Estudo de caso técnico Suporte para pesquisa e educação de alto nível com Serviços em nuvem privada Como a Universidade de São Paulo posicionou a TI como um fornecedor de serviços de nuvem com a NetApp, a e a Cisco A Universidade de São Paulo (USP) está na vanguarda de ensino e pesquisa no Brasil. Uma das maiores e mais respeitadas instituições de educação superior da América Latina e a maior universidade pública do Brasil, a USP dá suporte a uma comunidade educacional vibrante com 11 campi, mais de 100.000 alunos, 6.000 professores e 247 programas de graduação e 239 de pós-graduação. A USP é a quinta colocada no mundo em contribuições de pesquisa entre as principais instituições de ensino superior mundiais*. Ela concede uma média de 2.220 diplomas de doutorado por ano, mais do que qualquer outra universidade no mundo. Os esforços visionários e pioneiros da USP em ensino e pesquisa ajudaram a elevar as lideranças tecnológica, econômica e social do Brasil para um nível global. No final de 2012, a USP se tornou a primeira universidade na América Latina a lançar um sistema de computação em nuvem que abrangia toda a instituição para oferecer a professores, alunos e equipe acesso a uma infraestrutura de TI dinâmica. A iniciativa resultante, chamada de Nuvem USP, fornece uma plataforma de computação dimensionável para que pesquisadores, professores e alunos realizem suas tarefas, e incorporará, no futuro, todos os sistemas corporativos da universidade. Objetivos dos serviços de nuvem privada Antes de mover os serviços para a nuvem, uma infraestrutura de TI com muitos silos ameaçou a capacidade da USP de manter sua classificação global e garantir os financiamentos contínuos. A universidade passava por desafios como os custos crescentes de TI, a demora na entrega dos projetos de TI e a dificuldade para atender aos requisitos de desempenho, disponibilidade e segurança dos dados. Manter 150 infraestruturas de TI separadas e distribuídas, incluindo aproximadamente 100 sistemas de e-mail diferentes por toda a organização, não era mais prático. Como os recursos de TI não eram centralizados, não era viável fornecer desempenho de nível empresarial, failover * SIR Global 2013 Classificação: resultado 2007-2011.
confiável nem backup regular para todos os sistemas. A universidade não conseguia utilizar a economia de escala para obter melhores preços, e o custo médio de um novo projeto de TI era de R$ 200 mil (US$ 88,8 mil). A elaboração de orçamento, a aprovação e a implantação de novos sistemas e serviços levavam um ano para serem concluídas, o que dificultava para os departamentos lidar com novas pesquisas e gerar resultados. Atualmente, a USP é responsável por 30% de todas as pesquisas científicas publicadas no Brasil. Como uma grande universidade de pesquisa, ela compete com outras importantes instituições de ensino e precisa fornecer acesso rápido aos recursos de TI para ser a primeira a divulgar as conclusões das pesquisas. Para se manter competitiva, ela precisava ser capaz de iniciar novos projetos com uso intenso de storage e computação sobre análises de Big Data e e-science. A universidade queria consolidar serviços em uma nuvem privada para obter desempenho, disponibilidade, segurança, proteção de dados centralizada e economia de custos. "Criar uma infraestrutura de computação em nuvem não era apenas uma opção para nós. Ela era uma etapa obrigatória", diz o Prof. Luiz Natal Rossi, diretor de TI e professor da Escola Politécnica. "Sabíamos que isso nos permitiria garantir a qualidade do serviço em toda a universidade." Os usuários acessam os serviços da Nuvem USP com segurança na Internet, usando sua ID da USP e senha. Os serviços são divididos em três áreas: Serviços corporativos. Serviços de e-mail, folha de pagamento, recursos humanos, gerenciamento de campos de