ESTÁGIO CURRICULAR I INSTALAÇÃO E CONFIGURAÇÃO DE UM FRAMEWORK DISTRIBUÍDO PARA GERENCIAMENTO DE NUVENS COMPUTACIONAIS

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1 LUCAS DA CUNHA ESTÁGIO CURRICULAR I INSTALAÇÃO E CONFIGURAÇÃO DE UM FRAMEWORK DISTRIBUÍDO PARA GERENCIAMENTO DE NUVENS COMPUTACIONAIS EMPRESA: Universidade do Estado de Santa Catarina SETOR: Departamento de Ciência da Computação Grupo de Redes e Aplicações Distribuídas SUPERVISOR: Charles Christian Miers ORIENTADOR: Guilherme Piegas Koslovski CURSO DE BACHARELADO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS - CCT UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC JOINVILLE SANTA CATARINA - BRASIL MAIO

2 2 APROVADO EM.../.../... Professor Guilherme Piegas Koslovski Titulação Doutor Professor Orientador Professora Janine Kniess Titulação Doutora Professor Rafael Rodrigues Obelheiro Titulação Doutor Charles Christian Miers Supervisor da CONCEDENTE

3 3 Carimbo da Empresa UNIDADE CONCEDENTE Razão Social: FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CNPJ: / Endereço: Avenida Madre Benvenuta, 2007 Bairro: Itacorubi CEP: Cidade: Florianópolis UF: SC Fone: (48) Supervisor: Charles Christian Miers Cargo: Professor ESTAGIÁRIO Nome : Lucas da Cunha Matrícula: Endereço: Rua Paulo Malschitzki 100 ap 205 Bairro: Bom Retiro CEP: Cidade: Joinville UF: SC Fone: (47) Curso de : Ciência da Computação Título do Estágio: Instalação e Configuração de um framework Distribuído para Gerenciamento de Nuvens Computacionais Período: 26/03/2013/ - 10/06/2013 Carga horária: 180 horas AVALIAÇÃO FINAL DO ESTÁGIO I PELO CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS Representada pelo Professor da Disciplina: Charles Christian Miers CONCEITO FINAL DO ESTÁGIO I Excelente (9,1 a 10) Muito Bom (8,1 a 9,0) Bom (7,1 a 8,0) Regular (5,0 a 7,0) Reprovado (0,0 a 4,9) NOTA ETG I (Média do Processo) NOTA ETG II (Média do Processo) Rubrica do Professor da Disciplina Joinville / /

4 4 Nome do Estagiário : Lucas da Cunha QUADRO I AVALIAÇÃO NOS ASPECTOS PROFISSIONAIS QUALIDADE DO TRABALHO: Considerando o possível. ENGENHOSIDADE: Capacidade de sugerir, projetar, executar modificações ou inovações. CONHECIMENTO: Demonstrado no desenvolvimento das atividades programadas. CUMPRIMENTO DAS TAREFAS: Considerar o volume de atividades dentro do padrão razoável. ESPÍRITO INQUISITIVO: Disposição demonstrada para aprender. INICIATIVA: No desenvolvimento das atividades. SOMA Pontos QUADRO II AVALIAÇÃO DOS ASPECTOS HUMANOS ASSIDUIDADE: Cumprimento do horário e ausência de faltas. DISCIPLINA: Observância das normas internas da Empresa. SOCIABILIDADE: Facilidade de se integrar com os outros no ambiente de trabalho. COOPERAÇÃO: Disposição para cooperar com os demais para atender as atividades. SENSO DE RESPONSABILIDADE: Zelo pelo material, equipamentos e bens da empresa. SOMA Pontos PONTUAÇÃO PARA O QUADRO I E II Sofrível - 1 ponto, Regular - 2 pontos, Bom - 3 pontos, Muito Bom - 4 pontos, Excelente - 5 pontos LIMITES PARA CONCEITUAÇÃO AVALIAÇÃO FINAL Pontos De 57 a 101 SOFRÍVEL SOMA do Quadro I multiplicada por 7 De 102 a 147 REGULAR SOMA do Quadro II multiplicada por 3 De 148 a 194 BOM SOMA TOTAL De 195 a MUITO BOM De 241 a 285 EXCELENTE Nome da Empresa: Universidade do Estado de Santa Catarina Representada pelo Supervisor: Charles Christian Miers CONCEITO CONFORME SOMA TOTAL Rubrica do Supervisor da Empresa Local: Data : Carimbo da Empresa

