Virtualização de servidores: um estudo de caso para avaliar a adoção de práticas de TI Verde

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DOI: 10.32749/nucleodoconhecimento.com.br/ciencia-da-computacao/praticas-de-ti-verde
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ARTIGO ORIGINAL

FILHO, Plauto Werle [1], CHAVES, Patrícia Corrêa [2]

FILHO, Plauto Werle. CHAVES, Patrícia Corrêa. Virtualização de servidores: um estudo de caso para avaliar a adoção de práticas de TI Verde. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 04, Ed. 07, Vol. 01, pp. 35-84. Julho de 2019. ISSN: 2448-0959

RESUMO

A crescente utilização de TI nos ambientes comerciais e residenciais gera a necessidade da busca por novas tecnologias. Isso acarreta na maioria das vezes a má utilização dos recursos disponíveis, porque geralmente é agregado novos ativos ao meio e não a unificação de serviços em um único equipamento. A TI Verde surge com a intenção de expor práticas sustentáveis para a aplicação nesses ambientes, com a finalidade de evitar que ocorra mau uso dos recursos. A virtualização aparece com o objetivo de evitar que o ativo fique com seu hardware ocioso, unificando mais de um serviço no mesmo, ainda garantindo a qualidade e disponibilidade do serviço. Através desse trabalho foi realizada uma pesquisa qualitativo exploratória, com objetivo de conhecer quais as técnicas e métodos estão sendo adotadas pela comunidade acadêmica em relação ao o uso da virtualização de servidores e aplicativos através de práticas adotadas na TI Verde. Como resultado da pesquisa, foi elaborado um plano de Virtualização com a busca pela eficiência energética dos serviços. Como proposta de trabalho futuro, fica a possibilidade de medir através de outras métricas esse plano elaborado.

Palavras-chave: Virtualização, TI Verde, sustentabilidade.

1. INTRODUÇÃO

O uso de recursos tecnológicos aumenta a cada dia na rotina das pessoas, de acordo com a 29ª Pesquisa anual do uso de TI feita em 2018 pela Escola de Administração de Empresas de São Paulo da Fundação Getúlio Vargas (FGV EAESP), o Brasil possui 174 milhões de computadores em uso, isto representa cinco equipamentos para cada seis pessoas. Segundo uma pesquisa realizada por Petró (2013), estimava-se que, se a expansão tecnológica continuasse na mesma velocidade, a relação entre homem e máquina, no ano de 2016, o número seria de um para um, ou seja, um equipamento para cada pessoa.

De acordo com Perosini (2017), o mundo vive na Era da Informação. Giddens (2013) completa essa afirmação indicando que, também se vive a Era da Globalização Mundial, o que gera um aumento excessivo no fluxo de informações que, por sua vez, precisa de uma capacidade maior de processamento, espaço de armazenamento e velocidade de acesso. Segundo pesquisa realizada por Neto (2010), foi gerado um número de informações próximo à medida do zetabyte. Para o ano de 2020, o autor Spaniol (2016) estima que será de 44 trilhões de gigabytes. Tais aspectos justificam a necessidade da busca e uso por novos equipamentos computacionais com as configurações de hardwares/softwares necessárias para atender às demandas.

De acordo com Dorow (2013), as organizações são responsáveis por grande parte destes dados gerados, pois as empresas constroem uma base de conhecimento para cada organização e a troca destas, em tempo real, pode aumentar o lucro ou gerar prejuízos para a gestão em vigor, o que leva o alto investimento das empresas no segmento de informática.

Segundo autor Romam (2007), em decorrência a todas essas ações, não há como esconder o grande número de descarte dos equipamentos e materiais ultrapassados e obsoletos. Muitos componentes que compõem esses dispositivos possuem substâncias tóxicas, as quais, se descartadas de modo errado, prejudicam o meio ambiente. Em seu trabalho, Romam (2007), indica que, se os equipamentos forem reciclados de maneira errada, podem formar substâncias como dioxinas e furanos, ambas cancerígenas. Para Ferreira (2008), o grande desafio para a sociedade é a aquisição e o descarte correto/consciente dos equipamentos de TI.

Então, neste contexto, surgiram alguns conceitos da TI Verde, termo oriundo do inglês que faz referência ao assunto de sustentabilidade. Diante da revisão de trabalhos realizados, de acordo com Lunardi (2013) e Rech (2014), pode-se afirmar que esse é um dos termos recentes mais utilizados em convenções e estudos de proteção e futuro do meio ambiente.

TI Verde são técnicas implementadas, baseadas em políticas ambientais, que levam as organizações a reduzirem consumos desnecessários e o impacto ambiental gerado pelo descarte indevido e má utilização dos recursos tecnológicos, dispostos por uma ISO, a ISO 14001. A virtualização de servidores contribui com a TI Verde de modo a fortalecer seus conceitos, onde o foco está na eficiência energética proporcionado pelos projetos de virtualização.

Através da revisão literária sobre trabalhos voltados para implementação de práticas sustentáveis, enumera-se alguns serviços que podem ser virtualizados, dentre eles, hospedagem de sites, servidores de webmail, serviço de backup, servidores de arquivo, servidor storage para armazenamento de arquivos, servidores de aplicativos, banda para conexão de internet, serviço de proxy, servidor DNS, servidor de repositório de atualização Microsoft e Linux e serviço de antivírus.

Frente ao apresentado, formula-se a seguinte questão problema que norteou este estudo: como as organizações podem administrar os recursos/equipamentos de uma maneira sustentável, dentro das práticas de TI Verde, voltadas à virtualização de sistemas?

Após revisão literária foi possível realizar o estudo de caso em uma organização. O presente estudo teve como objetivo avaliar como a virtualização de servidores pode ser aplicada como uma prática de TI Verde. Para alcançar esse objetivo, definiu-se os seguintes objetivos: identificar as principais práticas de TI Verde, elaborar um plano de configuração para efetuar a configuração dos serviços utilizando a virtualização de sistemas e definir métricas para avaliação do plano do processo de virtualizações voltadas as práticas de TI Verde, que foca a eficiência energética.

E por fim, como resultado prático, é apresentado uma possível solução de configuração de servidor virtualizado, onde no mesmo será realizado o passo a passo de um modelo de instalação para servidor de backup.

