10 - Aula-Virtualizacao-e-Computacao-em-Nuvem-para-Datacenters.pdf

aula do curso CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

1. Aula: Virtualização e
Computação em Nuvem
para Datacenters
Bem-vindos à nossa aula sobre virtualização e computação em nuvem.
Vamos explorar como essas tecnologias revolucionaram os datacenters
modernos.
Nosso objetivo é compreender o impacto da virtualização na eficiência
operacional, custos e sustentabilidade dos datacenters.
por Euler Azevedo

2. O Que é Virtualização?
Conceito
Fundamental
Tecnologia que cria versões
virtuais de hardware e
software. Permite múltiplos
ambientes isolados em um
único servidor físico.
Máquinas Virtuais
Ambientes completos que
funcionam como
computadores
independentes. Cada VM
possui seu próprio sistema
operacional e aplicações.
Evolução Histórica
Da experimentação acadêmica nos anos 60 até tecnologia
essencial nos datacenters modernos. Transformou
fundamentalmente a TI empresarial.

3. História da Virtualização em Datacenters
1
Anos 1960-70
IBM introduz conceito de virtualização nos mainframes 360/67.
Permitia particionamento de recursos para múltiplos usuários.
2
Anos 1990
Primeiras tentativas de virtualização em arquiteturas x86.
Pesquisadores buscavam aumentar eficiência dos servidores.
3
Anos 2000
VMware populariza virtualização comercial. Tecnologia torna-se
viável para empresas de todos os portes.
4
Presente
Virtualização é fundamento da computação em nuvem.
Praticamente todos datacenters utilizam alguma forma de
virtualização.

4. Tipos de Virtualização em Datacenters
Virtualização de Servidores
Múltiplos servidores virtuais em um
único hardware físico. Tecnologia mais
comum e amplamente adotada.
Virtualização de
Armazenamento
Abstração dos recursos de
armazenamento físico. Cria pools de
armazenamento virtual independentes
do hardware.
Virtualização de Redes
Separação entre hardware e funções de
rede. Permite criar redes virtuais
programáveis e flexíveis.
Virtualização de Desktops
Estações de trabalho virtuais hospedadas
em servidores centralizados. Acesso
remoto a ambientes personalizados.

5. Máquina Virtual (VM): Definição e
Funcionamento
Hypervisor
Software que cria e gerencia máquinas virtuais. Funciona como intermediário
entre hardware e VMs.
Abstração de Hardware
Converte recursos físicos em virtuais. Cada VM "enxerga" seu próprio hardware
dedicado.
Sistemas Operacionais Isolados
Cada VM executa seu próprio SO independente. Windows, Linux e outros
convivem no mesmo servidor.
Isolamento Completo
VMs são totalmente separadas entre si. Falhas em uma VM não afetam as
demais.

6. Benefícios Gerais da
Virtualização
Economia Significativa
Redução de 40-70% nos custos de hardware. Menor consumo energético diminui
despesas operacionais.
Otimização de Espaço
Reduções de até 80% no espaço físico ocupado. Menos equipamentos para mesma
capacidade computacional.
Escalabilidade Aprimorada
Expansão de recursos sob demanda. Novos servidores virtuais podem ser
provisionados em minutos.
Sustentabilidade
Menor pegada de carbono. Redução significativa no consumo de energia e
refrigeração.

7. Desafios Tradicionais dos Datacenters Físicos
Servidores
Subutilizados
Utilização média de
apenas 15-20% da
capacidade total.
Enorme desperdício de
recursos
computacionais.
Altos Custos
Operacionais
Gastos excessivos com
energia e refrigeração.
Equipamentos ociosos
consomem quase tanta
energia quanto os
ativos.
Tempo de
Implantação
Semanas ou meses para
implementar novos
servidores. Processos
burocráticos de
aquisição atrasam
projetos.
Complexidade
de Manutenção
Cada servidor requer
manutenção individual.
Intervenções físicas
frequentes aumentam
riscos operacionais.

