A DECISION-MAKING TOOL FOR ASSESSING TO CLOUD COMPUTING MIGRATION

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1 A DECISION-MAKING TOOL FOR ASSESSING TO CLOUD COMPUTING MIGRATION Marcelo Morais de Melo (Pontifícia Universidade Católica de Campinas, SP, Brasil) - Prof. Dr. Eric Alberto de Mello Fagoto (Pontifícia Universidade Católica de Campinas, SP, Brasil) - Many companies have been moving towards Cloud Computing Systems (CCS) because of the promise of low cost and effective computing services with high availability. Therefore, in this scenario, it easy to understand why companies even sees Cloud Computing as a required step to maintain and improve their competitiveness. However, a very careful implementation plan should be followed before migrating to any CCS. Actually, this plan should weigh if, when, and how to implement a CCS, besides the goal to be achieved, the required computing resources, and the Information Technology division role within the company. In this paper, a questionnaire tool is proposed to help companies to pave the way to Cloud Computing. As a major aspect of our discussion, before abandoning the traditional datacenter approach for a CCS, a company should first consider if its needs could not be fulfilled by moving to a virtualized datacenter. This could be a first, and wiser, step in this migration process before moving to a CCS. In a next step, companies could then migrate to a CCS as preparation to a future connection to the Public Cloud. AUXÍLIO À TOMADA DE DECISÃO NO PROCESSO DE MIGRAÇÃO PARA COMPUTAÇÃO EM NUVEM Muitas empresas estão adotando sistemas Computação em Nuvem (CCS) por causa das promessas e de serviços de computação de qualidade a baixo custo e com alta disponibilidade. Portanto, neste cenário, é fácil se entender o por quê das empresas considerarem a Computação em Nuvem como um aspecto necessário para manterem e melhorarem a competitividade. Contudo, um plano de implementação muito cuidadoso deve ser seguido antes de se migrar para qualquer CCS. Na verdade, este plano deve avaliar se, quando e como implementar um CCS, além do objetivo a ser alcançado, os recursos computacionais necessários e o papel da divisão de Tecnologia da Informação dentro da empresa. Neste trabalho, uma ferramenta questionário, é proposta para ajudar empresas a trilharem o caminho para Computação em Nuvem. Como um aspecto importante da nossa discussão, antes de se passar de um datacenter tradicional para um CCS, uma empresa deve primeiro considerar se suas necessidades não poderiam ser atendidas com um datacenter virtualizado. Este poderia ser um primeiro passo, e mais prudente, neste processo de migração antes de passar a um CCS. Em uma próxima etapa, as empresas poderiam então migrar para uma CCS como a preparação para uma futura conexão com a nuvem pública. Palavras chave: Computação em Nuvem, Virtualização, Migração, Datacenter 2212

2 Agradecimento à Pontifícia Universidade Católica de Campinas pela concessão de bolsa de estudos e à empresa Hewlett Packard do Brasil pela ajuda financeira para custeio do curso de Mestrado Profissional 1. Introdução Sistemas de Computação em Nuvem estão em alta, sendo que os mais diversos meios de comunicação veiculam informações a respeito e fazem aumentar o interesse pelo tema (Monaco, 2012). Uma conferência internacional organizada pelo IEEE, em novembro de 2012, reuniu especialistas, empresários e funcionários de governo em um debate importante sobre desafios, padronização e conceitos Computação em Nuvem (http://www.youtube.com/watch?v=5n-kfnnhuj8&feature=player_embedded). No Brasil, em 2010, 27% das empresas já havia adotado algum tipo de aplicação baseada em Computação em Nuvem, superando a India (26%), os EUA (23%) e o México (22%) (http://www1.folha.uol.com.br/tec/ brasil-supera-media-mundial-na-adocao-decomputacao-em-nuvem.shtml). As empresas que não entenderem a importância da Computação em Nuvem e o quanto este modelo pode ser benéfico para o negócio estarão em desvantagem em relação aos seus concorrentes (Monaco, 2012). Entretanto, diante da pressão de se manterem atualizadas, empresas podem decidir por adotar um modelo de Computação em Nuvem, porém sem considerar fatores importantes. Um planejamento eficiente de migração é necessário para alcançar os objetivos desejados. Neste planejamento, é preciso estabelecer um caminho adequado para a Nuvem de acordo com a realidade da empresa e alinhado com os objetivos. Este novo paradigma tem gerado um impacto considerável na área da Tecnologia da Informação, fazendo com que empresas de grande porte, ofereçam serviços de Computação em Nuvem confiáveis com relação custo-benefício muito interessante (Zhang, et al., 2010). Observam-se várias características vantajosas neste modelo de computação, tais como: a redução de custos, a alta escalabilidade e a possibilidade de acesso a serviços computacionais com pequenos investimentos (Zhang, et al., 2010). A eficiência energética inerente, devido às técnicas de virtualização utilizadas para provisionar os recursos (Berl, Gelembe, Girolamo, Giuliani, Meer, Dang & Pentikousis, 2009), é outra característica importante a ser considerada. A adoção de Computação em Nuvem em órgãos públicos também é bem vista por contribuir no atendimento a políticas de redução de emissão de gases responsáveis pelo efeito estufa, diminuindo o impacto ao meio ambiente, além de minimizar custos operacionais (Kim, M., Kim, J-S & Lee 2012). A previsão é que Computação em Nuvem seja o modelo que prevalecerá no futuro, porém serão necessários muito debate, estudo e padronização para um entendimento comum dos benefícios e dos problemas que possam surgir (Rokne, J., 2012). A Computação em Nuvem pode solucionar alguns problemas do modelo tradicional, porém ainda existem fatores que podem impedir a sua adoção, como por exemplo, segurança e propriedade dos dados (Rokne, J., 2012). A segurança ainda pode ser um dos pontos mais citados por empresas que ainda não adotaram alguma forma de Computação em Nuvem, apesar de muitas delas utlizarem serviços externos para armazenar informações importantes e estratégicas (Armbrust, Fox, Griffith, Joseph, Katz, Konwinski, Lee, Patterson, Rabkin, Stoica, & Zaharia, 2010). Pontos considerados 2213

