Virtualización de servidores: un caso de estudio para evaluar la adopción de prácticas de TI ecológicas

ARTÍCULO ORIGINAL

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

CHAVES, Patrícia Corrêa. FILHO, Plauto Werle. Virtualización de servidores: un caso de estudio para evaluar la adopción de prácticas de TI ecológicas. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. año 04, Ed. 07, Vol. 01, págs. 35-84. Julio de 2019. ISSN: 2448-0959. Enlace de acceso: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/ciencia-de-la-musica/practicas-de-ti-ecologicas

RESUMEN

El creciente uso de TI en entornos comerciales y residenciales genera la necesidad de buscar nuevas tecnologías. Esto suele causar un mal uso de los recursos disponibles, porque los nuevos activos se suelen agregar al medio y no la unificación de los servicios en una sola pieza de equipo. Green IT viene con la intención de exponer prácticas sostenibles para la aplicación en estos entornos, con el fin de evitar el uso indebido de los recursos. La virtualización aparece con el objetivo de evitar que el activo se quede con su hardware inactivo, unificando más de un servicio en él, garantizando aún más la calidad y disponibilidad del servicio. A través de este trabajo, se llevó a cabo una investigación cualitativa exploratoria, con el objetivo de saber qué técnicas y métodos está adoptando la comunidad académica en relación con el uso de la virtualización de servidores y aplicaciones a través de prácticas adoptadas en TI verde. Como resultado de la investigación, se elaboró un plan de virtualización con la búsqueda de la eficiencia energética de los servicios. Como propuesta de trabajo futura, la posibilidad de medir este elaborado plan a través de otras métricas es la posibilidad de medir a través de otras métricas.

Palabras clave: Virtualización, TI verde, Sostenibilidad.

1. INTRODUCCIÓN

El uso de los recursos tecnológicos aumenta cada día en la rutina de las personas, según la 29a Encuesta Anual It Use realizada en 2018 por la Escuela de Administración de Empresas de Sao Paulo de la Fundación Getúlio Vargas (FGV EAESP), Brasil tiene 174 millones de computadoras en uso, esto representa cinco equipos por cada seis personas. Según una investigación realizada por Petró (2013), se estimó que, si la expansión tecnológica continuaba a la misma velocidad, la relación entre el hombre y la máquina, en 2016, el número sería uno a uno, es decir, un equipo para cada persona.

Según Perosini (2017), el mundo vive en la Era de la Información. Giddens (2013) completa esta declaración indicando que la Era de la Globalización Mundial también vive, lo que genera un aumento excesivo en el flujo de información, que a su vez necesita una mayor capacidad de procesamiento, espacio de almacenamiento y velocidad de acceso. Según una investigación realizada por Neto (2010), se generó una serie de información cerca de la medida zetabyte. Para el año 2020, el autor Spaniol (2016) estima que será de 44 billones de gigabytes. Estos aspectos justifican la necesidad de buscar y utilizar nuevos equipos informáticos con las configuraciones de hardwares/softwares necesarias para satisfacer las demandas.

Según Dorow (2013), las organizaciones son responsables de gran parte de estos datos generados, ya que las empresas construyen una base de conocimiento para cada organización y el intercambio de estos, en tiempo real, puede aumentar el beneficio o generar pérdidas para la gestión vigente, lo que conduce a la alta inversión de las empresas en el segmento informático.

Según el autor Romam (2007), como resultado de todas estas acciones, no se oculta el gran número de descartes de equipos y materiales obsoletos y obsoletos. Muchos componentes que componen estos dispositivos tienen sustancias tóxicas que, si se desechan de manera incorrecta, dañan el medio ambiente. En su obra, Romam (2007), indica que si el equipo se recicla correctamente, puede formar sustancias como dioxinas y furanos, ambos cancerígenos. Para Ferreira (2008), el gran desafío para la sociedad es la correcta/consciente adquisición y eliminación de equipos de TI.

Luego, en este contexto, surgieron algunos conceptos de GREEN IT, un término derivado del inglés que se refiere al tema de la sostenibilidad. En vista de la revisión de los estudios realizados, según Lunardi (2013) y Rech (2014), se puede afirmar que este es uno de los términos más recientes utilizados en convenciones y estudios de protección y futuro del medio ambiente.

Las TI verdes son técnicas implementadas, basadas en políticas ambientales, que llevan a las organizaciones a reducir el consumo innecesario y el impacto ambiental generado por la eliminación indebida y el uso indebido de los recursos tecnológicos, organizados por una ISO, ISO 14001. La virtualización de servidores contribuye a green IT para fortalecer sus conceptos, donde el enfoque se centra en la eficiencia energética proporcionada por los proyectos de virtualización.

A través de la revisión literaria sobre el trabajo destinado a implementar prácticas sostenibles, enumeramos algunos servicios que se pueden virtualizar, entre ellos, alojamiento de sitios web, servidores de correo web, servicio de copia de seguridad, servidores de archivos, servidor de almacenamiento para almacenamiento de archivos, servidores de aplicaciones, ancho de banda de conexión a Internet, servicio proxy, servidor DNS, servidor de repositorio de actualizaciones de Microsoft y Linux y servicio antivirus.

Frente a la presentación, se formula la siguiente pregunta problemática que lideró este estudio: ¿cómo pueden las organizaciones gestionar los recursos/equipos de manera sostenible, dentro de las prácticas de TI ecológicas, centrarse en la virtualización de sistemas?

Después de una revisión literaria, fue posible llevar a cabo el caso de estudio en una organización. El presente estudio tenía como objetivo evaluar cómo se puede aplicar la virtualización de servidores como una práctica de TI verde. Para lograr este objetivo, se definieron los siguientes objetivos: identificar las principales prácticas de TI verde, desarrollar un plan de configuración para configurar los servicios mediante la virtualización de sistemas y definir métricas para evaluar el plan de proceso de virtualización centrado en las prácticas de TI verde, que se centra en la eficiencia energética.

Y por último, como resultado práctico, se presenta una posible solución de configuración de servidor virtualizado, donde se realizará el paso a paso de un modelo de instalación para el servidor de copia de seguridad.

