabela 4: Configurao para os Testes .................................................................... 65

  • LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

    API Application Programming Interface

    BDC Banco de Dados da Capacidade

    CPU Central Processing Unit

    FTP File Transfer Protocol

    IaaS Infrastructure as a Service

    IDD Isolated Driver Domain

    ISO International Organization for Standardization

    ITIL IT Infrastructure Library

    JEE java Enterprise Edition

    JSP JavaServer Pages

    LPA Linux Performance Agent

    MB Megabyte

    MMV Monitor de Mquinas Virtuais

    PaaS Platform as a Service

    PDCA Plan, Do, Check e Action

    SaaS Software as a Service

    SLA Service Level Agreement

    SNMP Simple Network Management Protocol

    TI Tecnologia de Informao

    VM Virtual Machine

    VMM Virtual Machine Manage

    WBEM Web-Based Enterprise Management

    XPA Xen Performance Agent

  • SUMRIO

    1 INTRODUO ...................................................................................................... 14

    1.1 Motivao .............................................................................................................. 14

    1.2 Objetivo ................................................................................................................. 15

    1.3 Contribuies ......................................................................................................... 15

    1.4 Mtodo de trabalho ................................................................................................ 16

    1.5 Organizao do Trabalho ...................................................................................... 18

    2 VIRTUALIZAO E COMPUTAO EM NUVEM ................................................. 19

    2.1 Conceitos .............................................................................................................. 19

    2.2 Tipos de Ambientes Virtuais .................................................................................. 19

    2.3 Tcnicas de Virtualizao ...................................................................................... 21

    2.3.1 Virtualizao Completa .......................................................................................... 22

    2.3.2 Paravirtualizao ................................................................................................... 22

    2.4 Propriedades de Monitores de Mquinas Virtuais .................................................. 23

    2.5 Computao em Nuvem ........................................................................................ 24

    2.5.1 Taxonomia da Computao em Nuvem ................................................................. 24

    2.6 Categorias de Nuvens e Virtualizaes Contempladas .......................................... 26

    2.7 Consideraes ....................................................................................................... 27

    3 GERENCIAMENTO E MONITORAO DA CAPACIDADE .................................. 28

    3.1 Introduo ao ITIL.................................................................................................. 28

    3.2 Gerenciamento da Capacidade Segundo o ITIL V3 ............................................... 29

    3.2.1 Plano de Capacidade ............................................................................................ 30

    3.3 Introduo ABNT NBR ISO/IEC 20000-1 e 2 ................................................... 30

    3.4 Gesto da Capacidade Segundo a ABNT NBR ISO/IEC 20000-1 e 2 ................. 31

    3.5 Monitorao da Capacidade .................................................................................. 32

    3.6 Consideraes ....................................................................................................... 34

    4 TRABALHOS RELACIONADOS ............................................................................ 35

    4.1 Mtodo OmniVision de Gerenciamento da Capacidade ......................................... 35

    4.2 Gerenciamento da Capacidade em Ambientes Virtualizados ................................. 37

    4.2.1 Gesto de Capacidade de Negcios ..................................................................... 37

    4.2.2 Gerenciamento de Capacidade de Servio ............................................................ 38

    4.2.3 Gerenciamento da Capacidade do Componente ................................................... 39

    4.3 Monitorao de Ambientes Virtualizados ............................................................... 40

    4.4 Realocao de Recursos em Ambientes Virtualizados .......................................... 42

    4.5 Comparao dos Trabalhos Relacionados ............................................................ 42

  • 4.6 Consideraes ....................................................................................................... 43

    5 ARQUITETURA PROPOSTA ................................................................................ 44

    5.1 Descrio Lgica da Arquitetura ............................................................................ 44

    5.1.1 Camada de Coleta ................................................................................................. 46

    5.1.2 Camada de Centralizao ..................................................................................... 46

    5.1.3 Camada de Refinamento de Dados ....................................................................... 47

    5.2 Realocao de Recursos por Nveis de Criticidade ao Negcio ............................. 55

    5.3 Subprocessos da Arquitetura Proposta com o ITIL V3 ........................................... 57

    5.4 Consideraes ....................................................................................................... 59

    6 IMPLEMENTAO DA ARQUITETURA E TESTES REALIZADOS ...................... 60

    6.1 Descrio da Implementao da Arquitetura ......................................................... 60

    6.1.1 Painel de Configurao ......................................................................................... 60

    6.1.2 Painel de Anlise ................................................................................................... 62

    6.2 Implementao ...................................................................................................... 63

    6.3 Metodologia e Configuraes para os Testes ........................................................ 64

    6.4 Resultados dos Testes .......................................................................................... 65

    6.4.1 Caso de Teste 1 .................................................................................................... 66

    6.4.2 Caso de Teste 2 .................................................................................................... 70

    6.4.3 Caso de Teste 3 .................................................................................................... 73

    6.4.4 Caso de Teste 4 .................................................................................................... 76

    6.4.5 Caso de Teste 5 .................................................................................................... 82

    6.5 Limitaes ............................................................................................................. 84

    6.6 Consideraes ....................................................................................................... 85

    7 CONCLUSES ..................................................................................................... 86

    7.1 Trabalhos Futuros.................................................................................................. 86

    REFERNCIAS ................................................................................................................... 88

    REFERNCIAS CONSULTADAS ........................................................................................ 90

    ANEXO A DIAGRAMA DE CLASSES DO SISTEMA ........................................................ 91

  • 14

    1 INTRODUO

    1.1 Motivao

    Ambientes virtuais tm experimentado um renovado interesse por vrios

    motivos, como por exemplo, proporcionam o isolamento de aplicaes, a

    consolidao de servidores e o compartilhamento de recursos. A implantao de

    servidores virtuais permite a consolidao de mltiplos sistemas operacionais e

    aplicaes em uma nica plataforma de hardware, reduzindo o nmero de

    servidores fsicos, aumentando a taxa de utilizao de recursos, simplificando a

    infraestrutura, reduzindo custos de gerenciamento da organizao e permitindo a

    criao de um ambiente capaz de se adaptar a mudanas na carga das aplicaes

    (CALDAS et al, 2008).

    Quando as aplicaes so portadas para um ambiente virtualizado, que

    possui caractersticas altamente dinmicas, a capacidade dos recursos

    computacionais deve ser constantemente monitorada e ajustada, para evitar

    situaes de degradao da qualidade do servio e promover uma melhor utilizao

    do hardware.

    Um sistema operacional no consegue distinguir se est sendo executado

    sobre uma mquina virtual ou real. Quando se lida com um sistema operacional

    simples, executado em uma mquina real, todas as informaes do sistema so

    mantidas em um nico local centralizado, no kernel. Em um ambiente virtual,

    dependendo das informaes desejadas, como por exemplo, o consumo de

    processamento, memria e disco de uma aplicao especifica, elas podem estar

    espalhadas pelos servidores virtuais, e no serem acessadas diretamente pelo

    monitor de mquinas virtuais (SOUZA, 2008). Sendo assim, pode-se observar que

    as tcnicas convencionais de monitorao no podem ser aplicadas em ambientes

    virtuais e, para realizar um planejamento de capacidade efetivo nos ambientes

    distribudos, os recursos computacionais devem ser adequadamente configurados

    entre as plataformas virtuais para que no ocorram fragmentao e subutilizao.

    Souza (2008) desenvolveu uma arquitetura de monitorao de desempenho

    de ambientes virtualizados, utilizando agentes centralizados no computador fsico e

  • 15

    distribudos dentro das mquinas virtuais. Caldas (2008) desenvolveu a ferramenta

    VEPMON que realiza a monitorao de desempenho de ambientes virtualizados

    utilizando a mesma tcnica para os agentes, nomeando-a de caixa preta e cinza.

    Entretanto, como a arquitetura foi desenvolvida com a finalidade de medir

    desempenho, se faz necessrio adaptar as mtricas embarcadas em sua

    ferramenta para o gerenciamento da capacidade de mquinas virtuais (MENASCE

    et al. 2004; BENEVENUTO et al. 2006).

    Desempenho e capacidade so duas abordagens ligeiramente distintas de

    tratamento dos dados de utilizao de recursos computacionais que endeream

    estratgias completamente diferenciadas na Gesto de Tecnologia da Informao.

    O autor atua em Gesto de Capacidade, que consiste em determinar as taxas de

    mudana na utilizao dos recursos do sistema no longo prazo, cujo mtodo de

    previso sofreu grande impacto com o advento da virtualizao. Atua tambm na

    padronizao dos servios providos, adotando, por exemplo, aspectos gerenciais

    prescritos pelo ITIL (IT Infrastructure Library ) e pela ISO/IEC 20000-1 e 2

    (International Organization for Standardization) para guiar suas atividades. .

    1.2 Objetivo

    Desenvolver uma arquitetura de apoio ao gerenciamento da capacidade de

    ambientes virtualizados e implement-la com base nas recomendaes do processo

    de Gerenciamento da Capacidade do modelo ITIL v3 e das normas ISO/IEC 20000-

    1 e 2.

