Suporte para pesquisa e educação de alto nível com Serviços em nuvem privada

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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 Citrix 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,

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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,

pós-graduação, 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 Citrix

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.

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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 Cisco Nexus}®_{. 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 Citrix CloudPlatform 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 Citrix XenServer fornece a camada de virtualização,}

enquanto o Citrix 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 Citrix CloudPortal Business Manager. O Citrix NetScaler fornece recursos de rede na nuvem para equilibrar a demanda de serviços, e o Citrix 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 Citrix 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).

Cisco UCS (16 blades) Switches Cisco Nexus (10 Gbe/FCoE) Citrix CloudPlatform Citrix XenServer 2 sistemas série FAS3200 com NetApp Clustered Data ONTAP

Site Ribeirão Preto

Site São Carlos

Site Piracicaba Cisco UCS (16 blades) Switches Cisco Nexus (10 Gbe/FCoE) Citrix CloudPlatform Citrix XenServer 2 sistemas série FAS3200 com NetApp Clustered Data ONTAP

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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 NetApp Clustered Data ONTAP 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 Citrix CloudPlatform, oferecendo aos usuários finais o máximo de controle sobre seus ambientes individuais na Nuvem USP.

"As funcionalidades do NetApp Clustered Data ONTAP 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.

"Nosso investimento total de

capital na Nuvem USP foi

inferior a um ano de nossos

gastos anuais anteriores com

TI. Nossa solução FlexPod e

Citrix 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

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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 Citrix CloudPlatform 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 Citrix 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.

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6 • 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 Citrix

Juntas, a NetApp, a Cisco e a Citrix 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 Citrix CloudPlatform 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 Citrix CloudPlatform 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.

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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 Citrix 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 Citrix, 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 Citrix 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 Citrix: 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 Cisco UCS

• Switches Cisco Nexus

Componentes Citrix

• Citrix CloudPlatform equipada com Apache CloudStack • Citrix CloudPortal Business

Manager • Citrix XenServer

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