5 5 UDESC UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS - FEJ PLANO DE ESTÁGIO CURRICULAR I ESTAGIÁRIO Nome: Lucas da Cunha Matrícula: Endereço (Em Jlle): Rua Paulo Malschitzki, 100, Ap. 205 Bairro: Bom Retiro CEP: Cidade: Joinville UF: SC Fone: (47) dacunhalucas@hotmail.com Regularmente matriculado no semestre: 2013/1 Curso: Bacharelado em Ciência da Computação Formatura (prevista) Semestre/Ano: 2/2013 UNIDADE CONCEDENTE Razão Social: FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CNPJ: / Endereço: Avenida Madre Benvenuta, 2007 Bairro: Itacorubi CEP: Cidade: Florianópolis UF: SC Fone: (48) Atividade Principal : Ensino, Pesquisa, Extensão Supervisor: Charles Christian Miers Cargo: Professor DADOS DO ESTÁGIO Área de atuação: Configuração de sistemas distribuídos Departamento de atuação: Departamento de Ciência da Computação Grupo de Redes e Aplicações Distribuídas Fone: Total de horas do Estágio: 180 Horário do estágio: Segunda-feira: 14:00 18:00 Terça-feira: 10:00 12:00 14:00 16:00 Quarta-feira: 10:00 12:00 14:00 16:00 Quinta-feira: 14:00 18:00 Sexta-feira: 14:00 18:00 Período: 26/03/ /06/2013 Total de horas semanais: 20 Nome do Professor Orientador: Guilherme Piegas Koslovski Disciplina(s) simultânea(s) com o estágio Quantas: 4 Quais: Trabalho de Conclusão de Curso II (TCC-II), Computação Evolucionária (TOCI-04), Animação por Computador (TOCI-13), Ética em Informática (ETI).

6 6 OBJETIVO GERAL Instalação e configuração de um framework distribuído para gerenciamento de Nuvens Computacionais. ATIVIDADES OBJETIVO ESPECÍFICO HORAS Estudar as documentações Estudo da disponibilizadas pelos 40 horas Documentação desenvolvedores do framework (OpenStack); Análise e Projeto Analisar os requisitos e restrições do projeto e do OpenStack; Fazer um levantamento das necessidades e encontrar uma forma de supri-las; Buscar uma abordagem de instalação e configuração que seja simples e eficaz; 40 horas Instalação e Configuração Instalar os componentes do OpenStack para que seja possível gerenciar e acessar a Nuvem Computacional como um todo; 60 horas Testes e documentação Validar a infraestrutura implementada; Documentar os resultados obtidos. 40 horas Rubrica do Professor Orientador Rubrica do Comitê de Estágios Rubrica do Coordenador de Estágios Rubrica do Supervisor da Empresa Data: Data: Data: Data: Carimbo da Empresa

7 7 AGRADECIMENTOS Agradeço a todos que de alguma forma estiveram envolvidos e me ajudaram a concluir todas as etapas.

8 8 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO OBJETIVOS Geral Específicos ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO CONTEXTUALIZAÇÃO CONCEDENTE NUVEM COMPUTACIONAL OPENSTACK Compute Storage Networking KVM DESENVOLVIMENTO EQUIPAMENTOS CONFIGURAÇÃO OPENSTACK Compute Storage Networking CONSIDERAÇÕES FINAIS TRABALHOS FUTUROS REFERÊNCIAS... 28

9 9 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Divisão em Módulos do OpenStack Figura 2 Topologia Física da Rede Figura 3 Criação de Instância de VM Figura 4 Painel de Instruções (Dashboard) do Openstack Figura 5 Escolha da Imagem e Tamanho da VM Figura 6 Escolha da Rede da VM Figura 7 Topologia Lógica da Rede... 25

10 10 RESUMO Esse trabalho tem como objetivo documentar as atividades realizadas durante o estágio curricular para o curso de Bacharelado em Ciência da Computação, como: estudo das documentações dos softwares utilizados; definição das necessidades do projeto e formas para supri-las; e contextualização das tecnologias utilizadas (framework de gerenciamento de Nuvens Computacionais OpenStack, Monitor de Máquina Virtual KVM, e os equipamentos utilizados). O estágio teve como base matérias cursadas desde o ingresso na faculdade, como Sistemas Distribuídos e Redes de Computadores, a fim de configurar um protótipo de Nuvem Computacional Privada para a UDESC.