3 vulneráveis como acessos não autorizados, falta de segurança da Internet, recuperação dos dados por usuários não autorizados e exposição de dados financeiros (Grobauer, Walloschek, & Stocker, 2012), contribuem com a sensação de falta de segurança deste modelo. A despeito disso, em função das muitas vantagens apresentadas, verifica-se um aumento do interesse de empresas em adotar a Computação em Nuvem. (http://convergenciadigital.uol.com.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=28902&sid=97 ) Aplicações eficientes e recursos de infraestrutura de TI podem ser facilmente disponibilizados na Nuvem, fazendo com que cada vez mais, pequenas e médias empresas se interessem por este modelo por perceberem que podem obter ganhos significativos com sua adoção (Subashini & Kavitha, 2010). Uma estimativa realizada em janeiro de 2012, revelou um aumento de 180% nas intenções de utilização de Computação em Nuvem quando comparado a janeiro de 2011 e que, até 2015, uma receita de US$ 1,5 bilhão poderá ser gerada com os negócios de Computação em Nuvem. (http://convergenciadigital.uol.com.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=28902&sid=97 ) Se por um lado, um novo modelo de computação promete revolucionar os conceitos de TI com recursos para resolver problemas, por outro depara-se com dificuldades que colocam em dúvida a viabilidade de sua adoção. Diante deste impasse, e do fato de que a Computação em Nuvem é uma realidade a ser considerada, muitas questões podem surgir no momento de decisão como: 1. Deve-se realmente migrar para a Computação em Nuvem? 2. Caso a resposta seja afirmativa, em que momento esta migração deveria acontecer? 3. Qual aplicação pode/deve ser migrada? 4. Qual modelo de Computação em Nuvem adotar? Questões como estas exigem que o processo de decisão seja analisado com cuidado para que a Computação em Nuvem possa realmente beneficiar o negócio da empresa. É necessário avaliar as vantagens e desvantagens que cada modelo de Computação em Nuvem oferece e decidir qual deles pode atender as necessidades da empresa. A maioria dos modelos de Computação em Nuvem utiliza recursos de virtualização (Foster, et al., 2008). Baseado neste fato, especialistas indicam que o caminho para a Nuvem passa pela virtualização e que o modelo IaaS em Nuvem Privada é o segundo passo neste processo (Taurion, 2011). A virtualização é uma prática que vem sendo adotada por várias empresas devido às vantagens que esta tecnologia permite. Em 2009 realizou-se uma pesquisa com 1052 empresas ao redor do mundo, sendo 426 somente na América do Norte, 86% das empresas entrevistadas consideraram importantes as iniciativas da TI verde e 97% já haviam iniciado alguma discussão sobre o assunto (Bose & Luo, 2011). As empresas também procuram se adequar para cumprir decisões políticas. Considerando que a União Europeia deve exigir por lei algum tipo de controle do impacto ambiental, empresas como a SAP por exemplo possui um cargo executivo 2214

4 responsável pela sustentabilidade com a função de mapear e divulgar as ações direcionadas a este objetivo (Costello, 2011). Empresas que adotam alguma ação neste sentido, além de contribuir com a preservação do meio ambiente, podem reduzir drasticamente os seus custos (Costello, 2011), e a virtualização tem um papel importante neste processo. Deste modo, é necessário avaliar o que separa a virtualização de um modelo de Nuvem Privada IaaS. Considerando-se que a virtualização é o primeiro passo neste caminho, surgem outras questões importantes a serem analisadas, que são: Em qual momento a empresa deve avançar neste caminho, ou seja, até que ponto a empresa deve permanecer com o datacenter apenas virtualizado? Ou ainda, Migrar um datacenter tradicional implementando técnicas de virtualização e de Nuvem em um mesmo processo? Para responder a estas questões, é necessário levantar as características da empresa e avaliar qual caminho pode mais beneficiar o seu negócio, ou seja, permanecer com o datacenter tradicional, migrar para virtualização ou para uma Nuvem Privada iniciando no caminho da Computação em Nuvem. Em vista disso, neste trabalho, propõe-se um método, inédito na literatura, para auxiliar em tal processo de decisão. 2. Virtualização e Computação em Nuvem Conforme descrito na introdução deste trabalho, considerando-se que a virtualização é parte indispensável da Computação em Nuvem, é necessário identificar o que separa um modelo do outro. De acordo com (Taurion, 2011), esta separação se dá no modo como o departamento de TI se relaciona com os outros departamentos e como os recursos são utilizados. A seguir apresenta-se as principais características da virtualização e da Computação em Nuvem com o objetivo de identificar esta separação. 2.1 Virtualização Técnicas de virtualização tem sido adotadas por empresas que consideram a implementação do conceito de TI verde uma prática benéfica tanto para o negócio quanto para a sociedade (Uddin, Tallha, Rahman, Shah, Khader, & Memon, 2012). A preservação do meio ambiente é um assunto que tem sido debatido por diversos setores da sociedade (Alcântara, Silva, Nishijima, 2012). Na medida em que há uma concientização por parte da população, empresas procuram por alternativas que auxiliem no cumprimento de metas que contribuam com a diminuição do impacto ambiental (Alcântara, et al., 2012). Notavelmente, um dos setores que pode contribuir para este objetivo é o da Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC). Por exemplo, tem causado preocupação a presença de servidores de baixo custo (chamados de x-86) em datacenters. Tais servidores, cada um com sua aplicação específica, operam com uma eficiência energética muito baixa, estando ociosos durante cerca de 90 a 95% do tempo (Uddin, Tallha, Rahman, Shah, Khader, & Memon, 2012). Problemas como este, vêm sendo minimizados com a adoção de técnicas de virtualização, que quando implementada também soluciona problemas de falta de espaço nos datacenters e consumo excessivo de energia (Ruth, 2011). Além dos benefícios financeiros que a virtualização proporciona com a otimização de recursos e economia de energia, muitos benefícios são constatados no nível das aplicações. Diversas aplicações são boas candidatas à virtualização (Lotti & Prado, 2215