estudo e notas de alunos, emissão de diplomas e certificados e gerenciamento de contratos e acordos. Os serviços podem ser acessados em dispositivos móveis e terminais thin client nos escritórios das filiais e campi. Serviços educacionais. Serviços focados em ensino de graduação, pósgraduação, pesquisa e extensão, incluindo o gerenciamento de conteúdo digital. Serviços científicos. Serviços que habilitam atividades relacionadas à pesquisa científica, com ênfase em storage em massa (instrumentação de dados e coleções de trabalho, entre outros) e processamento com uso intenso de computação. A Nuvem USP permitirá a coleta mais flexível de informações e time-to-science mais rápido. De acordo com o reitor da USP, Prof. Dr. João Grandino Rodas, "A Nuvem USP faz parte de uma decisão estratégica de investir em várias áreas da universidade. Com relação à computação, nosso objetivo é elevar o patamar da nossa instituição para ficarmos entre as melhores universidades do mundo." Como a USP forneceu uma base flexível para o aprendizado com a NetApp, a Cisco e a A Nuvem USP foi desenvolvida e implementada pela equipe técnica de TI da universidade, liderada por Natal e Cyrano Rizzo, diretor de Data Center Vertical, com auxílio de integração da Solve System. A universidade queria a melhor tecnologia disponível no mercado mundial para soluções de nuvem, incluindo storage, processamento, gerenciamento de dados e orquestração de serviços em nuvem orientada para aplicativos. 2
A nuvem privada é executada em uma arquitetura FlexPod, que inclui sistemas de storage da NetApp, servidores blade Cisco Unified Computing System (Cisco UCS ) e switches. A rede de 10 GbE fornece conectividade para mais de 2.000 placas de interface de rede. Dito isso, a Nuvem USP é composta por 576 servidores físicos com um total de 10.752 núcleos de processamento Intel Xeon, 386.640 núcleos de processamento gráfico e 268 TB de memória. O equipado com Apache CloudStack fornece orquestração em nuvem orientada para aplicativos para todas as cargas de trabalho da Nuvem USP, incluindo a plataforma de e-mail Zimbra da universidade, sistemas ERP e de pagamento desenvolvidos internamente, Microsoft SharePoint, banco de dados Sybase, comunicações unificadas e ferramentas Java. O fornece a camada de virtualização, enquanto o XenApp e o XenDesktop habilitam streaming do aplicativo e infraestrutura de desktop virtual (VDI) para 3.000 desktops virtuais. Os recursos de emissão de tíquetes e controle de acesso são fornecidos pelo CloudPortal Business Manager. O NetScaler fornece recursos de rede na nuvem para equilibrar a demanda de serviços, e o ShareFile oferece storage de arquivos e compartilhamento de dados seguros. "A universidade decidiu migrar para a nuvem para reduzir os data centers diferentes, diminuir a redundância, centralizar os dados e aplicativos e oferecer ao usuário acesso de autoatendimento", informou Rizzo. "O FlexPod nos oferece excelente integração entre os componentes da NetApp e da Cisco, e a orquestra toda a solução da Nuvem USP. Os usuários podem acessar os serviços com apenas alguns cliques." Inovações de storage por trás da Nuvem USP A universidade queria uma plataforma de storage que ajudasse a manter a segurança, acomodasse o crescimento e fornecesse disponibilidade em tempo integral para serviços e dados da Nuvem USP. Ela implantou 16 sistemas de storage NetApp FAS6240 e oito FAS3270 com uma mistura de SAS, SATA e unidades de estado sólido (SSDs) em seis locais de data center: o principal campus da USP, no Butantã; a faculdade de medicina da USP; Ribeirão Preto; São Carlos; Piracicaba; e uma instalação de recuperação de desastres da Terremark, em Barueri (veja a Figura 1). Site Ribeirão Preto Site São Carlos Site Piracicaba Site Medicina (320 blades) NetApp OnCommand System Manager Tecnologias NetApp Snapshot e SnapRestore Deduplicação e thin provisioning da NetApp (160 blades) Todos os sistemas NetApp FAS são equipados com processadores Intel Xeon série E5500 e utilizam tecnologias NetApp Flash Cache e Flash Pool para operações de alta velocidade. 