18

MURILO ALBEESTVIRTUALIZAO DE SERVIDORES: COMO CRIAR UMA INFRAESTRUTURA MAIS FLEXVEL E ECONMICATrabalho de Concluso de Curso apresentado ao

Curso de Engenharia da Computao da Universidade Norte do Paran Unopar, como requisito parcial obteno do ttulo de Engenheiro da Computao.Orientador: Prof. Dr. Joo Carlos Igncio.Londrina-PR

2013MURILO ALBEEST

VIRTUALIZAO DE SERVIDORES: COMO CRIAR UMA INFRAESTRUTURA MAIS FLEXVEL E ECONMICATrabalho de Concluso de Curso aprovado, apresentado UNOPAR - Universidade Norte do Paran, no Centro de Cincias Exatas e Tecnolgicas, como requisito parcial para a obteno do ttulo de Engenheiro da Computao, com nota final igual a _______, conferida pela Banca Examinadora formada pelos professores:

Prof. Thiago Ruiz Orientador.

Universidade Norte do Paran

Prof. Miguel Belinatti.Universidade Norte do Paran

Prof. Adyr Ferreira.Universidade Norte do Paran

Londrina, _____de ___________de 20___.

AGRADECIMENTOSPara que a finalizao deste trabalho se concretizasse agradeo s inmeras pessoas que foram incentivadoras neste processo e seus ensinamentos sero a partir de agora essenciais em minha caminhada pessoal e profissional.

Agradeo a minha famlia pelo incentivo desde o inicio, pela ajuda, pela colaborao desde o inicio do curso.Agradeo a todos os professores que participaram de minha formao, em todas as matrias desde o comeo do curso.

Agradeo principalmente ao professor ... que me orientou neste trabalho, dando dicas e sugestes que foram importantes para o desenvolvimento do mesmo.

Agradeo aos meus colegas de curso e disciplina que compartilham comigo seus conhecimentos.

E agradeo tambm todas as outras pessoas que de alguma forma ajudaram, contriburam ou torceram por mim para concretizao de mais essa etapa.Aprenda a confiar em si mesmo e aprender o grande segredo da vida.(Thomas Edison)Albeest, Murilo. Virtualizao de Servidores: Como criar uma infraestrutura mais flexvel e econnica. 2013. 54 p. Trabalho de Concluso de Curso (Graduao em Engenharia da Computao) Centro de Cincias Exatas e Tecnolgicas, Universidade Norte do Paran, Londrina, 2013.

RESUMOO tema central desse trabalho de concluso a virtualizao de servidores, essa uma tcnica que separa a aplicao e o hardware dos componentes fsicos, ser abordado desde o principio bsico desta tecnologia at uma abordagem mais especifica tratando dos principais Hypervisores do mercado: HyperV de propriedade da Microsoft, XenServer de propriedade da Citrix e Vmware de propriedade da prpria Vmware, suas caractersticas principais e seus diferenciais sero apresentados para podermos fazer um comparativo entre elas. Hoje em dia as empresas buscam diminuir suas despesas, aumentar seus lucros e pensando nisso ser elaborado um projeto de virtualizao em um ambiente corporativo e poderemos verificar os ganhos de desempenho, estabilidade, economia entre muitos outros fatores atravs desse projeto. Palavras chaves virtualizao, hypervisores, economia, corporativo.

Albeest, Murilo. Server Virtualization: How to create a more flexible and economic infrastructure. 2013. 54 p. Work of Conclusion of Course (Graduation in Engineering of Computation ) Center of Science and Technology, University of Northern Paran, Londrina, 2013.

ABSTRACT

The central theme of this work of Conclusion of Course is server virtualization, this is a technique that separates the application and the hardware of the physical components, will be discussed from the basics principle of this technology to a more specific approach to treating major Hypervisors market: HyperV property of Microsoft, XenServer owned by Citrix and VMware's own property, their main characteristics and their differences will be presented in order to make a comparison between them. Nowadays companies seek to reduce their costs, increase their profits and thinking it will produce a virtualization project in a corporate environment and we can see the performance gains, stability, economy and many other factors through this project.Keywords virtualization, hypervisors, economy, corporate.SUMRIO1 Introduo 102 Conceitos de Boas Prticas em TI 112.1 Boas Prticas em um Projeto de Virtualizao 133 Virtualizao 153.1 Mquina Virtual 173.2 Histrico 193.3 Benefcios 203.4 Principais Fornecedores 223.5 Limitaes 233.6 Utilizao 234 Tcnicas de Virtualizao 254.1 Categorias 274.2 Hypervisores 284.3 Virtualizao Total 304.4 Paravirtualizao 314.5 Virtualizao Assistida por Hardware 324.6 Comparao das Tcnicas de Virtualizao 325 Vantagens 345.1 Disponibilidade e Recuperao 345.2 Backup 365.3 Segurana 376 Softwares de Virtualizao 396.1 VMware 396.2 Hyper-V Server 406.3 Citrix XenServer 42

7 Projeto de Virtualizao 447.1 Levantamento de Requisitos 447.2 Desafios do Projeto 477.3 Solues Apresentadas 477.4 Investimento 487.5 Benefcios aps a virtualizao 487.6 Resultado 528 Concluso 539 Referncias 541 INTRODUOO presente trabalho ir apresentar uma soluo para os ambientes coorporativos que necessitam diminuir seus custos e ao mesmo tempo aumentar sua capacidade de trabalho. Utilizando-se de boas prticas ser apresentado o processo de virtualizao de servidores que uma prtica que est se tornando cada vez mais comum nos ambientes empresariais e que agrega muito as empresas. Atravs da virtualizao as empresas podem ter uma economia considervel mesmo com os investimentos que devero ser feito na maioria dos casos.

Sero apresentadas as principais ferramentas utilizadas para criar ambientes virtualizados, sero mostradas suas vantagens. Tambm ser apresentado de maneira mais complexa como funciona realmente o processo de virtualizao, quais so os tipos, quando comeou essa ideia.

Ao final teremos um projeto que poderemos conferir se realmente a virtualizao gera benefcios ou apenas uma inventada para complicar a vida de muita gente.

2 CONCEITOS DE BOAS PRTICAS EM TIA importncia de uma infraestrutura de TI que tenha uma alta qualidade fundamental para que uma empresa desempenhe suas atividades com mais eficincia. J para empresas que prestam servios a outras empresas ter qualidade no servio prestado mostrar competncia no que faz. A partir deste conceito de melhorar a qualidade do servio surgiram vrios frameworks que atravs de boas prticas apoiam diversas empresas em todo mundo.

Dentre esses frameworks esto COBIT, ITIL que so mais voltadas para reas de TI em geral, PMBOK voltado rea de projetos, ISO mais voltado a reas de Segurana e qualidade. Algumas empresas maiores utilizam essas metodologias mesclando o que acham importante de cada uma e adaptam-nas ao seu ambiente, j que as metodologias no funcionam como uma receita de bolo e sim como uma direo a ser seguida para melhorar a qualidade do servio.

GRFICO 1: Evoluo do Gerenciamento de TIPrimeiramente devemos entender que toda atividade que desenvolvemos na TI para o usurio deve ser considerada como um servio. E os usurios so nossos clientes que esto aguardando sempre receber o melhor atendimento. Pensando e agindo desta maneira vemos que a TI tem aumentado cada vez mais sua importncia dentro das empresas e com isso surgem vrios desafios como:

Adaptar-se rapidamente as necessidades de mudana do negcio; Os gastos da TI precisam justificar o ROI (Retorno sobre investimento). A TI tem sido nos ltimos anos uma das reas que mais consumiu investimentos das empresas; Atravs da competitividade do mercado, as empresas so pressionadas a ter reduo de custos internos; Qualquer parada em uma empresa pode gerar um impacto muito alto; Manter segura as informaes das empresas, obedecendo a leis reguladoras dos pases que operam as empresas. Atualmente nos ambientes empresariais a necessidade de utilizar as boas prticas vem se tornando cada vez maior, pois as empresas vm buscando maior transparncia nos negcios, para algumas empresas a TI algo estratgico, por ela trafega todos os dados da empresa, qualquer falha pode levar uma empresa a ter um prejuzo muito grande. Bill Gates um dos homens mais influentes no mundo da tecnologia adverte:As tecnologias de informao e de negcios esto se tornando inevitavelmente uma coisa s. No creio que algum possa falar sobre uma sem falar sobre a outra.Um outro fator que refora ainda mais a importncia da TI, uma pesquisa do IDC1, estima-se que em 2020 toda informao criada e replicada em formato digital ser 44 vezes maior que em 2009. A figura 1 mostra o provvel crescimento da base digital de informaes, segundo o IDC.