5 2011), tais como aplicações comerciais, aplicações Java e servidores Web tendem a apresentar melhor desempenho em ambientes virtuais. Aplicações científicas que necessitam de paralelismo, também são beneficiadas pela virtualização pela facilidade de replicação da máquina virtual (Lotti & Prado, 2011). Aplicações legadas incompatíveis com hardwares mais novos, poderiam ser executadas em máquinas virtuais sem maiores problemas (Lotti & Prado, 2011). A virtualização pode ser utilizada também em ambientes de teste de aplicações em fase de desenvolvimento. Em instituições de ensino, por exemplo em laboratórios de informática, servidores são compartilhados com turmas distintas. Se houver alguma falha em algum servidor, eventualmente há a necessidade de reconfiguração ou reinstalação de sistema opeacional (Lotti & Prado, 2011). Este processo requer agilidade para que o grupo seguinte não seja prejudicado. Esta facilidade de manipulação indica também a possibilidade de escalabilidade e elasticidade que um ambiente virtualizado oferece. É possível aumentar ou diminuir recursos, como CPU, memória e disco de um servidor virtual com muita facilidade. Verifica-se que a virtualização apresenta várias vantagens em relação a um datacenter tradicional com servidores físicos, porém alguns fatores devem ser considerados quando se deseja migrar para virtualização, por exemplo: a quantidade de servidores, a utilização de recursos como CPU e memória e os tipos de aplicação utilizados podem influenciar a decisão, estes fatores serão melhor explorados na seção 4.1 e no modelo proposto de auxilio a tomada de decisão. 2.2 Computação em Nuvem Computação em Nuvem (Mell & Grance, 2011) é um modelo que permite o acesso à recursos computacionais como servidores, armazenamento, conexões de redes, aplicações e serviços, provisionados rapidamente via rede. Estes recursos são compartilhados e adquiridos sob demanda pelos consumidores da nuvem (Hogan, Liu, Sokol, & Tong, 2011) e a interação e o gerenciamento por parte dos provedores da nuvem (Hogan, et al., 2011) é mínima (Mell & Grace, 2011). Neste modelo, o processo de provisionamento é automatizado. A Computação em Nuvem é dividida em modelos de implementação e tipos de serviços. Basicamente são quatro modelos de implementação: Nuvem Privada, Pública, Híbrida e Comunitária (Mell & Grance, 2011). Uma diferença importante da Nuvem Privada com relação aos demais tipos de implementação é que neste modelo os recursos são disponibilizados exclusivamente para uma única organização e podem estar localizados nas dependências da empresa ou fora dela (Hogan, et al., 2011). Os tipos de serviço oferecidos são basicamente de Infraestrutura (Infrastructure-as-a-Service IaaS), Plataforma (Platform-as-a-Service PaaS) e Software (Software-as-a-Service SaaS) (Mell & Grance, 2011). De uma maneira geral, a Computação em Nuvem pode ser dividida em cinco camadas, Infraestrutura, Servidores, Plataformas de Software, Aplicações e Clientes Usuários (Kaisler, Money & Cohen 2012). Nas camadas Infraestrutura e Servidores, encontram-se toda a infraestrutura de hardware, armazenamento e rede, sendo estes os componentes presentes no modelo IaaS (Kaisler, et al., 2012). Uma abordagem semelhante para a Computação em Nuvem pode ser encontrada em (Dhar, 2011), que apresenta-a como uma pirâmide, porém, contando com 2216