El artículo está organizado de la siguiente manera, en la sección 2, presenta una revisión sobre TI verde y virtualización, que muestra las principales técnicas y qué niveles se adoptan. En la sección 3, se presenta la metodología de investigación y la planificación para la aplicación del trabajo. A partir de la sección 4, se puede seguir la ejecución y en la sección 5 se presentan las conclusiones con la suma de los resultados obtenidos.

2. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

2.1 TI VERDE

Según Brayner (2013), las prácticas de TI verde garantizan que las personas estén aplicando técnicas y reglas para el desarrollo sostenible, cubriendo los cambios en la estructura de TI, sus políticas internas y externas.

Según Murugesan (2008), las soluciones prácticas de TI verde se pueden clasificar en tres grupos, son: táctico, estratégico y Deep IT de la ti incrementación. El siguiente nivel se abordará individualmente.

2.1.1 INCREMENTO TÁCTICO TI VERDE

Este grupo incluye medidas para reducir el uso de recursos eléctricos innecesarios. Esto incluye el monitoreo automático de la energía, disponible en el propio equipo, la sustitución de bombillas incandescentes y la mejora de la emisión de calor al medio ambiente, son medidas simples que no encarnan los gastos para la empresa cuando se implementa, sólo beneficios. En este nivel no hay ningún cambio en la infraestructura de TI en la empresa (Pinto & Saivone, 2011).

En este nivel, se puede afirmar que es el primer contacto de las personas con las prácticas de TI verde dentro de las organizaciones, son prácticas directas o indirectas que no aseguran los gastos de implementación. Por el contrario, añaden beneficios a las empresas que utilizan estos recursos.

Según Prado (2005), una simple acción a adoptar en la organización es el cierre de monitores cuando no están en uso, esto puede representar una reducción del 25% en el consumo de energía.

La Tabla 1 muestra el resultado del trabajo realizado por Prado (2005), aplicado dentro del Municipio de Lorena, su laboratorio experimental. El proyecto tenía como objetivo configurar los monitores informáticos para adaptarlos a la operación, con el fin de adaptarse a las rutinas administrativas de la ciudad, con el objetivo de optimizar el uso de los recursos eléctricos.

Cuadro 1 – Resultado del Proyecto de Ciudad de Lorena/PR.

Sector Administrativo	Qty Monitores	Consumo diario (KWh)		Consumo mensual (KWh)
		Antes	Después	Antes	Después
Cpd	06	3,570	2,677	78,540	58,905
Impuestos	09	5,355	4,016	117,810	88,353
Planificación	04	2,38	1,785	52,360	39,270
Protocolo	01	0,595	0,466	13,090	9,817
Tesoro	05	2,975	2,231	65,450	49,087
Contabilidad	06	3,570	2,677	78,540	58,905
Patrimonio	02	1,19	0,932	26,180	19,635
Compras	05	2,975	2,231	65,450	49,087
Almacén	04	2,38	1,785	52,360	39,270
Hr	05	2,975	2,231	65,450	49,087
General Total	47	27,965	20,973	615,230	451,422

Fonte: Prado (2005).

Cabe destacar que, al final de la ejecución del proyecto, Prado (2005) presentó una reducción de 154 kWh de consumo energético, esto dentro de un sector administrativo.

2.1.2 ESTRATÉGICO VERDE

Según Pinto y Saivone (2011), The Strategic Green IT abarca un cambio en la infraestructura de TI de la organización. Para ello, es necesario realizar una encuesta y un análisis detallado de los recursos y servicios ofrecidos en la empresa. Poco después, existe la posibilidad de crear un plan estratégico de redistribución de los activos de la organización e igualar los servicios prestados, siempre con el objetivo de un desarrollo e implementación sostenibles, es decir, de manera ecológicamente correcta, emitir menos agresiones al medio ambiente y evitar el desperdicio de recursos.

Con el resultado del análisis detallado, puede ser necesario comprar nuevos equipos que consuman menos energía y con un mejor rendimiento. Y para ello, los proveedores de equipos utilizan el marketing para estimular el interés de la marca en los clientes.

A nivel estratégico, también se observó en la literatura la adopción de métodos y técnicas de virtualización de sistemas, una técnica que es el foco de este proyecto de investigación. Según Siqueira (2008) esta técnica permite utilizar todos los recursos de hardware disponibles en el equipo, como ventaja, es la reducción de la adquisición de nuevos equipos.

La Figura 1 presenta el modelado de la estructura necesaria de un servidor de aplicaciones virtualizado, que tiene un único equipo de hardware y sistema operativo, para las diversas operaciones requeridas.

Figura 1 – Virtualización de aplicaciones

Lunardi (2013) en uno de sus trabajos de recopilación de datos informó que tres empresas (retail de drogas, comercio de combustibles y terminal de contenedores) adoptaron como práctica de TI verde, uso de fuente de eco, sustitución de monitores, uso de documentos digitalizados, política de autonomía energética y técnica de virtualización de sistemas.

Según un estudio realizado por MCAFEE e ICF INTERNACIONAL (2008), es necesario comprobar los niveles de seguridad digital de la empresa. Esto se debe a que la investigación informa de que los 62 billones de spam que se envían anualmente consumen 33 mil millones de kilovatios/hora de electricidad, suficiente para iluminar 2,4 millones de hogares. Como resultado de este consumo de energía, se liberó un dióxido de carbono equivalente a 3,1 millones de automóviles que consumieron 7.500 millones de litros de gasolina.

A nivel estratégico de TI verde, después de la revisión bibliográfica se puede observar que los gerentes de TI de la organización comienzan a tener un poco más de trabajo y también se puede observar un mayor interés en proteger el medio ambiente, y reducir aún más los costos operativos de la organización. En general, la implementación de la planificación llevada a cabo trae cambios físicos en el entorno interno y cambio de la base del servicio prestado.

2.1.3 DEEP GREEN TI (DEEP IT)

Según una investigación realizada por Pinto y Saivone (2011), los conjuntos de prácticas de TI ecológicas aplicadas y desarrolladas en trabajos y proyectos, ahorro de energía, virtualización de sistemas, videoconferencia, ahorro de papel y destino de residuos electrónicos son los más buscados.