8 sistemas FAS6240 com NetAp Data ONTAP 8.1.2 operando em 7-Mode Site de produção Terremark 8 sistemas FAS6240 com NetApp Clustered Data ONTAP Site de produção CCE (recuperação de desastres) Figura 1) Visão geral arquitetônica da Nuvem USP. A tecnologia NetApp SnapMirror replica os dados entre seis data centers para DR e backup. 3
Arquitetura de cluster unificada para nuvem privada Os sistemas da NetApp executam o sistema operacional Clustered Data ONTAP, criado para fornecer grande escalabilidade e operações ininterruptas para ambientes de nuvem. O fornece uma arquitetura de cluster unificada que pode ser dimensionada para dezenas de petabytes e milhares de volumes. A USP pode criar máquinas virtuais de storage no Clustered Data ONTAP de forma a complementar as funcionalidades de alocação a vários clientes do, oferecendo aos usuários finais o máximo de controle sobre seus ambientes individuais na Nuvem USP. "Nosso investimento total de capital na Nuvem USP foi inferior a um ano de nossos gastos anuais anteriores com TI. Nossa solução FlexPod e gerou 100% de recuperação do investimento no primeiro ano após a implantação. Nossa infraestrutura da Nuvem USP representa um investimento estratégico que continuará gerando valor por anos." Cyrano Rizzo Diretor de Data Center Vertical Universidade de São Paulo "As funcionalidades do nos deixam sem palavras", diz Rizzo. "Podemos cuidar de nosso storage, atualizá-lo sem inatividade e mover cargas de trabalho dinamicamente para otimizar a capacidade e o desempenho. É uma tecnologia capacitadora avançada para ambientes em nuvem." Com a capacidade atual de storage em aproximadamente 15 PB, a Nuvem USP pode oferecer suporte para até 1,5 milhão de IOPS, fornecendo a E/S de storage necessária para aplicativos exigentes. A NetApp também fornece suporte multiprotocolo, permitindo que a USP use CIFS, NFS, Fibre Channel (FC) e Fibre Channel over Ethernet (FCoE) para atender aos requisitos de carga de trabalho em constante mudança. "A NetApp permanece líder em tecnologia de storage e oferece recursos de eficiência em um ambiente de nuvem privada que outros fornecedores não conseguem fornecer ou estão apenas começando a oferecer, com tecnologia não comprovada", conta Rizzo. Otimização de desempenho e custos com a NetApp Virtual Storage Tier Os controladores de storage da NetApp que oferecem suporte à Nuvem USP têm placas PCIe NetApp Flash Cache de 1 TB e 512 GB instaladas, que aceleram o acesso a dados por meio do armazenamento em cache inteligente dos dados de usuário lidos recentemente e dos metadados da NetApp. O Flash Cache é eficiente para reduzir a latência e aumentar o desempenho de E/S de cargas de trabalho com uso intenso de leitura aleatória, como ambientes de servidores virtuais. O uso do Flash Cache em conjunto com unidades SATA de alta capacidade aumenta a eficiência de storage para a USP em 60% e reduz os custos de TI em R$ 67,5 milhões (US$ 29,97 milhões). A universidade também usa a tecnologia NetApp Flash Pool para automatizar a disposição de storage em camadas entre SSDs e HDDs protegidos por RAID no nível do agregado. O Flash Pool acelera as cargas de trabalho com uso intenso de gravação (com a disponibilidade de armazenamento em cache de substituição) e é habilitado para conjuntos de dados específicos. Já o Flash Cache fornece aceleração em todo o sistema. Quando implantado no mesmo sistema de storage, o armazenamento em cache para volumes de dados específicos é executado por uma das duas tecnologias. "A combinação entre NetApp Flash Cache e Flash Pool