6 somente três camadas, com a base da pirâmide sendo o modelo de serviço IaaS, seguido pelo PaaS e com o serviço SaaS no topo. A Computação em Nuvem utiliza recursos de virtualização conforme apresentado por (Foster, et al., 2008), porém este modelo vai além apresentando características que podem fazer a diferença em um momento de decisão para migrar um datacenter tradicional. Algumas das características mais importantes são citadas a seguir Portal de acesso do tipo Self-Service Uma característica importante da Computação em Nuvem é a utilização de um portal do tipo self-service acessado via rede. Por este portal, o usuário requisita os recursos desejados, sob demanda e sem a interação de um profissional de TI (Hogan, et al., 2011) (Mell & Grance, 2011). Com usuários devidamente cadastrados, é possível controlar, monitorar e reportar o acesso. Com isso, o gerenciamento é centralizado e a utilização dos recursos é mais transparente (Hogan, et al., 2011). O próprio usuário também possui um controle centralizado dos recursos por ele requisitados Elasticidade O conceito de elasticidade é outra característica da Computação em Nuvem, apesar de apresentar alguns desafios com relação à segurança, que podem ser minimizados com a utilização de uma Nuvem Privada (Owens, D., 2010). A elasticidade permite o aumento rápido, eventualmente automatizado, da capacidade de processamento, memória ou armazenamento de servidores virtuais. O recurso é provisionado temporariamente sob demanda, ou seja, somente quando há necessidade e liberado a qualquer momento de maneira elástica. A elasticidade dá a sensação de capacidade infinita ao usuário (Mell & Grance, 2011) (Armbrust, et al., 2010) Multi-Tenancy Multi-Tenancy se caracteriza pelo compartilhamento dinâmico de recursos oferecidos a diversos usuários (tenants) (Mell & Grance, 2011). A utilização deste conceito permite o isolamento dos recursos por grupos de usuários e provê flexibilidade, confiabilidade e disponibilidade dos dados (Haji, Letaifa, & Tabbane, 2011) Contabilidade e Faturamento (Billing) A Computação em Nuvem utiliza um modelo de faturamento do tipo pay-per-use (Hogan, et al., 2011), os recursos disponibilizados são cobrados do usuário de acordo com a utilização, ou seja, o usuário só paga por aquilo que realmente utilizou (Hogan, et al., 2011). Esta prática é mais utilizada quando usuários requisitam serviços computacionais de provedores públicos, porém nada impede a implementação em Nuvens Privadas, alguns exemplos de empresas que oferecem estes serviços são Amazon, Google, Microsoft dentre outras (Armbrust, Fox, Griffith, Joseph, Katz, Konwinski, Lee, Patterson, Rabkin, Stoica, & Zaharia, 2009). A utilização de recursos pode ser medida e gerenciada, com possibilidade de emissão de relatórios (Mell & Grance, 2011). Muitas empresas provedoras de Nuvem IaaS utilizam 2217

7 as técnicas de Billing para cobrar dos usuários pelo tempo de utilização dos recursos utilizados (Vozmediano, R., Montero, R., & Llorente 2011) Cloud-Bursting Cloud-Bursting é uma característica em que uma infraestrutura de Nuvem Privada requisita serviços de uma Nuvem Pública em determinadas ocasiões, por exemplo, em tempos de pico de utilização (Mell & Grance, 2011). Esta ligação da Nuvem Privada com a Nuvem Pública também caracteriza uma Nuvem Híbrida que é definida como a interligação de dois modelos de Nuvem diferentes, que operam separadamente porém com padrões compatíveis permitindo portabilidade de dados (Hogan, et al., 2011). Identificando-se as vantagens que a virtualização oferece sobre um datacenter tradicional, as características comuns da virtualização com a Computação em Nuvem e as características que fazem da Computação em Nuvem um modelo de TI que tem atraído o interesse das empresas, é necessário uma ferramenta que auxílie na tomada de decisão para um possível processo de migração. Primeiramente é necessário avaliar se o datacenter tradicional deve realmente ser migrado para virtualização ou Compuatação em Nuvem. Identificando esta necessidade, um caminho pode ser adotado. Este caminho será apresentado na próxima seção com modelo proposto. 3. Ferramenta de apoio à tomada de decisão no processo de migração para Computação em Nuvem Para a criação de uma ferramenta que auxilie no processo de decisão de migração para Computação em Nuvem, primeiramente desenvolveu-se um esquemático que descreve o caminho a ser percorrido neste processo (Fig. 1) e as características que devem ser avaliadas em cada etapa do caminho, exploradas na sequência. Fig.1 Um Possível Caminho Para a Nuvem O caminho proposto na Fig.1 apresenta a virtualização do datacenter como primeira etapa. A virtualização é um passo indispensável neste caminho por compartilhar técnicas que são encontradas na Nuvem Privada (Taurion, 2011). Em seguida, uma Nuvem Privada In-House pode ser implementada, permitindo usufruir das vantagens que a Nuvem oferece com controle total dos recursos (Subashini & Kavitha, 2010). Percebe-se também que a Nuvem Privada IaaS, sendo a base dos outros modelos (Dhar, 2011), permite a agregação futura dos serviços de plataforma e de software. Com o modelo Privado implementado, uma terceira etapa contemplaria uma possível contratação de 2218

8 serviços na Nuvem Pública que é definido como Cloud Bursting (Mell & Grance, 2011). Estas etapas serão melhor detalhadas nos próximos tópicos. 3.1 Virtualização Primeira Etapa A Computação em Nuvem utiliza recursos da virtualização como consolidação de servidores, facilidade de reconfiguração, alta disponibilidade, alta capacidade de resposta, dentre outras características importantes (Foster, et al., 2008). Empresas que planejam migrar os servidores para a Nuvem, devem considerar a virtualização como primeiro passo. As que realizaram grandes investimentos em aquisições de hardware não poderão simplesmente migrar toda a estrutura existente para a Nuvem e estarão cientes da dificuldade e dos cuidados que este processo demanda (Perez, 2011). Porém, migrando os servidores físicos para virtuais já estarão no caminho para uma solução de Nuvem Privada IaaS. Neste sentido, a transição ocorre em etapas e o processo se torna menos arriscado. Outro motivo que leva a escolha pelo caminho em etapas é o controle da situação. Grandes mudanças quando feitas em etapas tem grande chance de serem bem sucedidas, e a virtualização, como parte integrante da Computação em Nuvem, pode perfeitamente ser a primeira etapa deste processo. Porém, é necessário uma avaliação cuidadosa pois nem todos os servidores são compatíveis com a virtualização. Por isso é preciso que a empresa tenha em mente as vantagens, desvantagens e limitações de cada etapa. A Fig. 2 mapeia as características de um datacenter tradicional comparando-se com um datacenter virtualizado e indica alguns pontos que devem ser levados em consideração em um processo de decisão. 2219