Cuando se habla de Green FUND IT, después de una revisión de la literatura, se puede observar que el término “fondo” se utiliza en la intención de cubrir todas las capas de TI de la organización (Pinto & Saivone, 2011). Por lo tanto, en este grupo, el enfoque se vuelve más amplio y más costoso, ya que requiere un cambio en toda la infraestructura, procesos y equipos.

A este nivel está la integración de la TI táctica y la TI estratégica, pero ahora se centra en cambiar el parque tecnológico, donde el objetivo es aumentar el rendimiento de los equipos con el objetivo de un mínimo desperdicio de recursos, dice Lunardi (2013).

Según el autor Rech (2014), como ejemplo de una aplicación muy extrema de Green IT, se puede citar a las empresas Google y Facebook. Los centros de datos de estas empresas han sido transferidos y se encuentran en el Polo Sur. Esta actitud reduce la emisión de contaminantes que degradan el medio ambiente y, junto con esta acción, reducen la participación en los recursos para el control de la temperatura y el medio ambiente.

Menezes (2012) describe el Polo de Nodo, ilustrado en la Figura 2. Node Pole es el nuevo centro de datos de Facebook, tiene 28.000 metros cuadrados y se encuentra en el círculo polar ártico de Suecia. La electricidad necesaria para su funcionamiento es de una fuente renovable, el suministro es a través de plantas hidroeléctricas, el centro de datos se convierte en un proyecto sostenible.

Figura 2 – Polo de nodo

En una entrevista en Computerworld (2008), realizada con un gerente de TI en el Polo Sur, Henry Malgrem, el centro de datos que gestionó tiene 30 servidores y el clima local es de alrededor de menos 51 grados.

Después de la revisión de TI verde, se puede observar la importancia de la virtualización de sistemas, como una práctica adoptada por Green IT para lograr la eficiencia energética, ya que a través de ella es posible realizar el uso compartido de hardware, evitando que el servicio no utilice ni siquiera la mitad de la capacidad de procesamiento del equipo host.

2.2 VIRTUALIZACIÓN DE SISTEMAS

Según Carissimi (2008), para el funcionamiento de un equipo informático, a nivel de usuario, es necesario que tenga un software operativo que funcione entre hardware y aplicaciones. Según Silberschatz (2001), la virtualización de sistemas tiene como objetivo transformar el uso más eficiente y convincente.

Según el autor Pereira (2011) la virtualización se originó en la década de 1960 con IBM, en el período el objetivo era realizar el uso de mainframes simultáneamente. Según el autor Monguinho (2012), esta práctica está relacionada con el concepto de LPAR (Logical Partitioning), cuya aplicación permite la segregación de un servidor en varias particiones virtuales independientes.

Duarte (2012) define la virtualización como emulación de entornos aislados que permite que diferentes sistemas operativos funcionen simultáneamente, dentro del mismo hardware, de modo que se aproveche la capacidad máxima de hardware disponible. Siqueira (2008) afirma que la virtualización le permite transformar entornos físicos complejos en entornos simples con una administración más sencilla.

Según Carissimi (2008), a través de la virtualización es posible dividir un sistema computacional físico en varias máquinas virtuales, proporcionando una interfaz independiente para cada una.

En relación con la caracterización de la virtualización se pueden tener varios. Waters (2007) describe tres categorías básicas: virtualización de almacenamiento, redes y servidores. Murphy (2008), a su vez, define en ocho tipos: virtualización de sistemas operativos, servidor de aplicaciones, aplicación, administración, red, hardware, almacenamiento y servicio. Monguinho (2012) aborda en cuatro tipos: virtualización de aplicaciones, almacenamiento, sistemas operativos y hardware. Balbino (2013) define tres tipos de virtualización: virtualización de servidores, aplicaciones y escritorios.

La Figura 3 Handren (2014) ejemplifica la relación entre una arquitectura tradicional frente a una arquitectura virtualizada. En el tradicional tiene un único hardware para cada sistema operativo con una aplicación en ejecución, ya en la virtualizada hay un recurso compartido de un hardware que crea una plataforma de virtualización donde se pueden poner varios sistemas operativos que ejecutan diferentes aplicaciones.

Figura 3 – Arquitecturas de virtualización tradicionales

Los temas siguientes tratarán los tipos de virtualización. Para la preparación de este trabajo se utilizarán las siguientes categorías: Virtualización de Aplicaciones, Medios de Almacenamiento y Sistemas Operativos.

2.2.1 VIRTUALIZACIÓN DE SISTEMAS OPERATIVOS

Según Monguinho (2012) en este tipo, el paradigma de que un solo sistema se puede configurar en un escritorio o servidor por hardware, está roto. Se puede utilizar una o varias máquinas virtuales, cada una de las cuales es creada por software dentro de un host específico. También se pueden clasificar como: Emulación o Simulación, Virtualización nativa y Virtualización en el nivel de sistema operativo.

2.2.1.1 EMULACIÓN O SIMULACIÓN

Según Burdett (1998) la emulación es una forma precisa de simular una situación con características específicas, que en este caso permite que el ordenador host funcione como si fuera otra. En su trabajo, Gonçalves (2008), argumenta que este tipo no debe considerarse una virtualización, ya que necesita un host.

Monguinho (2012) está de acuerdo en que en este tipo desde el reloj, se simula el conjunto de instrucciones y la memoria caché. El autor define esta técnica como VMM – Virtual Machine Monitor – y el host la ve como una aplicación que simula todas las operaciones que controla el hardware del host. En la Figura 4 el autor Monguinho (2012) ilustra un boceto de emulación.

Figura 4 – Emulación o simulación

2.2.1.2 VIRTUALIZACIÓN NATIVA

La virtualización nativa, según Gonçalves (2008), es una capa de software que controla todos los recursos disponibles en una máquina virtual. Monguinho (2012) afirma que en este tipo de virtualización VMM tiene el control total del hardware, donde cada máquina virtual funciona como si fuera real. El objetivo es proporcionar al sistema una réplica del hardware real. En la Figura 5, el autor Monguinho (2012) ilustra el esquema de una Virtualización Nativa.