FIGURA 1: Expanso do Universo Digital (Fonte: IDC)_____________________1IDC IVIEW The Digital Universe Decade Are you Ready? Maio de 2010, por John Gantz e David Reinsel

2.1 BOAS PRTICAS EM UM PROJETO DE VIRTUALIZAO

Da mesma maneira que devemos implantar as boas prticas na TI, devemos implantar em um processo de virtualizao, pois um projeto mal implantado pode gerar um retrabalho grande mais tarde e isso no o que nossos clientes querem. Pensando mais especificamente para esse caso temos que levantar alguns aspectos antes de criar um novo projeto como:

Devemos saber exatamente o que ser implantado para calcular a necessidade do equipamento;

Devemos conferir antes se o equipamento utilizado ser compatvel com os sistemas e hardwares que sero instalados;

Devemos saber a questo de licenciamento para o ambiente que ser desenvolvido; Devemos levantar a importncia dessas aplicaes para criar planos de contingncia;

Segundo a Gartner, para uma migrao de uma estrutura fsica para uma virtual devemos seguir algumas dicas:

Em um primeiro momento as empresas devem se concentrar em fazer a consolidao dos servidores, reduzir custos e aperfeioar o uso do hardware; Em um segundo momento, devem focar na criao de novos servios ou na otimizao da qualidade e velocidade do servio;

Aps esses dois momentos as empresas devem se preocupar em ter um retorno sobre o investimento feito em um prazo mximo de seis meses.

Podemos ainda ressaltar atravs de uma pesquisa feita pelo IDC que no utilizando a virtualizao as empresas deixam de aproveitar seus recursos disponveis nos equipamentos._____________________

2 Gartner Empresa multinacional em consultoria e pesquisas de Tecnologia.De acordo com essa mesma pesquisa foi constatada que 85% da capacidade dos equipamentos ficam ociosas enquanto apenas 15% utilizada. Com isso podemos afirmar que virtualizando de maneira correta temos ganhos de produo e aumento de qualidade no servio prestado.A virtualizao desde que implantada corretamente ela se autoconfigurar de acordo com a demanda das aplicaes e dos negcios, gerando menor impacto em qualquer problema que venha a ocorrer.3 VIRTUALIZAO

A virtualizao surge para resolver um grande problema, o problema que basicamente todas as empresas enfrentam de gerar valor para a TI. A TI vem se tornando cada vez mais importante para as empresas, desta forma os investimentos devem ser feito de maneiras coerentes e que aproveitem melhor os recursos disponveis ou novos recursos adquiridos. Atravs da virtualizao possvel atingir um nvel de servio adequado para cada aplicao, podendo oferecer nveis de servio de acordo com a criticidade de cada aplicao.

Justificar um projeto de virtualizao de uma infraestrutura nova ou existente uma tarefa fcil, pois as vantagens so inmeras e o custo de toda mudana a um determinado tempo acaba pagando o projeto.

Um ambiente virtualizado fornece flexibilidade operacional infraestrutura e torna as alteraes nos sistemas mais dinmicas, utiliza menos espao fsico, consome menos energia, simplifica o ambiente, enquanto fornece uma plataforma que propicia facilmente obter continuidade do negcio. Ambientes virtualizados propiciam as empresas oferecerem solues mais robustas e eficientes.

Os servidores virtuais criado com a virtualizao oferecem um ambiente similar ao de um servidor fsico e aperfeioam o uso de recursos, tornando as aplicaes independentes do hardware. A ideia da virtualizao transformar ambientes baseados em servidores fsicos 1:1 (uma aplicao para um servidor) em servidores virtuais N:1 (N aplicaes para um servidor fsico), o nmero de aplicaes vai ser limitada somente pela quantidade de recursos disponveis na mquina.

Tentando entender mais a fundo o que virtualizao nos deparamos com dois conceitos fundamentais que so Workload e Throughput, vamos entender melhor o que so:

WORKLOAD

Constitui-se dos dados a serem processados e as instrues a serem executadas sobre estes dados e define a qualidade do servio percebida pelo usurio na ponta. A workload definida conforme a demanda da aplicao que est sendo executada como, por exemplo, a demanda de um banco de dados, batch Jobs, comandos de aplicao, etc.

Sobre a Workload podemos afirmar que:

O desempenho desse formato pode variar drasticamente de dia para dia, hora por hora, etc;

Algumas vezes podemos prever, outras no;

Tem impacto no desempenho da aplicao.

THROUGHPUT

Neste conceito definido a capacidade de hardware/software que ir processar os dados. composto de velocidade de I/O, velocidade de CPU, etc. O ncleo do sistema operacional, espao em disco, quantidade de memria entre outros recursos so exemplos de recursos a serem avaliados para definir o Throughput.

A virtualizao pode ser conceituada de duas formas principais, que seria o particionamento de um servidor fsico em vrios servidores lgicos conforme a figura 2.

FIGURA 2: Servidor Fsico transformado em lgicos

Neste modelo temos uma camada chamada de camada de abstrao que responsvel pela proteo ao acesso direto do software (sistema operacional) aos recursos fsicos do hardware. Temos tambm outra camada chamada de camada de software que onde rodam os sistemas operacionais. Normalmente a virtualizao feita por um software onde falaremos mais adiante. A figura 3 ilustra esse conceito.

FIGURA 3: Arquitetura da virtualizaoEssa camada de abstrao entrega ao sistema operacional convidado, um conjunto de instrues equivalentes ao do processador fsico. A camada de abstrao mais conhecida o Hypervisor ou Monitor de mquina virtual. Atravs da virtualizao, vrias mquinas podem existir no mesmo servidor, podendo cada uma ter um sistema operacional diferente.3.1 MQUINA VIRTUAL

Podemos definir mquina virtual da seguinte maneira segundo a Vmware:A mquina virtual um software totalmente isolado que pode executar os prprios sistemas operacionais e aplicativos como se fosse um computador fsico. Uma mquina virtual se comporta exatamente como um computador fsico e tambm contm CPU, memria RAM, disco rgido e NIC (Network Interface Card, placa de interface de rede) virtuais (isto , com base em software).

A diferena entre uma mquina virtual e um servidor fsico no pode ser notada por um sistema operacional, nem por aplicaes ou outros computadores na rede, pois uma mquina virtual tem todas as funes de uma mquina convencional. Uma mquina virtual ou tambm podemos chamar de VM, pode ser definida como uma duplicata eficiente e isolada de uma maquina real, ela constituda por software e no contem componentes de hardware.

FIGURA 4: Mquina virtual Windows XP, rodando em uma mquina fsica com Windows 7

As mquinas virtuais oferecem varias vantagens em relao ao hardware fsico, dentre elas esto:

COMPATIBILIDADE Uma mquina virtual hospeda um sistema operacional e tem todos componentes encontrados em um computador fsico. Portanto todos os softwares usados em uma mquina fsica podem ser executados em uma mquina virtual

ISOLAMENTO Apesar de utilizar recursos compartilhados, as VMs ficam isoladas umas das outras. O isolamento um dos principais motivos pelos quais a disponibilidade e segurana so superiores as mquinas tradicionais; ENCAPSULAMENTO Esse recurso torna as mquinas virtuais incrivelmente portteis e fceis de gerenciar. Podendo mudar a mquina de servidor quando quiser com muita facilidade;

INDEPENDENCIA DE HARDWARE As VMs no dependem do hardware fsico para funcionar, elas podem ser trocadas de servidor a qualquer momento, pois no sofrero incompatibilidades de hardware como mquinas fsicas._____________________

3 Vmware Empresa multinacional lder em virtualizao e infraestrutura em nuvem.3.2 HISTRICO

Pode-se dizer que a virtualizao surgiu por volta de 1959, atravs de um artigo publicado Time Sharing Processing in large computers, por Christopher Stranhey, um cientista da computao, em Nova York. A sua publicao tratou do uso da multiprogramao em tempo compartilhado e estabeleceu um novo conceito de maquinas de grande porte, podendo assim utilizar melhor os recursos de hardware.

Posteriormente, a IBM4 introduziu multiprocessamento em seus mainframes, permitindo que varias unidades de processamento trabalhassem como uma nica unidade. Atravs disso foi possvel abstrair e poder fazer mapeamento da memria real para memria virtual e tambm possibilitou a especificao de parties ou espaos de endereamento que eram utilizados por programas diferentes, ento surgiram s primeiras formas de virtualizao.

Inicialmente a virtualizao utilizou apenas o conceito de mquina virtual de processos, esse tipo de VM uma aplicao que executada em um sistema operacional X emulando o comportamento de um sistema operacional Y. Porm essa tecnologia pecava no desempenho e no desperdcio de capacidade do hardware fsico. O desempenho sacrificado por ser feita uma traduo de um sistema operacional para outro e o desperdcio da capacidade vem do fato que as maquinas virtuais oferecem dispositivos de I/O genricos e simples, assim sobrecarregando o sistema operacional.