8. Estrutura de um Datacenter Físico Clássico
Arquitetura Tradicional
Configuração "um servidor, uma aplicação" predominante.
Cada sistema recebe hardware dedicado independente da
carga.
Redundâncias físicas em todos os níveis. Duplicação de
equipamentos para garantir disponibilidade.
Ciclos de atualização rígidos e programados. Hardware
substituído a cada 3-5 anos independente da utilização real.
Desafios Associados
Crescimento físico constante
Consumo energético elevado
Complexidade de gerenciamento
Custos operacionais crescentes
Obsolescência programada

9. Estrutura de um Datacenter Virtualizado
Aplicações e Serviços
Dezenas ou centenas de serviços virtualizados
Máquinas Virtuais
VMs isoladas com sistemas operacionais completos
Camada de Virtualização
Hypervisors gerenciando recursos e alocações
Infraestrutura Física
Poucos servidores físicos potentes e otimizados
Um datacenter moderno virtualizado pode consolidar 50 ou mais servidores virtuais em apenas 3 a 5 servidores físicos de alta capacidade.

10. Eficiência Energética e Sustentabilidade
80%
Redução de Energia
Economia típica em comparação com
datacenters tradicionais
75%
Menos Refrigeração
Diminuição na necessidade de sistemas de
resfriamento
1000+
Toneladas de CO¢
Redução média anual em empresas de
médio porte
A redução da pegada ambiental através da virtualização tornou-se um componente essencial das estratégias de TI Verde em organizações
responsáveis.

11. Comparando Custos: Físico x Virtualizado
0
40
80
120
Hardware Energia Refrigeração Espaço Manutenção
Datacenter FísicoDatacenter Virtualizado
O gráfico mostra a comparação percentual de custos. Ambiente virtualizado apresenta reduções significativas em todas as categorias de despesas.

12. Otimização do Espaço Físico
Redução de Área Ocupada
Economia de até 80% em espaço físico
Menor Carga Estrutural
Redução no peso suportado pela edificação
Menor Necessidade de Refrigeração
Redução em sistemas de climatização
Economia em Custos Imobiliários
Uso mais eficiente de metros quadrados

13. Gerenciamento Unificado de Recursos
Centralização de Controle
Gerenciamento de todo o ambiente
através de consoles unificados.
Visibilidade completa da infraestrutura
a partir de uma interface.
Automação Avançada
Processos automatizados substituem
intervenções manuais. Tarefas
repetitivas são programadas e
executadas sem intervenção humana.
Monitoramento Proativo
Detecção antecipada de problemas
potenciais. Análise de tendências
permite intervenções antes de falhas
ocorrerem.

14. Disponibilidade e Redução de Downtime
Live Migration
Transferência de VMs entre
servidores físicos sem interrupção
do serviço. Manutenção de
hardware sem afetar aplicações em
execução.
Snapshots e Backups
Instantâneos
Captura do estado completo das
VMs em segundos. Restauração
rápida em caso de problemas.
Recuperação
Automatizada
Detecção de falhas e migração
automática para hardware
disponível. Reequilibrio de cargas
sem intervenção humana.
Disaster Recovery
Simplificado
Replicação de ambientes virtuais
entre sites geograficamente
distantes. Recuperação em minutos
ao invés de dias.

15. Ganhos de Produtividade e
Agilidade
95%
Redução no Tempo
Provisionamento de servidores em
minutos versus semanas
24/7
Disponibilidade
Serviços essenciais sem interrupções
planejadas
70%
Menos Incidentes
Redução em problemas operacionais
críticos
A capacidade de implantar novos serviços rapidamente permite que as empresas
respondam mais rapidamente às demandas de mercado e oportunidades de negócios.

16. Flexibilidade e Escalabilidade Dinâmica
A escalabilidade dinâmica permite adicionar ou remover recursos conforme necessário, tanto vertical quanto
horizontalmente, sem interrupções.
Análise de Demanda
Monitoramento contínuo das
necessidades de recursos
Ajuste de Recursos
Alocação dinâmica de CPU, memória
e armazenamento
Balanceamento de Carga
Distribuição otimizada entre
servidores físicos
Validação de Performance
Confirmação dos níveis de serviço
acordados

17. Segurança em Datacenters
Virtualizados
Microssegmentação
Isolamento granular entre cargas de trabalho. Políticas de segurança aplicadas no nível da VM, não
apenas no perímetro da rede.
Controles Centralizados
Gerenciamento unificado de políticas de segurança. Aplicação consistente de proteções em todo o
ambiente virtualizado.
Inspeção Automatizada
Varreduras contínuas de vulnerabilidades. Detecção proativa de configurações inadequadas e
exposições potenciais.
Criptografia Nativa
Proteção dos dados em repouso e em movimento. Chaves gerenciadas de forma segura e
centralizada.