O artigo está organizado do seguinte modo, na seção 2, apresenta uma revisão sobre TI Verde e Virtualização, mostrando as principais técnicas e quais os níveis adotados. Na seção 3, é apresentado a metodologia de pesquisa e o planejamento para a aplicação do trabalho. Partindo para a seção 4, pode ser acompanhado a execução e na seção 5 são apresentados as conclusões com a sumarização dos resultados alcançados.

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 TI VERDE

Segundo Brayner (2013), as práticas de TI Verde garantem que as pessoas estejam aplicando técnicas e regras para um desenvolvimento sustentável, abrangem as mudanças na estrutura de TI, suas políticas internas e externas.

De acordo com Murugesan (2008), as soluções práticas de TI Verde podem ser classificas em três grupos, são eles: Incrementação Tática, Estratégico e Deep IT. A seguir será abordado individualmente cada nível.

2.1.1 TI VERDE DE INCREMENTAÇÃO TÁTICA

Nesse grupo está incluso medidas para redução de uso de recursos elétricos desnecessários. Isso inclui monitorar a energia de modo automático, disponíveis nos próprios equipamentos, substituição de lâmpadas incandescentes e melhorar a emissão de calor para o ambiente, são medidas simples que não oneram despesas para a empresa quando implementadas, apenas benefícios. Nesse nível não tem alteração da infraestrutura de TI na empresa (Pinto & Saivone, 2011).

Nesse nível, pode-se afirmar que é o primeiro contato das pessoas com as práticas de TI Verde dentro das organizações, são práticas diretas ou indiretas que não oneram despesas para implementação. Pelo contrário, elas agregam benefícios para as empresas que utilizam esses recursos.

Segundo Prado (2005), uma ação simples para adotar na organização é o desligamento dos monitores quando os mesmos não estiverem em uso, isso pode representar uma redução de 25% do consumo de energia.

A tabela 1 mostra o resultado do trabalho realizado por Prado (2005), aplicado dentro da Prefeitura de Lorena, seu laboratório experimental. O projeto teve como objetivo configurar os monitores dos computadores para adequá-los quanto ao funcionamento, de modo a se adaptar com as rotinas administrativas da prefeitura, visando otimizar o uso dos recursos elétricos.

Tabela 1 – Resultado do Projeto Prefeitura de Lorena/PR.

Setor Administrativo QTDE

Monitores

Consumo Diário (KWh) Consumo Mensal (KWh)
Antes Depois Antes Depois
CPD 06 3,570 2,677 78,540 58,905
Tributação 09 5,355 4,016 117,810 88,353
Planejamento 04 2,38 1,785 52,360 39,270
Protocolo 01 0,595 0,466 13,090 9,817
Tesouraria 05 2,975 2,231 65,450 49,087
Contabilidade 06 3,570 2,677 78,540 58,905
Patrimônio 02 1,19 0,932 26,180 19,635
Compras 05 2,975 2,231 65,450 49,087
Almoxarifado 04 2,38 1,785 52,360 39,270
RH 05 2,975 2,231 65,450 49,087
Total Geral 47 27,965 20,973 615,230 451,422

Fonte: Prado (2005).

Destaca-se que, ao final da execução do projeto, Prado (2005) apresentou uma redução de 154 kWh de consumo de energia, isso em âmbito de um setor administrativo.

2.1.2 TI VERDE ESTRATÉGICO

Segundo Pinto e Saivone (2011), o TI Verde Estratégico engloba uma alteração da infraestrutura de TI da organização. Para isso, é necessário realizar um levantamento e uma análise detalhada dos recursos e serviços oferecidos na empresa. Logo após, há a possibilidade de criar um planejamento estratégico de redistribuição dos ativos da organização e de equalizar os serviços prestados, visando sempre um desenvolvimento e implementação sustentável, ou seja, de maneira ecologicamente correta, emitindo menos agressão ao meio ambiente e evitando desperdício de recursos.

Com o resultado da análise detalhada, pode surgir a necessidade da aquisição de novos equipamentos que consumam menos energia e com melhor desempenho. E, para isso, as empresas fornecedoras de equipamentos usam do marketing para estimular o interesse pela marca nos clientes.

No nível estratégico, também se observou na literatura a adoção de métodos e técnicas de virtualização de sistemas, técnica que é o foco deste projeto de pesquisa. Segundo Siqueira (2008) essa técnica permite utilizar todo o recurso de hardware disponível no equipamento, como vantagem, encontra-se a redução da aquisição de novos equipamentos.

Na Figura 1, é apresentada a modelagem da estrutura necessária de um servidor de aplicativos virtualizado, a qual, possui um único equipamento de hardware e sistema operacional, para as várias operações necessárias.

Figura 1 – Virtualização de Aplicações

Fonte: Microsoft (2007).

Lunardi (2013) em um de seus trabalhos de levantamento de dados relatou que três empresas (varejo de medicamentos, comércio de combustíveis e terminal de containers) adotavam como prática de TI Verde, uso de eco fonte, substituição de monitores, uso de documentos digitalizados, política de autonomia de energia e técnica de virtualização de sistemas.

Conforme estudo realizado MCAFEE e ICF INTERNACIONAL (2008), há necessidade de checar os níveis de segurança digital da empresa. Isso porque a pesquisa relata que os 62 trilhões de spams enviados anualmente consomem 33 bilhões de kilowatts/hora de eletricidade, o suficiente para iluminar 2,4 milhões de residências. Como resultado desse consumo de energia, foi liberada uma quantidade de dióxido de carbono equivalente a 3,1 milhões de carros consumindo 7,5 bilhões de litros de gasolina.

No nível de TI Verde estratégico, após revisão bibliográfica pode ser observado que os gestores de TI da organização começam a ter um pouco mais de trabalho e pode ser observado também um maior interesse em proteger o meio ambiente, e reduzir ainda mais os custos operacionais da organização. Geralmente, a implementação do planejamento realizado traz mudanças físicas no ambiente interno e mudança da base do serviço fornecido.

2.1.3 TI VERDE À FUNDO (DEEP IT)

Segundo pesquisa realizada por Pinto e Saivone (2011), dos conjuntos de práticas de TI Verde aplicadas e desenvolvidas em trabalhos e projetos, a economia de energia, virtualização de sistemas, videoconferência, economia de papel e destino do lixo eletrônico, são as mais procuradas.