A VM, da IBM, surgiu baseada no conceito de hypervisor que uma camada de software que permita que vrios sistemas operacionais diferentes rodem de maneira isolada em um nico equipamento.

Com o crescimento do processamento das mquinas e o aumento da confiabilidade e tambm a disponibilidade de redes de longa distancia com qualidade aceitvel, ficou evidente que a virtualizao seria uma tecnologia muito importante para o desenvolvimento das empresas, principalmente datacenters.

Na dcada de 90 que a virtualizao comeou a tomar um rumo maior, pois comearam surgir adaptaes tecnolgicas por parte dos fabricantes de processadores, hardware e sistemas operacionais.

_____________________

4 IBM Empresa multinacional pioneira no desenvolvimento de ferramentas e tecnologias modernas

Atravs desse desenvolvimento atingido, vrias empresas surgiram para desenvolver produtos voltados para virtualizao, na dcada de 90 foi o caso da Microsoft e Vmware, mais tardar surgiu tambm a Citrix.Atualmente a virtualizao no utilizada somente para aperfeioar mais o hardware que as empresas possuem, mas tambm para aproveitar melhor os recursos, diminuir seus custos. Para as empresas isso muito bom e tem revolucionado a maneira de como as empresas visualizam um departamento de TI.

3.3 BENEFICIOS

Os indutores da virtualizao so novas demandas oriundas a partir dos responsveis pela empresa. Os CIOs5 priorizam usar a TI para o crescimento dos negcios, introduzir flexibilidade, provar o valor do negcio de TI. J os responsveis pela infraestrutura querem reduzir o nmero de servidores, melhorar a disponibilidade, mitigar riscos de mudanas, etc.

Os desafios so diversos para um novo projeto de virtualizao, dentre eles o principal alterar a infraestrutura existente, considerando que a organizao no pode parar. A virtualizao vem para facilitar o gerenciamento da infraestrutura de maneira que fique mais organizado e seguro.

Virtualizar com certeza trar benefcios aos ambientes projetados, mas requer planejamento e aquisio de novos recursos, veja alguns provveis benefcios que voc pode conseguir atravs da virtualizao:

Reduo do TCO6 Podemos reduzir atravs da virtualizao, fabricantes disponibilizam ferramentas para ajudar no clculo da TCO, comparando a estrutura fsica com a virtualizada. Com essa abordagem fcil justificar um projeto de TI; Reduo do uso de espao fsico Utilizando virtualizao, utilizamos menos equipamentos com isso temos um ganho de espao fsico. Tambm

_____________________5 CIO Chief Information Officer um cargo dado a executivos que so responsveis pela TI da empresa e sistemas utilizados pela empresa.

6 TCO Total Cost of Ownership, uma estimativa financeira projetada para clientes e empresas para avaliar os custos diretos e indiretos relacionados ao seu departamento.com o uso de equipamentos como storage7, por exemplo, temos um ganho pois esse tipo de equipamento concentra bastante espao de armazenamento utilizando pouco espao; Reduo do consumo de energia Os servidores so quase sempre os responsveis pelo maior consumo de energia, e agrupando vrios servidores em uma nica mquina temos uma reduo no consumo;

Isolamento dos ambientes de testes, desenvolvimento e produo Construir ambientes separados para testes, desenvolvimento e produo geralmente tem um custo elevado, porm com uso de virtualizao possvel criar ambientes para testes, por exemplo, sem problema algum devido ao isolamento que temos em cada mquina;

Flexibilidade Em algum momento precisaramos de um servidor novo para levantar um servio na rede, sem a virtualizao teramos que fazer todo um processo de compra, aprovao e tudo mais, porm em um ambiente virtualizado temos a possibilidade de subir uma nova mquina sem passar por esses problemas; Padronizao A partir do momento em que adicionado o hypervisor, todo esforo de padronizao de plataforma fica mais simplificado, pois a relao com o hardware se d atravs dele; Gerenciamento centralizado O gerenciamento das mquinas virtuais fica centralizado atravs de uma nica interface, simplificando o ambiente e reduzindo custos; Simplificao de Tcnicas A implantao de tcnicas de alta disponibilidade como clusters de servidores e o uso de tecnologias de replicao para suportar a recuperao de desastres, pode ser simplificada com o uso da virtualizao.

Alm de todas essas vantagens a virtualizao ainda viabiliza a Cloud Computing8 e tcnicas de datacenter dinmico._____________________7 STORAGE Dispositivo projetado para agrupar diversos dispositivos de armazenamento de computador8 CLOUD COMPUTING Utilizao de recursos compartilhados e interligados por meio da internet3.4 PRINCIPAIS FORNECEDORES

Atualmente temos trs grandes empresas que so os principais fornecedores de software de virtualizao para servidores que so a: Vmware, Microsoft e Citrix, mais a frente mostraremos um pouco mais sobre as ferramentas de cada uma. Alm dessas principais existem outras tambm como Red Hat, Parallels e Novell.

Segundo pesquisa realizada pelo Enterprise Strategy Group com 365 respondentes de grandes empresas nos Estados Unidos em 2008, indicou:[...] todas as empresas entrevistadas j utilizam virtualizao de alguma forma. A maioria das organizaes utiliza o software da Vmware como principal ferramenta, seguido da Microsoft e Citrix.

Apesar de toda a concorrncia, todos os fornecedores querem adquirir seu espao, pensando desta maneira a Citrix e Microsoft esto desenvolvendo maneiras de gerenciar as mquinas virtuais que no esto em seu ambiente virtual, gerando um tipo de integrao para conseguirem aumentar sua fatia de mercado, conforme a reportagem do site cio.com.br

[...] O XenCenter da Citrix gerencia os ambientes XenServer; o ESX Server da VMware e o HyperV da Microsoft. A Microsoft promete que o seu Virtual Machine Manager 2008 (VMM), que est na verso beta agora, tambm suportar Xen e o ESX Server. No uma questo apenas de gerenciar ambientes VMware para converter clientes para o Hyper-V, queremos uma experincia de gerenciamento completo, garante Ed Yuen, gerente tcnico de produtos da Microsoft. Estamos no caminho para oferecer gerenciamento para os mltiplos fornecedores, diz Yuen. Ns reconhecemos que um cliente no ter apenas servidores Hyper-V ou servidores virtuais, eles tero racks VMware tambm e se tiverem, o VMM os gerenciar. [...]Com a concorrncia dessas empresas, a cada ano surgem vrias novidades relacionadas virtualizao, novas ferramentas que acabam melhorando a qualidade dos ambientes com base nesse conceito.3.5 LIMITAES

Apesar de encontrarmos dezenas de motivos para utilizar virtualizao, ainda nos ambientes empresariais podemos encontrar certas limitaes, que impossibilitem a utilizao de um ambiente 100% virtualizado. Existem empresas que possuem servidores muitos crticos e preferem no virtualizar o equipamento para no ter que dividir as caractersticas da mquina com vrias VMs.

Podemos listar algumas limitaes que empresas podem encontrar:

Aplicativos e carga excessiva muitas empresas preferem no virtualizar servidores de banco de dados, por serem uma ferramenta bastante crtica dentro da organizao. Aplicando a virtualizao pelo menos uma pequena parte dos recursos vo para o hypervisor e assim podem at comprometer o desempenho do banco de dados; Gerenciamento de licenciamento A questo do licenciamento pode ser um fator limitante, em alguns casos o licenciamento pode variar quando utilizado de forma virtual ou de forma fsica. Dessa maneira temos que ficar atentos a essa questo para no ter problemas futuros;

Falta de capacitao Por ser uma tecnologia relativamente nova, existem ainda poucos profissionais que entendam plenamente e dominem as tcnicas. Esse aspecto poder ser um fator de limitao, quando for escolher quem ir elaborar o projeto.

Custo do projeto O custo pode se tornar uma limitao, j que em diversos projetos de virtualizao quase sempre temos que melhorar as mquinas fsicas para elas terem um desempenho maior e concentrarem um nmero maior de mquinas virtuais.3.6 UTILIZAO

O software de virtualizao pode ser utilizado de vrias maneiras e para vrias finalidades. Alguns desses usos so: Implementar a consolidao e a conteno dos servidores de produo; Conter a proliferao de servidores com a execuo de aplicativos e softwares em mquinas virtuais;

Tornar a nvel corporativo, uma estrutura mais confivel e escalvel; Propiciar a continuidade do negcio a um custo reduzido;

Melhorar a disponibilidade de aplicaes crticas;

Pode-se implantar uma plataforma unificada de recuperao de desastres;

Simplificar o teste e desenvolvimento de softwares;

Melhorar a produtividade;

Proteo de desktops coorporativos, fornecendo uma imagem padro de desktop coorporativo em mquinas virtuais. Essas mquinas podendo ser acessadas por thin clients9 ou computadores.