    1.3 Contribuies

    A arquitetura de gerenciamento da capacidade possibilita classificar os nveis

    de utilizao dos recursos em ambientes virtuais para mostrar tendncias e orientar

    decises sobre atualizaes de configuraes de recursos por meio de histogramas

  • 16

    de dados coletados e armazenados de modo ativo. A arquitetura tem como

    finalidade a produo de relatrios que possibilitem uma anlise consolidada de

    gerenciamento de capacidade de infraestruturas em ambientes virtuais e sero teis

    para a gerao de um plano de capacidade e posterior realocao de recursos

    entre os espaos dos ambientes.

    Diferencia-se do modelo de gesto reativa da monitorao de desempenho

    abordada por Souza (2008). Aplica tcnicas de boas prticas e de normatizao aos

    trabalhos de Caldas (2008) e de Souza (2008) pela padronizao da arquitetura

    proposta utilizando aspectos gerenciais fundamentados no ITIL (IT Infrastructure

    Library ) e nas normas ISO/IEC 20000-1 e 2, para ancorar o modelo e guiar as

    previses de esgotamento de recursos do sistema. A arquitetura elaborada destina-

    se a caracterizar ambientes de virtualizao de sistemas operacionais em nuvens

    dos tipos SaaS (Software as a Service) e Paas (Plataform as a Service). A

    ferramenta evidencia o consumo e aponta a melhor relao custo benefcio na

    realocao de recursos entre os servidores virtualizados. O resultado da anlise da

    monitorao permite projetar necessidades futuras de infra-estrutura para atender

    aos requisitos do negcio.

    1.4 Mtodo de trabalho

    O presente trabalho foi desenvolvido em quatro etapas descritas a seguir:

    Na primeira etapa tratou-se da contextualizao do problema e da reviso

    bibliogrfica. A pesquisa baseou-se em grande parte no estudo de conceitos

    relacionados virtualizao de servidores, virtualizao de hardware e sistema

    operacional e computao em nuvem. Tambm abordou o gerenciamento de

    capacidade do modelo ITIL v3 e do ISO/IEC 20000-1 e 2 visando padronizao do

    mtodo proposto. Em seguida, foi pesquisada a tcnica de monitorao de

    ambientes virtuais de caixa preta e cinza de Caldas (2008), tambm descrita como

    centralizada e distribuda por Souza (2008), alm de trabalhos sobre o

    gerenciamento de capacidade de ambientes virtualizados e infra-estruturas

    distribudas. Por fim, pesquisou-se a dissertao de Rodrigues (2009) que busca

    realocar recursos subutilizados entre mquinas virtuais.

  • 17

    Na segunda etapa elaborou-se uma arquitetura em trs camadas que

    incorporam os processos cclicos do gerenciamento de capacidade ITIL v3 e a

    tcnica de Caldas (2008).

    A arquitetura foi desenvolvida da seguinte forma:

    1. Camada de Refinamento - Responsvel pela gerao de relatrios que contm o

    mdulo de gesto da capacidade de recursos em ambientes virtuais. Esse

    mdulo cuida da monitorao da capacidade dos recursos dos ambientes

    virtuais, para os quais, no podem ser utilizadas as tcnicas convencionais de

    monitorao adotadas em servidores fsicos.

    2. Camada de Centralizao Controla e centraliza a comunicao e as operaes

    com os agentes dos sistemas hspedes e hospedeiros. Pode ser instalada em

    um servidor de monitorao isolado do ambiente de virtualizao. Esta camada

    controla a sincronizao de horrio, garantindo que todos os agentes iniciem a

    coleta sincronizada de dados. Os dados coletados so gravados em um

    repositrio que no ITIL chamado de Banco de Dados da Capacidade.

    3. Camada de Coleta Software instalado tanto nos sistemas hospedeiros quanto

    nos hspedes para coletar dados sobre recursos e servios. O recurso

    considerado por esse trabalho ser memria.

    A arquitetura tem como finalidade a criao de relatrios que possibilitem

    uma anlise consolidada de gerenciamento de capacidade que sero desenvolvidos

    com base nas informaes coletadas e sero teis tanto para a realocao de

    recursos do ambiente quanto para a elaborao de um plano de capacidade.

    O referido ambiente composto por um servidor com processador intel core

    2 duo e7500 2.9 GHz, 4 GB de memria e sistema operacional Linux Ubuntu Server

    11.10 atuando como hospedeiro. Adotou-se o Virtualbox como ferramenta de

    virtualizao, onde esto instalados trs sistemas hspedes com o sistema

    operacional Ubuntu Server 11.10, utilizando configuraes de memria variveis

    para cada caso de teste. O tempo de processamento dividido igualmente entre o

    hospedeiro e os hspedes.

    Para o processo de gesto de capacidade de componentes em ambientes

    virtuais utiliza-se o "nmon", uma ferramenta para coleta de dados sobre os recursos

    do ambiente. A ferramenta em processo de desenvolvimento em linguagem Java

  • 18

    utiliza o protocolo telnet e FTP para permitir a comunicao e transferncia de

    dados entre os mltiplos ambientes virtuais

    Na quarta e ltima etapa analisam-se os resultados dos testes e elaboram-se

    as concluses do trabalho.

    1.5 Organizao do Trabalho

    Os captulos esto organizados da seguinte forma:

    No captulo 2, Virtualizao e Computao em Nuvem, so apresentados

    conceitos, e o tipo de virtualizao e nuvens contemplado pelo trabalho.

    No captulo 3, Gerenciamento da Capacidade, alm de fundamentos sobre

    gerenciamento de ambientes virtuais, so apresentadas algumas consideraes

    sobre monitorao de capacidade.

    No captulo 4, Trabalhos Relacionados, tratada a gesto da capacidade em

    ambientes virtualizados, alm de tcnicas de monitorao e alocao de recursos

    para esse propsito.

    No captulo 5, Arquitetura Proposta, apresenta-se a arquitetura em diferentes

    camadas para acomodar os subprocessos do gerenciamento de capacidade ITIL

    V3, alm de outras, responsveis pela comunicao com as partes envolvidas na

    arquitetura e no refinamento de dados.

    No captulo 6, Implementao da Arquitetura e Testes Realizados, descreve-

    se a implantao da arquitetura de apoio. Descreve ainda o ambiente utilizado, bem

    como as ferramentas e o conjunto de testes adotados na avaliao. Tambm

    realizada a anlise dos resultados.

    Por fim, no captulo 7, Concluses, realizada uma anlise crtica do

    trabalho na qual so ressaltadas as contribuies, os resultados e as sugestes

    para trabalhos futuros.

  • 19

    2 VIRTUALIZAO E COMPUTAO EM NUVEM

    Neste captulo so apresentados conceitos relativos virtualizao e

    computao em nuvem necessrios para o entendimento da arquitetura e das

    anlises realizadas nos prximos captulos.

    2.1 Conceitos

    Pode-se afirmar que virtualizao computacional um processo que tem por

    objetivo a criao de um grupo, ou mesmo de um subgrupo lgico de recursos,

    fazendo com que sejam os mais semelhantes possveis, a um recurso fsico real,

    existente em um computador convencional (ROSENBLUM, 2004, p. 34 apud

    CARMO, 2009, p. 10).

    Neste caso, os computadores reais so tambm denominados hospedeiros,

    enquanto que as mquinas oriundas dessa virtualizao so denominadas

    hspedes.

    A descrio para as virtualizaes em vrios nveis apresentada nas

    prximas subsees.

    2.2 Tipos de Ambientes Virtuais

    As tcnicas de virtualizao so classificadas por meio das camadas do

    MMV (Monitor de Mquinas Virtuais). Segundo Laureano (2006, p. 21) definem-se:

    Tipo I: o MMV situa-se entre o Hardware e a Mquina Virtual (MV - sistema hspede);

    Tipo II: o MMV implementado como um processo comum no Sistema Operacional;

    Tipo Hbrido: ambiente virtual do tipo I ou do tipo II, porm possui tcnicas de

    otimizaes.

    A figura 1 ilustra as classificaes de virtualizao: Tipo I ( esquerda) e Tipo

    II ( direita).

  • 20

    Figura 1: Ambientes virtuais do Tipo I e Tipo II Fonte: Adaptada de Laureano, (2006) apud Baruchi, (2010, p. 22).

    Ainda segundo o mesmo autor (ibidem), no caso de ambientes virtuais do

    Tipo I, o controle sobre o hardware, exercido pela camada de MMV, de modo que

    cada MV comporta-se como um computador real completo, capaz de executar o seu

    prprio sistema operacional (SO) semelhante a um SO tradicional que exerce o

    controle da mquina. Como resultado tem-se um conjunto de sistemas hspedes

    executando sobre o mesmo sistema fsico.

    Enquanto isso os ambientes virtuais do Tipo II, agem como um processo

    comum rodando sob um SO hospedeiro. Neste caso, h a presena de uma

    camada extra situada entre o MMV e o hardware, que nada mais do que o SO

    hospedeiro. Neste tipo de virtualizao o MMV simula todas as operaes que o

    hospedeiro do ambiente Tipo I executaria.

    O ambiente virtual do Tipo Hbrido a virtualizao mais comum. Embora

    essa nomenclatura leve a pensar em tcnicas mescladas, no isso que ocorre. A

    denominao hbrida ocorre porque o modelo utiliza otimizaes de acesso direto a

    recursos do sistema fsico tanto em ambientes do Tipo I, como do Tipo II. Em

    virtualizaes do Tipo II, por exemplo, algumas operaes de I/O podem interagir

    diretamente com o hardware ou por meio do SO hospedeiro, enquanto no Tipo I, a

    MV pode acessar o hardware diretamente sem intermediao do MMV.