9 Fig. 2 Datacenter Tradicional vs. Datacenter Virtualizado A Fig. 2 apresenta a migração de um datacenter tradicional para o modelo virtualizado. Nota-se que o datacenter tradicional apresenta diversos problemas e um dos principais é o custo elevado. Para se conseguir alta disponibilidade e tolerância a falhas, em um datacenter tradicional, é necessário a duplicação dos servidores, aumentando o custo em geral. Este custo pode ser reduzido quando se utiliza a virtualização, pois existe um compartilhamento de recursos e consolidação de servidores físicos. Várias máquinas virtuais podem ser duplicadas em um número reduzido de servidores físicos. A virtualização também permite escalabilidade e elasticidade conforme já mencionado na seção 3.1. O aumento de servidores dedicados, porém subutilizados, gera calor excessivo (Uddin, et al., 2012). Além do custo de aquisição, consome-se muita energia com os servidores e com sistemas de refrigeração e, quanto maior a necessidade de refrigeração, maior o consumo de energia, o que leva a um custo elevado com energia elétrica. Mesmo diante das vantagens apresentadas na Fig. 2 para o modelo virtualizado, ainda podem existir questões que inviabilizam a migração para virtualização. Por isso, algumas questões são necessárias para que se decida migrar ou não, as questões apresentadas a seguir, são as questões reunidas no questionário final apresentado no Apêndice A. Como por exemplo: Qual a quantidade de servidores a empresa possui? Qual a porcentagem de utilização destes servidores? O número de servidores existentes na empresa e a porcentagem de utilização de memória, CPU e I/O destes servidores, são os primeiros ítens a serem avaliados. Existem 2220

10 ferramentas que podem ser utilizadas para avaliação de consumo de CPU, memória e I/O (Uddin, et al., 2012). Se a empresa possui um número reduzido de servidores, ou se a porcentagem de utilização é muito alta devido às aplicações utilizadas, a virtualização pode significar um aumento de custos, neste caso portanto, não sendo a opção mais viável. Outra questão a ser considerada é: As aplicações utilizadas pela empresa são suportadas em um ambiente virtual? Nem sempre uma aplicação que funciona em um servidor físico foi testada e homologada pelo fabricante para ser executada em um servidor virtual. Se a empresa utiliza aplicações que não são suportadas em ambientes virtuais, a migração deve ser descartada. É importante lembrar também, que há um custo com licenciamento para aquisição do software de virtualização, a não ser que a empresa utilize um software livre. Porém, mesmo que exista um custo de licenciamento, este custo pode ser compensado com a economia que se faz com a virtualização. A primeira etapa portanto, avalia a viabilidade de migração de um datacenter tradicional para virtualização. Após esta etapa, a implementação de uma Nuvem Privada adotando o modelo IaaS sobre as técnicas de virtualização é considerada como a etapa posterior neste processo conforme descrito na próxima seção. 3.2 Nuvem Privada IaaS Segunda etapa Após analisar as características de cada modelo e considerando-se os problemas de vulnerabilidade que as Nuvens Públicas possam apresentar (Grobauer, et al., 2012), é possível constatar que uma estrutura de Computação em Nuvem Privada, utilizando o modelo de serviço IaaS, seja uma opção relativamente mais segura. Verificam-se algumas razões pelas quais o modelo Privado de Computação em Nuvem com o tipo de serviço IaaS pode ser considerado como sendo a etapa posterior à virtualização. A principal é que este modelo, ao compartilhar técnicas de virtualização e possuir, ao mesmo tempo, características presentes na Nuvem Pública, está exatamente este outros dois modelos de Computação. Neste sentido, um questionamento que surge neste cenário é: Porque utilizar um modelo de Computação em Nuvem se as técnicas de virtualização já trazem vários benefícios que a Nuvem oferece?. Diante do fato de que a Computação em Nuvem utiliza técnicas de outros modelos, como virtualização e Utility Computing por exemplo, há quem defenda que este é apenas um novo nome para tecnologias já existentes com o intuito de alavancar vendas (Rodrigues, 2012). Porém, percebe-se que a Computação em Nuvem é mais do que apenas um novo nome. Este modelo herda os benefícios da virtualização mas também pode estar alinhado com uma estratégia de nogócio da empresa. Abaixo, a Fig. 3 apresenta as características de um datacenter virtualizado, de uma Nuvem Privada IaaS, o que estes modelos têm em comum e o que se ganha com a implementação de uma Nuvem Privada IaaS. 2221

11 Fig.3 Datacenter Virtualizado vs. Nuvem Privada IaaS Como a virtualização é um dos principais conceitos tecnológicos, dentre outros, utilizados em Computação em Nuvem (Marston, S., Li, Z., Bandyopadhyay, S., Zhang, J., Ghalsasi, A., 2011), observa-se pela Fig.3 que implementando uma Nuvem Privada em um ambiente que já utiliza as técnicas de virtualização, a empresa estará desfrutando de diversos benefícios, como economia de energia, escalabilidade, otimização de recursos etc. Porém, percebe-se que uma Nuvem Privada IaaS, além de possuir as vantagens da virtualização, também oferece diversos benefícios presentes na Nuvem Pública, porém com uma diferença importante, o total controle dos recursos (Marston, et al., 2011). As características da Computação em Nuvem apresentadas na seção 3.2 estão presentes também no modelo Privado e estas características podem fazer a diferença para o negócio da empresa. Mais do que virtualizar o datacenter, a empresa ganha com gerenciamento centralizado de recursos de TI, agilidade em atividades de TI consideradas triviais mas que demandam tempo, controle e divisão de custos de TI, dentre outras vantagens que foram transformadas em perguntas que auxiliam no processo de decisão, descritas a seguir. Qual a quantidade de funcionários diretos e/ou indiretos que são usuários de infraestrutura de TI que justificaria a utilização de portal de acesso do tipo Self-Service? O gerenciamento centralizado de utilização de recursos de TI pode auxiliar os profissionais de TI no desempenho de suas tarefas? A quantidade de requisições de serviços de TI sobrecarrega os profissionais de TI da empresa? 2222