_____________________8 THIN CLIENT um computador cliente em uma rede cliente-servidor, com poucos recursos de modo que ele depende primariamente de um servidor para processar suas atividades.4 TCNICAS DE VIRTUALIZAO

Um sistema de computao pode ser dividido em quatro grandes componentes: hardware, sistema operacional, aplicativos e usurios. Esses componentes so divididos em subcamadas e para entender melhor o principio de funcionamento da virtualizao e dos tipos de mquinas virtuais de serem criadas precisamos entender os dois aspectos bsicos que so o hardware e o sistema operacional.

O uso de nveis de abstrao e interfaces, tanto para os componentes do sistema operacional como para os componentes de hardware, permitiu que cada componente fosse visto como um subsistema independente oferecendo servios para os demais, desta maneira no preciso saber detalhes internos como a implementao, mas apenas conhecer a interface e os servios oferecidos. Vamos ver um pouco mais de cada um desses componentes.

HARDWAREA arquitetura de computadores faz a descrio lgica e funcional dos componentes que formam o hardware de um sistema operacional e suas interaes. A arquitetura pode ser dividida em trs grandes partes (CARIS-SIMI, 2009): Conjunto de instrues de mquina a abstrao do processador atravs de seu conjunto de instrues de mquina. Inclui tambm modos de endereamento possveis e os registradores de mquina existentes; Projeto do sistema envolve componentes externos ao processador como barramentos, memria, controladores, entre outros. Trata ainda dos mecanismos de suporte necessrios a multiprocessadores por exemplo.

Microarquitetura descrio de como so constitudas as unidades internas de um processador e como elas so interligadas para implementar o conjunto de instrues.Cada uma dessas partes possui um nvel de abstrao que fornece um conjunto de servios e uma interface. O conjunto de instrues (chamado de ISA) a interface entre o nvel de abstrao de hardware e sistema operacional.

SISTEMA OPERACIONAL

O sistema operacional um alocador de recursos, ele atua como um gerente de recursos e os aloca a programas e usurios especficos, conforme necessrio para assim executar as tarefas.Segundo Alexandre Carissimi, professor da universidade federal do Rio Grande do Sul, os sistemas operacionais funcionam da seguinte forma:

Sistemas operacionais funcionam baseados em processo. Um processo uma abstrao que representa um programa em execuo. Cada processo um ambiente de execuo isolado dos demais processos que executa sobre um processador lgico, isto , um processador virtual, vinculado a si mesmo no momento da criao do processo. Cabe ao ncleo do sistema operacional, atravs do seu escalonador, alternar os diferentes processadores lgicos (virtuais) sobre um processador fsico. A iluso de paralelismo criada pelo chaveamento rpido entre os processos.Para manter um controle sobre o sistema de computao, os desenvolvedores criaram um sistema dual de execuo privilegiado e no privilegiado. Um processo ou programa de computador s pode empregar instrues no privilegiadas, entretanto em outras situaes, como realizar uma operao de I/O, os processos de usurios precisam executar em modo privilegiado.Um sistema operacional fornece um ambiente para execuo de programas. Fornece servios para programas e para os usurios dos programas. Os principais servios so: execuo de programas, operaes de I/O, manipulao do sistema de arquivos, comunicao e deteco de erros.

Um sistema de computao formado por camadas em uma hierarquia. O hardware o nvel mais baixo e o kernel9 executando no prximo nvel utiliza instrues de hardware para criar um conjunto de camadas ao sistema. Os processos, ento, _____________________9 KERNEL O kernel o responsvel no sistema operacional por fazer a ligao das aplicaes ao hardware da mquina.acima do kernel podem fazer chamadas ao sistema ou instrues de hardware.

A figura 5 ilustra os modelos de sistema de computao com mquina virtual e com mquina no virtual.

FIGURA 5: Modelo de sistema no virtual esquerda e sistema virtual direita4.1 CATEGORIAS

Para entender virtualizao, temos que entender que ela consiste em estender ou substituir um recurso ou uma interface existente por outro, de modo que imite um comportamento. Desta forma podemos classificar os softwares de virtualizao de trs maneiras:

Nvel de Hardware A camada de virtualizao posta diretamente sobre a mquina fsica e se apresenta as camadas superiores como um hardware abstrato similar ao da mquina original; Nvel de sistema operacional A camada de virtualizao um mecanismo que permite a criao de parties lgicas em uma plataforma de maneira que cada partio seja vista como uma mquina isolada, porm compartilhando o mesmo sistema operacional. Nesse caso a camada de virtualizao fica inserida entre o sistema operacional e as aplicaes;

Nvel de linguagem de programao um programa de aplicao do sistema operacional, tem como objetivo definir uma mquina abstrata sobre a qual executa uma aplicao desenvolvida em uma linguagem de programao de alto nvel.

Tendo o conhecimento das categorias que podemos virtualizar vamos entender um pouco mais de hypervisores, que so os mais utilizados atualmente.

4.2 HYPERVISORESOs hypervisores tambm podem ser chamados de mquinas virtuais de sistema, esse sistema oferece um ambiente completo de execuo onde podem coexistir um sistema operacional e vrios processos, possivelmente de diferentes usurios, desta maneira podendo executar diversos sistemas operacionais hspedes, um em cada mquina simultaneamente.As suas principais funes consistem do agendamento, gerncia de memria, manuteno do estado das mquinas virtuais e tambm permitem criar parties para as mquinas virtuais, mantendo o isolamento entre as parties.As caractersticas principais de um hypervisor so a segurana sobre os recursos virtualizados e a agilidade de reconfigurar recursos computacionais sem interromper as operaes do servidor de mquinas virtuais. Basicamente podemos classificar os hypervisores em dois tipos:TIPO 1 OU BAREMETAL

Nesse tipo o hypervisor roda diretamente no hardware do servidor, tambm conhecido por baremetal. Tem a funo de controlar o acesso do sistema operacional convidado, o seu papel compartilhar os recursos do hardware entre as mquinas virtuais de forma que cada mquina virtual imagine ter recursos de hardware como: processador, memria, meios de armazenamento e dispositivos de I/O exclusivos.

Esse tipo de hypervisor corresponde aos atuais Vmware ESX Server, Microsoft Hyper-V e Citrix Xen Server, todos esses veremos um pouco mais adiante. Uma variao do baremetal o embeeding hypersisor que possui um tamanho menor e um impacto mnimo nos recursos e no desempenho do servidor fsico. Ainda dentro dessa categoria temos dois tipos de hypervisores baremetal que so: Monoltico Necissita de uma grande quantidade de cdigo entre os recursos de hardware e as VMs, porque esse tipo de hypervisor emula todo o hardware para as VMs, Nesta opo os drivers ficam no hypervisor;

Microkernelizado Utiliza drivers na prpria mquina virtual e a nica camada entre o sistema operacional convidado e o hardware o hypervisor. Os drivers esto na prpria mquina virtual, esse tipo tem mais segurana na sua arquitetura, devido a uma superfcie de ataque mnima.

FIGURA 6: modelo de hypervisor monoltico (a) e microkernelizado (b)

TIPO DOIS

uma aplicao que fornece um ambiente de execuo para outras aplicaes. Roda sobre um sistema operacional nativo como se fosse um processo deste. A camada de virtualizao composta por um sistema operacional convidado possivelmente diferente do sistema operacional nativo, e por um hardware virtual criado sobre os recursos de hardware oferecidos atravs do sistema operacional nativo. Um bom exemplo seria a mquina virtual do Java (JVM).

Tendo entendido os tipos de hypervisores agora podemos conhecer mais os tipo de virtualizao que podemos fazer.

4.3 VIRTUALIZAO TOTALA virtualizao total realiza uma abstrao completa do sistema fsico e cria um sistema virtual completo. Esse tipo de virtualizao facilita a migrao das mquinas virtuais entre servidores fsicos, pois so totalmente independentes das funes fsicas do servidor. Nesse caso como o hypervisor controla todo o processo e faz chamada ao hardware o desempenho pode ser prejudicado.

A virtualizao total uma combinao de tcnicas de translao binria e execuo direta. O sistema operacional convidado totalmente abstrado e isolado do hardware, esse tipo de virtualizao no requer nenhum tipo de modificao no hardware ou no sistema operacional.