Figura 5 – Virtualización nativa

2.2.1.3 VIRTUALIZACIÓN A nivel SO

Según Strickland (2008), en este tipo de virtualización el sistema operativo, el sistema operativo, no utiliza hipervisores. En su lugar, el sistema operativo host es el que hace su turno.

Monguinho (2012) define esta técnica como un kernel del sistema operativo – Sistema operativo – al que se le permite crear otro nuevo sistema operativo. Se pueden crear varias máquinas virtuales , máquinas virtuales, independientes y seguras en el mismo servidor con particiones aisladas. El autor cita como desventaja que el sistema operativo host tiene que utilizar la misma versión del sistema operativo del host host. En la Figura 6 el autor Monguinho (2012) ilustra el esquema de una Virtualización a nivel de sistema operativo.

Figura 6 – Virtualización a nivel SO

2.2.2 VIRTUALIZACIÓN DE APLICACIONES

El autor Monguinho (2012) define que en esta práctica de virtualización, la aplicación se ejecuta de forma segura protegiendo el Sistema Operativo y las aplicaciones de posibles cambios en los riesgos. El autor citó Wine para ejemplificar una emulación de aplicaciones de Windows en un entorno Linux.

Wine se puede considerar una capa de compatibilidad creada para que los sistemas operativos basados en Unix puedan implementar API – Interfaz de Programación de Aplicaciones – de Sistemas Operativos Basados en Plataformas Windows.

2.2.3 VIRTUALIZACIÓN DE MEDIOS DE ALMACENAMIENTO

En esta virtualización Monguinho (2012) cita el ejemplo del uso del almacenamiento que ha ido aumentando considerablemente su uso, debido al gran flujo de datos necesarios para almacenar. Es posible que la información se registre y comparta en diferentes almacenamientos de una manera más fiable y protegida.

VS2 (2011) establece que la virtualización del almacenamiento, la complejidad de la administración de la información reduce. Mientras que NGC (2011) argumenta que en esta técnica la información, en lugar de emerger de la base, surge del servidor. En el siguiente elemento se realizará una breve comparación entre la virtualización de VMWare y XenServers.

2.2.4 RESEÑAS DE VMWARE Y XENSERVER

En este tema se presenta un análisis de las dos herramientas de virtualización más utilizadas, VMWare y Xen. Las dos herramientas se diferencian por la característica de uso en la virtualización, la máquina virtual se define por ser una virtualización total y Xen para ser una paravirtualización. Según Mattos (2008) la virtualización total es cuando el sistema operativo Visitor tiene una copia fiel del hardware del host y, según Monguinho (2012), la paravirtualización es cuando el sistema operativo de visitante operativo se emula en una máquina virtual, similar a la física, pero no es idéntica.

Según Silva (2007) VMWare puede considerarse una capa entre hardware/OS y sistemas virtualizados. Según Barros (2012), VMWare es el software de virtualización más utilizado y su implementación se puede llevar a cabo en todos los servidores de ventas líderes en el mercado.

En Xen la aplicación de virtualización se instala directamente en el hardware antes de la O, según Bosing y Kaufmann (2012). Según Silva (2007), el proyecto Xen tiene como objetivo proporcionar una infraestructura para la computación distribuida basada en código abierto.

Se presenta en la Figura 7, una comparación de las dos herramientas con respecto a las características de su implementación. Puede ver y concluir que el servidor Xen tiene muchas más ventajas de implementación.

Figura 7 – Xen Server vs VMWare

Como la principal diferencia entre los dos tipos mencionados, cabe destacar que en VMWare el sistema operativo visitante tiene una réplica igual del host y en Xen tiene que modificarse para usarlo en VMM.

2.2.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA VIRTUALIZACIÓN

En cuanto a las ventajas y desventajas, se puede decir que hay algunos puntos relevantes en cada uno tanto para las herramientas disponibles como para el tipo de virtualización a utilizar.

Según los autores Bosing y Kaufmann (2012), como ventaja se puede citar la reducción de costes, con estructura física, consumo de energía y refrigeración de la sala, en los requisitos operativos se puede informar de la optimización de los recursos, la fiabilidad de los servicios, el aumento del rendimiento y el tiempo para las reparaciones.

Como desventaja, también según los autores Bosing y Kaufmann (2012), se puede citar un alto costo de hardware, ya que requiere una configuración más grande, ya que aloja todas las máquinas en una sola y mejorada seguridad en servidores.

Entre los resultados presentados y analizados durante la investigación, el uso de la virtualización trae a aquellos que están utilizando mucho más beneficios que pérdidas. Porque, la fiabilidad del servicio, la optimización de los recursos de hardware y, al mismo tiempo, la protección del medio ambiente son detalles esenciales que deben tenerse en cuenta en la vida cotidiana de las personas.

En el siguiente capítulo se aborda cómo se llevará a cabo el desarrollo de este proyecto. Las revisiones literarias vistas en esto, llevaron el proyecto en algunos puntos importantes para crear la base de conocimiento de la obra.

Recordando algunos puntos importantes a destacar, los niveles de preparación del personal de TI en la organización, la arquitectura del medio ambiente, los recursos disponibles para la inversión y especialmente cuál es el interés real en transformar la organización en una empresa sostenible y preocupado por la preservación del medio ambiente.

2.2.6 TRABAJOS RELACIONADOS

Para la investigación realizada en las fuentes de búsquedas académicas, se utilizó como palabra clave de búsqueda para obtener datos sobre Tecnología de la Información Verde, los siguientes términos, TI Verde, TI Profunda, Incremento de tactica, Verde IT, TI Verde Estratégico y TI Verde, con la intención de determinar qué métodos y prácticas se están estudiando y aplicando. En total, se llevó a cabo una revisión de unos 30 estudios, por lo que se llevó a cabo un cribado según la aplicación de un filtro del número de cita, para seleccionar sólo las obras más relevantes. El resultado se puede comprobar en la Tabla 1.

