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PROJETO DE VIRTUALIZAÇÃO DA INFRAESTRUTURA DE SERVIDORES DA EMPRESA EDELBRA
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Ana Júlia Neves Sampaio
1 PROJETO DE VIRTUALIZAÇÃO DA INFRAESTRUTURA DE SERVIDORES DA EMPRESA EDELBRA LOSS, André ¹ BRAMBATTI, Marcel ² BÜHLER, Leslie Vieira ³ RESUMO: Para entender perfeitamente o que é virtualização, deve-se traçar primeiramente um paralelo entre o que é real e o que é virtual. Seguindo essa linha de raciocínio, algo real pode ser caracterizado como um objeto físico, ocupando um lugar no ambiente, já o virtual está associado àquilo que é simulado. Dessa forma a virtualização pode ser definida como a criação de um ambiente virtual que simula um ambiente real, propiciando a utilização de diversos sistemas e aplicativos sem a necessidade de acesso físico à máquina na qual estão hospedados. É a reorganização de um ambiente operacional de servidores físicos para um ambiente de servidores virtualizados. A adoção de tecnologias como a computação em nuvens só colabora para seu inevitável progresso, assim buscou-se fazer uma análise na empresa Edelbra para implantação e incremento da virtualização de seu sistema operacional buscando maior economia e praticidade nas operações. Palavras-chave: Virtualização. Reorganização. Economia. ABSTRACT: To understand perfectly what is virtualization, it should first draw a parallel between what is real and what is virtual. Following this line of reasoning, something real can be characterized as a physical object, taking a place in the background, the virtual is already associated to what is simulated. Therefore virtualization can be defined as the creation of a virtual background that simulates a real background, providing the utilization of several systems and applications without the necessity for physical access to the machine in which they are hosted. It is the reorganizing of the operational background of the physical servers into a virtualized server background. The adoption of technologies such as cloud computing only contributes to its inevitable progress, and then it sought to analyze the company Edelbra for a implantation and development of the virtualization of its operational system seeking greater economy and practicality in the operations. Keywords: Virtualization. Reorganization. Economy. ¹ Qualificação do autor: Acadêmico do Curso de Tecnologia em Análise em Desenvolvimento de Sistemas Faculdades IDEAU 2 Orientador: Marcel Brambatti, Especialista, Professor do Curso de Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas - Faculdades IDEAU. 3 Co-orientador: Professora do Curso de Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas- Faculdades IDEAU.
2 2 1 INTRODUÇÃO Para Somasudaram (2011), a virtualização é uma técnica de mascarar ou abstrair recursos físicos, o que simplifica a infraestrutura e acomoda a velocidade cada vez maior das mudanças nos negócios e na tecnologia. Ela aumenta a utilização e a capacidade dos recursos de TI, como servidores, redes ou dispositivos de armazenamento, além de seus limites físicos. A virtualização simplifica o gerenciamento de recursos agrupando-os e compartilhando-os para uma máxima utilização e os faz parecer recursos lógicos com capacidade ampliada. A virtualização acontece de diferentes formas, como por exemplo, a virtualização de memória, de rede, de servidores e de armazenamento. Mas a virtualização de servidores é a mais fácil de ser justificada. Segundo Veras (2009), a virtualização é um conceito bem conhecido na área de TI. E os benefícios da virtualização tornam-se fáceis de serem entendidos pelo pessoal de TI. A dificuldade é convencer os níveis superiores sobre a real vantagem do ambiente virtualizado, considerando que o paradigma de comprar servidores físicos a cada nova demanda está sendo quebrado por uma nova forma de aquisição que implica em maior custo inicial, mas que á longo prazo, trará uma série de facilidades no atendimento de novas demandas computacionais. A virtualização de servidores trata da consolidação de vários servidores físicos e substituindo em um único servidor com alto grau de utilização, reduzindo a complexidade do gerenciamento, o espaço físico e os requisitos de energia e refrigeração. Nesse sentido um dos problemas a serem enfrentados pelo setor de TI da empresa Edelbra Gráfica Ltda consiste no projeto de virtualização do seus servidores a fim de permitir uma melhor utilização de recursos da empresa, pois com o aumento significativo de serviços e aplicações, há necessidade de compra e alocação de novos computadores acarretando gastos com infraestrutura e em um gerenciamento descentralizado. Para resolver esse problema apresenta-se uma solução que vem sendo largamente utilizada. Na virtualização de servidores uma técnica de execução paralela de sistemas operacionais com serviços distintos em um mesmo processador é utilizada. A virtualização de servidor também permite vários sistemas operacionais e aplicativos sejam executados