11 11 1. INTRODUÇÃO A grande procura por provedores de serviços de Nuvens Computacionais já é algo concreto e vem se popularizando cada vez mais. Esta procura ocorre porque tais provedores conseguiram unir o útil ao agradável: a otimização do uso de seu substrato computacional (através da virtualização) e o aprovisionamento dinâmico de recursos computacionais (através da Computação em Nuvem). Mais especificamente, um equipamento computacional virtualizado pode hospedar diversas máquinas virtuais simultaneamente, compartilhando seus recursos de processamento e armazenamento. Esta consolidação de recursos proporciona uma redução de custos com consumo de energia, equipamentos de refrigeração, administração e gerenciamento e, ao mesmo tempo, aumenta a possibilidade de exploração e utilização do substrato computacional (MICROSOFT, 2009). Do ponto de vista dos usuários, o uso dessas tecnologias também traz benefícios. A Computação em Nuvem traz a impressão de que os recursos computacionais oferecidos são infinitos. Dentre os diversos modelos de serviços explorados em Nuvens (Software as a Service SaaS, Platform as a Service PaaS, Infrastructure as a Service IaaS, entre outros), este relatório de estágio aborda especificamente IaaS e suas extensões, ou seja, a entrega de uma infraestrutura que seja possível implementar, desenvolver e testar aplicações de uma forma mais eficaz. A implementação de um protótipo de Nuvem Computacional Privada para a UDESC é de grande valia para que a comunidade acadêmica possa realizar atividades de ensino e pesquisa, utilizando um modelo que tende a avançar ainda mais. Desta forma, o presente estágio descreve as etapas de instalação e configuração necessárias para a implementação de uma Nuvem Computacional Privada a fim de utilizá-la através de uma interface simples proporcionada pelo OpenStack.

12 OBJETIVOS Geral O objetivo geral é a instalação e configuração de um framework distribuído para gerenciamento de Nuvens Computacionais Específicos Os objetivos específicos são: Estudar as documentações disponibilizadas pelos desenvolvedores do framework (OpenStack); Analisar os requisitos e restrições do projeto e do OpenStack; Fazer um levantamento das necessidades e encontrar uma forma de supri-las; Buscar uma abordagem de instalação e configuração que seja simples e eficaz; Instalar os componentes do OpenStack para que seja possível gerenciar e acessar a Nuvem Computacional como um todo; Validar a infraestrutura implementada; Documentar os resultados obtidos ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO O Capítulo 2 demonstra um pouco da história da Empresa, bem como a contextualização, conceitos sobre Nuvens Computacionais, KVM (Kernel-based Virtual Machine) e a divisão em módulos do framework (OpenStack). O Capítulo 3 aborda todo o desenvolvimento feito no estágio, mostrando detalhes internos, passos e comandos executados. O Capítulo 4 apresenta as considerações finais e os trabalhos futuros.

13 13 2. CONTEXTUALIZAÇÃO Um breve resumo sobre a história da Concedente para que se tenha uma noção de suas características é explicitado na Seção 2.1. Para uma melhor compreensão da motivação e dos objetivos deste estágio vistos no Capítulo 1 é preciso entender os conceitos das tecnologias que serão abordados na Seção CONCEDENTE O trabalho foi desenvolvido no GRADIS (Grupo de Redes e Aplicações Distribuídas), que possui suas instalações na UDESC (Universidade do Estado de Santa Catarina). A Universidade do Estado de Santa Catarina foi criada em 20 de maio de É uma instituição pública multicampi de educação superior, sem fins lucrativos, com ensino gratuito, público e de qualidade (UDESC, 2010). Possui 12 campi: ESAG Centro de Ciências da Administração e Sócio- Econômicas, CEART Centro de Artes, FAED Centro de Ciências Humanas e da Educação, CEFID Centro de Ciências da Saúde e do Esporte, situados em Florianópolis; CAV Centro de Ciências Agroveterinárias, situado em Lages; CCT Centro de Ciências Tecnológicas, situado em Joinville; CEPLAN Centro de Educação do Planalto Norte, situado em São Bento do Sul; CEO Centro de Educação Superior do Oeste situado em Chapecó, Palmitos e Pinhalzinho; CEAVI Centro de Educação Superior do Alto Vale do Itajaí, situado em Ibirama; CERES Centro de Educação Superior da Região Sul, situado em Laguna; CESFI Centro de Educação Superior da Foz do Itajaí, situado em Balneário Camboriú. O Centro de Ciências Tecnológicas (CCT) foi criado sob a denominação de Faculdade de Engenharia de Joinville (FEJ), pelo governo do Estado de Santa Catarina, em 09 de outubro de 1956, que instituiu um curso de Engenharia, a ser implantado no interior do Estado. Em 1990, a Faculdade de Engenharia de Joinville passou a ser designada como Centro de Ciências Tecnológicas. São mais de alunos distribuídos em nove cursos de graduação: Engenharia Elétrica, Engenharia Civil, Engenharia Mecânica, Engenharia de Produção e Sistemas, Ciência da Computação,