Quando se fala em de TI Verde à Fundo, após revisão bibliográfica, pode-se observar que o termo “à Fundo” é usado na intenção em abranger todas as camadas de TI da organização (Pinto & Saivone, 2011). Então, nesse grupo a abordagem torna-se mais ampla e onerosa, pois requer alteração de toda a infraestrutura, processos e equipamentos.

Neste nível ocorre a integração de TI Tática e TI Estratégica, só que o foco agora é a alteração do parque tecnológico, onde o objetivo está no aumento do desempenho dos equipamentos visando um desperdício mínimo de recursos, afirma Lunardi (2013).

De acordo com a autora Rech (2014), como exemplo de uma aplicação bem extrema de TI Verde, pode-se citar as empresas Google e Facebook. Os datacenters dessas empresas foram transferidos e estão localizados no Polo Sul. Essa atitude reduz a emissão de poluentes que degradam o meio ambiente e junto com essa ação, reduzem os gastos com recursos para controle de temperatura e do ambiente.

Menezes (2012) descreve o Node Pole, ilustrado na Figura 2. Node Pole é o novo datacenter do Facebook, possui 28 mil metros quadrados e está localizado no Círculo Ártico da Suécia. A energia elétrica necessária para seu funcionamento é de fonte renovável, o fornecimento é através de hidrelétricas, o datacenter torna-se um projeto sustentável.

Figura 2 – Node Pole

Fonte: Menezes (2012).

Em uma entrevista no site Computerworld (2008), realizada com um Gerente de TI no Polo Sul, Henry Malgrem, o datacenter gerenciado por ele tem 30 servidores e o clima local gira em torno dos 51 graus negativos.

Após a revisão de TI Verde, pode-se observar a importância da Virtualização de Sistemas, como prática adotada pela TI Verde para alcançar a eficiência energética, pois através dela é possível realizar o compartilhamento de hardware, evitando que o serviço não utilize nem metade da capacidade de processamento do equipamento hospedeiro.

2.2 VIRTUALIZAÇÃO DE SISTEMAS

De acordo com Carissimi (2008), para o funcionamento de um equipamento de informática, a nível de usuário, é necessário que o mesmo possua um software operacional que trabalhe entre o hardware e os aplicativos. Já segundo Silberschatz (2001), a virtualização de sistemas tem como objetivo de transformar o uso mais eficiente e convincente.

Segundo o autor Pereira (2011) a virtualização teve origem nos anos 60 com a IBM, no período o objetivo era realizar o uso de mainframes simultaneamente. De acordo com o autor Monguinho (2012), esta prática está relacionada ao conceito de LPAR (Logical Partitioning), cuja aplicação possibilita a segregação de um servidor em várias partições virtuais independentes.

Duarte (2012) define virtualização como emulação de ambientes isolados que possibilita os diferentes sistemas operativos funcionarem simultaneamente, dentro de um mesmo hardware, de modo que seja aproveitada a máxima capacidade de hardware disponível. Siqueira (2008) afirma que a virtualização permite transformar ambientes físicos complexos em ambientes simples com gerenciamento mais fácil.

Conforme Carissimi (2008), por meio da virtualização é possível dividir um sistema computacional físico em várias máquinas virtuais, disponibilizando uma interface independente a cada uma.

Em relação à caracterização da virtualização se pode ter várias. Waters (2007) descreve três categorias básicas: virtualização de storage, redes e servidores. Murphy (2008), por sua vez, define em oito tipos: virtualização de sistemas operativos, servidor de aplicação, aplicação, gestão, rede, hardware, armazenagem e serviço. Monguinho (2012) aborda em quatro tipos: virtualização de aplicações, storage, sistemas operativos e hardware. Balbino (2013) define três tipos de virtualização: virtualização de servidores, aplicativos e desktops.

Na figura 3 Handren (2014), exemplifica a relação entre uma arquitetura tradicional versus uma arquitetura virtualizada. Na tradicional se tem um único hardware para cada sistema operacional com uma aplicação rodando, já no virtualizado se encontra um compartilhamento de um hardware criando uma plataforma de virtualização onde pode se colocar vários sistemas operacionais rodando aplicações diferentes.

Figura 3 – Arquiteturas Tradicionais de Virtualização

Fonte: Handren (2014).

Nos tópicos a seguir serão abordados os tipos de virtualização. Para elaboração desse trabalho serão utilizadas as seguintes categorias: Virtualização de Aplicações, dos Meios de Armazenamento e Sistemas Operativos.

2.2.1 VIRTUALIZAÇÃO DE SISTEMAS OPERATIVOS

Segundo Monguinho (2012) neste tipo, o paradigma de que um único sistema possa ser configurado em um desktop ou servidor por hardware, é quebrado. Pode ser usada uma Máquina Virtual ou várias, cada uma é criada por um software dentro de um host específico. Podem ainda ser classificado como: Emulação ou Simulação, Virtualização Nativa e Virtualização a Nível de Sistema Operacional.

2.2.1.1 EMULAÇÃO OU SIMULAÇÃO

De acordo com Burdett (1998) a emulação é um modo preciso de simular uma situação com características específicas, que no caso permite que o computador hospedeiro opere como se fosse outro. Gonçalves (2008), em seu trabalho, defende que este tipo não deve ser considerado uma virtualização uma vez que necessita de um hospedeiro.

Monguinho (2012) acorda que neste tipo desde o clock, o conjunto de instruções e a memória cache é simulado. O autor define esta técnica como VMM – Virtual Machine Monitor – e o host a vê como uma aplicação simulando todas as operações que o hardware do host controla. Na figura 4 o autor Monguinho (2012) ilustra um esboço de Emulação.

Figura 4 – Emulação ou Simulação

Fonte: Monguinho (2012).

2.2.1.2 VIRTUALIZAÇÃO NATIVA

Virtualização Nativa, segundo Gonçalves (2008), é uma camada de software que controla todos os recursos disponíveis em uma Máquina Virtual. Monguinho (2012) afirma que nesse tipo de virtualização a VMM tem controle total do hardware, onde cada máquina virtual opera como se fosse uma real. O objetivo é fornecer ao sistema uma réplica do hardware real. Na figura 5 o autor Monguinho (2012) ilustra o esboço de uma Virtualização Nativa.

Figura 5 – Virtualização Nativa

Fonte: Monguinho (2012).