3 3 simultaneamente em diferentes máquinas virtuais, criadas no mesmo servidor físico. As máquinas virtuais fornecem uma camada de abstração entre o sistema operacional e o hardware correspondente. Dentro de um servidor físico, qualquer número de servidores virtuais pode ser estabelecido, dependendo da capacidade do hardware, cada servidor, parece uma máquina física para o sistema operacional, embora todos os servidores virtuais compartilhem o mesmo hardware físico. A memória física é compartilhada entre os servidores virtuais, mas o espaço endereçado não. (SOMASUDARAM, 2011) Assim, este projeto visa reduzir gastos com infraestrutura, tempo de gerenciamento, centralizar os processos de gerência evitando gargalos de serviços por computadores e não utilização de recursos ociosos, além de facilitar o aperfeiçoamento e testes de novos sistemas operacionais, gerando diminuição de custos e rapidez nos processos. E mais, propor melhorias da estrutura e reorganização dos servidores físicos para um ambiente de servidores virtualizados e padronizar suas atividades de gerenciamento dos serviços, de modo que haja alta disponibilidade de serviço aos colaboradores. De acordo com Veras (2009), a alta disponibilidade pode acontecer no nível do hardware com a utilização de componentes redundantes e tolerantes a falhas. Também acontece no nível de sistema operacional e no nível da aplicação. Significa que a aplicação ou serviço está permanentemente disponível, capacidade de executar suas funções de forma contínua (sem interrupção) por um período de tempo significativo, independentemente do momento ou fatores que possam influenciar a disponibilidade de tal recurso. 2 DESENVOLVIMENTO A empresa Edelbra Gráfica, tem sede no município de Erechim/RS, dentre suas tarefas, encontra-se a impressão de livros para todos os Estados do Brasil, atendendo grandes editoras. Possui escritórios em Porto Alegre/RS e em São Paulo S/P, e representantes comerciais, espalhados pelo país. Além da qualidade e produtividade, a empresa sempre busca criar novos processos e atender ainda mais as necessidades de seus clientes. Reorganizar o ambiente atual da empresa, apresentando uma proposta de estrutura a fim de realizar a migração dos servidores físicos, para um ambiente de servidores virtualizados, buscando aprofundar o conhecimento em virtualização de servidores, apresentando uma proposta de melhoria para a empresa, bem como flexibilizar e facilitar o gerenciamento dos processos de TI, além de proporcionar a alta disponibilidade aos servidores da empresa.
4 4 As informações necessárias para a elaboração do projeto, junto à empresa, foram devidamente repassadas pelo responsável do setor de TI, Adilmar Morandi. No ato, foi apresentada a estrutura completa da empresa, detalhando cada servidor, bem como cada serviço que a empresa possui. Também, como ponto principal de conversa, os problemas enfrentados no período atual pela TI. A estrutura atual de servidores da Edelbra encontra-se em dois cenários distintos, sendo que na figura 1, estão representados os servidores que estão localizados na bancada, sendo seis máquinas físicas (CPU). Essas máquinas físicas são ligadas aos nobreaks via cabo de energia. Figura 01: Estrutura de servidores Fonte: Autor Servidor da Central telefônica: Servidor responsável pelo serviço de telefonia da empresa, tendo como sistema operacional Windows XP. São 50 ramais, sedo um com acesso direto com a central. Servidor AD Secundário: Antivírus; Servidor Optiplex 380; Firewall Slave. Seu sistema operacional é o Windows Server 2008 com aproximadamente 110 usuários conectados. Match Print: Sistema de Imagens Pré Impressão, gerenciando as impressões e as provas de cores. O sistemas operacional é o Windows XP, com 7 usuários conectados. Servidor Zabbix: Gerenciamento de rede, tendo como seu sistema operacional Debian 6. Servidor Openfire: Comunicação Interna da empresa tendo como sistema operacional o Debian possuindo 100 usuários conectados. PagFor: Software bancário utilizado pelo setor financeiro, possuindo 1 usuário conectado. Seu sistema operacional é o Windows XP. A figura 2, representa os servidores que estão localizados no Rack, sendo oito servidores responsáveis pelos serviços.