    (LAUREANO, 2006, p. 23).

  • 21

    A figura 2 ilustra esses dois tipos de virtualizao otimizadas.

    Figura 2: Abordagem Hbrida empregada no Tipo I e no Tipo II Fonte: Adaptada de Laureano, (2006) apud Baruchi, (2010).

    Na figura 2, as setas maiores (em cinza) so indicativas das otimizaes

    realizadas nos tipos de virtualizao. Tais otimizaes, normalmente, so

    construdas por acesso direto a alguma das camadas que se situam abaixo, sem

    necessariamente passar por camadas intermedirias. Existem outros mtodos para

    melhorar o desempenho dos ambientes virtuais; no entanto, a maior ateno recai

    sobre as operaes de I/O, os principais gargalos da virtualizao (FRASER, 2005,

    apud BARUCHI, 2010, p. 24).

    2.3 Tcnicas de Virtualizao

    As principais tcnicas usadas na virtualizao so: virtualizao completa,

    paravirtualizao e recompilao dinmica. O presente trabalho tem foco nas

    tcnicas de virtualizao completa e paravirtualizao que so detalhadas nas

    prximas subsees.

  • 22

    2.3.1 Virtualizao Completa

    Na virtualizao completa, no necessrio modificar o sistema operacional

    convidado para que o mesmo opere sobre o MMV, pois toda a infra-estrutura do

    hardware virtualizada. Entretanto, podem acontecer quedas de desempenho dos

    sistemas hspedes, uma vez que o hardware virtualizado requer que as instrues

    sejam interpretadas pelo MMV. Como a arquitetura x86 no foi projetada para o

    suporte a virtualizao, pode acarretar desvantagem para est tcnica

    (LAUREANO, 2006, p. 24).

    O principal benefcio da virtualizao completa justamente o fato de o

    sistema virtualizado no sofrer qualquer tipo de alterao. Em compensao, o

    sistema virtualizado executa de forma mais lenta e o monitor de mquinas virtuais

    precisa implementar opes para que as operaes privilegiadas sejam executadas

    em processadores que no suportem virtualizao nativamente, tais como os

    processadores Intel 32 bits disponveis atualmente.

    2.3.2 Paravirtualizao

    Na paravirtualizao, o sistema hspede sofre modificaes de modo a

    tornar a interao entre a MV e o monitor de mquinas virtuais mais eficiente.

    A paravirtualizao, embora exija que o sistema virtualizado seja modificado,

    diminuindo a portabilidade do sistema, permite que o sistema convidado acesse

    recursos do hardware diretamente. O acesso monitorado pelo monitor de

    mquinas virtuais, que fornece ao sistema convidado todos os limites do sistema,

    tais como endereos de memria que podem ser utilizados e endereamento em

    disco, por exemplo (ROSENBLUM, 2004).

    A paravirtualizao reduz a complexidade do desenvolvimento das mquinas

    virtuais em processadores que no suportam a virtualizao nativa. O desempenho

    obtido, a principal razo para utilizar a paravirtualizao, compensa as modificaes

    implementadas nos sistemas convidados (LAUREANO, 2006).

  • 23

    2.4 Propriedades de Monitores de Mquinas Virtuais

    Segundo Laureano (2006), os monitores possuem algumas propriedades

    utilizadas na segurana de sistemas e outras aplicaes:

    Isolamento: Essa propriedade garante que, um software em execuo em

    uma mquina virtual no acesse nem modifique outro, em execuo no

    monitor ou em outra mquina virtual. O software de uma mquina virtual no

    interfere na execuo de software presente em outras mquinas virtuais e ou

    em mquinas reais. Essa propriedade utilizada para que erros de um

    software ou hackers sejam contidos dentro da mquina virtual sem afetar

    outras partes do sistema. Alm do isolamento dos dados, a camada de

    virtualizao exerce controle sobre o desempenho de sistemas convidados de

    modo que os recursos consumidos por uma mquina virtual no prejudique o

    desempenho de outras mquinas virtuais (gerncia dos recursos).

    Inspeo: O monitor tem acesso e controle sobre todas as informaes do

    estado da mquina virtual, como estado da CPU, contedo de memria,

    eventos, entre outras.

    Interposio: O monitor pode intercalar ou acrescentar instrues em certas

    operaes de uma mquina virtual, como, por exemplo, quando da execuo

    de instrues privilegiadas por parte da mquina virtual.

    Eficincia: Instrues inofensivas podem ser executadas diretamente no

    hardware, pois no iro afetar outras mquinas virtuais ou aplicaes.

    Gerenciabilidade: Como cada mquina virtual uma entidade independente

    das demais, a administrao das diversas instncias simplificada e

    centralizada.

    Compatibilidade do software: A mquina virtual fornece abstrao compatvel

    com o software escrito para ela. Por exemplo, em uma mquina virtual com

    um sistema operacional de alto nvel funcionaro os programas escritos na

    linguagem de alto nvel. A abstrao da mquina virtual pode mascarar

    diferenas nas camadas inferiores do hardware e do software da mquina

  • 24

    virtual. Exemplo disso escrever o software em Java uma vez e execut-lo

    em qualquer outra mquina virtual Java.

    Encapsulamento: A camada de virtualizao pode ser usada para manipular e

    controlar a execuo do software na mquina virtual. Pode tambm, por ao

    indireta, dar prioridade ao software ou melhorar o ambiente para execuo.

    Por exemplo, verificaes de runtime podem ajudar a reduzir a quantidade de

    erros de programas em mquinas virtuais. Outra propriedade, o

    encapsulamento de estado, pode ser utilizada para construir checkpoints do

    estado da mquina virtual. Estados salvos tm vrios usos, como rollback e

    anlise post-mortem.

    Desempenho: Adicionar uma camada de software a um sistema convencional

    pode afetar o desempenho do software que funciona na mquina virtual, mas

    os benefcios proporcionados pelo uso de sistemas virtuais compensam a

    perda de desempenho.

    Hardwares virtualizveis, como as mquinas mainframe da IBM, tm uma

    propriedade chamada execuo direta que permite, com a utilizao de mquinas

    virtuais, que esses sistemas obtenham desempenho similar ao de um sistema

    convencional equivalente.

    2.5 Computao em Nuvem

    A virtualizao - somada ociosidade existente em datacenters devido ao

    superdimensionamento das infraestruturas e a evoluo de outros componentes

    essenciais como a internet banda larga, armazenamento e arquitetura orientada a

    servios - foram unidos, aprimorados e nomeados como computao em nuvem.

    2.5.1 Taxonomia da Computao em Nuvem

    Uma das definies mais aceitas de computao em nuvem a descrita pelo

    NIST na Publicao Especial 800-145: um modelo que permite o acesso ubquo,

    conveniente e sob demanda a recursos computacionais configurveis e que podem

    ser disponibilizados e liberados rapidamente de forma automatizada, sem

    interveno do provedor e com esforos mnimos de gerenciamento (NATIONAL

    INSTITUTE OF STANDARDS AND TECHNOLOGY, 2011, p. 2, traduo livre).

  • 25

    Nesta mesma publicao, a computao em nuvem caracterizada por cinco

    atributos essenciais:

    Autosservio Sob Demanda: O cliente pode solicitar recursos como

    armazenamento, clock ou memria RAM, automaticamente e sem a

    interveno do provedor.

    Vasto acesso rede: Os recursos da nuvem so disponibilizados por

    meios comuns de comunicao, inclusive para dispositivos diversos

    como thin clients, notebooks, celulares.

    Fuso de recursos: Os recursos fsicos do provedor so unidos e

    disponibilizados para diversos clientes, dinmica e automaticamente, de

    acordo com as necessidades destes, sem a necessidade de

    conhecimentos especficos sobre a localizao geogrfica destes

    recursos por parte dos clientes.

    Elasticidade acelerada: H a possibilidade de aumentar ou diminuir os

    recursos rapidamente dando a impresso de recursos infindveis para o

    cliente. Desta maneira, o cliente pode contratar recursos em momentos

    de pico e liber-los logo em seguida.

    Medio de servios: Os recursos utilizados podem ser monitorados e

    relatados aos clientes, que pagaro conforme o uso.

    Os servios em nuvem, basicamente, so divididos em trs categorias:

    SaaS Software as a Service (Software como servio): Nesta

    modalidade, o cliente contrata o uso de aplicaes sem se preocupar

    com a infraestrutura necessria como servidores, armazenamento ou

    firewalls. Normalmente este servio acessado atravs de um

    navegador de internet e disponibiliza configuraes especficas ao

    usurio da aplicao.

    PaaS Platform as a Service (Plataforma como servio): O provedor

    disponibiliza recursos para criao e publicao de aplicaes, embora

    ainda continue sem o controle dos servidores ou sistemas operacionais.

    Neste tipo de servio o cliente tem mais controle do que no SaaS, pois

    consegue acesso completo s aplicaes e ao ambiente de desenvolvimento.