Existem alguns inconvenientes no uso da virtualizao total que so:

As instrues, por no serem modificadas, precisam ser testadas pelo hypervisor para saber se so sensveis ou no;

A mquina virtual possui suporte a um conjunto genrico de dispositivos devido a diversidade de dispositivos existentes. E como os dispositivos so genricos, temos uma pequena perda de desempenho;

Existem alguns problemas tcnicos relativos a implementao da gerncia de memria.

Esse tipo de virtualizao consiste em prover uma rplica (virtual) do hardware da mquina de tal forma que o sistema operacional e suas aplicaes possam executar como se estivesse diretamente sobre o hardware original.

FIGURA 7: Arquitetura do tipo Virtualizao total4.4 PARAVIRTUALIZAOA paravirtualizao surgiu para contornar as desvantagens da virtualizao total, na questo de processamento. A mquina virtual enxerga uma abstrao do hardware que no idntica ao hardware fsico. Os dispositivos de hardware so acessados por drivers de dispositivos do prprio hypervisor, utilizar esses drivers interessante, pois aperfeioa o desempenho. Porm a paravirtualizao requer que o sistema operacional convidado seja modificado.Esse modelo uma alternativa para contornar problemas de desempenho. Para isso o sistema operacional convidado alterado para chamar a mquina virtual sempre que for executar uma instruo sensvel.

Devido a caracterstica de ter que usar um sistema operacional que seja modificado, a paravirtualizao um pouco mais difcil de ser adotada, pois teramos que usar apenas sistemas operacionais que fossem compatveis.

Abaixo podemos ver a arquitetura da paravirtualizao, muito parecida com a virtualizao total, mas difere-se na questo do sistema operacional.

FIGURA 8: Arquitetura do tipo paravirtualizao

Um exemplo desse tipo de virtualizao o Xen Open Source, ele virtualiza o processador e a memria, usando o ncleo modificado do Linux e virtualizando o I/O com drivers de dispositivos customizados. Esse sistema utilizado pela mquina virtual da Oracle.4.5 VIRTUALIZAO ASSISTIDA POR HARDWAREA virtualizao assistida por hardware melhora o desempenho com um todo, pois ela age diretamente no processador. Essa forma de virtualizao utiliza a tecnologia de 64 bits dos processadores mais modernos. Nesse modo o sistema operacional passou a ter total prioridade sobre o sistema operacional, tendo acesso direto aos recursos sem qualquer emulao ou modificao e isto melhora o desempenho.Em um artigo do site clubedainformatica.com.br explicado como funciona essa tecnologia nos novos processadores da fabricante Intel.[...] O Intel VT adiciona uma instruo para que o software de virtualizao ou hypervisor possa ter um controle granular sobre o comportamento da CPU, essa instruo do ponto de vista do processador um bit que quando levado para o estado 0, ou VMX-root (Virtual Machine eXtention root) significa que se pode executar qualquer instruo no processador sem nenhuma restrio, inclusive somente neste contexto que se pode alterar o estado VT. Por outro lado, quando o VT levado para 1, ou VMX-non root, significa que o processador fica configurado para entender que a execuo neste contexto de uma mquina virtualizada, portanto algumas instrues, as mais privilegiadas, so desabilitadas e os ponteiros do processador deste contexto sero armazenados em cache dentro do prprio processador para acelerar o compartilhamento do tempo de processamento de outras mquinas virtuais, j que a gravao e recuperao no cache do processador so muito mais velozes do que se fosse memria principal.[...]4.6 COMPARAO DAS TCNICAS DE VIRTUALIZAO

A tabela 1 abaixo faz um comparativo entre as tcnicas de virtualizao para podermos ter uma ideia de qual acaba tendo um desempenho melhor e como funcionam, observe que eles utilizam uma combinao de tcnicas e tiram o melhor proveito de cada uma delas.

Virtualizao TotalVirtualizao assistida por HardwareParavirtualizao

Modificao do Sistema Operacional/CompatibilidadeTranslao binria e Execuo diretaSada para modo raiz nas instrues privilegiadasHypercalls

DesempenhoBomConsidervelMelhor em certos casos

Usado porVmware, Microsoft, ParallelsVmware, Microsoft, Parallels, XenVmware, Xen

Independncia entre Sistema Operacional convidado e VMMSimSimNo

TABELA 1: Comparativo das tcnicas de virtualizao5 VANTAGENS

Virtualizar com certeza nos propicia muitas vantagens, desta maneira podemos citar algumas e explor-las fazendo um comparativo entre um ambiente virtual e um ambiente fsico. Essas vantagens so: Segurana ganhamos com segurana atravs do isolamento que os hypervisores criam; Confiana e disponibilidade a partir de tcnicas que os prprios hypervisores disponibilizam pode-se criar clusters, facilitar o backup das mquinas virtuais; Custo poder utilizar um nico equipamento para gerenciar diversas mquinas diferentes, ganhamos na economia de energia eltrica, com ar condicionado, etc; Adaptao as diferentes cargas de trabalho Se em algum momento uma mquina virtual comea a ficar com poucos recursos, rpido e fcil adicionar mais recursos a ela, desde que tenha disponibilidade na mquina fsica; Balanceamento de carga atravs da utilizao de clusters que os prprios hypervisores disponibilizam; Suporte a aplicaes legadas suporte a diversos sistemas operacionais, no tendo limitaes.Foram citadas algumas vantagens que discutiremos um pouco melhor nas prximas pginas.

5.1 DISPONIBILIDADE E RECUPERAO

A alta disponibilidade (HA) e a recuperao de desastres (DR) devem ser pensados como algo continuo e que acontece em vrias camadas, cada camada propicia nveis de disponibilidade adequados para a camada superior. Essas camadas so: Plataforma servidores com redundncia de fontes e discos;

Dados dados armazenados pela rede com redundncia, com uso de storages;

Aplicao cluster10 failover de aplicao;

Site replicao do site.

No podemos pensar em alta disponibilidade e recuperao de desastres em um nico nvel. Por exemplo, utilizar um Raid11 e uma fonte redundante no servidor no te garante que se acontecer algum problema em uma fonte ou em um hd, seus dados armazenados neste equipamento ficaro intactos.

A alta disponibilidade pode acontecer no nvel do hardware com a utilizao de componentes redundantes e tolerantes a falhas. Os servidores podem ser tolerantes a falhas com o apoio de uma verso especifica de sistema operacional.

Para conseguir gerar mtricas podemos usar a frmula abaixo para saber o grau de disponibilidade de um sistema.

A = MTBF / (MTBF+MTTR)

Onde A o grau de disponibilidade expresso em porcentagem, MTBF o tempo entre falhas e MTTR o tempo mximo de reparo. Por exemplo, se um sistema tem MTBF de 100.000 horas e o MTTR de 1 hora, a disponibilidade (A) de 99,9999%. Ou seja, em 11 anos haver 6 minutos de downtime.

Para aumentar a disponibilidade de servidores podemos fazer clusters. A ideia de cluster aumentar a disponibilidade do ambiente, aumentar o desempenho da aplicao e reduzir a complexidade de gerenciamento. Os softwares de virtualizao trouxeram novas opes de clusters, facilitando o seu uso.

_____________________10 CLUSTER Vrios computadores que rodam o mesmo servio, dispondo de um ambiente redundante.11 RAID So discos trabalhando em conjunto para um mesmo fim, aumentar a redundncia do sistema.

PRINCIPAIS TIPOS DE CLUSTERS

Cluster de alta disponibilidade HA oferecem redundncia com capacidade de failover automtico;

Cluster de balanceamento de carga LB oferecem melhora da capacidade para execuo da carga de trabalho.

Cluster de alta performance HPC e HTC oferecem um aumento da performance da aplicao

O cluster HA destina-se aos aplicativos que tem estado de execuo demorada na memria ou que tm estados de dados frequentemente atualizados. J o cluster LB, destina-se a aplicativos que no tem estado de execuo demorada na memria.Fazer um cluster no algo muito fcil, porm quando utilizado junto com um hypervisor acaba se tornando algo mais fcil. Quando no se utiliza virtualizao deve-se partir para outras ferramentas como Microsoft Cluster Server, Red Hat Cluster Suite ou Oracle ClusterWare.

5.2 BACKUP

O backup uma cpia dos dados de produo, criada e retida para o propsito de recuperar dados deletados ou corrompidos. O backup deve ser realizado por diversas razes: Requisito de negcio;

Requisitos legais;

Proteo contra falhas de hardware;

Proteo contra falhas de aplicao;

Proteo contra falhas de usurios.