5 5 Figura 02: Estrutura de servidores Fonte: Autor Servidor Terciário: Responsável por armazenar arquivos, armazena os backups no qual são gravados em unidades de fita com configuração LTO5. Seu sistema operacional é Windows Server Servidor Secundário: Servidor responsável de backup do servidor primário, tendo como sistema operacional Windows Server Servidor Primário: Software que gerencia e edita os trabalhos dos clientes de forma automatizadas. Possui 14 usuários conectados. Seu sistema operacional é o Windows Server Insite: Responsável pela visualização e carregamento do livro, para que a gráfica consiga trabalhar no mesmo. Possuindo aproximadamente de 300 usuários conectados. Seu sistema operacional é o Windows Server NAC: Responsável pelo gerenciamento da rede Squid, DNS, possui algumas VM s em KVM, além de FTP e . Seu sistema operacional é RedHat 5. Servidor AD: Responsável pelo serviço de diretório, armazenando as informações sobre o objeto em rede disponibilizando para os usuários e administradores de rede. Faz redundância com o AD secundário Seu Sistema operacional é Windows Server Métrics: Responsável pelo Banco de Dados do sistema Métrics e Sênior além de seus aplicativos. Possui aproximadamente 160 usuários conectados. Seu sistema operacional é Windows Server 2008.
6 6 NAS (Servidor de Arquivos): Armazenamento de Dados que são acessados via rede pelos clientes internos, além de possuir alguns backups de dados da TI, que após um tempo são backupeados para as fitas. Nos dois cenários, as estruturas estão ligadas aos nobreaks que asseguram a operação em caso de queda de energia. Observando os dados coletados na empresa observou-se as seguintes condições: Difícil Gerenciamento Gerenciamento de diversos servidores físicos; Com o grande número de servidores físicos, a um trabalho dobrado, pois tem que dar a garantia que os mesmos não vão falhar, jáque a queda de serviço traz prejuízo para toda empresa. Barreiras para Expansão 79% dos orçamentos da TI para manter os servidores funcionando; Perda de tempo para garantir a disponibilidade dos serviços, ao invés de se dedicar mais para projetar novos serviços. Novos serviços Substituição de hardware; Se optar por rodar um novo serviço na estrutura atual, alguns fatores irão barrar, como por exemplo, o pouco espaço para a nova máquina, muito processamento, falta de memória disponível, não terá uma garantia de disponibilidade. Hoje o Métrics está em um único servidor, se esse cai, toda a empresa pára. Alto TCO Consumo de energia, espaço físico, equipe técnica; Quanto mais estrutura, servidores físicos, por exemplo, mais gente para garantir o serviço.
7 7 Disponibilidade do serviço de TS (Terminal Server) -Aumento nos serviços com o Métrics, Métrics Planner, JOBTRACK, quando se implantou esses serviços, não se pensou na redundância, pois todas as máquinas da produção acessam via TS, aproximadamente, 23 máquinas acessando ao mesmo tempo, se este serviço cair, produção em toda a empresa para. Servidor Métrics Ponto de Falha Único - Sem controle da produção. Se esse serviço falhar, todos os setores da empresa são afetados, não havendo apontamento do JOBTRACK pela produção, sem emissão de nota fiscal, sem monitoramento de horas pelo RH. Servidor de Impressão Ponto de Falha Único - Sem impressão para todos os setores da empresa, em caso de falha. Servidor de Arquivos Ponto de Falha Único - Caso haja falha nesse serviço, a empresa fica sem , sem navegação interna, sem contato interno, sem FTP e sem sistema de chamados. A ocorrência de problemas diários na estrutura atual de servidores, representam significativamente um grande atraso nas operações cotidianas, pois determinados serviços necessitam de máxima disponibilidade e, nesses casos, o restabelecimento do serviço pode levar um tempo maior que o desejado devido a falta de pessoal disponível em virtude a outros atendimentos, por não serem detectados no momento exato ou pela dificuldade de encontrar o motivo desses problemas. A reorganização dos ambientes operacionais de servidores físicos para ambiente de servidores virtualizado, permite particionar um único sistema computacional em vários outros denominados de máquinas virtuais. Isso é possível através de ferramentas de hardware e software, obtendo assim as VM s (Virtual Machines). Cada máquina virtual (VM) oferece um ambiente completo, similar ao de um servidor físico. O software utilizada na virtualização denomina-se VMware EssentialPlus. Ele permite três hosts (servidores físicos) em um pool de virtualização com até 6 processadores. O ambiente da Edelbra com três hosts é suficiente. Esses terão sistema operacional (Windows Server Datacenter) e memória RAM de 96 GB. A escolha do sistema operacional é fator importante. Segundo Veras (2009), um Sistema Operacional (SO) é um software que atua como intermediário entre a aplicação e o hardware de um computador. Um SO tem os seguintes principais componentes: gerência dos processos,