faz parecer que todo o storage é SSD, embora não seja, o que nos dá um desempenho consistente por um preço menor do que somente o SSD", afirma Rizzo. Proteção de dados incorporada e recuperação de desastres Os dados da Nuvem USP são protegidos com tecnologia NetApp Snapshot, que fornecem proteção de dados quase instantânea e de baixa sobrecarga, com restaurações rápidas habilitadas pela tecnologia NetApp SnapRestore. Mais de 6.400 cópias Snapshot são feitas todos os dias, permitindo que a equipe de TI restaure facilmente os dados perdidos ou corrompidos a partir de um momento recente. O software NetApp SnapMirror replica os dados compactados entre seis data centers da Nuvem USP (veja a Figura 1). "Os dados perdidos ou corrompidos podem ser recuperados em minutos a partir das cópias do NetApp Snapshot, o que oferece a nossos pesquisadores e outros usuários um nível de conforto que nunca viram antes", declara Rizzo. 4
Storage eficiente, gerenciamento simplificado Para maximizar a eficiência e a utilização de storage da Nuvem USP, a universidade usa a deduplicação e o thin provisioning da NetApp. Com a eliminação de blocos de dados redundantes, a deduplicação da NetApp reduz os requisitos de storage da Nuvem USP. Além disso, o thin provisioning da NetApp aumenta a utilização de capacidade e reduz custos administrativos, de hardware, energia e refrigeração. "Por causa da deduplicação da NetApp, compramos 90% menos storage para nossos volumes de servidor virtual e 30% menos para nossos volumes de dados", declara Rizzo. "Também alcançamos uma taxa de economia de alocação de 6:1 para a Nuvem USP com o thin provisioning da NetApp." O NetApp OnCommand Unified Manager reduz a sobrecarga administrativa para a Nuvem USP unificando operações, provisionamento, proteção de dados e gerenciamento de desempenho. O suporte no e Apache CloudStack automatizará o provisionamento e a administração de ofertas de serviço de storage, aumentando a agilidade e, ao mesmo tempo, reduzindo o tempo de implantação do serviço com base em alocação de recurso baseado em políticas. Benefícios da TI e impacto nos negócios Com suporte de uma infraestrutura de storage confiável e de alto desempenho, a USP está melhor posicionada para aumentar sua classificação (que já é alta) entre as principais universidades do mundo. Agora, toda a universidade tem acesso à mesma computação de alta qualidade, com segurança consistente, de registros de alunos a dados de pesquisas confidenciais. Os departamentos individuais não precisam mais se preocupar com equipamentos obsoletos, segurança e gerenciamento de sistemas contínuo. Os pesquisadores podem executar simulações e outros processos na nuvem em vez de ficarem presos às instalações físicas, acelerando o tempo para descobertas em áreas com impacto mundial, como genoma humano e exploração de energia. O custo-benefício é significativo, incluindo economia obtida com a compra centralizada de equipamentos, os custos de manutenção e a alocação de recursos de computação. "Nosso investimento total de capital na Nuvem USP foi inferior a um ano de nossos gastos anuais anteriores com TI", afirma Rizzo. "Nossa solução FlexPod e gerou 100% de recuperação do investimento no primeiro ano após a implantação. Nossa infraestrutura da Nuvem USP representa um investimento estratégico que continuará gerando valor por anos." A infraestrutura da Nuvem USP habilita: Alta disponibilidade e escalabilidade quase ilimitada para serviços em nuvem privada. Os serviços da Nuvem USP estão disponíveis em qualquer lugar do mundo em um dispositivo com uma conexão à Internet. Isso ajuda a universidade a atrair novos alunos, dar suporte a novos métodos de e-learning e ampliar as oportunidades de educação a áreas remotas. Acesso rápido a recursos de storage e computação para dar suporte a novos