  • 26

    IaaS Infrastructure as a Service (Infraestrutura como servio): Este o

    modelo que prov o maior controle por parte do usurio, pois permite

    que se tenha acesso ao sistema operacional, ao disco (normalmente

    virtualizado) e s aplicaes armazenadas nestes.

    Existem quatro tipos de nuvens Privada, Comunitria, Pblica e Hbrida:

    Privada: O cliente controla a infraestrutura ou terceiriza o controle a

    quem desejar.

    Comunitria: O controle da infraestrutura compartilhada entre

    empresas, normalmente do mesmo segmento ou rea de interesse, ou

    por terceiros contratados por estas empresas.

    Pblica: a infraestrutura vendida como servio e disponibilizada para o

    pblico em geral ou para um grande grupo.

    Hbrida: a mistura de mais de um tipo de nuvem, que podem ser

    unidas para prover alta disponibilidade ou balanceamento de carga,

    especialmente em momentos de pico.

    2.6 Categorias de Nuvens e Virtualizaes Contempladas

    Para o presente trabalho o administrador da ferramenta deve ter autoridade

    total sobre o ambiente, sendo que o cliente ter acesso apenas s aplicaes e

    medir, atravs de Acordos de Nveis de Servio, se o nvel de desempenho est

    satisfazendo os negcios. Por conta destes requisitos a presente dissertao

    contempla os seguintes tipos de nuvens e virtualizaes:

    SaaS Software as a Service (Software como servio): cliente contrata o

    uso de aplicaes sem se preocupar com a infraestrutura necessria

    PaaS Platform as a Service (Plataforma como servio): o provedor

    disponibiliza recursos para criao e publicao de aplicaes, embora o

    cliente ainda continue sem o controle dos servidores ou sistemas

    operacionais.

    Virtualizao do tipo II - o MMV implementado como um processo

    comum no Sistema Operacional.

  • 27

    2.7 Consideraes

    As informaes inseridas neste captulo permitem conhecer as principais

    caractersticas dos ambientes virtualizados e computao em nuvem. Trata da

    virtualizao do tipo II e as categorias de nuvens SaaS e PaaS. Refora a

    necessidade de buscar padronizao de nvel gerencial da arquitetura que prov

    monitorao e controle por meio da administrao minuciosa do ambiente e dos

    riscos que tecnologias de virtualizao conferem a ambientes computacionais

    complexos.

  • 28

    3 GERENCIAMENTO E MONITORAO DA CAPACIDADE

    Na sequncia, so apresentados os fundamentos do gerenciamento de

    capacidade de ambientes virtuais, mostrando a importncia das tcnicas de

    monitorao e controle e da utilizao de padres como o ITIL (IT Infrastructure

    Library ) e o ISO/IEC 20000-1 e 2 para este tipo de ambiente. Tambm so feitas

    algumas consideraes sobre monitorao de desempenho e de capacidade

    tratando principalmente das diferenas entre as duas tcnicas.

    3.1 Introduo ao ITIL

    Information Technology Infrastructure Library (ITIL) um conjunto de boas

    prticas a serem aplicadas na infraestrutura, operao e manuteno de servios

    de tecnologia da informao (TI). Foi desenvolvido no final dos anos 1980 pela

    CCTA (Central Computer and Telecommunications Agency) e atualmente est sob

    custdia da OGC (Office for Government Commerce) da Inglaterra (OGC, 2008).

    A ITIL busca promover a gesto com foco no cliente e na qualidade dos

    servios de tecnologia da informao, lidando com estruturas de processos para a

    gesto de uma organizao de TI apresentando um conjunto abrangente de

    processos e procedimentos gerenciais, organizados em disciplinas, com os quais

    uma organizao pode fazer sua gesto ttica e operacional com vistas a alcanar

    o alinhamento estratgico com os negcios (OGC, 2008).

    Fornece uma descrio detalhada de importantes prticas de TI com

    checklists, tarefas e procedimentos que uma organizao pode customizar para

    suas necessidades.

    A Information Technology Infrastructure Library atualmente desperta grande

    interesse no mercado pela preocupao com o Gerenciamento de Servios de TI

    nas empresas, e como est sendo utilizado amplamente, foi escolhido para a

    presente dissertao como base para o processo de gerenciamento de capacidade

    de TI.

  • 29

    3.2 Gerenciamento da Capacidade Segundo o ITIL V3

    A razo de existir Gerenciamento de Capacidade do ITIL v3 (IT Infrastructure

    Library v3) assegurar que a capacidade da infra-estrutura de TI esteja alinhada

    com as necessidades do negcio, suportando assim todos os processos que

    necessitam da TI, dentro de um custo aceitvel (OGC, 2008).

    O plano de Capacidade o principal documento que descreve as

    necessidades previstas para os anos subsequentes e representa a sada para este

    processo.

    O processo de Gesto da Capacidade dividido em trs subprocessos:

    1. Gerenciamento da Capacidade de Negcio: este processo tem por

    objetivo assegurar que as necessidades atuais e futuras do negcio

    sero levadas em conta nas operaes de TI.

    2. Gerenciamento da Capacidade de Servio: tem por objetivo garantir

    que o desempenho dos servios de TI esteja conforme os Nveis de

    Servio (SLAs) acordados.

    3. Gerenciamento da Capacidade de Recursos: tem por objetivo o

    gerenciamento dos recursos individuais da TI: Software, hardware e

    pessoas

    As quatro atividades a seguir integram o Gerenciamento da Capacidade e so

    do tipo interativas, semelhante ao PDCA (do ingls Plan, Do, Check e Action).

    1. Monitorao: Verificar se todos os SLAs (Service Level Agreement)

    previamente acordados esto sendo alcanados.

    2. Anlise: Observar se os dados coletados durante a monitorao

    demandam a gerao de predies futuras.

    3. Ajuste: Adequar infra-estrutura atual a partir do resultado da

    monitorao e anlise para assegurar o uso otimizado em demanda

    futura.

    4. Implementao: Programar a utilizao da nova capacidade.

  • 30

    Todas as informaes coletadas no processo so armazenadas no Banco de

    Dados da Capacidade (BDC). Ele usado para formar a base dos relatrios para

    este processo e contm informaes tcnicas relevantes para o Gerenciamento da

    Capacidade. Desta forma a informao contida no Banco de Dados da Capacidade

    fornece dados importantes para anlise dos outros processos.

    3.2.1 Plano de Capacidade

    A principal tarefa do Gerenciamento da Capacidade a elaborao do Plano

    de Capacidade (OGC, 2008).

    O Plano de Capacidade inclui:

    todas as informaes sobre a capacidade da infraestrutura de TI;

    as previses de necessidades futuras com base em tendncias,

    previses de negcios e SLAs existentes;

    as alteraes necessrias para adaptar a capacidade de TI s

    mudanas tecnolgicas e as necessidades emergentes dos

    utilizadores e clientes.

    O Plano de Capacidade deve incluir informaes sobre os custos da

    capacidade atual e previso de ampliaes/redues. Esta informao essencial

    para a gesto financeira ser capaz de elaborar oramentos e fazer previses

    financeiras de forma realista.

    Embora, em princpio, o Plano de Capacidade possa cobrir um perodo de

    um ou dois anos, deve-se monitorar o cumprimento, a fim de se adotarem medidas

    corretivas, logo que quaisquer desvios importantes sejam detectados.

    3.3 Introduo ABNT NBR ISO/IEC 20000-1 e 2

    A ISO/IEC 20000 a primeira norma editada pela ISO (International

    Organization for Standardization) que versa sobre gerenciamento de servios de TI

  • 31

    (Tecnologia da Informao). Trata-se de um conjunto que define as melhores

    prticas de gerenciamento de servios de TI. O seu desenvolvimento foi baseado

    na BS 15000 (British Standard) e tem a inteno de ser completamente compatvel

    com o ITIL (Information Technology Infrastructure Library). A sua primeira edio

    ocorreu em Dezembro de 2005.

    A norma ISO 20000 foca as questes relacionadas com a gesto das TI

    atravs de uma abordagem helpdesk: os problemas so classificados, ajudando a

    identificar questes atuais ou interligaes. A norma tambm considera a

    capacidade do sistema, os nveis de gesto necessrios nas mudanas aos

    sistemas, oramentao financeira, controle e distribuio de software.

    A ISO 20000, norma internacional que teve a Norma Inglesa BS 15000 como

    precursora, est perfeitamente alinhada com a abordagem gesto por processos,

    definida pela IT Infrastructure Library (ITIL) do Office for Government Commerce

    (Reino Unido). Apresenta duas partes principais: a ISO 20000-1 a especificao

    formal e define os requisitos para as organizaes prestarem servios de qualidade

    aceitvel aos seus clientes (internos ou externos); a ISO 20000-2, por outro lado,

    o Cdigo de Prticas que descreve as boas prticas para processos de Gesto de

    Servios. Este Cdigo particularmente til para organizaes que esto se

    preparando para auditorias de acordo com a ISO 20000-1 ou planejando melhorias

    no servio.

    A reputao da ISO - International Organization for Standardization prestigia

    a imagem de qualquer organizao e alm de facilitar a produtividade dos

    funcionrios e dos sistemas, qualquer situao de risco envolvendo TI

    rapidamente controlada e a dimenso dos danos potenciais mais facilmente

    contida.