8 8 gerência da memória, gerencia do I/O e gerência de arquivos. Para o usuário o sistema de arquivos é a parte mais visível do SO. Assim, o sistema operacional Windows Datacenter demonstra ser o mais adequado para o ambiente proposto e, ainda permite a possibilidade de usar várias máquinas virtuais sob apenas uma licença, sem a necessidade da compra de licença para cada serviço. Para garantir a Alta Disponibilidade que Segundo Veras (2009) pode acontecer no nível do hardware com a utilização de componentes redundantes e tolerantes a falhas. Também acontece no nível de sistema operacional e no nível da aplicação. Nesses sentido, a Alta Disponibilidade (HA - High Availability) segundo para Pitanga (2003) pode assumir modelos de clusterização (clusters) construídos para prover uma disponibilidade de serviços e recursos de maneira ininterrupta, através do uso da redundância implícita ao sistema, onde se um nó do cluster vier a falhar (failover), aplicações ou serviços estarão disponíveis em outro nó. Estes tipos de cluster são utilizados para base de dados de missões críticas, correio, servidores de arquivos e aplicações. Assim, cada host vai alocar várias VMs, divididas automaticamente. Assim, se o servidor A apresentar algum problema, o serviço é automaticamente assumido pelos demais servidores ( B e C ). Esses três hosts ficarão em ligamento cruzado através do uso dois switches e, também, fornecendo acesso ao Storage por duas vias (Figura 04). O terceiro switch da figura, apenas simula o ligamento cruzado, facilitando o entendimento. Figura 04: Estrutura de servidores Fonte: Estrutura montada juntamente com a DELL
9 9 É possível observar na Figura 4 que serão três hosts trabalhando em conjunto. Esses terão cargas divididas igualmente entre os três: quinze serviços em cada host, mas cada um com responsabilidade de executar cinco deles. Esse processo de montagem na nova estrutura de servidores para a virtualização, traz vários benefícios ao funcionamento da TI junto a empresa. Agilidade e Flexibilidade da TI - Com o crescimento da empresa, não precisará comprar novos servidores para serviços futuros, o que vai precisar, apenas, é criar uma máquina virtual. Escalabilidade para acrescer dinamicamente, acompanhando os negócios da empresa - Disponibilidade para elaborar a melhor solução para as necessidades de seus negócios e implantá-la no menor espaço de tempo. Melhor estratégia de recuperação de desastres - Níveis de disponibilidade, tolerância a falhas e proteção contra desastres que tornam a virtualização adequada até mesmo para cargas de trabalho de missão crítica. Aumento de disponibilidade de aplicações e sistema - Buscar uma forma de manter os serviços prestados por um sistema a outros elementos, mesmo que o sistema em si venha a se modificar internamente por causa de uma falha. Consolidação de servidores e datacenter - Reduz os custos da TI e aumenta o controle. Maior utilização de recursos físicos - Adequação de memória a cada serviço, sem que algum sobre ou venha a faltar memória. Promove a centralização e a segurança - Fácil gerenciamento da estrutura, deixando o controle e a manutenção desses serviços mais fáceis, do que gerenciar todos os servidores físicos. Quadro 01: Vantagens e desvantagens da virtualização VANTAGENS Acesso controlado a dados sensíveis e à propriedade intelectual mantendo-os seguros dentro do datacenter da empresa Segurança: Usando máquinas virtuais, pode-se definir qual é o melhor ambiente para executar cada serviço, com diferentes requerimentos de segurança, ferramentas diferentes e o sistema operacional mais adequado para cada serviço. Além disso, cada máquina virtual é isolada das demais. Adaptação às diferentes cargas de trabalho: A carga de trabalho pode ser tratada de forma simples. Normalmente os softwares de virtualização realocam os recursos de hardware dinamicamente entre uma máquina virtual para a outra. Balanceamento de carga: Toda a máquina virtual está encapsulada, assim é fácil trocar a máquina virtual de plataforma e aumentar o seu desempenho. DESVANTAGENS Dificuldade no acesso direto a hardware, como por exemplo, placas específicas ou dispositivos USB. Desempenho: a introdução de uma camada extra de software entre o sistema operacional e o hardware, o VMM ou hypervisor, gera um custo de processamento superior ao que se teria sem a virtualização. Grande consumo de memória RAM dado que cada máquina virtual vai ocupar uma área separada da mesma. Grande uso de espaço em disco, já que é preciso de todos os arquivos para cada sistema operacional instalado em cada máquina virtual.