Tabla 1 – RESULTADO DE DATOS ACADEMICOS ANALIZADOS – GREEN TI
Autor	Nivel de TI verde	Prácticas adoptadas	Término
Gianelli (2016)	1. Táctica 2. Estratégica	1.1 Apagar los monitores de ordenador; 1.2 Apague las luces; 1.3 Refrigeración; 1.4 Eliminación de Equipos Obsoletos; 2.1 Sustitución de computadoras	Green IT
Neto, (2010)	Táctica	1. Cambiar los colores de diseño de Google;	Green IT
Rech (2014)	Táctica	1.1 Creación de un sitio web para la difusión de buenas prácticas de TI ecológicas. 1.2 Control de la impresión de papel;	VERDE TÁCTICO QUE
Projeto Blade / Banco Real (2007)	Estratégica	1. Reemplazo de 180 ordenadores convencionales para 160 Blade-PC.	TI Verde Estratégico
Menezes (2012)	1. Táctica 2. Estratégica 3. TI profunda	1.1. Evaluación del control energético a través de software; 1.2 Eliminación, recolección o donación de correo basura; 2. GED, sistema electrónico de gestión de documentos; 3.1. Consolidación de Servidores; 3.2 Virtualización de servidores; 3.3 Sustitución de servidores por Blades;	TI profunda
Nunes (2012)	Táctica	1. Cuestionario para el análisis de las prácticas que se están utilizando	Green IT
Vimercatit (2013)	Táctica	1. Cuestionario para la evaluación de las prácticas de TI ecológicas adoptadas e instrucciones con nuevas prácticas;	Green IT
Ramalho (2010)	Táctica	1. Cambio en el comportamiento de las personas en el día a día, para adoptar una postura sostenible;	Green IT
Villarreal (2012)	TI profunda	1. Ofrecer un entorno informático flexible y eficiente (computación de nubosidad verde);	TI profunda

Fuente: Autor.

El final de este primer informe generado fue posible diseñar una visualización con las actividades de las prácticas de TI más realizadas en el trabajo moldeado. El resultado se muestra en la Tabla 2.

Cuadro 2 – Prácticas de TI ecológicas clave

Lista por niveles	Veces
Incremento táctico Programas de concientización Eliminación correcta Evaluación de la eficiencia energética	12 7 3 2
Estratégica Sustitución de computadoras Gestión de recursos operativos	3 2 1
TI profunda Cambio del Parque Tecnológico Sustitución de servidores para la virtualización del sistema	4 2 2

Fuente: Autor.

Después de revisar estos trabajos, surgió la oportunidad de llevar a cabo una implementación estratégica de TI verde a través de un estudio de caso, donde se aplicó la virtualización de servidores, con el fin de buscar la eficiencia energética. Y los resultados de estos estudios muestran, en qué métodos de TI verde se han trabajado en la comunidad científica y que el trabajo relacionado ayudó en la definición de los métodos para la implementación de Green IT en el estudio de caso. En la siguiente etapa del trabajo, se llevará a cabo un análisis sobre el caso práctico propuesto.

3. MÉTODO DE BÚSQUEDA

3.1 DISEÑO DE INVESTIGACIÓN

Para desarrollar este trabajo, se llevó a cabo una investigación cualitativa exploratoria, con el objetivo de saber qué técnicas y métodos está siendo adoptado por la comunidad académica en relación con el uso de la virtualización de servidores y aplicaciones a través de prácticas adoptadas en la TI Verde realizando una revisión bibliográfica y un caso de estudio, donde estas prácticas podrían ser observadas en la rutina de la organización.

3.2 DEFINICIÓN DE LA POBLACIÓN OBJETIVO O UNIDAD DE ANÁLISIS

En la planificación de este trabajo, se llevó a cabo una encuesta sobre cómo la comunidad académica adopta y reconoce la importancia de la aplicación de TI verde y cómo abordan la virtualización de servidores en proyectos y estudios. Para ello, se crearon dos líneas de organización de trabajo, conceptualización de técnicas de virtualización y TI verde.

Observando las actividades detalladas y los entornos analizados en los estudios revisados, se obtuvieron algunas discrepancias que fueron el factor determinante para la dirección del trabajo, entre ellas, la mala gestión de los recursos computacionales disponibles y el alto consumo de energía de los equipos de TI. Los servidores detallados tienen diferentes tipos de servicios en ejecución, son, correo, web, archivos, copia de seguridad y aplicaciones propias. La mayoría permanecen conectados las 24 horas y algunos de ellos con hardware inactivo, se define así el equipo que fue diseñado para tener una capacidad de rendimiento que debe ser sometido en sus actividades y no se está utilizando completamente.

Con el caso práctico, se realizó un análisis en un entorno organizativo, en una empresa llamada X. Esta empresa es considerada como una célula que gestiona el parque tecnológico de su región y al mismo tiempo proporciona soporte a los gerentes de TI de cada ubicación. En la empresa está disponible el siguiente equipo para la aplicación del estudio: 10 ordenadores de todos en un modelo, 3 computadoras de escritorio completas con procesador Core 2 Duo y fuente de 250 vatios y 12 servidores Rack.

Un total de 13 personas trabajan en el sector, la mayoría de ellas técnicas basadas en informática o al menos tienen conocimientos. Se estima que una buena cantidad de ellos pueden estar interesados en la sostenibilidad en TI, haciendo una alerta para la atención con residuos en tecnología de la información.

En cuanto a los servidores, la empresa tiene varios, y con diferentes tipos de servicios en ejecución, son ellos, correo, web, archivos, copia de seguridad y aplicaciones únicas de la empresa, todos permanecen conectados en el período de 24 horas asegurando la disponibilidad del activo.

En este sector hay una planificación administrativa diaria para las actividades realizadas, por lo que puede diseñar un cronograma de horarios, tareas y procedimientos para cada equipo.

En el caso de los servidores, había algunos con hardware de suficiente capacidad de procesamiento y almacenamiento, que no se estaba utilizando ni siquiera la mitad de su capacidad. Con esto, se realizó una redistribución de los servicios mediante la aplicación de métodos de virtualización de sistemas. Así, este proyecto cubrió la realización de la aplicación de virtualización de servidores, esta acción ocurre a nivel estratégico de Green IT.