    3.4 Gesto da Capacidade Segundo a ABNT NBR ISO/IEC 20000-1 e 2

    Segundo a International Organization for Standardization (2008), o objetivo

    do gerenciamento da capacidade assegurar que o provedor de servios tenha, a

    qualquer momento, capacidade suficiente para atender demanda atual e futura

  • 32

    acordada com os clientes, diante das necessidades do negcio.

    A sugesto que os requisitos de negcio atuais e esperados para os

    servios sejam entendidos em funo do que a organizao vai necessitar para

    adquirir a habilidade de entregar aos seus clientes.

    Conforme a International Organization for Standardization (2008)

    recomendado que as previses de negcios e estimativas de carga de trabalho

    sejam formalmente acordadas e traduzidas, em requisitos documentados; que o

    resultado de variaes em carga de trabalho ou meio ambiente seja previsvel e que

    dados atuais e histricos de uso de componentes e recursos, em nveis

    apropriados, sejam capturados e analisados para dar apoio ao processo.

    O gerenciamento da capacidade deve ser o ponto focal para todos os

    problemas de desempenho e de capacidade. recomendado que seja produzido

    um Plano de Capacidade, documentando o desempenho atual da infra-estrutura e

    os requisitos esperados, revisando-o com frequncia adequada (no mnimo

    anualmente), considerando: taxas de mudanas nos servios, volumes de servio,

    informaes contidas em relatrios de gerenciamento de mudana e de negcios do

    cliente. (ISO, 2008, p. 15). Deve-se ainda documentar estimativas do custo para

    satisfazer aos requisitos da organizao e recomendar solues para assegurar a

    realizao das metas de nvel de servio acordado.

    3.5 Monitorao da Capacidade

    Para Fink, Sherer e Wall (2002), existem diversos recursos a serem

    monitorados nos servidores, sendo os principais:

    Consumo da CPU;

    Largura de banda (bandwidth);

    Memria;

    Armazenamento

    Tais recursos tm uma interferncia direta sobre os sistemas e por

    consequncia em seu desempenho.

  • 33

    A monitorao de recursos pode ser entendida, de maneira bem simplificada,

    como a forma de se conseguir informaes de utilizao dos diversos recursos do

    sistema. Existem duas categorias de sistemas monitorados:

    na primeira categoria, monitoram-se e analisam-se os recursos, para

    atingir a melhor relao de desempenho do sistema;

    na segunda, monitoram-se e analisam-se os recursos para evitar a

    surpresa do esgotamento do sistema e adquirir cultura de

    previsibilidade, til na elaborao do planejamento de capacidades

    (FINK; SHERER; WALL, 2002).

    A necessidade de monitorao de desempenho justificada pela incidncia

    de eventos no-disruptivos que afetam o desempenho e trazem lentido ao sistema,

    que provocam o travamento dos programas e, s vezes, acarretam pane no sistema

    todo, que passa a no funcionar de maneira adequada e satisfatria. De qualquer

    forma, em quaisquer dos casos, a monitorao deve ser realizada, cumprindo-se

    um procedimento de trs etapas, conforme Fink, Sherer e Wall (2002):

    1. Identificar a natureza e o escopo da reduo do estado operacional de

    recursos que causam os problemas de desempenho;

    2. Analisar os dados obtidos atravs da monitorao e agir

    (normalmente, com ajuste de desempenho e/ou a aquisio de

    hardware adicional) para resolver o problema.

    3. Monitorar para garantir que o problema de desempenho foi resolvido.

    Monitorar o desempenho do sistema uma atividade recorrente, por meio de

    uma sequncia de passos repetitivos cujo alvo atingir o melhor desempenho

    possvel do sistema (FINK; SHERER; WALL, 2002).

    A monitorao da capacidade do sistema parte de um programa de

    planejamento da capacidade. Este planejamento usa a monitorao de recursos em

    longo prazo para determinar as taxas de mudana na utilizao dos recursos do

    sistema. Uma vez conhecidas estas taxas de mudana, possvel conduzir um

    planejamento mais preciso em longo prazo em relao compra de recursos

  • 34

    adicionais (FINK; SHERER; WALL, 2002).

    A capacidade avaliada antes de o processo ser executado. Para tanto so

    realizados prognstico com base em histricos e projees. Os dados so

    coletados ao longo de um perodo, possibilitando classificar a utilizao dos

    recursos em termos de alteraes da carga de trabalho. Com isso, possvel

    modelar o impacto da aplicao nos recursos do sistema (FINK; SHERER; WALL,

    2002).

    Conhecer esses conceitos e principalmente as diferenas de como so

    realizadas anlises dos dados de monitorao com objetivo a gesto da capacidade

    em relao ao de desempenho de ambientes virtualizados fundamental para a

    realizao deste trabalho, dando consistncia especificao de requisitos e aos

    parmetros que sero amplamente utilizados ao longo do desenvolvimento da

    arquitetura proposta.

    3.6 Consideraes

    Trata de aspectos gerenciais do ITIL v3 e da ISO/IEC 20000-1 e 2 para a

    padronizao das ferramentas de gerenciamento e monitorao para implementar

    processos de gesto em centrais de computao.

    A monitorao de recursos trata principalmente de conceitos bsicos em

    relao s duas tcnicas (monitorao de desempenho e de capacidade) que sero

    amplamente utilizadas ao longo do desenvolvimento da arquitetura proposta. A

    aplicao desse conceitos na monitorao de recursos em longo prazo busca

    determinar as taxas de mudana na utilizao dos recursos do sistema para que se

    conduza um planejamento mais preciso visando o atendimento das futuras

    necessidades de negcio em relao aquisio ou no caso de ambientes

    virtualizados a realocao apropriada de recursos excedentes

  • 35

    4 TRABALHOS RELACIONADOS

    Neste captulo so apresentados alguns trabalhos relacionados diretamente

    ao desenvolvimento da arquitetura proposta, mostrando alguns pontos de ateno

    no momento da implantao e mtodos j implantados do gerenciamento de

    capacidade do ITIL v3 em ambientes virtualizados e infra-estruturas distribudas.

    Sero abordadas ainda tcnicas de monitorao e realocao de recursos para

    esse propsito.

    4.1 Mtodo OmniVision de Gerenciamento da Capacidade

    A ferramenta OmniVision foi desenvolvida para o gerenciamento de

    capacidade de infra-estruturas distribudas. O objetivo do mtodo desenvolvido para

    a ferramenta identificar os riscos de saturao em servidores distribudos.

    O mtodo segue uma arquitetura de trs camadas. No primeiro nvel, os

    agentes so executados em cada sistema monitorado, coletando informaes de

    desempenho dos recursos em um repositrio local. O agente comprime as mtricas

    coletadas e transmite um bloco de dados para o segundo nvel, chamado de n de

    dados. O n de dados aceita as mtricas de cada agente e armazena essas

    informaes em um banco de dados relacional (SYSTAR, 2007).

    A ltima a camada de informao que d acesso a ferramenta de data

    mining e ao fornecimento de relatrios de qualidade e recursos computacionais dos

    sistemas.

    Segundo o mtodo OmniVision existem trs maneiras diferentes para

    analisar os riscos de saturao:

    A Ferramenta de Data Mining;

    O Relatrio de Qualidade Global;

    O Relatrio Global de Recursos

    A ferramenta de data mining fornece um planejamento quase imediato com

    uma interface de consulta de questes fornecendo respostas sobre os sistemas que

  • 36

    esto em maior risco de sobrecarga da CPU, por exemplo.

    O Relatrio de Qualidade Global consiste em um sistema de relatrios sobre

    a infra-estrutura do ponto de vista da qualidade do servio e projetado para os

    gerentes de TI e executivos.

    A deteco e notificao de incidentes de saturao, pelo Relatrio de

    Qualidade Global tm como referncia um limite definido pelo usurio para o risco

    de saturao mdia. No h tempo de inatividade de sistema configurvel para a

    qualidade do servio; qualquer interrupo de disponibilidade relatada como um

    incidente. Este relatrio permite identificar as questes de capacidade que esto

    causando impacto negativo qualidade do servio.

    O Relatrio Global de Recursos consiste em um sistema de relatrios sobre a

    infra-estrutura do ponto de vista da utilizao de recursos. Fornece aos analistas e

    gerentes de capacidade a anlise de diversos ambientes para que eles possam

    otimizar recursos, justificar novos investimentos e projetar plano de crescimento da

    infra-estrutura.

    Segundo a Systar (2007), um aspecto chave do Relatrio Global de Recursos

    o processo de classificao do sistema que avalia o nvel de equilbrio entre a

    configurao de um servidor e a carga que ele suporta.

    H cinco nveis bsicos de classificao:

    1. Subutilizado - a carga de trabalho no tem qualquer impacto

    mensurvel sobre os recursos do sistema.

    2. Quase subutilizados - a carga de trabalho mensurvel, mas os

    recursos do sistema esto subutilizados.

    3. Normal - os recursos computacionais e a carga de trabalho esto em

    equilbrio

    4. Quase em saturao - o sistema est passando por um nvel

    mensurvel de risco de saturao ou est tendendo para saturao.

    5. Saturado - os recursos do sistema esto sendo saturados pela

    intensidade da carga de trabalho.

    Os relatrios de capacidade de recursos destacam as reas e os sistemas

  • 37

    onde a capacidade est inferior ou superior demanda. Quando os sistemas so

    classificados, por exemplo, como "quase sobrecarregado", geralmente o tempo

    para iniciar um planejamento para a expanso, equilbrio ou realocao, oferecendo

    alertas antecipados de tendncias de crescimento, dando tempo suficiente para

    planejamento proativo.

    Este mtodo interessa ao presente trabalho porque infraestruturas

    distribudas possuem caracteristicas parecidas com ambientes virtualizados. Outro

    destaque o processo de classificao de recursos que ser til para a arquitetura

    proposta.

    4.2 Gerenciamento da Capacidade em Ambientes Virtualizados

    O artigo Capacity Management in VMWare Virtualized Infrastructures A

    Customers Experience (WININGER, 2009) fornece algumas orientaes iniciais

    para implementao do gerenciamento de capacidade do ITIL v3 em ambientes

    virtualizados. Nele so abordadas as principais reas nas quais a virtualizao,

    mais especificamente utilizando o VMware, ter impacto no ITIL v3 e das

    orientaes com base na prpria experincia do autor na implementao de

    processos ITIL trabalhando com ambientes VMware.

    Neste artigo o autor foca alguns pontos dentro dos trs subprocessos de

    Gerenciamento da Capacidade.

    4.2.1 Gesto de Capacidade de Negcios

    Como citado na seo 4.2 este processo tem por objetivo assegurar que as

    necessidades atuais e futuras do negcio sejam levadas em conta nas operaes de

    TI.

    Informaes relevantes so: alteraes aos servios existentes; novos

    servios; crescimento esperado relativo aos padres de atividade. E nesta ltima

    rea de interesse, os padres de atividade so fornecidos pelo processo de gesto

  • 38

    da demanda.

    Alguns pontos de ateno que o autor focaliza so:

    Ao utilizar a natureza dinmica dos ambientes virtualizados pode-se

    ajustar de forma mais eficaz a tecnologia em torno das necessidades

    da atividade.

    Ao analisar os padres de negcio (usando qualquer mtodo utilizado

    atualmente, talvez monitorao das taxas de transao combinando

    com as previses de negcios), pode-se determinar picos potenciais

    de curto prazo e responder com capacidade adicional, utilizando

    rapidamente a alocao dinmica de recursos presentes nas

    ferramentas de virtualizao (ROSSI, 2008).

    A seguir, algumas mtricas produzidas por este subprocesso com impacto

    sobre a virtualizao:

    % de reduo em bens fsicos

    % de reduo no consumo de energia (til como evidncia

    documentada na obteno de qualquer norma ambiental ISO 14001,

    por exemplo)

    % de reduo de custos nos contratos de manuteno.

    4.2.2 Gerenciamento de Capacidade de Servio

    Como citado na seo 4.2, este processo tem por objetivo garantir que o

    desempenho dos servios de TI esteja de acordo com os Nveis de Servio (SLAs).

    A seguir, algumas mtricas produzidas por este subprocesso com impacto

    sobre a virtualizao:

    Mtricas de tempo de resposta podem dar uma indicao da performance global

    de um servio.

  • 39

    Monitorar tempo de resposta das aplicaes que rodaro nas VMs, pois eles

    sero diferentes dos tempos em ambientes fsicos, por conta das camadas de

    virtualizao.

    Neste processo deve ser determinado se o usurio receber o servio de acordo

    com o SLA definido.

    4.2.3 Gerenciamento da Capacidade do Componente

    Este processo tem por objetivo o gerenciamento dos recursos individuais de

    TI: Software, Hardware. Ele basicamente relacionado com a monitorao da

    capacidade dos componentes.

    Com relao virtualizao, o artigo aponta os seguintes itens como pontos

    de ateno:

    Em alguns aspectos, as mtricas como CPU, memria e espao so as

    mesmas que em servidores fsicos, mas a interpretao delas diferente. O

    porqu de as mtricas serem diferentes explicado por Souza (2008) como

    verificado mais adiante.

    Deve-se levar em conta o compartilhamento e a natureza dinmica dos

    recursos.

    Existe tambm uma camada adicional de complexidade que deve ser

    monitorada e que consome recursos, o Hypervisor.

    Tcnicas convencionais de monitorao no podem ser utilizadas exatamente

    da mesma forma que em servidores fsicos. As tcnicas de monitorao so

    explicadas por Caldas (2008), com monitorao de caixa preta e cinza.

    Este artigo apenas descreve pontos de ateno no momento da implantao

    do Gerenciamento de capacidade do ITIL v3 em ambientes VMware no sendo

    desenvolvido ou aplicado qualquer mtodo especfico para sua realizao. Ele

    destaca de forma muito superficial os pontos de ateno com base na experincia

    do autor.

  • 40

    4.3 Monitorao de Ambientes Virtualizados

    Souza (2008) descreve o motivo de as tcnicas e mtricas de monitorao de

    ambientes fsicos no se prestarem monitorao de ambientes virtuais.

    Relata que mtricas como utilizao de CPU, acessos a disco, consumo de

    memria e banda de rede consumida pela mquina virtual podem ser obtidas do

    monitor de mquinas virtuais. Na camada do MMV encontra-se um escalonador de

    mquinas virtuais que determina por quanto tempo cada mquina virtual ocupa a

    CPU, e por deduo, a porcentagem de tempo de CPU cedido para cada mquina

    virtual. Da mesma forma, todos os acessos ao disco e envio ou recebimento de

    pacotes de rede de uma mquina virtual contabilizado no isolated driver domain

    (IDD) e armazenado na MMV.

    Alm disso, informaes sobre as caractersticas, configuraes e estado das

    mquinas virtuais podem ser acessadas e monitoradas pela MMV. Segundo

    (SOUZA, 2008) essa tcnica chamada de monitorao centralizada, pois as

    informaes sobre as mquinas virtuais so extremamente prticas e simples para

    medir o nmero de recursos que cada mquina virtual est consumindo.

    Entretanto, essa tcnica de monitorao no fornece informao sobre as

    aplicaes executadas nas mquinas virtuais. O monitor das mquinas virtuais

    oferece apenas uma viso do desempenho e do comportamento das mquinas

    virtuais como um todo.

    Dependendo do nvel de informao que se queira obter do sistema,

    centralizar o processo de coleta de informao no monitor de mquinas virtuais

    pode no ser suficiente. O monitor de mquinas virtuais no acompanha o processo

    em execuo em uma mquina virtual, ou mesmo, determinar se uma rotina da

    aplicao a maior responsvel por falhas nos cachs. Nesse caso, preciso

    monitorar contadores de hardware, aos quais apenas o MMV possui acesso, e obter

    o nome da funo em execuo, informao esta, que est na mquina virtual. Uma

    forma de obter essas informaes introduzir monitores locais nas mquinas

    virtuais de forma que o MMV gerencie esses monitores. As mquinas virtuais

    cuidam da monitorao e coleta de informaes por meio de recursos a que o

    monitor de mquinas virtuais no tem acesso.

  • 41

    O trabalho de Souza (2008) prope uma arquitetura para a monitorao e

    medio de desempenho de mquinas virtuais XEN, mostrando as diferenas de

    desempenho de aplicaes nos ambientes fsicos e virtuais, porm, no trata da

    monitorao no mbito do planejamento da capacidade, principalmente no que

    tange a ambientes virtuais j em funcionamento e no simplesmente migrao de

    aplicaes de ambientes fsicos.

    Outro artigo importante sobre esse tema o VEPMon: uma ferramenta de

    monitorao de desempenho para ambientes virtuais (CALDAS, 2008). O artigo

    sugere uma ferramenta para monitorar o desempenho de mquinas virtuais para o

    ambiente virtual Xen. A ferramenta calcula mtricas que, quando utilizadas como

    entradas em modelos analticos, podem prever o desempenho dos servios Web

    em ambientes virtualizados.

    O VEPMon composto por dois tipos de mdulos: a interface de monitorao

    e os agentes de desempenho. Foram desenvolvidos dois agentes de desempenho

    para a mquina monitorada: o LPA (Linux Performance Agent) e o XPA (Xen

    Performance Agent).

    Esses agentes permitem ao VEPMon operar em ambientes virtuais segundo

    duas abordagens: caixa preta e caixa cinza. Na abordagem caixa preta obtm-se as

    mtricas de desempenho das mquinas virtuais capturado pelo agente de

    monitorao de desempenho XPA, executado no Domo do Xen. No modo caixa

    cinza possvel extrair todas as mtricas capturadas pelos agentes de monitorao

    de desempenho LPA, executados no interior das mquinas virtuais. Assim, cada

    mquina virtual tratada como uma mquina real no ambiente de monitorao.

    Tanto a ferramenta quanto seu artigo indicam um modo de caracterizao da

    arquitetura muito til para o presente trabalho: a monitorao de caixa preta e caixa

    cinza. O trabalho de (SOUZA, 2008) define arquitetura semelhante, porm a chama

    de monitorao centralizada e distribuda. O VEPMon constitui uma ferramenta que,

    trabalhando em conjunto com certos padres como o ITIL v3, pode monitorar

    servios Web virtualizados auxiliando no planejamento de capacidade e prescrio

    de alocao de recursos para o ambiente virtual.

