Aluno: Ricardo Dobelin Barros - RA: 160105 – 18/06/2015

Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP

Instituto de Computação – IC

Prof.: Dr. Luiz Fernando Bittencourt

Judite

Objetivo

Este trabalho apresentará os resultados obtidos com analise de eficiência energética em ambientes de Cloud Computing Privado e Publico do artigo: Green Cloud Computing: Balancing Energy in Processing, Storage, and Transport.

Alem de abordar assuntos como Data Center, Virtualização, Modelos e arquiteturas de nuvem.

Edificio - Infraestrutura Energia

Refrigeração Conectividade

Gestão / Acesso - Segurança Manutenção

(Servidores/Storage/Network/ETC)

Pensar e agir verde é entender como se interligam as entidades envolvidas (stakeholders) e os conteúdos manipulados (naturais, sociais,

econômicos), para que se possa ponderar as possíveis decisões a tomar, e as respectivas

conseqüências.

1. Lixo eletrônico como subproduto de TI

Processos industriais dos equipamentos de informática

– Materiais menos tóxicos > ex: 1T sTI = 400Kg Fe+ 200Kg Cu + 200Kg ‘PPF’ + 30Kg Pb + 300g Au fonte: empresas de reciclagem TI

– Materiais biodegradáveis, novos plásticos, pesquisas

– Processo produtivo limpo > um monitor CRT 17” consome 1,8T de materiais para ser fabricado fonte: update.unu.edu

Processos de gestão e descarte de TI

– Lixo eletrônico: PCs, impressoras, notebooks, baterias, celulares, telefones e aparelhos de escritório

– Profissionalização dos processos de descarte por uso e obsolescência

– Certificação e compra de equipamentos de baixo consumo energético e baixos poluentes

– Processos de gestão de energia, reciclagem de papel e suprimentos

2. Eficiência energética e o impacto de TI

Conceito: CO2 equivalente = emissões = carbon footprint >> efeito estufa

Datacenters EUA consumiram 45 B KWh em 2005 e podem dobrar em 5 anos

Contas de eletricidade dos CPDs EUA a mais de US$ 2 B por ano, e crescendo…

Lá isso equivale a 30 novas usinas termoelétricas...

Em regiões como a Sudoeste, e na Califórnia, nem há mais como construir usinas...

3. A cumplicidade de TI

Data centers dobraram seu consumo energético nos últimos 5 anos

(Koomey, Fev 2007) e consomem de 10 a 100 vezes mais energia por m2 do

que um escritório típico

Custos de eletricidade comercial subiram 10% de 2005 a 06, nos EUA (EPA Monthly Forecast, 2007)

86% dos CPDs foram construídos até 2001 (Nemertes Research, Architecting and

Managing the 21st Century Data Center, Johna Till Johnson, 2006)

Um servidor médio tem o consumo, equivalente em carbono, que um

carro grande que faça 6 Km/l (Bob Hayward, Research VP, Springboard Research)

Quais são os principais problemas de instalações

no seu data center primário? Gartner 2006

Outros problemas

Local inadequado

Custo total excessivo

Falta área piso elevado

Elétrica Insuficiente

Calor Excessivo

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%

Custos de energia e resfriamento

X custos de processamento

2005 2006 2007 2008 2009 2010

$0

$20

$40

$60

$80

Gastos com servidores novos

Gastos com energia e ar condicionado

71% 48% 52% 57% 62% 67%

$100

$70

Judite

Surge a computação em nuvem como resposta

Resposta para quem ou para o que?

Cloud Computing - Computação em Nuvem

Existe uma crescente adoçao da computação em nuvem. Com isso existe uma alteração drastica na

percepção de todos (clientes, usuários e profissionais) sobre as arquiteturas de

infraestrutura, o uso de softwares e nos modelos de desenvolvimento.

Como um passo evolutivo, após a transição de computadores mainframe para modelos de

cliente/servidor, chega a computação em nuvem que soma elementos de grid computing, utility

computing e computação autônoma, em uma nova arquitetura.

Evolução para Computação em Nuvem

CLOUD

Automação

Compartilhamento de Recursos

TI Tradicional

Os clientes estão aceitando a

comercialização entre uma

solução personalizada X

alternativas de baixo custo em

um padrão flexível.

Consolidação

Virtualização

Padronização

Modelos de Computação em Nuvem

Development

& DevOps

Big Data & Analytics

Security Mobile Integration Traditional

Workloads

Integration/

API Mgmt

Compute Storage Networking

Commerce Supply

Chain Analytics

Talent

Management Collaboration

IT

Management Marketing Software

as a Service

Platform as a Service

Infrastructure as a Service

Public. Private. Hybrid.

Arquiteturas de Nuvem: Private Cloud

Benefícios:

• Totalmente personalizável

• Gestão robusta

• Seguro por projeto Maximizar o retorno sobre os investimentos

em TI.

Cargas de trabalho melhor ajustados a

infra-estrutura. (Fit)

O equilíbrio certo entre risco x velocidade

Capacidade de atender a demandas

sazonal sem Investimento Adicional.

Adicionar novos recursos rapidamente

Benefícios:

• Baixo custo de entrada

• Pagamento por uso

• Altamente Elástico

Hybrid Cloud

Public Cloud

Hybrid Cloud +

Resposta para quem ou para o que?

Cloud computing é um modelo para permitir o acesso conveniente, on-

demand a rede e um pool compartilhado de recursos

computacionais configuráveis que podem ser rapidamente provisionados e liberados com um esforço mínimo de

gerenciamento ou interação do provedor de serviços.

Artigo

Modelos Abordados: Software as a Service Storage as a Service Processing as Service

Através de armazenamento como um serviço, os usuários podem terceirizar seus requisitos de armazenamento de dados para a nuvem. Todo o processamento é realizado no PC do usuário, que pode ter apenas uma unidade de estado sólido (por exemplo, armazenamento de estado sólido baseados em flash), e o armazenamento de dados principal do usuário está na nuvem. Os arquivos de dados podem incluir documentos, fotografias ou vídeos. Os arquivos armazenados na nuvem pode ser acessados de qualquer computador com conexão à Internet a qualquer momento.

Oferece aos usuários os recursos de um servidor potente para grandes tarefas computacionais. A maioria das tarefas, que não são computacionalmente exigente, são realizadas no PC do utilizador. Tarefas de computação mais exigentes são carregados para a nuvem, processados na nuvem, e os resultados são retornados para o usuário. Similar ao serviço de armazenamento, os serviços de processamento podem ser acessados a partir de qualquer computador conectado à Internet. Um exemplo de processamento como um serviço é o serviço Amazon Elastic Compute Cloud.

Tradicionalmente um software é comprado através de um pagamento inicial da licença de uso. Esta licença de software permite o usuário realizar uma instalação em um determinado equipamento. Com a disponibili-dade da Internet de banda larga, os desenvolvedores de software estão fornecendo software como um serviço. Neste serviço, os clientes pagam uma taxa mensal ou anual para o acesso ao software. Além disso, o software está alojado na nuvem e todos os cálculos é realizado na nuvem. O PC do cliente é usado apenas para transmitir comandos e receber resultados. Normalmente, os usuários são livres para usar qualquer computador conectado à Internet. Office 365 / Google Docs.

Sumário do Modelos

Software as a Service

Storage as a Service

Processing as a Service

Location of Processing Cloud Client Short tasks at

client, large tasks in cloud

Locations of Storage Cloud Cloud Client

Function of Transport Transmit

commands and receive results

All Files/documents

Files for large tasks

Arquitetura: Infra e conectividade para clouds publicas e

privadas.

Public Cloud Private Cloud

Arquitetura: Infra e conectividade para clouds publicas e

privadas.

Public Cloud Private Cloud

Modelos de Consumo de Energia e

Analise dos serviços de Cloud

• Equipamento de Usuário

• Data Centers

• Network

• Premissas (assumptions)

• Analise de Storage as a Service

• Analise de Software as a Service

• Analise de Processing as a Service

• Formulas e

• Gráficos comparativos

Sumário dos Resultados

Sumário dos Resultados

O Futuro da Computação em Nuvem

As análise anteriores foram baseadas em tecnologia estado-da-arte em 2010. Nos últimos

anos, tem havido melhorias contínuas na eficiência energética dos equipamentos como em

novas gerações de tecnologia que entram em operação. Isto levou a uma melhora exponencial

ao longo do tempo na eficiência energética de servidores, de equipamento de armazenamento,

bem como routers e switches.

O Futuro da Computação em Nuvem

As previsões do artigo se concentram no consumo de energia da rede, servidores e armazenamento e não consideram as futuras gerações de equipamento de usuário.

energy

consumption

Tempo em anos

is the power consumption in t years

power consumption

is the capacity in t years

equipment has capacity

is the annual rate of improvement

of state-of-the-art technology

Taxa Annual de Melhorias da

Tecnologia. • 1) Network:

Router: Melhoria de 20% ao ano na tramissão de bit em relação ao consumo de energia. (rate is α = 0.2)

Componentes opticos: Consumo de energia por bit de SDH (Synchronous Digital Hierarchy) sistemas de transporte reduzem em 14% por ano. (rate is α = 0.14)

• 2) Data Centers

Servidores dobram sua eficiencia por watt a cada 3 anos. (rate is α =0.21)

Storage (HDDs) um decresimo no consumo de energia por byte (watts por bit) de 30% por ano. (rate is α = 0.3)

Arquitetura: Infra e conectividade para clouds publicas e

privadas.

Public Cloud Private Cloud

Vale a pena ver de novo!

Storage as a Service Grafico exibe: Por usuário o

consumo de energia de serviços de armazenamento em nuvem

públicas e privadas para os anos de 2009-2020.

A nuvem S3 com em média 20 arquivos ativos por usuário com um tamanho médio de arquivo de 1.25MB. A taxa de download

do usuário per-per-file é um download por hora. Também

está incluído o consumo de energia de um HDD portátil

moderno.

Software as a Service

Por usuário o consumo de

energia de serviços de software em nuvem

públicas e privadas, onde temos 20 e 200 usuários por servidor para os anos 2009-2020. Também está

incluído o consumo de energia de um terminal de usuário a partir de 2009.

Processing as a Service

Por usuário e por semana: o consumo de energia dos

serviços de processamento de nuvem públicos e privados

para os anos de 2009-2020. O serviço de processamento

em nuvem é usado para executar uma média de 0,5 codificações por semana. O consumo total de energia

inclui a energia consumida no laptop do usuário. Também está incluído o consumo de energia de um laptop em

2009.

Neste artigo, foi realizada uma análise do consumo de energia muito abrangente da

computação em nuvem. A análise considerou as nuvens públicas e privadas e incluiu o consumo de

energia em troca e transmissão de dados, bem como processamento de dados e armazenamento

de dados. Foi avaliado o consumo de energia associado com três serviços de computação em

nuvem: armazenamento como serviço, software como um serviço, e processamento como um

serviço.

Sendo assim…

Conclusão 1/2: O consumo de energia no transporte dos dados

representa uma parte significativa do consumo total de energia para serviços de armazenamento em nuvem, quando considernado taxas de utilizações médias e

altas. Para redes típicas usadas para entregar os serviços em nuvem, armazenamento em nuvem pública

pode consumir da ordem de três a quatro vezes mais energia do que o armazenamento em nuvem privada,

devido ao aumento do consumo de energia na transmissão. No entanto, os serviços de armazenamento

em nuvem públicas e privadas são mais eficientes do que o armazenamento em unidades locais de disco

rígido quando os arquivos são acessados apenas ocasionalmente.

Conclusão 2/2: A conclusão final é que o consumo de energia de

computação em nuvem deve ser considerada como uma analise integrada, em que processamento,

armazenamento, e os transportes (rede) são todos considerados em conjunto. Usando essa abordagem, o

artigo mostrou que a computação em nuvem pode permitir o uso mais eficiente de energia de poder de

computação, especialmente quando tarefas de computação predominantes em usuários são de baixa

intensidade ou pouco frequentes. No entanto, em algumas circunstâncias, a computação em nuvem pode

consumir mais energia do que a computação convencional, onde cada usuário executa toda a

computação em seu próprio PC.

Judite

Mesmo com técnicas de economia de energia, como a virtualização de servidores e sistemas de refrigeração avançados,

a computação em nuvem não é sempre a tecnologia de computação mais verde.

?

Obrigado!

Referencias:

• By Jayant Baliga, Robert W. A. Ayre, Kerry Hinton, and Rodney S. Tucker “Green Cloud Computing: Balancing Energy in Processing, Storage, and Transport

• E. Naone, Technology overview, conjuring clouds, MIT Technology Review, July–August, 2009.

• Michael Armbrust et al. Above the Clouds: A Berkeley View of Cloud Computing. Technical report EECS-2009-28,BC Berkeley, http://www.eecs.berkeley.edu/Pubs/TechRpts/2009/EECS-2009-28.html, Feb 2009. Acessado Junho/2014

• Amazon web services economics center. http://aws.amazon.com/economics/. Acessado Junho/2014

• S. Shankland. HP’s Hurd dings cloud computing, IBM. CNET News. October 20, 2009.

• P. Mell and T. Grance. Effectively and securely using the cloud computing paradigm. National Institute of Standards and Technology. October 7, 2009.

• Softlayer . http://www.softlayer.com/ssl-certificates