14 14 Tecnologia em Sistemas de Informação e Licenciatura em Física, Licenciatura em Matemática e Licenciatura em Química. (UDESC, [s.d.]a). O Departamento de Ciência da Computação (DCC) possui um corpo docente formado por mais de 50 professores e possui sete grupos de pesquisa (UDESC, [s.d.]b): LAPIS (Laboratório de Processamento de Imagens e Sinais); COCA (Computação Cognitiva Aplicada; Colméia (Pesquisa em Software Livre na UDESC); GRADIS; GPIE (Grupo de Pesquisa em Informática na Educação; LARVA (Laboratory for Research on Visual Applications); BDES (Banco de Dados e Engenharia de Software). O GRADIS foi formado em 2003 pelos professores da Universidade do Estado de Santa Catarina e tem como objetivos estudar e pesquisar os temas relacionados às Redes de Computadores e Computação Paralela e Distribuída. Atua com as linhas de pesquisa: Avaliação de Desempenho, onde se aplicam métodos de monitoração e analíticos com o intuito de avaliar e comparar aplicações, middlewares, protocolos; Computação Paralela e Distribuída, onde se desenvolve aplicações e/ou middlewares e frameworks paralelos e distribuídos; Protocolos de Redes de Computadores, onde se tem como foco o estudo, implantação de protocolos de redes de computadores. (GRADIS, 2003) NUVEM COMPUTACIONAL Atualmente, um novo conceito chamado de Nuvem Computacional (Cloud Computing), vem sendo amplamente discutido em ambientes industriais e acadêmicos. Uma Nuvem é um modelo que permite acesso a um conjunto de recursos computacionais configuráveis (redes, servidores, armazenamento, aplicativos e serviços) que podem ser rapidamente aprovisionados e liberados com o mínimo esforço de gerenciamento (MELL; GRANCE, 2009). Nuvens computacionais trouxeram uma nova maneira de entrega de serviços de TI, baseada em diminuição de custos, escalabilidade e aprovisionamento sob demanda, guiado pelos requisitos do usuário (KOSLOVSKI, 2011). Dentre os benefícios trazidos pela computação em Nuvem pode-se citar: Organizações podem armazenar mais dados do que em infraestruturas de TI tradicionais; Oferece muito mais flexibilidade do que outros métodos de computação

15 15 (computação em grade, utility computing, etc.); Reduz custos devido à eficiência operacional e à implantação mais rápida de novos serviços. Um dos maiores desafios da Computação em Nuvem é otimizar o desempenho e a agilidade enquanto se mantém a segurança, a conformidade e o controle que as empresas e usuários precisam para agir de acordo com os processos internos e com os requisitos normativos (VMWARE, 2012). As Nuvens Computacionais utilizam um sistema de tarifação chamado pay-as-you-go, que seria a cobrança proporcional ao que o usuário requisitou e utilizou dos recursos (BHARDWAJ, 2010) OPENSTACK Existem diversos frameworks para gerenciamento de Nuvens Computacionais, tais como: OpenStack 1, OpenNebula 2, Eucalyptus 3, etc. Dentre as opções, OpenStack foi instalado por ser uma ferramenta que tem recebido grande apoio de empresas e instutições de ensino. OpenStack é uma coleção de projetos de software de código aberto utilizada pelas empresas ou provedores para configurar e gerenciar sua Nuvem de computação. O projeto visa construir uma comunidade open-source com pesquisadores, desenvolvedores e empresas, que compartilham um objetivo comum: criar uma Nuvem simples de ser implementada, altamente escalável e com vários recursos avançados (WEN et al., 2012). Inicialmente projetado pela NASA e Rackspace 4, OpenStack possui três partes principais: Compute, responsável pelo controle da Nuvem; Storage, um sistema de armazenamento altamente escalável; e Networking, que fornece e configura a rede entre os dispositivos. Outros dois projetos também compõem o OpenStack: Keystone: responsável pelo gerenciamento de usuários. Mantém o controle de usuários e o que eles estão autorizados a fazer. Fornece um catálogo de quais serviços estão disponíveis e onde seus terminais de API (Application Programming Interface) estão localizados

