Foz do Iguaçu PR Brasil

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1 Análise de Desempenho e Viabilidade do Raspberry Pi como um Thin Client utilizando o Protocolo SPICE Luiz Alberto Alves Baltazar 1, João Paulo de Lima Barbosa 1, Jorge Aikes Junior 1 1 Curso de Ciência da Computação Faculdades Anglo-Americano (FAA) Foz do Iguaçu PR Brasil luiz.baltazar@gmail.com, joao@barbosa.net.br, jorgeaikes@gmail.com Resumo. O tema abordado neste artigo será a virtualização de desktop e terá como objetivo realizar um estudo sobre as especificações do hardware Raspberry Pi e do protocolo SPICE. Este estudo terá foco em aplicar ambas tecnologias conjuntas, transformando o Raspberry Pi em um thin client utilizando o protocolo SPICE. Abstract. The topic of this article is desktop virtualization and will aim to conduct a study on the hardware specifications Raspberry Pi and SPICE protocol. This study will focus on applying both joint technologies, transforming the Raspberry Pi in a thin client using the SPICE protocol. 1. Introdução O conceito de virtualização parte da ideia de poder executar diversos sistemas operacionais em um único equipamento físico. Existem softwares que proporcionam este ambiente de virtualização através de um monitor de máquina virtual (Virtual Machine Monitor VMM), que simula um computador com seu próprio sistema operacional, dentro de outro sistema operacional, chamado host 1 (ALBUQUERQUE, 2007). Silva (2007) conceitua em seu Trabalho de Conclusão de Curso: A virtualização é uma tecnologia que oferece uma camada de abstração dos verdadeiros recursos de uma máquina, provendo um hardware virtual para cada sistema, com o objetivo de esconder as características físicas e a forma como os sistemas operacionais e aplicações interagem com os recursos computacionais. A virtualização surgiu na década de 60 com o intuito de criar partições dos hardwares grandes de mainframe 2 a fim de obter uma melhor utilização de seus equipamentos. Com o passar dos anos a virtualização começou a cair no esquecimento devido a criação de novas aplicações cliente/servidor e ao declínio da plataforma mainframe que perdeu força frente a ascensão da plataforma x86. Em 1999 a VMWARE Inc 3 introduziu o conceito de virtualização na plataforma x86 como uma maneira mais eficiente para fornecer uma estrutura computacional que possibilitasse o total aproveitamento dos recursos computacionais destes servidores. Assim a tecnologia de virtualização volta a se propagar e ganhar mercado novamente (BUENO, 2009). Com a evolução dos computadores e a popularização dos processadores (multi- 1 Host: No âmbito de virtualização host é considerado o computador central, onde as maquinas virtuais estarão virtualizadas. 2 Mainframe: Um mainframe é um computador de grande porte, dedicado normalmente ao processamento de um volume grande de informações. 3

2 core 4 ), tornou-se pouco provável para uma grande parcela da população usar todo o poder de processamento de um único computador. A tecnologia de virtualização apresenta o conceito de vários usuários compartilharem esse poder de processamento que não é utilizado, simplificando a administração, otimizando e tendo uma maior eficiência de seus recursos. Os termos virtualização e emulação, apesar de referirem ao mesmo tema, apresentam uma grande diferença, pois um emulador é um agente escrito para tornar possível a interação, entre dois sistemas distintos e incompatíveis entre si, no qual pode ser um software e um hardware, ou um software e outro software. O emulador traduz as instruções entre um sistema e outro, intermediando o processo. Já a virtualização utiliza a emulação adicionada de outras técnicas para oferecer um conjunto completo de recursos, com o objetivo de permitir que vários sistemas executem sobre uma mesma plataforma visando o máximo de desempenho (SILVA, 2007). 2. O Problema Atualmente a empresa Epicentra Tecnologia especializada em prover soluções na área de tecnologia, oferece soluções de virtualização de desktops, no qual enfrenta dois problemas: o primeiro obter um thin client 5 de baixo custo e o segundo, um melhor desempenho gráfico nos terminais virtualizados. Para resolver o desempenho gráfico, é necessário a utilização do Protocolo SPICE pois através deste protocolo é possível configurar o local onde queira que seja realizado o processamento gráfico, que pode ser no computador central ou no thin client. 3. Objetivo A aplicação do Raspberry Pi como um thin client visa uma possível solução para os problemas de obter um thin client de baixo custo e de problemas relacionados ao processamento gráfico, sendo processados no Raspberry Pi, através do SPICE, e não no computador central, não sobrecarregando o tráfego da rede. 4. Raspberry Pi O Raspberry Pi é um microcomputador desenvolvido pela Fundação Raspberry Pi e pela Universidade de Cambridge, no Reino Unido, ilustrado na Figura 1, onde o principal objetivo é prover uma maior aproximação das crianças e dos jovens às ciências da computação. O Raspberry Pi está disponível em dois modelos o A e o B que se diferem pelo custo e características físicas. O Raspberry Pi é baseado num SoC (system on chip) e integra um processador (CPU - Central Processing Unit) do tipo ARM a 700Mhz, uma unidade de processamento gráfico (GPU - Graphics Processing Unit) e uma memória RAM de 256MB (Modelo A) ou 512MB (Modelo B) partilhada com o chip gráfico (CARDOSO, s/d). 4 Multi core: Vários núcleos de processamento. 5 Thin Client: Terminal que usufrui dos recursos do computador host.