2.2.1.3 VIRTUALIZAÇÃO A NÍVEL DE SO

Segundo Strickland (2008), nesse tipo de virtualização o Sistema Operativo, SO, não usa hypervisors. Em sua substituição, o Sistema Operativo do hospedeiro é o qual faz a sua vez.

Monguinho (2012) define esta técnica como um kernel de SO – Sistema Operacional – ao qual é permitido criar outros novos SO. Diversas VM´sVirtual Machines – podem ser criadas independentes e seguras em um mesmo servidor com partições isoladas. O autor cita como desvantagem que o SO hospede tem que usar a mesma versão de SO do host hospedeiro. Na figura 6 o autor Monguinho (2012) ilustra o esboço de uma Virtualização a Nível de SO.

Figura 6 – Virtualização em nível de SO

Fonte: Monguinho (2012).

2.2.2 VIRTUALIZAÇÃO DE APLICAÇÕES

O autor Monguinho (2012) define que nessa prática de virtualização, a aplicação é executada de modo seguro protegendo o Sistema Operativo e aplicações de possíveis alterações de riscos. O autor citou o Wine para exemplificar uma emulação de aplicativos Windows em um ambiente Linux.

Wine pode ser considerado uma camada de compatibilidade criada para que os Sistemas Operacionais baseados em Unix, possam implementar API´s – Application Programming Interface (Interface de Programação de Aplicação) – dos Sistemas Operacionais baseados na plataforma Windows.

2.2.3 VIRTUALIZAÇÃO DE MEIOS DE ARMAZENAMENTO

Nesta virtualização Monguinho (2012) cita o exemplo do uso do storage que vem aumentando muito seu uso, devido ao grande fluxo de dados necessários para armazenar. É possível que as informações sejam gravadas e partilhadas em diferentes storages de modo mais confiável e protegido.

A VS2 (2011) afirma que virtualizando o armazenamento, a complexidade da gestão da informação reduz. Enquanto a NGC (2011) defende que, nesta técnica a informação, em vez de surgir da base, surge do servidor. No item a seguir será realizado uma breve comparação entre a virtualização por VMWare e XenServers.

2.2.4 COMPARAÇÕES DE VMWARE E XENSERVERS

Este tópico apresenta uma análise das duas ferramentas de virtualização mais usadas, VMWare e Xen. As duas ferramentas se diferenciam pela característica de emprego na virtualização, VM é definida por ser uma virtualização total e Xen por ser uma para-virtualização. Segundo Mattos (2008) virtualização total é quando o SO Visitante tem uma cópia fiel do hardware hospedeiro e, segundo Monguinho (2012), a para-virtualização é quando o SO Visitante operativo é emulado em uma máquina virtual, semelhante à física, mas não idêntica.

De acordo com Silva (2007) VMWare pode ser considerado uma camada entre o hardware/SO e os sistemas virtualizados. Segundo Barros (2012), VMWare é o software de virtualização mais utilizado e sua implementação pode ser realizado em todos os servidores líderes de vendas do mercado.

No Xen o app de virtualização é instalado direto no hardware antes do SO, segundo Bosing e Kaufmann (2012). De acordo com Silva (2007) o projeto Xen tem como objetivo prover uma infraestrutura para computação distribuída baseada em código-fonte aberto.

É apresentado na figura 7, um comparativo das duas ferramentas quanto às características de sua implementação. Pode-se observar e concluir que o servidor Xen possui muito mais vantagens de implantação.

Figura 7 – Xen Server vs VMWare

Fonte: Adaptado de Sanchez (2012).

Como principal diferença entre os dois tipos citados, destaca-se que na VMWare o SO visitante tem uma réplica igual do hospedeiro e no Xen tem que ser modificado para ser usado sobre o VMM.

2.2.5 VANTAGENS E DESVANTAGENS DA VIRTUALIZAÇÃO

Em relação às vantagens e desvantagens, pode-se dizer que há alguns pontos relevantes em cada um tanto para as ferramentas disponíveis quanto ao tipo de virtualização a serem usados.

Segundo os autores Bosing e Kaufmann (2012), como vantagem pode ser citado a redução de custos, com estrutura física, consumo de energia e resfriamento da sala, em quesitos operacionais pode ser relatado a otimização de recurso, confiabilidade dos serviços, aumento de desempenho e tempo para reparos.

Como desvantagem, ainda segundo os autores Bosing e Kaufmann (2012), pode ser citado alto custo de hardware, pois requer uma configuração maior, uma vez que, hospeda todas as máquinas em uma única e segurança reforçada nos servidores.

Dentre os resultados apresentados e analisados durante a pesquisa, o uso de virtualização traz a quem está usando muito mais benefícios que prejuízos. Pois, a confiabilidade do serviço, otimização de recursos de hardwares e, ao mesmo tempo, a proteção do meio ambiente são detalhes essenciais que devem ser levados em consideração no dia a dia das pessoas.

No próximo capítulo é abordada a maneira como será conduzido o desenvolvimento deste projeto. As revisões literárias vista neste, nortearam o projeto em alguns pontos importantes para criar a base de conhecimento do trabalho.

Recordando alguns pontos importantes a registrar, os níveis de preparação do pessoal de TI na organização, a arquitetura do ambiente, os recursos disponíveis para investimento e principalmente qual o real interesse em transformar a organização em uma empresa sustentável e preocupada com a preservação do meio ambiente.

2.2.6 TRABALHOS RELACIONADOS

Para pesquisa realizada nas fontes de buscas acadêmicas, foi utilizado como palavra-chave de busca para obtenção de dados referente à Tecnologia da Informação Verde, os seguintes termos, TI Verde, Deep IT, TI Verde de Incrementação Tática, TI Verde Estratégico e Green IT, na intenção de apurar quais os melhores métodos e práticas que estão sendo estudados e aplicados. Ao todo foi realizado uma revisão de acerca de 30 trabalhos, logo, foi feito uma triagem de acordo, com a aplicação de um filtro do número de citação, para selecionar apenas os trabalhos mais relevantes. O resultado pode ser verificado no quadro 1.