16 16 Para que um usuário faça um acesso SSH (Secure Shell) a uma VM (Virtual Machine) sem que seja necessário informar senha, basta criar um par de chaves pública/privada na hora de instanciar uma VM. Após a criação do par de chaves, a chave pública será registrada e a chave privada será baixada como um arquivo.pem. Horizon: fornece uma interface web ao usuário para que o mesmo possa ter o controle de toda a IaaS de uma forma mais amigável. Também é possível utilizar o componente VNC (Virtual Networking Computing) que permite aos usuários o acesso remoto às instâncias das VM s. A Figura 1 mostra que as API s atuam como um mediador entre o hardware e as aplicações do usuário. As Seções seguintes apresentam os projetos que compõem cada um dos módulos do OpenStack. Figura 1 Divisão em Módulos do OpenStack Fonte (OPENSTACK, 2012) Compute É composto por dois projetos (Nova e Glance): Nova Services: suporta todos os ciclos de vida de instâncias na Nuvem para que os usuários possam vê-la como uma plataforma de gerenciamento de recursos computacionais. É composta por vários serviços, como: nova-api, rabbit-mq, novacompute e nova-scheduler. Nova-api é responsável por fornecer uma interface web (Horizon) para o usuário gerenciar a infraestrutura se comunicando com os componentes da infraestrutura através do rabbit-mq (Message Queue). Nova-compute provê a criação de uma instância de VM na Nuvem, sendo provisionado em um curto período de tempo dependendo das especificações do usuário (CPU, memória, HD, etc.).

17 17 Nova-scheduler é um escalonador que determina em qual Node a VM será criada de acordo com a capacidade atual dos Node s disponíveis. Glance: fornece serviços para descobrir, registrar e recuperar imagens de máquinas virtuais. A API fornece uma interface padrão REST (Representational State Transfer) para consultar informações sobre imagens de disco virtual armazenadas em diferentes formatos. Os clientes podem registrar novas imagens de disco virtual, consultar a API para obter informações sobre a disponibilidade de disco e usar a biblioteca do cliente para transmissão de imagens de disco virtual (GRIZZLY, 2013) Storage Assim como o Compute, também é composto por dois projetos (Swift e Cinder): Swift: é o Serviço de Armazenamento de Objetos (Object Storage Service). Usado para criar um armazenamento escalável de objetos a fim de armazenar petabytes de dados acessíveis. Não é um sistema de arquivos ou um sistema de armazenamento de dados em tempo real, mas sim um sistema de armazenamento a longo prazo para os dados mais permanentes ou estáticos (LASZEWSKI et al., 2012). Cinder: é o Serviço de Armazenamento de Blocos (Block Storage Service). Os usuários acessam os dados montando um dispositivo remoto de maneira semelhante à forma como é montado um disco físico local. Como os dados são expostos como um dispositivo físico, o usuário final é responsável por criar partições e formatar o dispositivo de disco exposto (GRIZZLY, 2013) Networking O projeto responsável pelo Networking está descrito abaixo: Quantum: provê NaaS (Network as a Service) entre os dispositivos de interface, ou seja, fornece e opera a infraestrutura de rede na Nuvem, possibilitando a criação de redes, subredes, roteadores virtuais, etc., para definir a conectividade e o endereçamento de rede na Nuvem (NICIRA, 2013). Grupos de Segurança (Security Groups) são uma funcionalidade que serve para garantir maior segurança à infraestrutura. Eles atuam como um firewall, pois permitem que os administradores (ou usuários que tenham a devida permissão), especifiquem o tipo de tráfego que passa através de determinada porta. Se um grupo de segurança não