3.3 TÉCNICAS DE RECOPILACIÓN Y ANÁLISIS DE DATOS

Para la investigación bibliográfica, se llevó a cabo una búsqueda en las principales fuentes de los motores de búsqueda, como Google Scholar e IEEE, con el fin de buscar los artículos, casos, obras y proyectos más citados. Las principales palabras y expresiones utilizadas como referencia para realizar la recopilación de datos en los sitios fueron: Virtualización de servidores de TI verdes y Sostenibilidad.

Para el estudio de caso, se llevó a cabo una investigación documental y un análisis y estudio de los datos ambientales, que contienen datos relacionados con los métodos y características de los equipos informáticos.

Así que elegimos transcribir y organizar los resultados obtenidos dentro de los gráficos de rendimiento, en forma de columnas. Las métricas utilizadas para esto fueron: Tipos de servicios adoptados, Tipo de virtualización, Beneficio de la aplicación.

4. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

La clasificación de la virtualización utilizada en este trabajo se basa en las siguientes categorías: Virtualización de aplicaciones (VA), Virtualización de medios de almacenamiento (VMA) y Virtualización de sistemas operativos (VSO).

En cuanto a las clasificaciones de TI verdes utilizadas en este trabajo, se basa en las definiciones de Murugesan (2008). El autor enmarca la virtualización de sistemas, en el nivel de TI profunda, cuando hay una necesidad de reestructurar el parque tecnológico y cuando hay redistribución de los servicios y equipos existentes a nivel estratégico.

Por lo tanto, sobre la base de estas clasificaciones, esta investigación se define en el nivel de Virtualización, como virtualización de sistemas operativos, donde hay una máquina virtual con sistema operativo y aplicación para cada host, y en el nivel de TI verde verde, como TI verde estratégico, porque incluso si hay una virtualización de servidores no hubo adquisición de ningún equipo nuevo y tampoco una reestructuración de la infraestructura del entorno de servidor. De los cuatro equipos que tenían su servicio virtualizado, tres de ellos estaban apagados y uno, el hardware, utilizado para la virtualización. Como beneficio de los servidores desconectados, además de la eficiencia energética lograda, se llevó a cabo una contingencia de servicios virtualizados.

A continuación se muestran los pasos del plan de configuración que se realizó durante la ejecución del caso práctico.

4.1 PLAN DE CONFIGURACIÓN

Para facilitar y destacar las partes más importantes en la ejecución del estudio de caso se dividieron en tres pasos: Paso 01 – Encuesta de requisitos, Paso 02 – Análisis de entorno y Paso 03 – Ejecución, formando así el plan de configuración.

4.1.1 PASO 01 – REQUISITOS DE LA ENCUESTA

Todos los pasos eran muy importantes para llevar a cabo el Plan de Configuración, pero esto en sí mismo es muy sensible, porque es un requisito previo para los otros pasos. En este paso, se recopilaron todos los datos ambientales en relación con los activos y servicios que se utilizan.

En primer lugar, en este paso, se realizó un análisis del entorno, observando qué servicios se estaban utilizando individualmente y que no requería más de la mitad de la disponibilidad de rendimiento del equipo de hardware que se hospeda. Por experiencia, se debe dar preferencia a un servidor de aplicaciones, como un servidor de aplicaciones web, un servidor de copia de seguridad, que está programado para funcionar a una hora determinada del día cuando no hay mucho tráfico en la red. Por otro lado, los servidores con servicios que requieren un alto rendimiento de hardware, como el servidor de archivos, que tiene además de un controlador de dominio, también tiene un administrador de usuarios, deben evitarse, ya que puede descarrilar la virtualización.

En un segundo momento, se examinó la capacidad de cada equipo, como la capacidad de procesamiento y el almacenamiento. Otro aspecto importante que debe tenerse en cuenta es la especificación de la fuente de alimentación, si está conectada a algún banco de baterías o simplemente nobreaks.

Por último, se llevó a cabo un estudio de los datos de los equipos operativos utilizados por los usuarios, ya que también son responsables de una buena parte del consumo diario de electricidad.

Durante la ejecución del paso 01, fue necesario crear una tabla que contenga la lista de hardware de los servidores y el consumo de energía de cada uno en KWh, esta monitorización se visualizó en Zabbix^[3] en un momento de uso máximo diario de los servicios de los servidores.

Para averiguar el período máximo de utilización de recursos ofrecido por los servidores, tenía dos modos. Uno era el gráfico de análisis de tráfico de red realizado por Embratel y el otro era el gráfico generado por la aplicación Zabbix. Poco después fue necesario detallar los servicios utilizados y en qué hardware se alojaban. Las tablas 3 y 4 muestran el resultado obtenido al final de la ejecución del paso 01, destacando que los dos servidores resaltados en negrita en la tabla 3 tenían sus servicios virtualizados.

Tabla 3 – Lista de hardware / Consumo de KWh

Lista por grupos	Qty	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
EQUIPO DE FUNCIONAMIENTO
6. Lenovo ThinkCentre All-in-One A70z	10	0,11
7. Lenovo M93p Desktop	3	0,24

Fuente: Autor.

Cuadro 4 – Lista de servicios por activos

Lista por grupos	Tipo
Servidores
Servidor de archivos (SuseLinux + Samba +LDAP)	1
Servidor de archivos (SuseLinux + Samba +LDAP) 0	2
Servidor de archivos (OracleLinux + Kerberos)	1
Servidor de almacenamiento: STORAGE	3
Servidor de respaldo (OracleLinux + Bacula)	1
Servidor de aplicaciones – GED (SuseLinux + SIGDEM)	5
Servidor de aplicaciones de servicios web (SuseLinux + Apache + MYSQL)	1
Servidor de aplicaciones de servicio Drupal (OracleLinux + Apache + Postgres)	2
Servidor de servicio proxy: (RedHat+McAFee)	4
Servidor de servicio DNS – (SuseLinux)	1
Servidor de aplicaciones de correo: (SuseLinux + LotusNotes)	5
Servidor de aplicaciones de servicio BD (CentOS + SQL)	1
EQUIPO OPERATIVO
Estaciones de trabajo: usuarios	6
Estaciones de trabajo: supervisor	7

Fuente: Autor.