Realizar um backup de uma mquina virtual compreende todos os arquivos desta mquina, suas configuraes, suas caractersticas. Existem trs formas bsicas de se fazer backup de mquinas virtuais que so:

Baseado em convidado nesse formato possvel executar as ferramentas tradicionais de backup dentro do prprio sistema operacional, do mesmo modo que se esse sistema estivesse sendo rodado em uma mquina fsica. A vantagem de utilizar esta forma de backup que a recuperao dos dados mais fcil, porm h uma desvantagem que para cada mquina virtual voc ter que possuir uma licena do programa usado para o backup; Baseado em host nesse formato possvel fazer um backup de toda mquina virtual, no ser necessrio utilizar diversas licenas e ser possvel ter uma cpia idntica de cada mquina virtual, porm a recuperao de arquivos separados seria bem mais difcil;

Baseado em Proxy envolve um servidor de backup dedicado em uma mquina fsica e controla o software de virtualizao. possvel gerar cpias idnticas das mquinas ativas. Produtos da Vmware e Microsoft j conseguem fazer isso.

Realizar esses backups que criam uma imagem da mquina muito importante para caso acontea algum problema, o tempo para voltar o servio seja o menor possvel. Pois basta ter uma mquina disponvel e indicar essa mquina do backup e pronto ela j estar funcionando. Por outro lado se fosse uma mquina fsica teria que ser feito toda uma nova reinstalao e depois restaurar o backup.

5.3 SEGURANA

A segurana da virtualizao um aspecto essencial a ser considerado quando da escolha do software de virtualizao. Normalmente a segurana garantida pelo hypervisor. O hypervisor possui mecanismos de deteco de intruso e controla o acesso aos discos e rede.

A arquitetura do hypervisor possibilita normalmente ter uma camada de virtualizao que acaba contribuindo para a segurana, compatibilidade com as tcnicas para uso de storage, implementao de tcnicas de segurana de rede como: integrao com ad, permisses e regras customizadas, controle de sesses de usurio do virtual center, trilhas de auditoria entre outros.

Diversos mecanismos de segurana esto sendo adicionados aos softwares de virtualizao, melhorando a segurana de todo ambiente.

Devido ao isolamento de uma mquina virtual, vulnerabilidades de um servio no prejudicariam os demais.

No porque uma mquina tem um isolamento das outras que ela est segura, para garantir isso se deve instalar atualizaes dos aplicativos, protege-las de vrus, etc. Manter as polticas de backup funcionando tambm muito importante para segurana da empresa caso acontea algum problema.6 SOFTWARES DE VIRTUALIZAO

A partir das prximas pginas falaremos um pouco mais dos trs softwares de virtualizao mais utilizados no momento: Vmware, Hyper-V e XenServer. Todos basicamente tm o mesmo principio de funcionamento, porm cada um com suas caractersticas que criam seu diferencial.6.1 VMWARE

O Vmware vSphere uma soluo de virtualizao, fornecida pela empresa VMware, baseada em hypervisor. O vSphere lder em ambientes coorporativos segundo a prpria Vmware, mais de 170.000 empresas em todo o mundo j utilizam a soluo. O vSphere foi o primeiro sistema operacional para virtualizao lanado.

A proposta do software reduzir o custo de capital e o custo operacional com a infraestrutura de TI atravs da virtualizao, alm de aumentar o controle sobre o fornecimento de servios de TI, preservando a flexibilidade de escolha entre qualquer sistema operacional disponvel.

O vSphere permite que seja possvel rodar mltiplos sistemas operacionais em uma mquina fsica simultaneamente e tambm otimizar e balancear recursos entre vrias mquinas fsicas.

BENEFCIOS

Custos reduzidos e melhor eficincia de TI ajuda o fornecimento dos servios de TI com mais eficincia, eliminando investimentos de capital desnecessrios e reduzindo o custo e a complexidade do gerenciamento e da manuteno da infraestrutura; Maior controle de TI por meio da automao do nvel de servio permite automatizar o fornecimento de SLAs12, cobrindo disponibilidade, segurana e escalabilidade, mudando o paradigma de gerenciamento;

_____________________12 SLA Acordo de nvel de servio, so usados para mensurar e monitorar o desempenho de um fornecedor. Departamento de TI com possibilidade de escolha da mais possibilidade ao departamento de TI em escolher o hardware padro apropriado, a arquitetura de aplicativos, etc.LICENCIAMENTO

O licenciamento do Vmware feito por processador da mquina fsica em que ser instalado e dependendo a verso escolhida do software h algumas limitaes relacionadas ao limite de ncleos que podem ser adicionados a cada mquina virtual, quantidade de memria que pode ser usada.

A Vmware disponibiliza trs verses do sistema: Standard, Enterprise e Enterprise Plus, cada uma com suas caractersticas. A verso standard a que possui mais limitaes e a verso mais barata.A licena Standard segundo o site da Vmware acessado em janeiro de 2013 est custando USD 995.00, essa licena d suporte a uma CPU com at seis ncleos.

AVALIAO

No geral a soluo da Vmware bem completa e com bastantes recursos, por isso atualmente a soluo mais utilizada, porm tem um custo maior do que as outras solues do mercado. Mas para empresas que querem ter o melhor produto e possuem recursos para investir, vale a pena.6.2 HYPER-V SERVER

O Hyper-V Server uma soluo de virtualizao, fornecido pela empresa Microsoft, baseada em hypervisor. uma soluo com vrios recursos incluindo Clustering Failover13, produz um impacto pequeno e requer pouca carga administrativa. O Hyper-V uma opo para empresas que querem investir em

_____________________13 CLUSTERING FAILOVER Conjunto de computadores independentes que trabalham juntos para aumentar a disponibilidade de servios em geral.virtualizao sem gastar com novas licenas do Windows Server, ou outros sistemas operacionais que estejam instalados nos servidores.

indicado para empresas precisam de um licenciamento flexvel e de baixo custo. A maior utilizao do Hyper-V em ambientes de Infraestrutura de Estaes de Trabalho Virtuais (VDI), nesse tipo de ambiente todo ambiente do cliente virtualizado centralizando as estaes de trabalho dos usurios.

BENEFCIOS

Virtualizao com custo competitivo A soluo do Hyper-V melhora a utilizao de recursos e disponibilidade, alm de ser uma soluo simples de se utilizar; Aumento da escalabilidade e no desempenho Na verso atual do Hyper-V possvel virtualizar qualquer carga de trabalho, aumentando relativamente a sua escalabilidade; Utilizao de competncias existentes Alm de possuir muitos profissionais que conhecem os produtos Microsoft, h tambm uma grande comunidade disposta a colaborar com dvidas e problemas.LICENCIAMENTO

Para utilizar o Hyper-V Server basta fazer o download no site da prpria Microsoft e instalar em um servidor. O Hyper-V no tem custo algum voc pode instalar em uma mquina e subir quantas outras forem necessrias, a nica questo de licenciamento sero dos sistemas operacionais das mquinas virtuais.Os direitos de virtualizao dependem da verso do Windows adquirida pela empresa, por exemplo, se for adquirida uma licena do Windows Server 2012 Datacenter pode-se subir ilimitadas mquinas no mesmo equipamento utilizando a mesma licena.

AVALIAO

O Hyper-V Server oferece muitos recursos, alguns recursos comuns de outros hypervisores que valorizam sua implantao. recomendado para empresas possuem um parque com grande quantidade de servidores Windows Server e que estejam com problemas de licenciamento. Apresenta compatibilidade com quase todos os sistemas operacionais Windows e alguns Linux tambm.6.3 CITRIX XENSERVER

O XenServer uma soluo de virtualizao, fornecido pela empresa Citrix, baseado em hypervisor. uma soluo que contm diversos recursos para gerenciar uma infraestrutura virtual. reconhecido como um dos softwares de virtualizao mais seguro e rpido. Foi projetado para criar uma gesto eficiente de servidores virtuais Windows e Linux

A soluo XenServer vem com recursos que facilitam a migrao de mquinas virtuais, tem ganhado mercado em solues de Cloud Computing com uma plataforma inserida em suas ltimas verses.BENEFCIOS

Reduo dos custos de energia Com a reduo do nmero de servidores fsicos as empresas conseguem diminuir seus gastos com energia eltrica e resfriamento; Aumento de agilidade e eficincia Clientes conseguem se familiarizar com as mudanas, otimizando atividades e automatizando tarefas repetitivas;

Melhora de desempenho e produtividade do usurio Permite recuperao automtica de falhas de hardware e fornece recursos de failover em situaes de desastre.

LICENCIAMENTO

A Citrix disponibiliza duas verses do seu hypervisor, uma verso gratuita e outra paga, a verso paga mais barata sai por USD 1000,00. Por outro lado a verso gratuita oferece bastantes recursos, s que deve ser renovada todo ano a licena, caso essa licena seja expirada, a estrutura toda pode parar.

No caso do XenServer pago ser necessrio ter instalado um gerenciador de licenas da Citrix que far o controle das licenas. O licenciamento feito por mquina, ou seja, para cada mquina virtual nova ter que possuir uma licena.