18 18 for especificado na hora da criação de uma VM, a porta vai ser associada a um grupo padrão denominado default, onde o tráfego é permitido livremente sem nenhuma restrição. (GRIZZLY, 2013) KVM KVM (Kernel-based Virtual Machine) foi criado em 2007 pela empresa Red Hat e sua tecnologia é voltada, na maior parte, ao Linux. É um MMV (Monitor de Máquina Virtual) ou hypervisor, que permite que vários sistemas operacionais possam compartilhar um único hardware físico. Esse compartilhamento é denominado virtualização, ou seja, é a abstração das características físicas de uma máquina, proporcionando a utilização de sistemas e aplicativos sem a necessidade de acesso físico à mesma. Os desenvolvedores do KVM criaram um método que transformou o próprio kernel do Linux em um hypervisor, assim, pôde-se simplificar a gestão e melhorar o desempenho em ambientes virtualizados (HABIB, 2008). KVM atua diretamente no kernel do sistema operacional. Para virtualizar memória e CPU, KVM faz com que cada componente tenha acesso apenas a seus próprios recursos, tornando-os isolados. Nos dispositivos de E/S ao invés de utilizar diretamente as instruções de hardware, os SOs (Sistemas Operacionais) virtualizados utilizam uma API (Application Programming Interface) exposta pelo núcleo do MMV para executar as instruções (KOSLOVSKI, 2011). Isso acontece a fim de tentar melhorar o desempenho de tais dispositivos.

19 19 3. DESENVOLVIMENTO O desenvolvimento deste projeto ocorreu na Universidade do Estado de Santa Catarina, mais especificamente no Laboratório BDES 5 (Banco de Dados de Engenharia e Software). Foi utilizada a versão OpenStack Folsom e as configurações tiveram como base o tutorial disponibilizado por Msekni (MSEKNI, 2012) EQUIPAMENTOS Para a criação do protótipo de Nuvem Computacional Privada, foram utilizados dois computadores com as seguintes configurações: CPU: AMD Phenom(tm) II X4 B93 Processor x4 64 bits; HD: 500 GB; Memória: 4 GiB; SO: Ubuntu Ao computador principal (Controller Node) também foi agregada a criação da rede (Network Node), isto se deve pelo fato de o computador ter somente duas placas de rede (eth0 e eth1), sendo eth0 responsável pela rede interna e eth1 pela rede externa. Foram utilizados um switch, um roteador físico e um roteador virtual para moldar a rede: o switch para a rede interna ( /24), localizado no próprio Laboratório, o roteador físico para a rede externa ( /24) e o roteador virtual para a rede interna das VM s ( /24). A Figura 2 mostra a topologia física da rede que foi adotada para o desenvolvimento do projeto

20 20 Figura 2 Topologia Física da Rede Como pode ser visto na Figura 2, o Controller Node e um Compute Node estão interligados através das redes interna e externa atualmente. Para que mais usuários possam utilizar da Nuvem Computacional, basta replicar as configurações do 1º Compute Node a outros computadores, fazendo as devidas modificações nos IP s. Por não ser um equipamento físico, o roteador virtual não aparece na Figura CONFIGURAÇÃO OPENSTACK Os componentes instalados no Controller Node foram: Keystone, Nova Services, Glance, Horizon, Quantum e KVM. Keystone fornece recursos para proteger, compartilhar e promover o software do OpenStack (OPENSTACK, 2012). Nova Services, Glance, Horizon e Quantum já foram discutidos na Seção 2.2 deste trabalho. No Compute Node foram instalados Nova Compute, KVM e Quantum. Como alguns serviços do Nova já tinham sido instalados anteriormente no Controller Node,

21 21 não foi necessário replicá-los ao Compute Node, exceto pelo Nova Compute e Quantum openvswitch Agent por serem específicos pra cada Node Compute Para que fosse possível a comunicação e o armazenamento das informações, foi necessário a instalação de RabbitMQ e MySQL. Os componentes que utilizam banco de dados estão todos apontados para o servidor com o IP (Internet Protocol) interno do Controller. O primeiro componente instalado do OpenStack foi o KeyStone para identificação dos usuários tanto no Controller quanto no Compute. Como a maioria dos comandos dentro do Nova necessitam autenticação para comprovar a permissão do usuário, foi criado um arquivo de credenciais na diretório /root nomeado como go.sh (que pode ser carregado com o comando./go.sh) contendo as informações do usuário admin para evitar a requisição cada vez que fosse utilizar um comando: export OS_TENANT_NAME=admin export OS_USERNAME=admin export OS_PASSWORD=admin_pass export OS_AUTH_URL= Glance foi o segundo componente a ser instalado. Na diretório /images estão as imagens que foram testadas ao longo do Estágio-I. Em um primeiro momento foi criado CirrOS, que é uma imagem com poucas funcionalidades, utilizada simplesmente para checar se a VM foi lançada corretamente. Como este trabalho pode auxiliar outros projetos, foi criada a imagem Ubuntu para possivelmente rodar aplicações, documentar desempenho de VM s, entre outras utilizações possíveis com a virtualização. O arquivo nova.conf localizado em /etc/nova/ é a parte principal do OpenStack. É nele que são definidos os algoritmos de escalonamento, IP s da rede, VNC, etc. Muitos dos erros que ocorrem na configuração do OpenStack são resolvidos ao visualizar os logs que o Nova cria. A Figura 3 mostra um diagrama de caso de uso onde um usuário cria uma instância de uma VM:

22 22 Figura 3 Criação de Instância de VM Assim que o usuário entra na interface web pelo endereço /Horizon, ele tem acesso ao painel de instruções com todas as opções para criar uma VM, como pode ser visto na Figura 4. Figura 4 Painel de Instruções (Dashboard) do OpenStack

23 23 Na tela principal é possível visualizar as VM s que estão em funcionamento, quantas instâncias existem, quanto de memória e CPU ainda é possível utilizar. Para lançar uma instância, o usuário deve preencher algumas informações como: a imagem a ser utilizada e o tamanho (Figura 5); as políticas de segurança e par de chaves; o armazenamento; e a rede (Figura 6). Figura 5 Escolha da Imagem e Tamanho da VM Figura 6 Escolha da Rede da VM

24 24 A criação de um IP Flutuante pode ser visto na Seção Para acessar a VM basta digitar o comando: ssh root@ip_da_mv na linha de comando e fazer o login com as credenciais root / cloudgradis. Outra maneira para acessar a VM é através do VNC do Horizon. Basta abrir a aba do VNC e fazer o login com as credenciais vistas anteriormente Storage Como as instâncias criadas de VM s não possuíam dados que necessitassem de um grande espaço de armazenamento, não foi necessário salvá-las em um sistema de armazenamento em Blocos. O sistema de armazenamento utilizado no trabalho é o de Objetos (Swift), mas caso seja necessário, Cinder também foi instalado para a utilização em eventuais projetos futuros Networking A configuração da rede foi feita através do Quantum. Foi necessária a instalação do OpenVSwitch para a criação das bridges. Os arquivos que indicam as bridges a serem usadas pelas VM s ficam em /etc/nova/nova-compute.conf e /etc/quantum/plugins/openvswitch/ovs_quantum. A Figura 7 mostra a topologia lógica da rede: Figura 7 Topologia Lógica da Rede

25 25 No Controller, br-int é uma bridge que serve para a comunicação interna entre as VM s. A interface de rede eth0 está conectada a br-eth0 para receber o IP enquanto a interface eth1 está ligada a br-ex. O DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) passou a ser redirecionado para br-ex para que seja possível acessar a máquina virtual remotamente através de algum IP flutuante que será dado posteriormente. No Compute, as bridges br-int e br-eth0 seguem a mesma linha do Controller (o IP interno é e o externo ). A diferença para a rede do Controller é que a interface eth1 não está associada a nenhuma bridge. Foram criadas duas redes virtuais rede_int_nuvem e rede_ext_nuvem bem como um roteador virtual para a distribuição dos IP s. À rede_int_nuvem foi adicionada a sub-rede /24 para o IP interno das MV s. À rede_ext_nuvem foi associado um pool de IP s flutuantes que vai de Para que uma VM possa ser acessada com seu IP externo, é preciso associar um IP flutuante a ela. IPs Flutuantes podem ser dinamicamente associados a uma instância. Este endereço pode ser dissociado e associado à outra instância a qualquer momento (OPENSTACK, 2012). Os comandos para criar um IP flutuante e testar se está na rede estão descritos abaixo (uma VM tem que ser instanciada antes de usar os comandos): keystone tenant-list -> mostra os tenant s (projetos) cadastrados; quantum floatingip-create tenant-id ID_DO_TENANT_ADMIN rede_ext_nuvem -> cria um IP flutuante para a rede_ext_nuvem do admin; quantum port-list -> lista as portas que estão sendo utilizadas; quantum floatingip-associate ID_DO_FLOATING_IP ID_DA_PORTA_VM -> associa um IP flutuante à porta da VM que foi criada.