Después de la encuesta de datos sobre el equipo disponible y los posibles servicios a virtualizar, realizado en el paso 1, comenzó el siguiente paso. El paso 02 consistió en comprobar y definir qué equipo estaba inactivo y con la posibilidad de ejecutar otro servicio juntos.

4.1.2 PASO 02 – ANÁLISIS DEL MEDIO AMBIENTE

En esta etapa, se realizó el análisis del resultado generado en el paso anterior. A continuación, era necesario hacer una marca de los servicios que se virtualizarían y qué equipo los alojaría. Para la elección de equipos que albergarían la virtualización, optamos por el que tiene la capacidad de procesamiento más alta.

En primer lugar, se marcaron los servicios que tenían afinidad, sin mezclar los servicios que requerían una mayor disponibilidad, como el archivo y el servidor de correo (con la aplicación web). Para elegir el hardware, se eligió el mejor rendimiento, en este caso, el Tipo 02 (IBM X3650 M3 XEON).

El resultado del paso 2 se presenta en el Cuadro 5, con los servicios y equipos que se han virtualizado.

Tabla 5 – Servicios de virtualización y hardware

Servicios de virtualización Servidor de copia de seguridad (OracleLinux + Bacula)

Servidor de aplicaciones de servicio web (SuseLinux + Apache + MYSQL)

Servidor de aplicaciones de servicio Drupal (OracleLinux + Apache + Postgres)

Servidor de aplicaciones de servicio BD (CentOS + SQL)

HARDWARE de Virtualização IBM X3650 M3 XEON

Fuente: Autor.

Con el rendimiento del paso 2, fue posible reducir de cuatro equipos a solo uno. Esto indica que el consumo de energía reducido fue de 1,04 KWh calculado a un estimado de 0,36 KWh. Y la reducción fue de 0,36 KWh (servidor de copia de seguridad), 0,36 KWh (servidor web), 0,36 KWh (servidor BD). Este resultado fue muy importante, teniendo en cuenta que el proyecto prevé la eficiencia energética de los equipos informáticos.

Después de la preparación del plan de ejecución, comenzó la implementación de la virtualización en sí. El resultado de este paso se detalla en el tema siguiente.

4.1.3 PASO 03 – EJECUCIÓN

En este paso, se llevó a cabo la planificación de los pasos anteriores, que muestra la virtualización del sistema operativo (VSO). En el nuevo servidor de virtualización, se utilizó el sistema de virtualización disponible para la distribución de Suse Linux y el hardware de IBM disponible. En la figura 7 se muestra a continuación cómo se veía la arquitectura de virtualización.

Figura 7 – Arquitectura de servidor virtualizada

Como se puede ver, se han creado 4 máquinas independientes (SO + Service) en el servidor de virtualización disponible. Para ello, Hypervisor Xen (servicio gratuito de SO host, disponible por Suse Linux) creó una máquina virtual para cada servidor para cada servidor. Poco después configuró los servicios de servidor Web y Drupal, el servidor BD y el último servidor de copia de seguridad.

Después de todas las configuraciones necesarias presentes en el Apéndice A, y verificadas de que el servicio funcionaba normalmente (para ello es necesario acceder a los sistemas individualmente y comprobar su integridad y disponibilidad ya para el servicio de Bacula es necesario comprobar el estado del Director), entonces el consumo de energía de este equipo se analizó de nuevo, y se observaron oscilaciones del pico de KWh , que oscilaba entre 0,32 y 0,39. Este resultado muy atractivo para la empresa.

Después de realizar los 3 pasos, con el fin de garantizar una mayor fiabilidad en los resultados del plan, se evaluó qué métricas serían adecuadas utilizar para evaluar el resultado de la eficiencia energética obtenida con la virtualización de servidores.

4.2 MÉTRICAS PARA EVALUAR EL PLAN

Se realizó una medición del tráfico de datos en la red en la empresa con el fin de aumentar la velocidad del ancho de banda contratado. Este proceso se dividió en dos momentos, uno para medir el tráfico de acceso externo y el otro para el tráfico de acceso interno. El seguimiento del tráfico externo fue llevado a cabo por embratel, que proporciona los enlaces de acceso dedicados y para la supervisión interna, TRAFip^[4] y Zabbix.

Durante la medición del tráfico de datos utilizado fue posible observar las horas punta a las que se requería la disponibilidad de los servicios locales. A los efectos del estudio de caso, se consideró la información generada por Embratel y la información generada en Zabbix.

Para la evaluación del resultado se muestra en los gráficos 1, 2 y 3 el consumo de energía de los servidores durante el uso máximo de los servicios. Para todos los servidores, el acceso máximo considerado es calculado por TRAFip y Zabbix, durante un acceso aleatorio, dentro del cuadrante de mayor tráfico, definido por ellos, entre las 08 y las 11 en punto.

Graph1 muestra el consumo antes de la virtualización. Analizando el gráfico, se puede observar el alto consumo de energía de los servidores.

Gráfico 1 – Pre-Virtualización del Consumo De Energía Pico

El gráfico 2 muestra el consumo de KWh después de la virtualización de los servicios. Analizando el gráfico, se puede observar la reducción del consumo de energía de los servidores, logrando la eficiencia energética de los servicios ofrecidos

Gráfico 2 – Consumo máximo de energía post-virtualización

El gráfico 3 muestra la diferencia de consumo en KWh y R$. Los valores se basan en la tarifa del concesionario local de electricidad, AES Sul.

Gráfico 3 – Resultados obtenidos con la virtualización

Observando el resultado mostrado por el gráfico, hubo una reducción en el consumo de energía en 1,01 KWh, generando un ahorro monetario de R$ 0,45 por hora de uso durante las horas pico de procesamiento de estos equipos. El gráfico 4 muestra la comparación de los resultados obtenidos en esta obra y en el trabajo de prado (2005).

Gráfico 4 – Comparación de resultados

Prado (2005) mostró una reducción de 154 KWh de consumo de energía con el uso de 47 activos, mientras que en este trabajo el resultado se calcula en las horas punta de utilización del equipo y se obtuvo una reducción mensual de 60 KWh en 5 activos utilizados en la acción.