AVALIAO

No geral o XenServer traz vrios recursos inclusive na verso gratuita que podem agradar diversas empresas, porm devido forma de licenciamento as empresas tero que gastar um pouco a mais para implantar nos servidores. Apresenta compatibilidade com diversos sistemas operacionais e possui uma estrutura j bastante consolidada.7 PROJETO DE VIRTUALIZAO

Este projeto de virtualizao vai consistir basicamente em demonstrar como possvel atravs de uma estrutura virtualizada, gerar benefcios para a empresa. O ambiente que ser apresentado de um projeto de virtualizao que participei em uma grande empresa da regio de Londrina-PR.

Para os clculos que sero apresentados vou utilizar valores prximos do real, para conseguirmos obter uma comparao entre o antes do projeto e o depois.

7.1 LEVANTAMENTO DE REQUISITOS

Nesta etapa do projeto ser feito o levantamento de todos os equipamentos para saber o que roda em cada um para assim sabermos o impacto que pode causar a mudana na empresa.

A estrutura conta com 13 servidores todos fsicos que sero descritos abaixo: Servidor Primrio de Active Directory Servios rodando: controlador de Domnio, Servios de e-mail e site, backups so copiados junto ao controlador Secundrio de domnio. Hardware atual: Processador Xeon com 4 GB de memria RAM, Sistema operacional: Windows 2003 Server Standard; Servidor Secundrio de Active Directory Servios rodando: Servidor dedicado para replicao (cpia) das informaes do servidor primrio, poltica de atualizao WSUS e para implantao das polticas de backup. Hardware atual: Processador Core2Duo, 2 GB de memria RAM, Sistema operacional: Windows Server 2003 Stardard;

Servidor Firewall Servios rodando: firewall, VPN para usurios externos, controle de acesso. Hardware atual: Core2Duo, 4 GB de memria RAM, Sistema operacional: Windows 2003 Standard;

Servidor Firewall Servios rodando: firewall, VPN para usurios externos, controle de acesso, quando o firewall principal cai este assume. Hardware atual: Celeron, 2 GB de memria RAM, Sistema operacional: Windows 2003 Standard; Servidor Aplicativos Servios rodando: sistema interno da empresa de controle de entrada/sada. Hardware atual: Dual Core, 2 GB de memria RAM, Sistema operacional: Windows XP;

Servidor Aplicativos Servios rodando: sistema interno da empresa de controle de funcionrios. Hardware atual: Dual Core, 4 GB de memria RAM, Sistema operacional: Windows 2003 Standard irregular;

Servidor Aplicativos Servios rodando: sistema interno da empresa. Hardware atual: Dual Core, 2 GB de memria RAM, Sistema operacional: Windows 2003 Standard irregular; Servidor Aplicativos Servios rodando: sistema interno para site e intranet. Hardware atual: Pentium, 2 GB de memria RAM, Sistema operacional: Windows 2003 Standard; Servidor Aplicativos Servios rodando: sistema interno da empresa. Hardware atual: Core2Duo, 2 GB de memria RAM, Sistema operacional: Windows 2003 Standard irregular; Servidor Aplicativos Servios rodando: sistema interno da empresa de monitoramento. Hardware atual: Celeron, 2 GB de memria RAM, Sistema operacional: Windows 7 irregular; Servidor ERP Servios rodando: ERP da empresa. Hardware atual: Intel Xeon, 12GB de memria RAM; Servidor Oracle Servios rodando: Banco de dados da empresa. Hardware atual: Intel Xeon, 8GB de memria RAM.Atravs do levantamento dos equipamentos podemos notar que possuem problemas de licenciamento e tambm de hardware defasado. O diagrama abaixo mostra a rede em uma viso geral de como atualmente.

FIGURA 9: Diagrama de rede atual, antes do projeto.7.2 DESAFIOS DO PROJETO

Para esse projeto sero encontrados alguns dos desafios abaixo:

O hardware atual no ser suficiente para o projeto de virtualizao, devero ser utilizados equipamentos novos; H problemas de licenciamento nos servidores;

No h servidor especfico de backup;

A sala possui dois equipamentos de ar-condicionado que esto funcionando no limite;

O tamanho da sala grande, gera problemas para refrigerar;

O tempo de parada deve ser mnimo; Melhorar a velocidade dos servios;

Reduzir o consumo de energia eltrica;

Convencer gerncia e diretoria dos benefcios da virtualizao;

Escolher o hypervisor que tenha uma melhor relao de custo x benefcio;

Obter retorno sobre o investimento (ROI).

7.3 SOLUES APRESENTADAS

Pensando na resoluo do problema atual do ambiente e levando em considerao diversos pontos de falha foram apresentadas as seguintes solues:

Compra de dois servidores HP DL 360 G7 com quatro discos de 450 GB SAS para utilizar a funo de RAID para ganhar em desempenho e segurana e adicionar 32GB de memria ao equipamento, o equipamento conta com fonte redundante; Diminuir o tamanho da sala para que o ar-condicionado funcione com mais eficincia, diminuir de 8m para 4m; Utilizar a Microsoft Hyper-V Server 2008 para virtualizar o ambiente, j que o utilizando ser possvel resolver o problema de licenciamento dos servidores e ter um custo x benefcio maior; Compra de duas licenas de Windows Server Enterprise 2008; Colocao de um Rack para melhorar a organizao.

FIGURA 10: Servidores aps realizao do projeto de virtualizao

7.4 INVESTIMENTO

Para melhorar a qualidade da infraestrutura conforme apresentada pelas solues, deve-se fazer um investimento inicial para compra dos equipamentos e das licenas para iniciar o processo de regularizao da nova estrutura conforme as boas prticas de desenvolvimento de projetos.

O investimento dever ser no valor de R$ 48.000,00 para a compra dos dois servidores e das duas licenas do Windows.7.5 BENEFCIOS APS A VIRTUALIZAO

Aps a virtualizao haver uma diminuio muito grande no consumo de energia eltrica, vamos fazer uma comparao:

SEM VIRTUALIZAR

Vamos fazer o clculo, para isso precisamos do valor da potncia da fonte dos servidores em watts. Todos os servidores possuem fonte de 500w reais. Tambm precisamos saber o valor do Kwh cobrado pela companhia de energia. Esse valor equivalente a 0,38493 reais. Agora vamos calcular o tempo que os servidores ficam ligados por ms para comear a resolver o problema.

THM = total de horas ligado x nmero de dias ligado

THM = 24 x 30

THM = 720 horas por ms Agora vamos calcular quanto a fonte de cada servidor consome em Kwh.

Consumo Kwh = (potncia da fonte x THM) / 1000

Consumo Kwh = (500 x 720) / 1000

Consumo Kwh = 360kwh Agora s falta saber quanto que custa por ms esse servidor ficar ligado todos os dias do ano.Gasto em R$ = consumo kwh x valor cobrado pela energia

Gasto em R$ = 360 x 0,38493

Gasto em R$ = 138,57 Agora que temos o valor que cada servidor consome, podemos somar os valores e ter o valor geral.

Total = gasto em R$ x numero de servidores

Total = 138,57 x 10

Total = 1385,70 reais

Podemos notar que esses servidores juntos geram um gasto bem alto de eletricidade por ms, agora vamos ver quanto os dois servidores virtualizados vo gastar.

VIRTUALIZADO

Os servidores novos apesar de possurem um maior poder de processamento, possuem uma fonte com 700w reais pouca diferena a mais do que estavam sendo usado nas mquinas anteriores. Para o clculo do valor gasto mensal utilizaremos o mesmo valor 0,38493 reais por kwh. Vamos calcular o tempo que os servidores ficam ligados por ms para comear a resolver o problema.

THM = total de horas ligado x nmero de dias ligado

THM = 24 x 30

THM = 720 horas por ms Agora vamos calcular quanto a fonte de cada servidor consome em Kwh.

Consumo Kwh = (potncia da fonte x THM) / 1000

Consumo Kwh = (700 x 720) / 1000

Consumo Kwh = 504kwh Agora s falta saber quanto que custa por ms esse servidor ficar ligado todos os dias do ano.

Gasto em R$ = consumo kwh x valor cobrado pela energia

Gasto em R$ = 504 x 0,38493

Gasto em R$ = 194,00

Agora que temos o valor que cada servidor consome, podemos somar os valores e ter o valor geral.