Quadro 1 – RESULTADO DOS DADOS ACADEMICOS ANALISADOS – TI VERDE
Autor Nível TI Verde Práticas Adotadas Termo
Gianelli (2016) 1. Tática

2. Estratégico

1.1 Desligar monitores dos computadores;

1.2 Desligar as luzes;

1.3 Refrigeração;

1.4 Descarte de Equipamentos Obsoletos;

2.1 Substituir os Computadores

TI Verde
Neto,

(2010)

Tática 1. Alterar cores do layout Google; TI Verde
Rech (2014) Tática 1.1 Criação de um Website para divulgação das boas práticas de TI Verde.

1.2 Controlar impressão de papel;

TI Verde Tática
Projeto Blade / Banco Real (2007) Estratégico 1. Substituição de 180 computadores convencional por 160 Blade-PC. TI Verde Estratégico
Menezes (2012) 1. Tática

2. Estratégico

3. Deep IT

1.1. Avaliação do controle de energia via software;

1.2 Descarte, Coleta ou doação do Lixo eletrônico;

2. GED, sistema eletrônico de gestão de documentos;

3.1. Consolidação de Servidores;

3.2 Virtualização de Servidores;

3.3 Substituição de servidores por Blades;

Deep IT
Nunes (2012) Tática 1. Questionário para análise de práticas que estão sendo utilizadas TI Verde
Vimercatit (2013) Tática 1. Questionário de avaliação das práticas de TI Verde Adotada, e instruções com novas práticas; TI Verde
Ramalho (2010) Tática 1. Mudança no comportamento das pessoas no dia-a-dia, para adotar postura sustentável; TI Verde
Villarreal (2012) Deep IT 1. Oferecer um ambiente computacional flexível e eficiente (green clouding computing); Deep IT

Fonte: Autor.

O final desse primeiro relatório gerado foi possível projetar uma visualização com as atividades de práticas de TI mais exercidas nos trabalhos moldados. O resultado é apresentado no quadro 2.

Quadro 2 – Principais Práticas de TI Verde

Lista por Níveis Vezes
Incrementação Tática

Programas de Conscientização

Descarte Correto

Avaliação da Eficiência Energética

12

7

3

2

Estratégica

Substituição de Computadores

Gerencia de Recursos Operacionais

3

2

1

Deep IT

Mudança do Parque Tecnológico

Substituição de servidores para Virtualização de Sistemas

4

2

2

Fonte: Autor.

Após revisão desses trabalhos, surgiu a oportunidade de realizar uma implementação de TI Verde Estratégica através de um estudo de caso, onde aplicou-se a Virtualização de Servidores, com a finalidade de buscar a eficiência energética. E o resultado dessas pesquisas mostram, quais os métodos de TI Verde vem sendo trabalhado na comunidade científica e que os trabalhos relacionados auxiliaram na definição dos métodos para a implementação da TI Verde no estudo de caso. Na próxima etapa do trabalho será realizado uma análise em cima do estudo de caso proposto.

3. MÉTODO DE PESQUISA

3.1 DELINEAMENTO DA PESQUISA

Para desenvolvimento desse trabalho, foi realizada uma pesquisa qualitativo exploratória, com objetivo de conhecer quais as técnicas e métodos estão sendo adotadas pela comunidade acadêmica em relação ao o uso da virtualização de servidores e aplicativos através de práticas adotadas na TI Verde realizando uma revisão bibliográfica e um estudo de caso, onde estas práticas puderam ser observadas na rotina da organização.

3.2 DEFINIÇÃO DA POPULAÇÃO ALVO OU UNIDADE DE ANÁLISE

No planejamento desse trabalho realizou-se um levantamento sobre como a comunidade acadêmica adota e reconhece a importância da aplicação de TI Verde e como abordam a virtualização de servidores em projetos e estudos. Para isso foi criado duas linhas de organização do trabalho, conceituação das técnicas de virtualização e TI Verde.

Observando as atividades detalhadas e ambientes analisados nos trabalhos revisados, obteve-se algumas discrepâncias que foi o fator determinante para o rumo do trabalho, estão entre elas, má gerencia dos recursos computacionais disponíveis e elevado consumo energético dos equipamentos de TI. Os servidores detalhados possuem diferentes tipos de serviços rodando, são eles, de correio, web, arquivos, backup e aplicativos próprios. A maioria permanece ligado 24 horas e alguns destes com hardware ocioso, define-se assim o equipamento que foi projetado para ter uma capacidade de desempenho a qual deve ser submetida em suas atividades e não está sendo utilizado por completo.

Com o estudo de caso realizou-se uma análise em um ambiente organizacional, em uma empresa denominada X. Essa empresa é considerada como uma célula que administra o parque tecnológico de sua região e ao mesmo tempo presta apoio aos responsáveis de TI de cada localidade. Na empresa está à disposição os seguintes equipamentos para aplicação do estudo: 10 computadores do modelo All in One, 3 Computadores desktop completos com processador Core 2 Duo e fonte de 250 Watt e 12 servidores de Rack.

Ao todo 13 pessoas trabalham no setor, sendo a maioria técnicos formados na área de informática ou, pelo menos, tem conhecimento. Estima-se que uma boa quantidade deles possam interessar-se com a sustentabilidade na TI, fazendo um alerta para cuidados com o desperdício na informática.

Quanto aos servidores, a empresa possui vários, e com diferentes tipos de serviços rodando, são eles, de correio, web, arquivos, backup e aplicativos exclusivos da empresa, todos permanecem ligados no período de 24 horas garantindo a disponibilidade do ativo.

Neste setor há um planejamento administrativo diário para atividades realizadas, desta maneira é possível projetar uma tabela de horários, tarefas e procedimentos para cada equipamento.

No caso dos servidores, havia alguns com hardwares de bastante capacidade de processamento e armazenamento, que não estava sendo usado nem a metade de sua capacidade. Com isso foi feita uma redistribuição dos serviços aplicando métodos de virtualização de sistemas. Assim este projeto abrangeu a realização da aplicação de virtualização de servidores, essa ação acontece em nível estratégico de TI Verde.

3.3 TÉCNICAS DE COLETAS E ANÁLISE DE DADOS

Para a pesquisa bibliográfica, foi realizado uma pesquisa nas principais fontes motoras de buscas, como Google Scholar e IEEE, visando procurar os artigos, cases, trabalhos e projetos mais citados. As principais palavras e expressões usadas como referência para realizar o levantamento de dados nos sites foram: Virtualização de Servidores TI Verde e Sustentabilidade.