3 Figura 1: Anatomia do Raspberry Pi Fonte: CARDOSO (s/d) O interessante do Raspberry Pi é a sua versatilidade, pois já existe diversas aplicações utilizando este microcomputador, composto por um processador ARM, enquanto a maioria dos sistemas operativos são desenvolvidos para arquitetura Intel. Assim sendo, não é possível instalar Windows ou Ubuntu no Raspberry Pi, no entanto, os sistemas operativos disponíveis são vastos e gratuitos (CARDOSO, s/d). Distribuições Linux disponíveis para o Raspberry Pi. Arch Linux ARM; Bodhi Linux; Fedora Remix; Gentoo Linux; Moebius; PiBang Linux; item Raspbian; OpenELEC; XBian 1.0 Alpha 5; raspbmc; SliTaz; PiMAME; PwnPi.

4 5. Protocolo SPICE O SPICE - Simple Protocol for Independent Computing Environment foi desenvolvido pela Qumranet, adquirida pela Red Hat em O protocolo foi criado para otimizar a desempenho do sistema adaptando-se automaticamente aos ambientes gráficos e de comunicações nos quais está rodando, VALLE (2009). Segundo a RED HAT 6 (2014). SPICE é um protocolo de renderização remoto adaptável de código aberto usado pelo Red Hat Enterprise Virtualization for Desktops para conectar usuários a seus desktops virtuais. Diferentemente da primeira geração de protocolos de renderização remota, como o Remote Desktop Protocol (RDP) e Independent Computing Architecture (ICA), o SPICE apresenta uma arquitetura de várias camadas, projetada para suportar a experiência de desktop de multimídia atual. Na definição da RED HAT (2014), A arquitetura SPICE baseia-se em um modelo de três camadas, ilustrada na Figura 2, permitindo que a inteligência do protocolo decida qual é o melhor local para disponibilizar as ações do usuário. O driver SPICE: Um componente de software que é instalado na máquina virtual cliente. Foi desenvolvido para melhorar a experiência dos usuários ao executar tarefas de gerenciamento orientadas pelo cliente, como aprimorar o posicionamento do mouse, configurações de exibição do monitor, instalação de dispositivos USB (Universal Serial Bus), entre outros; O servidor SPICE: Um componente de software que faz parte dos servidores host. Ele funciona como a interface principal entre o agente da máquina virtual e o client do PC do usuário final, proporcionando uma comunicação constante de dados e a interação dos dispositivos; O cliente SPICE: Um componente de software para várias plataformas mantido no dispositivo cliente do usuário final, é usado para acessar cada máquina virtual. O cliente é executado em dispositivos cliente com Windows e Linux, incluindo thin cliente PCs readaptados. 6

5 Figura 2: Arquitetura do Protocolo SPICE. Fonte: RED HAT (2014) Esses três componentes da arquitetura SPICE funcionam em conjunto, determinando o lugar mais eficiente para processar gráficos para fornecer a melhor experiência do usuário possível, enquanto reduzem a carga do sistema. Se o cliente for poderoso o suficiente, o SPICE enviará os comandos gráficos para o cliente e os processará no nível do cliente diminuindo de modo significativo a carga no servidor. Por outro lado, se o cliente não for poderoso o suficiente, o SPICE processará os gráficos no nível do host, onde o processamento dos gráficos é bem menos caro de uma perspectiva de CPU. 6. Materiais e Métodos O projeto em sua primeira fase iniciou-se com pesquisas e estudos sobre o protocolo SPICE - Simple Protocol for Independent Computing Environment e sobre as especificações de hardware do Raspberry Pi pesquisando seus objetivos de criação, suas aplicabilidades e funcionamento. Logo a seguir será realizado também um estudo sobre qual software de virtualização de desktop e qual Sistema Operacional será instalado no computador central para centralizar os ambientes virtuais definindo também qual Sistema Operativo instalará no Raspberry Pi.

6 Na segunda fase será instalado e configurado o ambiente virtual começando pelo Sistema Operacional do servidor central, seguido da instalação do software de virtualização para criação das máquinas virtuais. Ainda nesta fase será instalado e configurado o protocolo SPICE, assim como, criada as máquinas virtuais e instalado o Sistema Operacional que rodará no Raspberry Pi, configurando-o para acesso as máquinas virtuais. No decorrer de todo esse processo será realizado testes de verificação e compatibilidade do Raspberry Pi com o protocolo SPICE e o S.O. (Sistema Operacional) que estará rodando no servidor central. 7. Conclusão O Raspberry se destaca por sua versatilidade, já existindo diversas aplicações em diversas áreas utilizando este microcomputador e o SPICE é próprio para a aplicação no qual está sendo aplicado. A utilização dessas duas tecnologias juntas na virtualização de desktop se completam provendo uma solução muito aproximada de um computador pessoal. A virtualização de desktop já é uma realidade e várias instituições estão adotando essa tecnologia, é uma área em constante crescimento tendo muito e ser desenvolvida. Referências ALBUQUERQUE. Vantagens e desvantagens na utilização de software de virtualização em servidores de empresas de pequeno e médio porte: estudo de casos em faculdades particulares no Recife Disponível em: < Acesso em: 04 Abril BUENO. Virtualização Um pouco de história Disponível em: < Acesso em: 04 Abril CARDOSO, et. al. Anatomia. s/d. Disponível em: < Acesso em: 04 Abril CARDOSO, et. al. Sistemas Operativos. s/d. Disponível em: < Acesso em: 04 Abril RED HAT. Red Hat Enterprise Virtualization para Desktops Disponível em: < nstorage/cb7033bd0a bb688ad69730/>. Acesso em: 04 Abril SILVA. Virtualizações de Sistemas Operacionais Disponível em: < borges/doc/virtualizacao/>. Acesso em: 04 Abril VALLE. Rad Hat abre código do protocolo SPICE Disponível em: < Acesso em: 04 Abril 2014.