  • 42

    4.4 Realocao de Recursos em Ambientes Virtualizados

    A dissertao de Rodrigues (2009) descreve um procedimento para realocar

    recursos subutilizados entre domnios no Xen, conforme as polticas definidas em

    um SLA. A gesto e o planejamento da capacidade em ambientes virtuais buscam

    exatamente uma alocao de recursos mais eficiente.

    Quando as aplicaes so portadas para um ambiente virtualizado, devem

    ter seus nveis de recursos constantemente monitorados e ajustados para evitar a

    degradao da qualidade do servio ou proporcionar melhor utilizao do hardware.

    Rodrigues (2009) prope a realocao dinmica de recursos em ambientes

    virtualizados a partir de requisitos derivados de Service Level Agreement (SLA), um

    mecanismo de controle contratual que estabelece parmetros para a qualidade do

    servio. Esses parmetros podem contribuir para a fixao de limiares de aceitao

    de qualidade do servio entregue por aplicaes que migraram para o ambiente

    virtual. A realocao busca equalizar a demanda por recursos. Por exemplo, uma

    mquina virtual que tenha recebido uma carga de trabalho maior do que a prevista

    no SLA recorre realocao de recursos (processador e memria) no utilizados

    pelas demais VMs. Entretanto, alguns Monitores de Mquinas Virtuais, como por

    exemplo, o Xen, no possuem funcionalidade de se realocarem recursos com base

    em regras definidas nos SLAs.

    A proposio de Rodrigues (2009) de realocar recursos entre as VMs ser

    til neste trabalho, pois a razo do planejamento da capacidade em ambientes

    virtualizados a alocao e realocao de recursos subutilizados entre VMs.

    4.5 Comparao dos Trabalhos Relacionados

    Na Tabela 1, constam as principais funcionalidades identificadas como

    necessrias a uma ferramenta que realiza gerenciamento de capacidade de

    ambientes virtualizados. Estas funcionalidades so verificadas quanto sua

    presena ou ausncia nos trabalhos pesquisados.

  • 43

    Trabalhos relacionados por autor/funcionalidade

    Trata da realocao de recursos

    Norteado por padres de gerenciamento

    Realiza Monitorao centralizado e distribuda

    Fcil adaptao a diferentes ferramentas de virtualizao

    Apoio especfico ao gerenciamento de capacidade

    SYSTAR( 2007). No Sim Sim Sim Sim

    Wininger(2009) No Sim No No Sim

    Souza (2008) No No Sim No No

    Caldas (2008) No No Sim No No

    Rodrigues (2009) Sim Sim Sim No No

    Arquitetura proposta no presente trabalho

    Sim Sim Sim Sim Sim

    Tabela 1: Trabalhos relacionados por Autor X funcionalidade. Fonte: Elaborado pelo Autor.

    4.6 Consideraes

    O mtodo desenvolvido para a ferramenta Ominivision busca identificar

    riscos de saturao em servidores distribudos. O alerta "quase sobrecarregado"

    sinaliza a necessidade do incio do planejamento para a expanso, reequilbrio ou

    realocao, oferecendo sinais antecipados de tendncias de saturao, com tempo

    suficiente para elaborar o planejamento de modo proativo. A seo 4.2 Gesto da

    Capacidade em Ambientes Virtualizados, lista pontos de ateno na implantao do

    gerenciamento de capacidade do ITIL v3 para ambientes virtualizados. Ressaltam-

    se singularidades das tcnicas de monitorao de ambientes fsicos e virtuais e

    indica-se uma tcnica denominada monitorao de caixa preta e caixa cinza, para

    refinar a monitorao. Abordam-se conceitos sobre realocao de recursos

    subutilizados entre as VMs, razo do planejamento da capacidade em ambientes

    virtualizados.

  • 44

    5 ARQUITETURA PROPOSTA

    Gerenciar e monitorar a capacidade de ambientes virtualizados uma

    atividade necessria e, embora existam ferramentas que monitorem o desempenho

    deste tipo de ambiente, no h um padro que norteie o processo de

    gerenciamento para assegurar que a capacidade da infra-estrutura virtualizada

    esteja alinhada com as necessidades do negcio.

    O presente captulo oferece uma contribuio para solucionar a questo por

    meio de uma concepo de arquitetura para o gerenciamento de ambientes

    virtualizados, baseando-se nas recomendaes do gerenciamento de capacidade

    do ITIL V3 e ISO/IEC 20000-1 e 2. A adoo do guia de boas prticas e de

    documentos formais de padronizao tem o intuito de nortear a seleo de

    parmetros e dar base estruturada de monitorao arquitetura proposta. O

    captulo est dividido em duas sees:

    arquitetura lgica que descreve os mdulos concebidos, e

    subprocessos da arquitetura proposta com o ITIL V3.

    O ambiente descrito deve acolher uma prova de conceito, etapa experimental

    do trabalho, destinada validao da arquitetura e dos mdulos que compem a

    soluo.

    5.1 Descrio Lgica da Arquitetura

    A arquitetura lgica composta por trs camadas:

    Refinamento de Dados: acomoda os subprocessos do gerenciamento

    de capacidade ITIL V3 e atende s suas recomendaes,

    Centralizao: responsvel pelos mdulos que controlam e centralizam

    as comunicaes com os agentes de monitorao e armazenam

    dados, como pode ser observado na Figura 3.

  • 45

    Coleta: responsabiliza-se pela coleta de dados sobre os recursos dos

    ambientes hspedes e hospedeiros.

    A busca por padres de governana para dar base arquitetura proposta

    tem como alvo a abrangncia, pois sabe-se que textos de normas recebem a

    colaborao de grande quantidade de especialistas e, para trilhar todos os estgios

    de sua elaborao, passa pela aprovao de instituies distribudas por todos os

    continentes.

    O tema , ainda, pouco explorado e a evoluo do conhecimento deve

    demandar novos servios. Adotou-se um padro de diviso em camadas no

    desenvolvimento de software para proporcionar reaproveitamento de cdigo e

    conferir maior flexibilidade quando um novo servio for acrescentado arquitetura.

    Figura 3: Arquitetura Lgica. Fonte: Elaborado pelo Autor.

  • 46

    A Figura 3 apresenta a arquitetura lgica do sistema, camadas e mdulos

    que compem a arquitetura, sendo descritos a seguir.

    5.1.1 Camada de Coleta

    a) nmon: Ferramenta livre constituda um agente que coleta dados sobre

    os recursos computacionais dos sistemas hospedeiros e hspedes

    (GRIFFITHS, 2010). O recurso considerado por esse trabalho ser a

    Memria.

    b) Sistemas Hospedeiro: Os computadores fsicos.

    c) Sistemas Hspede: Os computadores oriundos da virtualizao.

    5.1.2 Camada de Centralizao

    a) Painel de Configurao e Sincronizao de Ns: Comunica-se com

    a camada de coleta, recebe dados coletados remotamente pelos

    agentes nmon distribudos nos ambientes hspedes e hospedeiros,

    gravando-os em um repositrio implementado no servidor de

    monitorao. Sincroniza horrios de monitorao, garantindo que

    todos os agentes nmon iniciem seus processos individuais ao mesmo

    tempo. Essa sincronizao de horrio necessria, uma vez que os

    sistemas hspedes podem configurar diferentes horrios em seus

    sistemas, com diversos fusos horrios, por exemplo, e os relatrios e

    grficos gerados pela ferramenta podem apresentar inconsistncias.

    b) Repositrio: Mdulo que armazena dados coletados em diretrio para

    consulta pela camada de refinamento. No ITIL V3 descrito como

    banco de dados de capacidade. A informao no BDC usada para

    emisso dos relatrios de capacidade e a elaborao do Plano de

    Capacidade. Segue tambm recomendaes do International

    Organization for Standardization (2008) que sugere armazenar dados

    atuais e histricos de uso de componentes e recursos, para consultas

  • 47

    posteriores.

    5.1.3 Camada de Refinamento de Dados

    Camada responsvel pelo tratamento e apresentao dos dados disponveis

    no repositrio, atravs da camada de centralizao. O tratamento inclui a

    construo de relatrios e modelos analticos com os dados coletados para

    verificao de utilizao dos recursos e, ainda, para avaliao do desempenho

    seguindo recomendaes do International Organization for Standardization (2008)

    que sugere analisar os dados para dar apoio ao processo.

    Gesto de Capacidade de Recursos

    basicamente relacionada monitorao da capacidade dos recursos dos

    ambientes virtuais, para os quais tcnicas convencionais de gerenciamento de

    capacidade no podem ser utilizadas exatamente da mesma forma que em

    servidores fsicos.

    As demandas por capacidade de componentes em ambientes que utilizam

    virtualizao de servidores podem vir tanto dos sistemas hspedes como dos

    sistemas hospedeiros. A seguir so descritas as seguintes demandas:

    Sistema hospedeiro se o sistema hospedeiro no suporta a carga de

    trabalho de seus sistemas hspedes, no dispe de recursos para

    alocao ou para admisso de mais hspedes, adiciona-se mais

    hardware ou se adquire um novo servidor.