12 Em uma Nuvem Privada IaaS, é possível provisionar recursos, ou máquinas virtuais da mesma forma como acontece em um ambiente virtualizado. No entanto, ao utilizar um pool de recursos disponíveis em um portal self-service para este processo, a empresa ganha em agilidade (Taurion, 2011). O foco do grupo de TI pode ser direcionado para outras atividades, visando o crescimento do negócio (Bidgoli, 2011). A quantidade de usuários de TI pode não ser determinante para a decisão de implementação ou não de técnicas de virtualização, mas pode ser considerada para a decisão de migrar da virtualização para a Nuvem Privada IaaS. Outras questões que justificam a migração para um sistema de Computação em Nuvem Privada são: A quantidade de recursos de TI a empresa disponibiliza aos seus usuários, como por exemplo, sistemas operacionais e de redes (VLANs) são grandes e são requisitadas com frequência? O negócio da empresa se caracteriza pela necessidade de disponibilizar servidores com utilidade temporária? Verificando estas questões, é necessário avaliar o quanto as requisições de recursos, sejam de máquinas virtuais, armazenamento, ou conexões de rede estão sobrecarregando o grupo de TI, e que se fossem disponibilizadas através de um portal dariam mais agilidade às tarefas de TI, e o quanto o gerenciamento centralizado destes recursos pode auxiliar o grupo de TI. Estes questionamentos devem ser feitos para justificar a adoção do modelo. O número de usuários e a necessidade de gerência de acesso são questões levantadas no questionário do Apêndice A (2.a; 2.b; 2c; 2d; 2e; 2f; 2g). Outra característica da Computação em Nuvem que deve ser avaliada é a elasticidade, que se caracteriza pelo aumento ou diminuição de recursos (CPU, memória e disco) de maneira elástica e de acordo com a necessidade. A elasticidade é utilizada também na virtualização, porém como um processo manual. Este processo automatizado na Nuvem Privada pode fazer diferença no relacionamento do grupo de TI com os colaboradores em uma organização. Deste modo questiona-se: A empresa considera a automação da elasticidade, uma característica importante que pode ser utilizada em prol da economia de recursos e da liberação do grupo de TI? A empresa deve avaliar se o conceito de elasticidade pode ser aplicado nos sistemas e aplicações de TI e até que ponto este conceito pode beneficiar o negócio. O item 3.a do questionário apresentado no Apêndice A se refere a este conceito. Outra característica que deve ser avaliada, apresentada na Fig.3, é a de Multi-Tanancy. Em uma Nuvem Privada IaaS este conceito pode ser utilizado para isolar os recursos entre os departamentos da empresa. Além de facilitar o gerenciamento destes recursos, a segurança é reforçada pelo isolamento dos mesmos. Esta questão está relacionada com o número de usuários de Infraestrutura de TI, discutido mais acima. Portanto, a empresa deve avaliar: 2223

13 O isolamento e gerenciamento dos recursos pode representar um ganho na segurança, beneficiar o grupo de TI e o negócio da empresa? O item 4.a do questionário apresentado no Apêndice A apresenta esta questão. A técnica de contabilidade e faturamento (Billing) também pode ser utilizada em uma Nuvem Privada, os relatórios de utilização podem ser utilizados pelo departamento de TI para que o custo computacional possa ser dividido entre os departamentos da empresa. Com mais transparência na utilização dos recursos e uma maior democratização na divisão dos custos. Esta prática pode proporcionar também maior facilidade na aprovação de novas aquisições de hardware ou software pela gerência de TI. Considerando estas características, questiona-se: A empresa considera a divisão de custos de TI, entre todos os departamentos que utilizam os recuros, uma prática viável? Deve-se avaliar se a divisão dos custos entre os departamentos que utilizam os recursos de TI pode ser aplicada e se esta prática pode beneficiar a empresa como um todo. Apesar desta questão não ser decisiva na adoção de um modelo de Computação em Nuvem Privada IaaS, foi adicionada ao questionário do Apêndice A (5.a) como um benefício a ser considerado. 3.3 Nuvem Privada e Nuvem Híbrida Terceira Etapa Em artigo sobre previsão para a Nuvem até 2015, dois pontos relevantes são considerados, primeiro é que os grandes provedores de Nuvem se preparam cada vez mais para solucionar problemas de segurança. Outro ponto é que uma Nuvem Privada deve ser considerada como o ponto inicial no caminho para a Nuvem de uma maneira geral e não o ponto final (Kontzer, 2010). Conforme já citado, uma Nuvem Privada herda benefícios da virtualização e acrescenta características que podem beneficiar o negócio da empresa. Um dos objetivos de adotar uma Nuvem Privada, é a proteção e privacidade dos dados (Dhar, 2011). O modelo IaaS Privado implementado na infraestrutura interna da empresa, com os recursos protegidos por firewalls (Sengupta, Kaulgud & Sharma, 2011) e o departamento de TI da própria empresa controlando o acesso aos recursos, o modelo privado tende a oferecer maior segurança. A exposição financeira quando se utiliza o processo de tarifação, outro problema listado por (Grobauer, et al., 2012), também deixa de existir porque os dados estariam na Intranet e não na Internet. Diante dessas considerações, nota-se que o modelo IaaS, em uma estrutura privada, pode atender a empresas que desejam migrar a infraestrutura de servidores, rede e armazenamento utilizando o conceito de Computação em Nuvem, mas que ainda não se sentem confortáveis em utlizar uma Nuvem Pública. Porém, a possibilidade que se tem de conexão da Nuvem Privada com a Nuvem Pública, caracterizando o conceito de Nuvem Híbrida, é mais uma razão para colocar a Nuvem Privada como a primeira opção para Computação em Nuvem. A Fig. 4 ilustra este cenário. 2224