Para o estudo de caso foi realizadas uma pesquisa documental e uma análise e levantamento de dados do ambiente, onde conterá dados referentes aos métodos e características de equipamentos de informática.

Então optou-se por transcrever e organizar os resultados obtidos dentro de gráficos de desempenho, em forma de colunas. As métricas utilizadas para isso foram: Tipos de Serviços Adotados, Tipo de Virtualização, Benefício da aplicação.

4. ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS

A classificação da virtualização utilizada nesse trabalho está baseada nas seguintes categorias: Virtualização de Aplicações (VA), Virtualização dos Meios de Armazenamento (VMA) e Virtualização de Sistemas Operativos (VSO).

Em relação as classificações de TI Verde utilizada neste trabalho, está baseado nas definições de Murugesan (2008). O autor enquadra Virtualização de Sistemas, no nível de Deep IT, quando há a necessidade de reestruturação do parque tecnológico e quando há redistribuição de serviços e equipamentos existentes em nível estratégico.

Então, baseado nessas classificações, essa pesquisa está definida em nível de Virtualização, como, Virtualização de Sistemas Operativos, onde há uma máquina virtual com Sistema Operacional e Aplicação para cada Host, e em nível de TI Verde, como TI Verde Estratégico, pois mesmo havendo uma virtualização de servidores não houve aquisição de nenhum equipamento novo e nem uma reestruturação da infraestrutura do ambiente de servidores. Dos quatro equipamentos que tiveram seu serviço virtualizado, três deles foram desligados e um, o hardware, utilizado para virtualização. Como benefício dos servidores desligados, além da eficiência energética alcançada, foi realizada uma contingência dos serviços virtualizados.

A seguir seguem os passos do plano de configuração realizado durante a execução do estudo de caso.

4.1 PLANO DE CONFIGURAÇÃO

Para facilitar e destacar as partes mais importantes na execução do estudo de caso foram divididos em três passos: Passo 01 – Levantamento Requisitos, Passo 02 – Análise do Ambiente e Passo 03 – Execução, formando assim o plano de Configuração.

4.1.1 PASSO 01 – LEVANTAMENTO REQUISITOS

Todos os passos foram muito importantes para realização do Plano de Configuração, mas esse em si, é muito sensível, pois ele é pré-requisito para os demais passos. Nesse passo foi realizado o levantamento de todos os dados do ambiente em relação aos ativos e serviços que estão sendo utilizados.

Primeiramente, nesse passo, foi realizado uma análise do ambiente, observando quais serviços estavam sendo utilizados individualmente e que não necessitavam de mais da metade da disponibilidade de desempenho do equipamento do hardware que está hospedado. Por experiência, a preferência deve ser dada para um servidor de aplicação, como, um servidor de aplicação web, um servidor de backup, que esteja programado para operar em determinado momento do dia em que não há muito tráfego na rede. Já os servidores com serviços que exige um alto desempenho de hardware, como exemplo, o servidor de arquivo, que possui além de um controlador de domínio, possui também um gerenciador de usuários, deve ser evitado, pois pode inviabilizar a virtualização.

Em um segundo momento foi realizado o levantamento da capacidade de cada equipamento, como, capacidade de processamento e armazenamento. Outro aspecto importante que deve ser levado em consideração é especificar a fonte de energia, se está ligado a algum banco de baterias ou apenas a nobreaks.

Por último foi realizado um levantamento dos dados dos equipamentos operacionais utilizados pelos usuários, pois eles também são responsáveis por uma boa parte do consumo diário de energia elétrica.

Durante a execução do passo 01, foi necessário criar uma tabela contendo a lista de hardwares dos servidores e o consumo energético de cada um em KWh, esse monitoramento foi visualizado no Zabbix[3] em um momento de pico de uso diário dos serviços dos servidores.

Para descobrir o período de pico da utilização dos recursos oferecidos pelos servidores, teve dois modos. Um foi o gráfico de análise de tráfego da rede realizado pela empresa Embratel e outra foi o gráfico gerado pela aplicação do Zabbix. Logo após foi necessário detalhar os serviços utilizados e em quais hardwares estavam sendo hospedados. Os quadros 3 e 4 apresentam o resultado alcançado ao término da execução do passo 01, destacando que os dois servidores destacados em negrito no quadro 3 tiveram seus serviços virtualizados.

Quadro 3 – Lista de Hardwares / Consumo KWh

Lista por Grupos Qtde KWh
SERVIDORES
1. HP Proilant DL120 6 0,36
2. IBM X3650 M3 XEON 2 0,32
3. IBM STOR WIZE v3700 1 0,29
4. McAfee WBG4000 1 0,28
5. DELL POWER EDGE R710 2 0,14
EQUIPAMENTOS OPERACIONAIS
6. Lenovo ThinkCentre All-in-One A70z 10 0,11
7. Lenovo M93p Desktop 3 0,24

Fonte: Autor.

Quadro 4 – Lista de Serviços por Ativos

Lista por Grupos TIPO
SERVIDORES
Servidor de Arquivo

(SuseLinux + Samba +LDAP)

1
Servidor de Arquivo

(SuseLinux + Samba +LDAP) 0

2
Servidor de Arquivo

(OracleLinux + Kerberos)

1
Servidor de Armazenamento:

STORAGE

3
Servidor de Backup

(OracleLinux + Bacula)

1
Servidor de Aplicação – GED

(SuseLinux + SIGDEM)

5
Servidor de Aplicação Serviço Web

(SuseLinux + Apache + MYSQL)

1
Servidor de Aplicação Serviço Drupal (OracleLinux + Apache + Postgres) 2
Servidor de Serviço de Proxy:

(RedHat+McAFee)

4
Servidor de Serviço DNS – (SuseLinux) 1
Servidor de Aplicação de Correio:

(SuseLinux + LotusNotes)

5
Servidor de Aplicação de Serviço BD

(CentOS + SQL)

1
EQUIPAMENTOS OPERACIONAIS
Estações de Trabalho – Usuários 6
Estações de Trabalho – Supervisor 7

Fonte: Autor.

Após o levantamento dos dados sobre os equipamentos disponíveis e os serviços possíveis a serem virtualizados, realizado no passo 1, teve início o próximo passo. O passo 02 consistiu em verificar e definir quais equipamentos estavam com carga ociosa e com a possibilidade de rodar outro serviço junto.