projetos de pesquisa. A universidade pode provisionar recursos de TI para projetos de pesquisa em minutos em vez de meses, por um pool de recursos dimensionável e flexível que pode ser redefinido facilmente quando o projeto termina. Economia de custos de 75% em comparação a ofertas comerciais, economizando R$ 200 mil por projeto de TI em comparação a métodos anteriores. "É muito mais barato fornecer serviços na nuvem porque não precisamos criar uma infraestrutura diferente para cada projeto", conta Rizzo. Liberação de 30% dos funcionários de TI anteriormente dedicados a operações de data center para tarefas mais estratégicas e valiosas. "A automação permite que façamos mais com menos pessoas", afirma Natal. "Esses funcionários agora estão livres para ajudar a universidade de outras formas." 5
Consumo de energia do data center reduzido em 56%. "A eficiência de energia do storage da NetApp faz com que sejamos melhores gestores, ao mesmo tempo em que economizamos dinheiro", explica Rizzo. Gerenciamento centralizado para proteção de dados, segurança, antivírus, atualizações de software e conformidade com licenças. "A Nuvem USP oferece uma plataforma para consolidar todos os sistemas de computação da universidade e dados dentro de uma infraestrutura organizada e estruturada", afirma Rizzo. A universidade está no processo de digitalizar os ativos da biblioteca e trazê-los para a Nuvem USP. Melhor desempenho, disponibilidade e segurança. "Nossos usuários percebem e apreciam o desempenho e a estabilidade da Nuvem USP", declara Rizzo. "Oferecemos serviços de qualidade superior. Anteriormente, não conseguíamos fornecer redundância para aplicativos, e qualquer falha fazia com que eles ficassem indisponíveis." Colaboração aprimorada e compartilhamento de arquivos com "briefcase" acadêmico, calendários integrados e listas de tarefas. Os professores podem reservar salas e equipamentos audiovisuais, além de acessar cronogramas de recursos com facilidade. Atividades periódicas, como reuniões de conselho de departamento ou equipes, podem ser inseridas e atualizadas para aparecer automaticamente nos calendários dos professores, das equipes e dos alunos envolvidos. Os professores podem compartilhar arquivos com os alunos sem usar anexos de e-mail. Acesso a e-mail de qualquer dispositivo, com recursos completos de pesquisa. O serviço de e-mail Zimbra da Nuvem USP oferece tamanhos de caixa de correio dez vezes maiores e inclui ferramentas modernas de antispam, personalização para o usuário e mecanismos de backup e recuperação. Canal IPTV digital para compartilhar e transmitir palestras e outros conteúdos em tempo real. "Podemos transmitir para qualquer lugar do mundo com uma conexão à Internet, o que ajudará a universidade a oferecer mais aulas on-line e alternativas de aprendizado à distância", explica Rizzo. Acesso fácil a redes sociais e utilitários de visualização de arquivos. "Estamos economizando o tempo dos usuários, já que eles não precisam alternar entre ferramentas para visualizar conteúdo", comenta Rizzo. Servidores virtuais e storage sob demanda, possibilitando a implantação em tempo hábil de novos serviços. "Em vez de pedir aos departamentos e aos professores para esperar um ano pela implantação, podemos oferecer a eles os recursos necessários imediatamente", conta Rizzo. Embora a USP não cobre uma taxa para o uso interno dos serviços da Nuvem USP, a universidade planeja utilizar a infraestrutura para fornecer serviços em nuvem de forma segura para organizações externas, como uma nova fonte de receita. "A Nuvem USP servirá como uma arquitetura de referência para todas as implantações de nuvem na área de educação e pesquisa do Brasil", diz Antonio Roque Dechen, vice-reitor executivo de Administração e professor da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz da USP. Capacitação dos serviços em nuvem com a NetApp, a Cisco e a Juntas, a NetApp, a Cisco e a fornecem uma solução de storage e orquestração em nuvem totalmente integrada que lida com automação de storage, alocação de recursos, além de recuperação e backup da máquina virtual. As integrações de produto permitem que o descubra e incorpore de forma otimizada o storage da NetApp como storage primário e secundário. Isso simplificou consideravelmente a implantação de storage de nuvem para a Universidade de São Paulo e ajudou a acelerar a transição para a Nuvem USP. "Devido à integração comprovada, a universidade selecionou o como base para a Nuvem USP, a NetApp para storage primário e secundário e a Cisco para a rede", disse Cyrano Rizzo, diretor de Data Center Vertical, Universidade de São Paulo. 6
O que vem a seguir À medida que os sistemas da universidade são migrados para a Nuvem USP, a universidade continuará a utilizar a tecnologia da NetApp e da para atender às necessidades de mais milhares de usuários da Nuvem USP. Os planos futuros incluem ofertas de serviços ampliadas, como GPU virtual (vgpu) compartilhado, para oferecer desempenho gráfico excepcional para desktops virtuais baseados em tecnologia, computação de alto desempenho (HPC) na nuvem e análise de Big Data baseada no Hadoop. A Nuvem USP fornece desempenho, agilidade, confiabilidade e escalabilidade para facilitar novas formas inovadoras de conduzir as pesquisas, aprender e fazer descobertas, mantendo a USP entre as principais universidades em todo o mundo. "Sempre que a TI é posicionada como uma fornecedora de serviços, é como mágica", afirma Natal. "Acho que é um marco para a próxima geração, e a NetApp e a desempenharam um papel fundamental para o sucesso de nosso projeto." Para obter mais informações Saiba mais sobre a Universidade de São Paulo: www.usp.br. Saiba mais sobre as soluções da NetApp para o setor de ensino: www.netapp.com/us/solutions/industry/education.aspx. Leia sobre as soluções da NetApp para os produtos de nuvem da : www.netapp.com/br/solutions/cloud/cloudplatform.aspx. Sobre a NetApp As principais organizações do mundo confiam nos produtos de software, nos sistemas e serviços da NetApp para gerenciar e armazenar seus dados. Os clientes valorizam nosso trabalho de equipe, nossa experiência e nossa paixão por ajudá-los a conquistar o sucesso agora e no futuro. Componentes do FlexPod Sistemas de storage NetApp FAS6240 e FAS3270 Cisco Unified Computing System com servidores blade Componentes equipada com Apache CloudStack CloudPortal Business Manager XenApp XenDesktop NetScaler ShareFile Software NetApp NetApp Clustered Data ONTAP 8.2.1 NetApp OnCommand Unified Manager NetApp Flash Cache NetApp Flash Pool Deduplicação da NetApp Tecnologias NetApp Snapshot e SnapRestore Tecnologia de replicação NetApp SnapMirror Thin provisioning da NetApp www.netapp.com/br/ 2014 NetApp, Inc. Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste documento pode ser reproduzida sem permissão prévia, por escrito, da NetApp, Inc. As especificações estão sujeitas a alterações sem aviso. NetApp, o logotipo da NetApp, Data ONTAP, Flash Cache, Flash Pool, FlexPod, OnCommand, SnapMirror, SnapRestore e Snapshot são marcas comerciais ou registradas da NetApp, Inc. nos Estados Unidos e/ou em outros países. Microsoft e SharePoint são marcas registradas da Microsoft Corporation. Intel e Xeon são marcas comerciais registradas da Intel Corporation. Cisco, e são marcas registradas e Cisco Unified Computing System é uma marca comercial da Cisco Systems, Inc. Zimbra é uma marca registrada da VMware, Inc. Java é uma marca registrada da Oracle Corporation. Todas as outras marcas ou produtos são marcas registradas ou comerciais dos respectivos proprietários e devem ser tratadas como tal. NA-204-0914-A4 Siga-nos em: