A PRODAP em sua infraestrutura tecnológica trabalha com ambientes convencionais, ou seja, utiliza-se de um serviço tecnológico por máquina física na maior parte de seus serviços ofertados. Com isso, torna-se oneroso o processo de administração do ambiente para a equipe de TI, uma vez que a quantidade de equipamentos físicos é grande. Outro ponto é o não uso dos recursos computacionais de forma otimizada, em alguns casos muitas máquinas subutilizadas. O consumo elétrico também se torna um problema financeiro, uma vez que quanto mais se utiliza equipamentos, maior será o consumo elétrico, o espaço físico também deve ser proporcional à quantidade de equipamentos.
Outro problema que a PRODAP enfrenta é a questão de versões de aplicações diferentes, uma vez que o ambiente de produção em alguns casos é diferente do ambiente de desenvolvimento, e utilizando-se um ambiente convencional torna-se oneroso administrá-lo. Outro fator a ser tratado é referente à diversidade de solicitações das secretarias clientes da PRODAP para instalação de softwares em sua maioria para desenvolvimento de sites, tais como joomla31 e wordpress32. Com o cenário da PRODAP, era necessário alocar uma máquina física para cada solicitação de demanda da necessidade de cada secretaria, processo custoso tratando-se de recursos físicos como processamento, armazenamento, memória, espaço físico, e ainda gerência dessas ferramentas por parte da equipe de infraestrutura de redes de
31 Disponível em: <http://www.joomla.org> 32 Disponível em: <http://www.wordpress.org>
computadores. A Figura 3.1 ilustra a topologia utilizada pela PRODAP para hospedagem e disponibilização de serviços em seu ambiente convencional tecnológico.
Figura 3.1: Topologia computacional da PRODAP.
Conforme ilustrado na Figura 3.1, a topologia da PRODAP é estruturada na forma de hospedar seus serviços em máquinas físicas, fazendo assim o uso não racionalizado de recursos e consequentemente não atendendo às necessidades tecnológicas, seja de infraestrutura ou softwares de seus clientes que são as secretarias do governo do Estado do Amapá.
Os dez problemas mais específicos e principais com o ambiente da PRODAP são: 1. Não otimização de recursos (racionalização): Pelo fato de ter em sua maior parte da infraestrutura uma máquina física trabalhando como servidor para implementação de um serviço, torna-se oneroso tratar recursos computacionais. Com isso, o ambiente fica não otimizado, ou seja, não utilizando toda a sua capacidade adequada ou máxima de desempenho de recursos computacionais.
2. Problemas com versões de aplicações de teste e produção: Em alguns casos, testes de aplicações são realizados em desktops dos desenvolvedores da equipe de Gerência de Sistemas, diferentes do ambiente de produção. Isso causa um transtorno
para a implementação em produção do software uma vez que podem ocorrer incompatibilidade de versões de linguagens de programação e/ou problemas pelo fato dos dois ambientes estarem trabalhando com cenários de versionamento diferentes.
3. Não atendimento às necessidades de requisições de softwares demandados pelas secretarias: A PRODAP atende cerca de quase cinco mil usuários dentro da Intranet do Governo do Amapá e atende mais cem secretarias, nesse sentido a demanda é grande referente às solicitações de ambiente para hospedagem, software para desenvolvimento de sites, armazenamento e outros. Assim, com o ambiente não otimizado, acaba-se não atendendo essa demanda de forma satisfatória ou em alguns casos não se pode até mesmo atender.
4. Demora no processo de implementação de ambiente para produção sob demanda: Como o processo de implementação da infraestrutura solicitada pelas secretarias sobre hospedagem, armazenamento ou necessidade de softwares não é realizado de forma automatizada, isso torna o processo de entrega do serviço demorado.
5. Gerenciamento não centralizado dos servidores: São diversas as máquinas físicas distintas, o gerenciamento não é unificado, assim se tem que gerenciar diversas máquinas, podendo ocorrer o risco de realizar a configuração correta em um servidor e realizar de forma incorreta em outro.
6. Probabilidade de risco maior em caso de incidentes de segurança física: A ocorrência de indisponibilidade das máquinas torna-se maior, uma vez que existem muitas máquinas físicas.
7. Dificuldade de garantir a disponibilidade com redundância dos servidores: Para realizar a redundância das máquinas, deve-se no mínimo possuir o dobro do número de máquinas existentes para redundância, assim se torna oneroso implementar um ambiente dessa forma.
8. Gerenciamento do ambiente mais complexo: Por serem diversas máquinas físicas, o processo de gerenciamento torna-se mais difícil em caso de reparações físicas.
9. Maior dificuldade para escalabilidade de recursos computacionais: Pelo fato da aplicação está alocada em uma máquina física, a mesma está limitada à quantidade de recursos existentes, assim fica mais difícil escalar recursos computacionais.
com normas de segurança: Para garantir a conformidade com alguns requisitos de normas de segurança, deve-se garantir a disponibilidade e infraestrutura de segurança mínima, como um ambiente não otimizado, a adequação do mesmo se torna mais difícil.
Conforme reportado, os problemas referentes a não otimização de recursos, ocasiona um maior consumo destes recursos de forma não otimizada e consequentemente acaba não atendendo a demanda das solicitações de infraestrutura por parte dos clientes.
Para mostrar a subutilização de recursos computacionais, especificamente processamento, consumo de memória e armazenamento, este trabalho realizou coleta de dados sobre os recursos utilizando uma ferramenta de monitoramento de recursos em servidores no período do mês de novembro de 2012 (especificamente entre os dias 05 a 30 desse mês), essa coleta foi realizada utilizando o protocolo SNMP (Simple Network Management Protocol), onde em cada máquina que provia serviços na PRODAP foi instalada um cliente SNMP, que enviava as informações dos recursos para uma máquina servidora com a ferramenta Cacti33 instalada. A escolha dessa ferramenta foi em decorrência de sua facilidade de instalação e configuração e porque a mesma já era utilizada pela PRODAP para monitoramento dos servidores em sua infraestrutura. A ferramenta realiza a coleta dos dados em um intervalo de 30 segundos, soma os resultados para realizar a média de consumo dos recursos em caso da necessidade de se gerar um relatório.
A coleta considerou apenas o horário comercial de trabalho dentro do governo do Estado que é das 8h às 19h e ainda considerando apenas os dias comerciais (de segunda à sexta-feira), uma vez que nesses dias e nesses horários são de maior frequência o uso de recursos por parte das secretarias clientes da PRODAP.
Para este trabalho, foram realizados os testes de monitoração dos recursos em um período de um mês, após esse período foi realizada a submissão do relatório na ferramenta Cacti sobre o consumo dos recursos já supracitados. A Tabela 1 ilustra o resultado do consumo em recursos referente ao quesito de processamento da infraestrutura do provedor de serviços da PRODAP.
ID Servidor Descrição Quantidade de Processadores utilização % de
1 WEB
Servidor que faz a hospedagem dos sites da PRODAP e das demais
secretarias do Estado 4 70%
2 Webmail34 Servidor de webmail que atende
a todas as secretarias do Estado 4 50%
3 Aplicações WEB PHP Servidor com aplicações Web desenvolvidas em PHP para
demandas do Estado 2 75%
4 Aplicações WEB Ruby
Servidor com aplicações Web desenvolvidas em linguagem de
programação Ruby35 para
demandas do Estado
2 55%
5 Aplicações WEB Java
Servidor com aplicações Web desenvolvidas em Java para
demandas do Estado 2 72%
6 Aplicação WEB EaD Servidor que hospeda a ferramenta moodle para educação à distância 1 45% 7 Aplicação CONSIG36 Servidor que hospeda o sistema
de consignação do Estado 4 55%
8 Aplicação SIOP37
Servidor que hospeda o sistema de boletim de ocorrências
de segurança pública do Estado 4 40%
9 Aplicação Impressão Servidor que realiza o processo de impressão de um sistema
corporativo 2 60%
10 Aplicação Filtro de e-mail Servidor que realiza processo de filtragem de AntiSpam e Antivírus para e-mail
2 60%
Capacidade total de quantitativo de processadores 27
58.2% Média de Consumo Total de todos Servidores de Processamento
Tabela 1: Consumo de processamento em servidores físicos da PRODAP.
A média de consumo entre todos os servidores ilustrados na Tabela 1 está abaixo de 60% da capacidade total de processamento, ou seja, servidores subutilizados e não otimizados para atender a demanda das solicitações por parte das secretarias do Estado. A Tabela 2 apresenta os resultados do consumo de memória RAM por parte dos servidores físicos da PRODAP.
34 Disponível em: <http://webmail.amapa.gov.br> 35 Disponível em: <http://www.ruby-lang.org> 36 Disponível em: <http://www.consig.ap.gov.br> 37 Disponível em: <http://www.siop.ap.gov.br/siop>
ID Servidor Quantidade RAM % utilização
1 WEB 12 GB 80%
2 Webmail 12 GB 60%
3 Aplicações WEB PHP 24 GB 65%
4 Aplicações WEB Ruby 24 GB 55%
5 Aplicações WEB Java 24 GB 75%
6 Aplicação WEB EaD 8 GB 40%
7 Aplicação CONSIG 12 GB 70%
8 Aplicação SIOP 24 GB 40%
9 Aplicação Impressão 8 GB 65%
10 Aplicação Filtro de email 12 GB 50%
Capacidade total de memória 160 GB
60% Média de Consumo Total de todos Servidores de RAM
Tabela 2: Consumo de memória RAM em servidores físicos da PRODAP.
O consumo de memória RAM na infraestrutura de servidores não ultrapassou 70% de sua capacidade total. Isso mostra a má alocação de recursos e não otimização dos mesmos, fazendo aumentar o consumo energético, pois apesar de não se utilizar a metade da capacidade, utilizam-se todos os servidores, otimização essa que poderia ser aplicada para reduzir, por exemplo, para cinco máquinas físicas em vez de dez, pensando no consumo de recursos. Problema ainda sobre otimização de recursos, ocorre sobre armazenamento de dados, como ilustra a Tabela 3.
ID Servidor Armazenamento % utilização
1 WEB 250 GB 28%
2 Webmail 250 GB 55%
3 Aplicações WEB PHP 500 GB 23%
4 Aplicações WEB Ruby 250 GB 25%
5 Aplicações WEB Java 250 GB 29%
6 Aplicação WEB EaD 500 GB 15%
7 Aplicação CONSIG 300 GB 35%
8 Aplicação SIOP 300 GB 28%
9 Aplicação Impressão 250 GB 18%
10 Aplicação Filtro de email 500 GB 23%
Capacidade total de
armazenamento 3.3 TB
27.9% Média de Consumo Armazenamento Total de
todos Servidores
Tabela 3: Consumo de Armazenamento em servidores físicos da PRODAP.
No que tange ao consumo de armazenamento contemplando toda a estrutura, nota-se que não há um consumo de 30% da sua capacidade total. Mas, como a capacidade de armazenamento é realizada de forma descentralizada, onde cada servidor possui sua capacidade de armazenar e gerenciar, caso haja a necessidade de um grande volume de dados para armazenamento em um único local, não será permitido, pois o armazenamento está vinculado à capacidade máxima de cada servidor ou nesse cenário os dados teriam que ser distribuídos em servidores físicos distintos tirando a ideia de centralização de dados.
Outro fator importantíssimo para justificar a adoção da computação em nuvem está diretamente ligado à técnica de consolidação de servidores com a tecnologia de virtualização que é a redução de consumo de energia. A consolidação de servidores é uma reestruturação da infraestrutura de uma organização para fins de redução de custos e melhoria do controle pela otimização dos requisitos de recursos.
Para medir o consumo de energia no ambiente utilizou-se a potência da fonte das máquinas apresentadas no cenário problemático de estudo da PRODAP. O cálculo do consumo foi realizado da seguinte forma: Consumo de energia da fonte = potência da fonte x número de fontes do total de servidores. Em seguida mediu-se o consumo diário na seguinte maneira: Consumo diário de energia da fonte = Consumo diário de energia da fonte x número total de horas no dia / 1.000 (para transformar em uma medida de potência maior de Watt para
Kilowatt). E por fim, mediu-se o consumo mensal, onde tem-se: Consumo mensal de energia da fonte = consumo diário de energia da fonte x 30. As informações do cenário são:
• Potência da fonte – 670 Watt • Número de fontes – 20 unidades
• Tempo de funcionamento em horas – 24 horas
Os dados acima foram sobre o cenário legado da PRODAP que subsidiaram o cálculo de consumo de energia, cujo cálculo foi:
• Consumo diário o 670 x 20 = 13.400 Watt o 13.400 x 24 = 321.600 Watt/dia o 321.600 / 1000 = 321,6 Kw/dia • Consumo mensal o 321,6 x 30 = 9.648 Kw/mês
Acima se tem os dados que mostram o consumo de energia do cenário legado da PRODAP antes da implantação da proposta deste trabalho. Essas Métricas são usadas para ilustrar uma visão quantitativa sobre o consumo de energia. O trabalho de Portella (2010) apresenta resultados bem satisfatórios, em torno de mais de 50% de redução de energia com o uso de consolidação de servidores utilizando a virtualização de 20 servidores físicos por 20 servidores virtuais consolidados em 2 servidores físicos. Isso mostra a grande vantagem do uso da tecnologia, tornando-a de extrema importância para o uso corporativo em empresas além de fomentar o conceito de TI verde, que preza em reduzir consumos de energia para redução de emissão de gás e outros elementos. Neste sentido, a virtualização mesmo sendo uma técnica que ajuda a redução de energia, deve ter-se recursos tecnológicos e humanos para administrar o ambiente.
3.3 SUMÁRIO DO CAPÍTULO
Este capítulo teve o intuito de descrever a empresa pública de processamento de dados PRODAP, apresentando suas funcionalidades como provedora de serviços de TI para as secretarias do Estado do Amapá. O capítulo ainda tratou do modelo computacional utilizado pela PRODAP para oferta de serviços para as secretarias. Além disso, também apresentou os problemas encontrados com a infraestrutura atual da PRODAP como fornecedora de serviços de TI e com um ambiente computacional não otimizado.
Os problemas apresentados sobre o ambiente computacional da PRODAP servirão de subsídios para a proposta de solução de computação em nuvem privada que será descrita no capítulo a seguir, a qual irá apresentar a proposta para solucionar os problemas encontrados e ainda mostrar outros benefícios com a adoção do ambiente.
C
APÍTULO
4
PROPOSTA DE SOLUÇÃO DE COMPUTAÇÃO EM NUVEM PARA A PRODAP
4.1 VISÃO GERAL DA PROPOSTA
A proposta de solução em nuvem privada da PRODAP contempla a escolha de tecnologias e ferramental que atendam às necessidades do ambiente e consigam oportunizar a solução dos problemas relatados no Capítulo 3. Nesse âmbito, a escolha do ferramental foi em software livre, pois se tratando de uma empresa pública com as particularidades como as da PRODAP, torna-se uma alternativa quando se necessita de investimento em soluções licenciadas.
Outro motivador da escolha do ferramental em software livre é a política já adotada pela empresa, pois em uma relação de custo x benefício torna-se mais viável, além da equipe técnica da PRODAP possuir especialidade nessa área. Ainda nesse raciocínio, outro agravante da escolha, é a maturidade de soluções livres existentes no mercado, e o uso por outras empresas com o mesmo segmento de atuação da organização utilizada como objeto de estudo desta pesquisa.
O ambiente proposto tem por objetivo criar uma infraestrutura computacional de nuvem privada para que a PRODAP esteja habilitada a oferecer serviços de IaaS e SaaS em nuvem para seus clientes, as secretarias governamentais do estado do Amapá. O referido cenário tem a finalidade de solucionar os problemas já reportados no Capítulo 3.