4.1.2 PASSO 02 – ANÁLISE DO AMBIENTE

Nesta etapa, foi realizada a análise do resultado gerado no passo anterior. Foi então necessário realizar uma marcação dos serviços que seriam virtualizados e qual equipamento iriam hospedá-los. Para a de escolha do equipamento que hospedaria a virtualização, optou-se pelo que possuía a maior capacidade de processamento.

Primeiramente foram marcados os serviços que tinham afinidade, sem misturar os serviços que requeriam uma maior disponibilidade, como por exemplo, o servidor de arquivo e correio (com aplicação web). Para escolha do hardware, foi escolhido o com melhor desempenho, no caso, o do Tipo 02 (IBM X3650 M3 XEON).

O resultado do passo 2, é apresentado no quadro 5, com os serviços e equipamentos que foram virtualizados.

Quadro 5 – Serviços e Hardware para Virtualização

Serviços para Virtualização

Servidor de Backup (OracleLinux + Bacula)

Servidor de Aplicação Serviço Web (SuseLinux + Apache + MYSQL)
Servidor de Aplicação Serviço Drupal (OracleLinux + Apache + Postgres)
Servidor de Aplicação de Serviço BD (CentOS + SQL)
HARDWARE de Virtualização

IBM X3650 M3 XEON

Fonte: Autor.

Com a realização do passo 2, foi possível reduzir de quatro equipamentos para apenas um. Isto indica que, o consumo energético reduzido foi de 1,04 KWh calculado para 0,36 KWh estimado. Sendo que a redução realizada foi de 0,36 KWh (Servidor de Backup), 0,36 KWh (Servidor Web), 0,36 KWh (Servidor de BD). Esse resultado foi muito importante, tendo em vista que o projeto prevê a eficiência energética dos equipamentos de TI.

Após a elaboração do plano de execução, teve início a execução da virtualização propriamente dita. O resultado deste passo é detalhado no tópico que segue.

4.1.3 PASSO 03 – EXECUÇÃO

Nesse passo foi realizado a execução do planejamento dos passos anteriores, que demonstra a Virtualização de Sistema Operativo (VSO). No novo Servidor de Virtualização, foi utilizado o Sistema de Virtualização disponível pela distribuição do Suse Linux e o hardware disponível da IBM. Na figura 7, a seguir é mostrado como ficou a arquitetura da virtualização.

Figura 7 – Arquitetura Servidor Virtualizado

Fonte: Autor

Como pode ser visualizado, foi criado 4 máquinas independentes (SO + Serviço) no servidor de virtualização disponível. Para isso, foi criado pelo Hypervisor Xen (serviço de SO Hospedeiro livre, disponível pelo Suse Linux) uma VM para cada servidor. Logo após configurado os serviços de servidor Web e Drupal, depois o Servidor de BD e por último Servidor de Backup.

Após realizadas todas as configurações necessárias presentes no Apêndice A, e verificado que o serviço estava operando normalmente (para isso é necessário acessar os sistemas individualmente e checar sua integridade e disponibilidade já para o serviço do Bacula é necessário checar o status do Director), então foi analisado novamente o consumo energético desse equipamento, e observou-se oscilações do pico de KWh, que variou entre 0,32 e 0,39. Resultado esse muito atrativo para a empresa.

Após a realização dos 3 passos, com a finalidade de garantir mais confiabilidade nos resultados do plano, avaliou-se quais métricas seriam adequadas utilizar para avaliar o resultado da eficiência energética obtida com a virtualização de servidores.

4.2 MÉTRICAS PARA AVALIAR O PLANO

Foi realizada na empresa uma medição do tráfego de dados na rede com o objetivo de aumentar a velocidade de banda contratada. Esse processo foi dividido em dois momentos, uma para medição do tráfego de acesso externo e outro do tráfego de acesso interno. O monitoramento do tráfego externo foi realizado pela empresa Embratel, que fornece os links dedicados de acesso e para monitoramento interno, foi utilizado o TRAFip[4] e Zabbix.

Durante a realização da medição de tráfego de dados utilizados foi possível observar os horários de picos aos quais eram exigidos a disponibilidade dos serviços locais. Para efeito do estudo do caso considerou-se a informação gerada pela Embratel e a informação gerada no Zabbix.

Para avaliação do resultado é mostrado nos gráficos 1, 2 e 3 o consumo energético dos servidores durante o pico de utilização dos serviços. Para todos os servidores, o pico de acesso considerado é calculado pelo TRAFip e Zabbix, durante um acesso aleatório, dentro do quadrante de maior tráfego, definido pelos mesmos, compreendido entre 08 e 11 horas.

No gráfico1 é apresentado o consumo antes da virtualização. Analisando o gráfico, pode-se observar o elevado consumo de energia dos servidores.

Gráfico 1 – Pico Consumo Energético Pré-Virtualização

Fonte: Autor

No gráfico 2 é apresentado o consumo de KWh após a virtualização dos serviços. Analisando o gráfico, pode-se observar a redução do consumo de energia dos servidores, alcançando a eficiência energética dos serviços oferecidos

Gráfico 2 – Pico Consumo Energético Pós-Virtualização

Fonte: Autor

No gráfico 3 apresenta a diferença de consumo em KWh e R$. Os valores estão baseados na tarifa da concessionária local de luz, AES Sul.

Gráfico 3 – Resultado Alcançados com a Virtualização

Fonte: Autor

Observando o resultado demonstrado pelo gráfico observou-se uma redução do consumo de energia em 1,01 KWh, gerando uma economia monetária de R$ 0,45 por hora de uso durante o horário de pico de processamento desses equipamentos. No gráfico 4, pode ser analisado a comparação dos resultados alcançados neste trabalho e no trabalho de Prado (2005).

Gráfico 4 – Comparação de Resultados

Fonte: Autor

Prado (2005) apresentou uma redução de 154 KWh de consumo de energia com o uso de 47 ativos, já o neste trabalho o resultado é calculado sobre o horário de pico de utilização dos equipamentos e obteve-se uma redução mensal de 60 KWh em 5 ativos empregados na ação.

Ao final da execução da virtualização de sistema operativo, realizado de acordo com os passos orientados nessa pesquisa, pode ser observado uma redução do consumo de energia elétrica, resultado esse que alcança os objetivos da TI Verde, que visa a eficiência energética dos equipamentos de informática.