14 Fig. 4 Nuvem Privada IaaS com conexão para Nuvem Pública formando uma Nuvem Híbrida A Fig. 4 representa a interligação de dois modelos de Computação em Nuvem, Privada e Pública, formando uma Nuvem Híbrida conforme discutido na seção 3.2. Depois de implementar uma Nuvem Privada, a empresa pode agregar serviços de Software SaaS e de Plataforma PaaS sobre a base IaaS (Kaisler, et al., 2012). Com esta possibilidade, a empresa começa a compreender o grande potencial que a Computação em Nuvem pode oferecer em todos os seus aspectos. A sazonalidade de alguns eventos pode exigir mais recursos computacionais, e fazer o upgrade de um sistema apenas para cobrir eventuais demandas pode representar um gasto desnecessário. Neste sentido, a contratação de um serviço temporário de uma Nuvem Pública pode ser considerada. Esta prática é conhecida como Cloud-Bursting conforme discutido na seção 3.2. Esta possibilidade também pode ser utilizada para eventuais testes de validação com a Nuvem Pública, permitindo uma avaliação temporária antes de requisitar um serviço para uma aplicação que deve entrar em produção. Diante desta possibilidade, questiona-se: O negócio da empresa pode eventualmente necessitar de algum recurso computacional temporário em eventos sazonais, que poderia ser beneficiada pelo conceito de Cloud- Bursting? A possibilidade de conexão com a Nuvem Pública deve ser considerada se o negócio da empresa se caracterizar com a necessidade de recursos adicionais em momentos de pico. Por exemplo, alguma data imporatante que represente aumento significativo de vendas. O item 6.a do questionário apresentado no Apêndice A levanta esta questão. Com as questões identificadas, além do questionário, elaborou-se um sumário em forma de fluxograma para auxiliar no processo de decisão. Apresentado na figura 5 abaixo. 2225

15 Não Processo de Decisão Mais que 2 serivodres? Sim Servidores subutilizados 20% Não Sim funcionários TI 15? V 1 S.O s 5? V V+1 Não Não Sim Sim CN 1 CN CN+1 Utilizaria portal sel-service? V V+1 Aplicações elásticas V V+1 Não Não Sim Sim CN CN+1 CN CN+1 Se beneficiaria de Multi- Tenancy? Não V V+1 serviços temporários de serviços de TI? Sim Sim CN CN+1 CN CN+1 Permanece com datacenter tradicional gerenciamento centralizado? Não Sim CN CN+1 Billing, bom p/ organização? Sim CN CN+1 Não V V+1 Não V CN? FIM V V+1 Req.serviços de TI é frequente? V V+1 Não Sim CN CN+1 V V+1 Acima de 6 VLAN s? V V+1 Não Não Sim CN CN+1 Implementa Virtualização Implementa Nuvem Privada IaaS FIM Sim Fig. 5 Fluxograma do Processo Decisório O fluxograma mostrado na Fig.5 apoia a tomada de decisão para permanecer com o datacenter tradicional, migrar para a virtualização ou migrar para Computação em Nuvem. Lembrando que este fluxograma é apenas uma simulação. Logo no início do fluxograma percebe-se que a quantidade de servidores e a porcentagem de utilização seriam decisivos para permanecer ou não com o datacenter tradicional físico. A partir daí, as variáveis V (Virtualização) e CN (Computação em Nuvem) são incrementadas de acordo com as respostas. No final do fluxograma, a variável que possuir o maior valor indicará a tecnologia que tende a ser a melhor opção. 4. Resultados Como resultado, realizou-se algumas simulações para demonstrar o processo de migração de um datacenter físico tradicional para virtualização, com esta simulação, percebe-se a grande economia que se obtém com a implementação de um datacenter virtualizado, e com o questionário do Apendice A verifica-se que são poucas as situações em que não seria viável a migração de um datacenter tradicional para um virtualizado. Para a validação de viabilidade de migração de um datacenter virtualizado para Computação em Nuvem, as questões do questionário devem ser respondidas, porém, com a utilização do fluxograma apresentado na fig. 6 é possível também uma simulação avaliando o resultado das variáveis V (Virtualização) e CN (Compuatação em Nuvem), a que receber mais pontos indica a tendência de migração. 2226

16 4.1 Custo de Propriedade de um datacenter tradicional e um datacenter virtualizado Para verificar o Custo Total de Propriedade (Total Cost Ownership TCO), de três anos de um datacenter, realizou-se uma simulação simples com dez cenários, cada um com uma quantidade de servidores que poderia ser virtualizada. No primeiro cenário há apenas um servidor, chegando a vinte servidores no décimo cenário, em todos os casos foi utilizado um mesmo modelo de servidor para os ambientes não virtualizados, servidor este com dois Processadores Quad Core, 8GB de memória, 1 fonte de alimentação de 500 W e 2 Discos-Rígidos de 300GB. Para os ambientes virtualizados utilizou-se na simulação um modelo de servidor com 2 Processadores Twelve Core, 16 GB de memória, 2 fontes de alimentação de 460 W e 6 Discos-Rígidos de 450 GB. O aplicativo comercial utilizado na simulação calcula o custo total considerando os gastos com energia (equipamentos mais refrigeração), baseado no consumo dos equipamentos multiplicado pelo valor do kwh cobrado da companhia de fornecimento de energia elétrica e pelo tempo de uso. Para esta simulação, utilizou-se um valor médio do custo de energia no Brasil em 2011 que foi de R$0,329 (Firjan, 2011). O Software utiliza as equações conforme detalhamento abaixo: sendo o custo de propriedade de equipamento, o custo TCO, o consumo de hardware, o custo por kwh, o tempo de vida útil em anos do hardware e o consumo de hardware somado ao consumo de refrigeração. Realizou-se uma comparação que evidencia o momento em que é mais vantajosa a migração de um datacenter tradicional com servidores físicos para servidores virtuais, a comparação não leva em consideração as aplicações utilizadas. Levando em consideração somente o número de servidores, constata-se que a partir de três servidores a virtualização já é mais vantajosa. A tabela 1 abaixo, mostra os valores calculados e as figuras 6, 7, 8 e 9 mostram os gráficos de comparação dos ambientes tradicional e virtualizado. (1) (2) (3) 2227