Al final de la ejecución de la virtualización del sistema operativo, llevada a cabo de acuerdo con los pasos orientados en esta investigación, se puede observar una reducción en el consumo de electricidad, un resultado que logra los objetivos de la TI verde, que tiene como objetivo la eficiencia energética de los equipos informáticos.

4.3 PLAN DE CONFIGURACIÓN SUMANTE

El Cuadro 4 resume la aplicación de los procedimientos desde los requisitos previos hasta la virtualización, desde los pasos enumerados en él es posible aplicar la propuesta de investigación.

Como recomendación, se recomienda una atención especial en el paso 01, ya que aquí es donde la encuesta de los requisitos y activos de TI existentes se lleva a cabo en el entorno elegido, así como el rendimiento que tiene. No menos importante, prestar mucha atención al paso 03, que es necesario tener un conocimiento un poco más técnico, ya que en él se llevan a cabo las transferencias de los servicios utilizados para el Equipo Virtualizado. En el paso 06, un poco más administrativo, la evaluación del método elegido se produce a través de métricas definidas.

Cuadro 4 – Guía práctica de procedimientos para la virtualización

Paso	Acción	Descripción
01	Elevación	Crear tabla que enumera el equipo; Crear tabla que enumera los Servicios;
02	Análisis	Procurar unificar los servicios disponibles; Seleccione el equipo host de virtualización; Definir los servicios que se van a virtualizar; Evite dar una carga de procesamiento excesiva en el hardware;
03	Ejecutar	Configurar el servidor para recibir virtualización; Crear hosts de máquina virtual; Iniciar la instalación normalmente de los servicios;
04	Uso	Probar la accesibilidad de los servicios virtualizados; Compruebe si la transferencia de servicios se llevó a cabo con éxito; Comprobar la disponibilidad de virtualización;
05	Evaluación	Utilice métricas para calcular la eficiencia energética; Realizar comparaciones de resultados;

Fuente: Autor.

5. CONCLUSION

Después de esta investigación, tal influencia se denota fácilmente que el uso de TI ejerce sobre la vida de las personas, las organizaciones y las consecuencias negativas que pueden ocurrir de acuerdo con su mal uso. A través de la revisión de la literatura, se percibe la necesidad de nuevos estudios que permitan métodos y acciones, para que las personas y las empresas puedan adoptar prácticas para reducir los impactos en el medio ambiente. Es muy común encontrar en las empresas varios activos informáticos, cada uno de los dos es responsable de garantizar un servicio diferente, donde en la mayoría de los casos se produce la inactividad del hardware. Así, surge la virtualización, que tiene el propósito de utilizar todos los recursos de rendimiento disponibles mediante la integración de activos de servicios en un único, asegurando además de un ahorro de nuevas inversiones en TI, una mayor eficiencia energética de los mismos que están en uso.

Este trabajo buscaba mostrar cómo se puede realizar la virtualización de sistemas, con el fin de integrar los servicios ofrecidos en una empresa informática con el objetivo de lograr la eficiencia energética sin comprometer su calidad y disponibilidad. Durante la realización de los procedimientos contenidos en el trabajo, hubo una limitación para medir el consumo del equipo longitudinalmente, en cuestión del tiempo disponible. Luego se decidió utilizar una información de medición del consumo de energía durante la utilización máxima de los servidores, basado en el análisis del tráfico de datos en la red.

Como resultado de este trabajo, después de implementar todos los pasos, se puede afirmar que hubo una mejora considerable en la eficiencia energética de los equipos de hardware anfitriones de servicios, esto puede ser probado por los valores obtenidos con las métricas utilizadas. Por último, este plan tiene como objetivo contribuir a que algunas organizaciones adquieran los conocimientos estudiados e implementen acciones basadas en la virtualización y las prácticas de TI verde, mejorando el desarrollo de servicios y contribuyendo a la sostenibilidad. Como propuesta para estudios futuros, existe la posibilidad de analizar este plan con otras métricas, aplicando un plan de ejecución más largo.

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APPENDIX A

CONFIGURACIÓN DE UNA MÁQUINA VIRTUAL EN XENSERVER

Paso 01 – Haga clic con el botón derecho en la pantalla y vaya a la opción Terminal y escriba yast2.

Paso 02 – Vaya al menú Virtualización / Crear máquina.

Figura 8 – Pantalla de configuración de Yast

Paso 03 – Elija el tipo de sistema operativo.

Paso 04 – Elija el método (virtualización completa)

Paso 05 – Los valores de la tabla de partición se pueden cambiar en la pantalla Resumen.

Paso 06 – Configuración normal de los servicios que se están instalando.

APPENDIX B

ANÁLISIS DE TRÁFICO DE LA RED DE RESULTADOS REALIZADO A TRAVÉS DE TRAFIP

Gráfico 5 – Análisis de tráfico de red – TRAFIP

APPENDIX C

RESULTADO DEL ANÁLISIS DEL TRÁFICO DE RED REALIZADO A TRAVÉS DE ZABBIX

Gráfico 6 – Análisis del tráfico de red – TRAFIP

APPENDIX D

IMPLEMENTACIÓN PASO A PASO DEL SERVIDOR DE COPIA DE SEGURIDAD

Figura 9 – Procedimientos básicos

Figura 10 – Procedimientos básicos

Figura 11 – Procedimientos básicos

Figura 12 – Procedimientos básicos

Figura 13 – Procedimientos básicos

ANEXO A

RESULTADO DEL ANÁLISIS DEL TRÁFICO DE RED REALIZADO POR EMBRATEL

Figura 14 – Tráfico de red

ANEXO B

SCRIPT DE INSTALACIÓN AUTOMÁTICA DE BACULA BACKUP TOOL

Figura 15 – Script de instalación de Bacula

3. Zabbix – Según Tader (2010), es un software para monitorear varios parámetros de la red.

4. Herramienta de gestión de redes que analiza y caracteriza el tráfico IP exportando flujos a través de los protocolos NetFlow, JFlow, Netstream, IPFIX y sFlow.

^[1] Posgrado en Informática – Faculdade Internacional Signorelli.

^[2] Graduación en Sistemas de Información – Universidad del Valle de Rio dos Sinos UNISINOS.

Publicada: Marzo de 2019.

Aprobado: Julio de 2019.