Total = gasto em R$ x numero de servidores

Total = 194 x 2

Total = 388,00 reais

Alm da diminuio de equipamentos dentro da sala, para ter um melhor aproveitamento do ar-condicionado, foi diminuda o tamanho da sala, anteriormente ela possua 8m e foi diminuda para 4m. Esse clculo de qual potncia do ar-condicionado seria necessrio foi fornecido pelo site do fabricante em uma calculadora online. Com isso tivemos tambm um ganho, pois era utilizado dois equipamentos de ar-condicionado de 9.000 BTUS e com essa diminuio no tamanho da sala somente um ar-condicionado ser suficiente. Para isso vamos fazer o clculo para saber quanto esses equipamentos gastam por ms. Primeiramente calcular o tempo que o ar-condicionado fica ligado:

THM = 24 x 30

THM = 720 horas por ms Agora vamos calcular quanto a fonte de cada ar-condicionado consome em Kwh. Cada ar-condicionado tem uma potncia de 970w.

Consumo Kwh = (potncia da fonte x THM) / 1000

Consumo Kwh = (970 x 720) / 1000

Consumo Kwh = 698,4kwh Agora s falta saber quanto que custa por ms esse ar-condicionado ficar ligado todos os dias do ano.

Gasto em R$ = consumo kwh x valor cobrado pela energia

Gasto em R$ = 698,4 x 0,38493

Gasto em R$ = 268,83

Agora que temos o valor que cada ar-condicionado consome, podemos somar os valores e ter o valor geral.

Total = gasto em R$ x numero de servidores

Total = 268,83 x 2

Total = 537,66 reais

Atravs destes clculos simples, porm que nos mostram uma diferena bem grande se considerarmos um perodo longo. Podemos notar que por ms economizaremos cerca de 1200,00 reais com uma mudana que melhorar toda estrutura. A ideia do projeto foi melhorar todo ambiente atravs da virtualizao gerando uma economia e um retorno positivo para a empresa.

7.6 RESULTADO

Aps a concluso do projeto de virtualizao a empresa obteve:

Um aumento de desempenho para acesso as aplicaes;

Aumento da produtividade;

Todos os servidores ficaram licenciados corretamente; Criado um servidor dedicado para backup de arquivos;

Reduo do tempo de downtime do sistema, que antes era de dias, para apenas alguns minutos em caso de parada de algum dos servidores;

Foi obtida uma reduo de aproximadamente 30% no consumo mensal de energia eltrica.No geral o projeto foi bastante satisfatrio, pois os benefcios obtidos foram de grande valia para a empresa. Os usurios notaram uma diferena na velocidade de acesso das aplicaes em rede, o trabalho ficou mais produtivo. Os gerentes e diretores puderam notar que atravs dessa melhoria seus dados tiveram uma proteo a mais junto ao novo servidor de backup e tambm que caso acontea algo o tempo de parada ser muito menor.As mquinas que antes eram servidores podero ser reutilizadas por usurios da empresa que possuem computadores com menos recursos, deste modo mquinas legadas sero substitudas por equipamentos melhores.8 CONCLUSO

A virtualizao uma ferramenta muito til e vem se tornando mais comum a cada dia em empresas de pequeno e grande porte, devido a facilidade de administrao do ambiente, da possibilidade de criar clusters de servidores, da possibilidade de melhorar o aproveitamento de recursos e tambm economizar principalmente com energia eltrica e colaborar com o meio ambiente.Foi apresentado de maneira simples e de fcil entendimento as diversas formas de criar um ambiente virtualizado, pudemos conhecer os principais hypervisores do mercado, conhecer suas vantagens e desvantagens, conseguimos mostrar atravs de um projeto de virtualizao as vantagens de utilizar este recurso.O resultado que obtivemos no projeto de virtualizao foi bastante satisfatrio pois ser gerado para a empresa uma economia de aproximadamente trinta por cento no consumo de energia eltrica, e ainda estar aproveitando melhor seus recursos atravs de um gerenciamento mais organizado e dinmico.

Na concluso do projeto o resultado superou as expectativas pois todos os usurios, gerentes e diretores notaram a melhora em desempenho para acesso as aplicaes internas da empresa. Isso com certeza conclui que o investimento feito pela empresa no foi em vo e que s tero benefcios de agora em diante.9 REFERNCIASGuioto, Thiago. Boas prticas antes de Virtualizar. Curitiba-PR, 2012. Disponvel em: http://thiagoguirotto.com.br/blog/?tag=boas-praticas-virtualizacao. Acesso em: 12 jan. 2013.

Nbrega, Joo. Cinco boas prticas para virtualizar servidores. So Paulo-SP, 2008. Disponvel em: http://www.computerworld.com.pt/2008/06/30/cinco-boas-prticas-para-virtualizar-servidores. Acesso em: 12 jan. 2013.Morimoto, E. Carlos. Mquinas virtuais: uma introduo. So Paulo-SP, 2006. Disponvel em: http://www.hardware.com.br/dicas/maquinas-virtuais-introducao.html. Acesso em 10 jan. 2013.Vmware. Conceitos bsicos da virtualizao. ________. Disponvel em: http://www.vmware.com/br/virtualization/virtualization-basics/virtual-machine.html. Acesso em 07 jan. 2013.

Vmware. Vmware vSphere, A excelncia em virtualizao. ________. Disponvel em: http://www.vmware.com/br/products/datacenter-virtualization/vsphere/compare-editions.html. Acesso em 18 jan. 2013.

Manfrin, Alexandre. Histria: Conhecendo a origem da virtualizao. Braslia-DF, 2010. Disponvel em: http://www.vmworld.com.br/br/index.php/component/content/article/50-virtualizacao/80-historia-conhecendo-a-origem-da-virtualizacao.html. Acesso em 16 jan. 2013

Connor, Deni. Fornecedores de virtualizao vo gerenciar ambientes da concorrncia. EUA, 2008. Disponvel em: http://cio.uol.com.br/tecnologia/2008/07/24/fornecedores-de-virtualizacao-vao-gerenciar-ambientes-da-concorrencia. Acesso em 22 jan. 2013.Strickland, Jonathan. Como funcionam os servidores virtuais. So Paulo, ___. Disponvel em: http://informatica.hsw.uol.com.br/servidor-virtual3.htm. Acesso em 18 jan. 2013.

Galdinus, Max. Paravirtualizao e outros tipos de virtualizao. ____, 2009. Disponvel em: https://blogs.oracle.com/galdino/entry/paravirtualizacao_e_outros_tip. Acesso em 24 jan. 2013.

Natrio, Rui. Virtualizao Assistida por Hardware Explicada. _________. Disponvel em: http://redes-e-servidores.blogspot.com.br/2011/11/virtualizacao-assistida-por-hardware.html. Acesso em 26 jan. 2013.Cruz, Plnio. Virtualizao Assistida por Hardware, o que isso? _____, 2009. Disponvel em: http://www.clubedainformatica.com.br/site/2009/02/16/virtualizacao-assistida-por-hardware-o-que-e-isso. Acesso em 16 jan. 2013.Menezes, Diogo. Virtualizao. Rio de Janeiro-RJ, 2008. Disponvel em: http://www.gta.ufrj.br/grad/08_1/virtual/VantagenseDesvantagens.html. Acesso em 19 jan. 2013.Weiss, Aaron. Prticas recomendadas em tecnologia de backup de servidor virtual. _____, 2011. Disponvel em: http://content.dell.com/br/pt/corp/d/large-business/server-backup-technology. Acesso em 14 jan. 2013.

Fernandes, Wilsterman. Segurana das Mquinas Virtuais: Ignorar seu prprio risco. _____, 2010. Disponvel em: http://virtualizationbrazil.com/2010/09/03/seguranca-das-maquinas-virtuais-ignorar-e-seu-proprio-risco. Acesso em 11 jan. 2013.

Microsoft. Microsoft Hyper-V Server. _____, 2012. Disponvel em: http://www.microsoft.com/pt-br/server-cloud/hyper-v-server/default.aspx. Acesso em 10 jan. 2013.

Citrix. XenServer Integrate, manage and automate a virtual datacenter. _____, 2012. Disponvel em: http://www.citrix.com/products/xenserver/overview.html. Acesso em 15 jan. 2013.

Web Ar-condicionado. Clculo de BTUs. _____, 2013. Disponvel em: http://www.webarcondicionado.com.br/calculo-de-btu. Acesso em 20 jan. 2013.FERNANDES, AGUINALDO ARAGON , DE ABREU, VLADIMIR FERRAZ. Implantando a Governana de TI - Da Estratgia Gesto de Processos e Servios. 2 ed. Brasport, 2009.

VERAS, MANOEL. Virtualizao Componente central do datacenter. 1 ed. Brasport, 2011.CENTRO DE CINCIAS Exatas e tecnolgicas

ENGENHARIA DA COMPUTAO

MURILO ALBEEST

VIRTUALIZAO DE SERVIDORES: COMO CRIAR UMA INFRAESTRUTURA MAIS FLEXVEL E ECONMICA

Londrina-PR

2013