4.3 SUMARIZANDO PLANO DE CONFIGURAÇÃO

O quadro 4, sumariza a aplicação dos procedimentos desde os pré-requisitos até a virtualização, a partir dos passos listados nele é possível aplicar a proposta da pesquisa.

Como recomendação, aconselha-se um cuidado especial ao passo 01, pois é onde ocorre o levantamento de requisitos e ativos de TI existentes no ambiente escolhido bem como o desempenho que o mesmo possui. Não menos importante, ter muita atenção no passo 03, o qual é necessário ter um conhecimento um pouco mais técnico, pois nele são realizadas as transferências dos serviços usados para o Equipamento Virtualizado. Já no passo 06, um pouco mais administrativo, ocorre a avaliação do método escolhido através de métricas definidas.

Quadro 4 – Guia Prático dos Procedimentos para Virtualização

PASSO AÇÃO DESCRIÇÃO
01 Levantamento Criar tabela listando os Equipamentos;

Criar tabela listando os Serviços;

02 Análise Procurar Unificar os serviços disponíveis;

Selecionar equipamento hospedeiro da virtualização;

Definir serviços a serem virtualizados;

Evitar dar uma sobre carga de processamento no Hardware;

03 Execução Configurar Servidor para receber a virtualização;

Criar os hosts das máquinas virtuais;

Iniciar a instalação normalmente dos serviços;

04 Utilização Testar acessibilidade dos serviços virtualizados;

Checar se a transferência de serviços foi efetuada com sucesso;

Verificar a disponibilidade da Virtualização;

05 Avaliação Utilizar as métricas para calcular a eficiência energética;

Realizar comparativos de resultados;

Fonte: Autor

5 CONCLUSÃO

Após essa pesquisa é facilmente denotada tamanha influência que o uso da TI exerce sobre a vida das pessoas, nas organizações e as consequências negativas que podem ocorrer conforme sua má utilização. Através da revisão da literatura, percebe-se a necessidade de novos estudos que viabilizem métodos e ações, para que as pessoas e empresas possam adotar práticas para a diminuição dos impactos ao meio ambiente. É muito comum encontrar em empresas vários ativos de informática, sendo cada um responsável por garantir um serviço diferente, onde na maioria dos casos ocorre a ociosidade do hardware. Dessa forma, surge a virtualização, que tem a finalidade de utilizar todo o recurso de desempenho disponível por ativo integrando os serviços em um único, garantindo além de uma economia de novos investimentos em TI, uma maior eficiência energética dos mesmos que estão em uso.

Este trabalho buscou mostrar como pode ser realizada a Virtualização de Sistemas, com o intuito de integrar os serviços oferecidos em uma empresa de informática visando a eficiência energética sem comprometer a qualidade e disponibilidade dos mesmos. Durante a realização dos procedimentos contidos no trabalho, houve uma limitação para medir o consumo dos equipamentos de forma longitudinal, por questão do tempo disponível. Então optou-se por utilizar uma informação de medição do consumo de energia durante o pico de utilização dos servidores, baseado na análise de tráfego de dados na rede.

Como resultado deste trabalho, após implementação de todos os passos, pode-se afirmar que houve uma melhora considerável da eficiência energética dos equipamentos de hardwares hospedeiros de serviços, isso pode ser comprovado pelos valores obtidos com as métricas utilizadas. Por fim, este plano visa contribuir para que algumas organizações adquiram o conhecimento estudado e implementem ações com base na virtualização e práticas de TI Verde, melhorando o desenvolvimento de serviços e contribuindo para a sustentabilidade. Como proposta de estudos futuros, há a possibilidade de analisar esse plano com outras métricas, aplicando um plano de execução mais longo.

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APÊNDICE A

CONFIGURAÇÃO DE UMA MÁQUINA VIRTUAL NO XENSERVER

Passo 01 – Clicar com direito do mouse na tela e ir até a opção do Terminal e digite yast2.

Passo 02 – Acesse o menu Virtualização / Criar Máquina.

Figura 8 – Tela de configuração Yast

Fonte: Autor

Passo 03 – Escolha o tipo de Sistema Operacional.

Passo 04 – Escolha método (Virtualização Completa)

Passo 05 – Na tela de Resumo pode ser Alterado os Valores da tabela de Partição.

Passo 06 – Configuração normal dos serviços que estão sendo instalados.

APÊNDICE B

RESULTADO ANÁLISE DE TRÁFEGO DA REDE REALIZADO ATRAVÉS DO TRAFIP

Gráfico 5 – Análise de tráfego da rede – TRAFIP

Fonte: Autor

APÊNDICE C

RESULTADO DA ANÁLISE DE TRÁFEGO DA REDE REALIZADO ATRAVÉS DO ZABBIX

Gráfico 6 – Análise de tráfego da rede – TRAFIP

Fonte: Autor

APÊNDICE D

PASSO-A-PASSO IMPLEMENTAÇÃO DO SERVIDOR DE BACKUP

Figura 9 – Procedimentos básicos

Fonte: Autor

Figura 10 – Procedimentos básicos

Fonte: Autor

Figura 11 – Procedimentos básicos

Fonte: Autor

Figura 12 – Procedimentos básicos

Fonte: Autor

Figura 13 – Procedimentos básicos

Fonte: Autor

ANEXO A

RESULTADO DO ANÁLISE DO TRÁFEGO DE REDE REALIZADO PELA EMBRATEL

Figura 14 – TRÁFEGO DE REDE

Fonte: Autor

ANEXO B

SCRIPT DE INSTALAÇÃO AUTOMÁTICA DA FERRAMENTA DE BACKUP BACULA

Figura 15 – Script instalação Bacula

Fonte: Autor

3. Zabbix – Segundo Tader (2010), é um software de monitoramento de diversos parâmetros da rede.

4. Ferramenta de gerência de redes que analisa e caracteriza o tráfego IP através da exportação de fluxos via protocolos NetFlow, JFlow, Netstream, IPFIX e sFlow.

[1] Graduação em sistemas de informação – Universidade do vale do rio dos sinos UNISINOS.

[2] Pós-graduação em informática – Faculdade Internacional Signorelli.

Enviado: Março, 2019.

Aprovado: Julho, 2019.

 

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