    Sistemas hspedes se os hspedes no suportam as cargas de

    suas aplicaes e de seus sistemas com as atuais configuraes de

    recursos, deve-se verificar se h recurso disponvel no sistema

    hospedeiro ou realocar recursos dos hspedes que estiverem

    subutilizados.

    Esta arquitetura tem foco na realocao de recursos entre os sistemas

    hspedes para melhorar o aproveitamento de recursos e consequentemente

  • 48

    imprimir uma gesto de capacidade mais efetiva.

    Rodrigues (2009) ilustra a necessidade da realocao de recursos entre os

    sistemas hspedes. Como pode ser observado na Figura 4, h quatro sistemas

    hspedes (1, 2, 3, 4), cada um com necessidades diferentes de consumo de

    recursos (CPU e memria), representado pela altura da barra associada a cada

    hspede. A linha tracejada representa a porcentagem de recursos atribudos a cada

    hspede. A distribuio dos recursos realizada de modo emprico, sem

    preocupao de definir precisamente os recursos, conforme as necessidades de

    cada hspede. Por este motivo, um hspede pode necessitar de recursos e no

    possu-los, ou possu-los e no utiliz-los. As duas situaes so exemplificadas na

    Figura 4, onde o hspede 2 subutiliza recursos disponveis, enquanto o hspede 3

    demanda mais recursos do que tem sua disposio.

    Figura 4: Ambiente sem Realocao Fonte: Adaptada de Rodrigues (2009).

    Para melhorar o desempenho global do MMV e garantir determinado nvel de

    qualidade de servio s aplicaes hospedadas nesses ambientes, espera-se que

    os recursos dos mesmos possam ser adequadamente distribudos, respeitando

    polticas de SLA definidas.

    A distribuio ideal est representada na Figura 5, onde possvel notar,

    pela linha tracejada, que os recursos computacionais atendem demanda de cada

    hspede, sem excesso ou escassez, respeitando a disponibilidade global do

    ambiente.

    3

    1 2 4

    Hospedeiro

  • 49

    Figura 5: Ambiente com Realocao Fonte: Adaptada de Rodrigues (2009).

    A realocao deve ser holstica, considerando os ambientes hspedes e

    hospedeiros em conjunto. Para uma anlise mais profunda que possibilite um futuro

    planejamento de capacidade necessrio criar relatrios que possibilitem uma

    anlise consolidada dos ambientes virtuais.

    A inteno que todas as mquinas tenham os recursos de que necessitem,

    e no existam recursos subutilizados. Claro que nem sempre esta situao

    possvel. Existe a situao em que todas as mquinas virtuais utilizam todos os

    recursos disponibilizados; outra em que uma mquina necessite de mais recursos,

    escalando-se e recorrendo-se ao sistema hospedeiro. Para isso o relatrio dever

    fornecer informaes para alocao entre sistemas hospedeiros e hspedes.

    Um aspecto chave utilizado pelo Mtodo OmniVision e aproveitado para a

    gesto de capacidade de componentes para ambientes virtualizados refere-se ao

    processo de classificao do sistema que avalia o nvel de equilbrio entre a

    configurao de recursos de um sistema hspede ou hospedeiro e a carga que eles

    suportam.

    As avaliaes de gesto de capacidade de recursos realizada pela

    arquitetura so baseadas em coleta de dados de, no mnimo, quatro semanas. O

    objetivo da anlise do relatrio identificar o estado atual de cada sistema e no

    ser enganado por valores anmalos de incidentes isolados que no interferem na

    capacidade do sistema.

    Os relatrios permitem o estudo do comportamento de todos os sistemas

    hspedes atravs do tempo para decidir se atualizaes de configuraes ou outras

    solues de capacidade so necessrias.

    3

    1 2 4

    Hospedeiro

  • 50

    Adotam-se cinco nveis bsicos de classificao:

    1. Subutilizado: a carga de trabalho no tem qualquer impacto

    mensurvel sobre os recursos do sistema.

    2. Quase subutilizados: a carga de trabalho mensurvel, mas os

    recursos do sistema esto subutilizados.

    3. Normal: os recursos computacionais e a carga de trabalho esto em

    equilbrio.

    4. Quase em Saturao: o sistema est passando por um nvel

    mensurvel de risco de saturao ou est tendendo para saturao.

    5. Saturado: os recursos do sistema esto sendo saturados pela

    intensidade da carga de trabalho

    O sistema que avalia o estado de operao e a configurao de um sistema

    hspede ou hospedeiro adota critrios de avaliao por nveis de comprometimento.

    Avalia a carga que eles suportam e os enquadra em um dos cinco nveis bsicos de

    classificao definidos para a arquitetura:

    Se Valor Disponvel > 90 % = Subutilizado.

    Se Valor Disponvel > 70 % e 90% = Quase Subutilizados.

    Se Valor Disponvel > 30% e 70% = Normal.

    Se Valor Disponvel > 10% e 30% = Quase em Saturao.

    Se Valor Disponvel 10% = Saturado

    O modelo de operao do algoritmo apresentado no fluxograma da Figura 6:

  • 51

    Figura 6: Fluxograma de Operao Fonte: Elaborado pelo Autor.

  • 52

    Para o maior entendimento, sero descritas a seguir cada uma das variveis,

    condies e resultados do algoritmo:

    O Total de Recursos o valor de memria reservado para os sistemas

    hspedes e, no caso do sistema hospedeiro, o total de recursos de hardware.

    O Maior Pico de Utilizao o maior valor de utilizao de recursos de

    sistema no perodo mnimo de quatro semanas. A ferramenta pode adotar o maior

    pico, admitir correo ou permitir simulao (com valores inseridos pelo usurio).

    Em regime de produo, a opo de insero de dados pode ser desabilitada para

    impedir manipulao e mascaramento de informaes. Ser permitido pela

    arquitetura substituir essa varivel para o clculo de outlier, tambm conhecido

    como valor atpico, ou outra frmula que se adapte melhor s caractersticas de

    cargas de trabalho dos ambientes gerenciados.

    O resultado da subtrao entre o Total de Recursos e o Maior Pico de

    Utilizao ser o Recurso Disponvel para realocao.

    Classificao do sistema quanto ao consumo de recursos:

    Se o Recurso Disponvel de memria for maior que 90%, significa

    que a carga de trabalho no tem qualquer impacto mensurvel sobre

    os recursos do sistema e este ser classificado como Subutilizado.

    Se o Recurso Disponvel de memria estiver entre 90% e 71%,

    significa que a carga de trabalho mensurvel, mas os recursos do

    sistema esto subutilizados e este ser classificado como Quase

    Subutilizados.

    Se o Recurso Disponvel de memria estiver entre 70% e 31%,

    significa que os recursos computacionais e a carga de trabalho esto

    em equilbrio e ser classificado como Normal.

    Se o Recurso Disponvel de memria estiver entre 30% e 11%,

    significa que o sistema est passando por um nvel mensurvel de

    risco de saturao ou est tendendo para saturao e ser

    classificado como Quase em Saturao.

    Se o Recurso Disponvel de memria estiver igual ou abaixo de 10%

    os recursos do sistema esto sendo saturados pela intensidade da

  • 53

    carga de trabalho e ser classificado como Saturado.

    A ferramenta tambm permitir reconfigurar os valores de referncia, uma

    vez que esses valores podem variar de acordo com as caractersticas de cada

    aplicao e com os ambientes em que esto inseridas.

    O sistema deve sugerir as realocaes de recursos seguindo

    obrigatoriamente as seguintes prioridades:

    1. Subutilizado para Saturado

    2. Subutilizado para quase Saturado

    3. Quase Subutilizado para Saturado

    4. Quase Subutilizado para Quase Saturado

    Se um sistema classificado como Subutilizado ou Quase Subutilizado puder

    ter seus recursos no utilizados realocados para mais de um sistema hspede

    Saturado ou Quase Saturado, a prioridade para realocao deve ser para o sistema

    que estiver mais Saturado.

    Apenas em ltimo caso, quando houver sistemas hspedes saturados e no

    for encontrado nenhum sistema que tenha recursos para doar estando com

    classificao Normal, a ferramenta poder sugerir a realocao de recursos do

    sistema hospedeiro at que o sistema Saturado ou Quase Saturado atinja a

    classificao Normal.

    No caso de o sistema hospedeiro j ter realocado todos os recursos

    possveis e o sistema hspede ou hospedeiro continuar quase saturado no

    conseguindo atingir a classificao Normal, a ferramenta ir alertar uma tendncia a

    futura saturao. Neste caso, o analista dever atentar aos grficos fornecidos pela

    ferramenta para o clculo de previso de tempo de saturao do ambiente.

    Pode ocorrer tambm a situao de o sistema hospedeiro j ter realocado

    todos os recursos possveis e o sistema hspede ou hospedeiro continuar saturado.

    Nesse caso, a ferramenta ir sugerir a aquisio de hardware. Esse indicativo se d

    em ltimo caso, pois se o usurio seguir todos as sugestes de alocao e alertas

    de tendncia da ferramenta, o ambiente no dever chegar a esse indicativo.

    A principal diferena deste tipo de relatrio para o de desempenho que ele

  • 54

    permite a anlise do comportamento de todos os ambientes virtuais, por meio de

    histogramas de dados