17 Tabela 1 Quadro comparativo de custos - Datacenter Tradicional x Virtualizado O primeiro cenário apresenta 1 servidor físico em um ambiente sem virtualização e o mesmo servidor migrado para uma máquina virtual hospedada em outro servidor físico com memória e processadores adicionais. Neste caso o gráfico evidencia que o custo obviamente é maior no ambiente vritualizado por conta do custo do novo servidor ser maior. O segundo cenário em que o número de servidores é igual tanto no datacenter tradicional quanto no virtualizado, ainda se tem um custo elevado no ambiente virtualizado. A partir do terceiro cenário até o quinto, utiliza-se de apenas dois servidores nos três cenários hospedando 4, 6 e 8 servidores virtuais. Verifica-se portanto, vantagens com a virtualização, como redução de custo e de espaço físico. O sexto, sétimo e oitavo cenários, apresentam o ambiente virtualizado com 3 servidores físicos hospedando uma quantidade maior de máquina virtuais que foram migradas do ambiente não virtualizado. Nos dois últimos cenários, nove e dez, as curvas se distanciam consideravelmente. 16 e 20 servidores físicos respectivamente são substituidos por apenas 4 servidores no modelo virtualizado proporcionando uma excelente economia. Os gráficos apresentados nas Fig. 6, 7, 8 e 9 a seguir ilustram a diferença de custos entre os ambientes com e sem virtualização. 2228

18 Fig. 6 - Estimativa de Consumo Total (HW + Refrigeração) A estimativa de consumo total considera o consumo de energia do hardware em si somado com o consumo para refrigeração deste hardware, o Software utilizado considera que para cada 1W consumido é necessário 1W para refrigeração. Fig. 7 - Estimativa de Geração de Calor O calor gerado com o aumento do número de servidores físicos pode crescer exponencialmente conforme mostra a Fig. 7 acima, como no ambiente virtualizado, há o compartilhamento de recursos de hardware, este crescimento é mais lento possibilitando economia de energia. 2229

19 Fig. 8 - Estimativa de Custos com energia e refrigeração em 3 anos A Fig. 8 apresenta o gráfico de consumo de energia total do hardware e equipamentos para refrigeração. O custo com refrigeração também aumenta na medida em que o consumo de energia aumenta. Neste caso, este custo é menor no ambiente virtualizado. Fig. 9 - Estimativa de TCO Consumo Total + hardware em 3 anos Por fim, a Fig. 9 apresenta o Custo Total de Propriedade (TCO Total Cost Ownership) em 3 anos de utilização do mesmo hardware, período considerado no aplicativo de avaliação. Para se comparar o custo de um datacenter somente virtualizado com um que implemente uma solução de Computação em Nuvem, realizou-se uma comparação simples com cenários que reflete o número de requisições para servidores novos em um 2230

20 ambiente virtualizado e em um ambiente de Computação em Nuvem Privada IaaS, conforme Fig.10. Fig. 10 Custo para provisionamento de servidor Ambiente Virtualizado X Computação em Nuvem Pela Fig. 10 percebe-se a grande vantagem da Computação em Nuvem. Considera-se que para o provisionamento de um servidor necessita-se de no mínimo 2 profissionais de TI, um Analista de Sistemas e um Analista de Redes. Considerando-se que a média salarial destes profissioanis seja de R$2833,69 e R$1322,71 respectivamente (www.carreiras.empregos.com.br), que para provisionar um servidor somente com Sistema Operacional e configurá-lo na rede gastaria-se o tempo de 4 horas, temos que o valor para uma requisição seria de R$69,27, ou seja, a soma salarial dos profissionais dividido por 240 horas e multiplicado por 4 horas que é o tempo gasto para o provisionamento deste servidor. Portanto, em um datacenter onde só exista a virtualização, calcula-se que para cada requisição de servidor se consuma o valor de R$69,27 com profissioanis de TI porque será necessário o envolvimento dos dois funcionários para cada requisição, ao passo que em um sistema de Computação em Nuvem, em que o usuário requisita por um portal self-service, o valor não muda independente do número de requisições. O número de requisições variou de 1 requisição por mês no primeiro cenário, até 30 requisições no décimo cenário. O esforço é de apenas uma vez dos profissionais de TI para preparar o servidor em questão e disponibilizá-lo no portal para o ambiente de Nuvem e multiplicado pelo número de requisições no ambiente somente com virtualização. Este mesmo raciocício pode ser utilizado para diversos outros tipos de serviços que envolva profissionais de TI. Serviços estes que em um sistema de Computação em Nuem IaaS, as requisições sejam feitas sob demanda em um portal de acesso, dispensando-se assim os funcionários de TI para outras atividades, com isso a empresa economiza em recursos humanos e agiliza os processos de TI. 5. Conclusão 2231

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