10 10 Suporte a aplicações legadas: Quando uma empresa decide migrar para um novo Sistema Operacional, é possível manter o sistema operacional antigo sendo executado em uma máquina virtual, o que reduz os custos com a migração. Vale ainda lembrar que a virtualização pode ser útil para aplicações que são executadas em hardware legado, que está sujeito a falhas e tem altos custos de manutenção. Com a virtualização desse hardware, é possível executar essas aplicações em hardwares mais novos, com custo de manutenção mais baixo e maior confiabilidade. Pode-se utilizar sistemas operacionais que não possuam compatibilidade com o hardware, utilizando os recursos de virtualização de hardware. Possibilitando assim economia com a compra de hardware de menores custos. Utilização de uma VM como ambiente de desenvolvimento: possibilita testes em SO s distintos evita que falhas na configuração, ou vírus, danifiquem o hardware da máquina. Fonte: Devel Sistemas (2013) Segurança: As máquinas virtuais podem ser menos seguras que as máquinas físicas justamente por causa do seu host. Este ponto é interessante, pois se o sistema operacional hospedeiro tiver alguma vulnerabilidade, todas as máquinas virtuais que estão hospedadas nessa máquina física estão vulneráveis. Gerenciamento: Os ambientes virtuais necessitam ser instanciados, monitorados, configurados e salvos. Não se sabe exatamente quantas máquinas virtuais podem ser executadas por processador, sem que haja o prejuízo da qualidade de serviço. CONCLUSÃO Após estudos e pesquisas realizados ao longo do período de estudo, afirma-se que o trabalho trouxe conhecimentos mais aprofundados sobre a temática de virtualização, tema de grande relevância aos profissionais da área de tecnologia da informação, além de propor uma melhor forma de trabalho, possibilitando o fácil gerenciamento pelos colaboradores do setor de Tecnologia da Informação, e proporcionar a disponibilidade dos serviços aos demais colabores da empresa. Projeto esse, que possibilitou o entendimento do conceito e funcionamento da virtualização, além de proporcionar a qualificação do ambiente de servidores da empresa Edelbra, realizar a análise do problema atual da empresa e, juntamente com consultores, elaborar um projeto de estrutura a fim de garantir todos os serviços atuais da empresa, bem como proporcionar a redundância e a alta disponibilidade, constituem a eficiência e eficácia organizacional. Diante do exposto, pensou-se na expansão da empresa, uma vez que, para disponibilizar um novo serviço, não necessitará a compra de uma nova máquina física, apenas a criação de uma nova máquina virtual. O fácil gerenciamento proporciona a agilidade no atendimento aos colaboradores da empresa, a resolução de problemas e um maior tempo para pensar e projetar novos serviços suprindo a necessidade da empresa. A proposta teve uma excelente aceitação pela direção da empresa e após apresentação detalhada do funcionamento, teve sua implementação aprovada para o ano de 2014.
11 11 Portanto, os resultados desse estudo, proporcionaram a percepção da importância do perfeito funcionamento dos serviços de Tecnologia da Informação em uma empresa de médio porte. Nesse sentido, todos os colaboradores poderão perceber com essa estrutura um melhora significativa na agilidade de execução em seus trabalhos. Já o setor de TI obterá um fácil gerenciamento e promoção de alta disponibilidade dos recursos de TI. E, isso pode ser traduzido em eficiência e a eficácia organizacional. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANDRADE, Lucas. Visão geral sobre virtualização. Amitecno Disponível em: Acessado em: 20 de nov CLARK, C., FRASER, K., HAND, S., et al. Live migration of virtual machines. In: Proceedings of the 2nd conference on Symposium on Network ed Systems Design & Implementation-Volume 2. USENIX Association, DEVEL SISTEMAS. Disponível em :http://www.develsistemas.com.br/component/ content /article/111.html. Acesso em: 10 de nov Guia no Servidor Conectiva Linux, Disponível em: online/9.0/servidor/ha.html. Acesso em 10 de nov IBM. Servidores Blade. Disponível em: servers/index.phtml. Acessado em 10nov LEAL, Adailton A.; GOMES, Helena M.; LUIS, Ricardo.; GOMES, Marcio; BEZERRA, Ricardo; VELOSO, Raphael. Projeto Disciplinar de Infra-Estrutura de Hardware. SEBRAE, ONGARO, D., COX, A. L., RIXNER, S. Scheduling I/O in virtual machine monitors. In: Proceedings of the fourth ACM SIGPLAN/SIGOPS international conference on Virtual execution environments, VEE 08, Seattle, WA, USA, PITANGA, Marcos. Computação em cluster. Disponível em: com.br/artigos /153. Acesso em: 10 de nov. de TANENBAUM, Andrew S. Distributed Operating Systems. Prentice-Hall, ISBN, SUMASUDARAM, G. Armazenamento e gerenciamento de informações. Bookman, Porto Alegre, VERAS, Manuel DATACENTER - Componentes Central de Infraestrutura de TI - BRASPORT, Rio de Janeiro, 2009.