26 26 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS A utilização da Computação em Nuvem aumenta a disponibilidade de armazenamento, elimina preocupações sobre a manutenção de aplicações, e faz com que a flexibilidade e mobilidade sejam intensificadas, permitindo que o acesso a informações seja feito a qualquer hora, em qualquer lugar. Com a sua oferta de escalabilidade em tempo real, serviços baseados na Internet têm suas necessidades computacionais satisfeitas, sem que os usuários gastem com manutenção de infraestrutura. As horas compradas via Computação em Nuvem não precisam ser distribuídas uniformemente, por exemplo, hoje podem ser utilizadas 100 server-hours (quantidade de horas em que o servidor esteve sendo utilizado) e amanhã nenhuma, que a tarifação será correspondente somente ao que foi utilizado. O custo é compensado pelos benefícios econômicos de elasticidade e transferência de risco, especialmente os riscos de overprovisioning (subutilização) e underprovisioning (saturação) (AMBRUST et al., 2009). Para o estudo das documentações, foram levadas 40 horas. A análise dos requisitos do projeto e OpenStack, bem como a abordagem de uma maneira simples de instalação e configuração também foi feita em 40 horas. A parte prática (instalação dos componentes do OpenStack e Monitor de Máquina Virtual), consumiu 60 horas. Por fim, os testes para validação foram feitos em 40 horas. Os tempos aqui expostos são valores aproximados. No presente trabalho, foi possível por em prática os conceitos estudados nas matérias de Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos. Muitas das tarefas realizadas (configuração das redes, cálculo de sub-redes, etc.) durante o Estágio foram auxiliadas pelos conteúdos estudados em sala. Umas das maiores dificuldades encontradas durante o Estágio foram: a falta de conteúdo funcional, visto que seguindo a mesma sequência de passos disponibilizada em artigos, o resultado não era o esperado; e a escassez de conteúdo em português, pelo fato de ser um assunto relativamente novo e não possuir muitos artigos traduzidos. A realização do Estágio serviu como base para alavancar a carreira profissional do aluno, visto que é um assunto em ascensão e sendo recentemente implantado por empresas.

27 27 O entendimento dos conceitos e a prática fizeram com que o aluno adquirisse um diferencial para o ingresso no mercado de trabalho TRABALHOS FUTUROS A infraestrutura implementada poderá ser usufruída pelo corpo docente e acadêmicos de diversas formas: utilização de aplicações distribuídas, renderização de imagens e vídeos, avaliação de desempenho, etc. Possivelmente haverá uma continuação do trabalho no Estágio-II para que sejam revisadas as configurações e componentes instalados, bem como a correção de erros e a manutenção da infraestrutura.

28 28 REFERÊNCIAS ARMBRUST, M.; FOX, A.; GRIFFITH, R.; JOSEPH, A. D.; KATZ, R.; KONWINSKI, A.; LEE, G.; PATTERSON, D.; RABKIN, A.; STOICA, I.; ZAHARIA, M. Above the Clouds: A Berkeley View of Cloud Computing. EECS Department, University of California, Berkeley, BHARDWAJ, S. Cloud Computing: A Study of Infrastructure as a Service (IaaS). International Journal of Engineering and Information Technology Vol 2, No. 1. Pg GRADIS. Linhas de Pesquisa, Disponível em < >. Acesso em: 17/05/2013. GRIZZLY. OpenStack Installation Guide for Red Hat Enterprise Linux, CentOS, and Fedora, Disponível em: < >. Acesso em: 25/05/2013. HABIB, I. Virtualization with KVM. Linux Journal, v.2008 n.166, p.8, Fevereiro KOSLOVSKI, G. A utilização e o gerenciamento de infraestruturas virtuais. In: Sociedade Brasileira de Computação - SBC, Comissão Regional de Alto Desempenho do Rio Grande do Sul - CRAD/RS, Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões (URI). (Org.). Anais da 12a Escola Regional de Alto Desempenho - ERAD ISSN : ISSN , 2012, v., p LASZEWSKI, G.; DIAZ, J.; WANG, F.; FOX, G. Comparison of Multiple Cloud Frameworks. In 5th International Conference on Cloud Computing. IEEE

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