18. Papel da Virtualização na
Computação em Nuvem
Virtualização
Fundação tecnológica essencial
Orquestração
Automação e gerenciamento
Computação em Nuvem
Serviços sob demanda
Inovação
Novos modelos de negócio
A virtualização é o alicerce tecnológico que possibilita a existência da computação em
nuvem, permitindo o compartilhamento eficiente de recursos físicos.

19. Modelos de Nuvem: Pública, Privada e Híbrida
Nuvem Pública
Infraestrutura compartilhada gerenciada por provedores externos. Exemplos: AWS, Azure, Google Cloud. Ideal para cargas
variáveis e aplicações não-críticas.
Nuvem Privada
Recursos exclusivos de uma organização, internos ou terceirizados. Maior controle e segurança. Adequada para dados sensíveis e
aplicações críticas.
Nuvem Híbrida
Combina recursos privados e públicos de forma integrada. Permite flexibilidade e otimização de custos. Abordagem mais comum
atualmente.

20. Tendências e Futuro dos
Datacenters
Automação Inteligente
IA gerenciando operações com mínima intervenção humana. Sistemas auto-
otimizáveis e auto-reparáveis predominarão nos próximos anos.
Software Defined Everything
Todos componentes definidos e gerenciados por software. Hardware genérico
controlado por camadas de abstração inteligentes.
Hiperconvergência
Integração de computação, armazenamento e rede em appliances únicos.
Simplificação radical da arquitetura de datacenter.
Edge Computing
Processamento distribuído nas bordas da rede. Datacenters menores mais
próximos dos usuários para reduzir latência.

21. Exemplos Reais de Ganhos com
Virtualização
A prefeitura de Gainesville (Geórgia) reduziu custos operacionais em 67% com virtualização. A Kindred Healthcare virtualizou
98% de seu ambiente, economizando milhões anualmente.
Bancos globais utilizam VMware para garantir disponibilidade de sistemas financeiros críticos e acelerar inovações.

22. Pontos de Atenção e
Limitações
Aspecto Consideração Mitigação
Licenciamento Modelos complexos
por socket/core/VM
Análise cuidadosa e
consultoria
especializada
Dependência do
Hypervisor
Ponto único de falha
potencial
Redundância e
arquitetura de alta
disponibilidade
Conhecimento Técnico Necessidade de
profissionais
especializados
Investimento em
treinamento e
certificações
Compatibilidade Alguns sistemas
legados não
virtualizam bem
Avaliação caso a caso e
modernização
planejada

23. Resumindo: Impacto na Eficiência dos
Datacenters
Otimização de Recursos
Redução de 60-80% no hardware necessário
Economia de energia de até 80%
Utilização de servidores acima de 80%
Redução significativa de espaço físico
Ganhos Operacionais
Redução de 70% no tempo de manutenção
Provisionamento em minutos vs. semanas
Recuperação de desastres simplificada
Benefícios Estratégicos
Agilidade nos negócios
Resposta rápida às demandas do mercado
Melhor continuidade de negócios
Base para transformação digital
Facilitação da adoção de nuvem
Modernização de infraestrutura
Sustentabilidade ambiental

24. Exercício 01: Comparação
Básica de Datacenter Virtual x
Físico (em Grupo)
Entendendo as Necessidades
Imagine uma pequena empresa com 50 funcionários que precisa de servidores para
email e um sistema de gestão básico. Liste os requisitos mínimos.
Solução Tradicional
Identifique quantos servidores físicos seriam necessários e estime o custo básico
de aquisição.
Alternativa Virtualizada
Proponha uma solução simples com virtualização e compare com a
abordagem física.
Discussão de Resultados
Discuta em grupo as principais diferenças encontradas em termos de
custo inicial e flexibilidade.

25. Exercício 02: Vantagens e
Desafios da Nuvem (em Grupo)
1
Análise de Caso
Considere uma empresa de médio porte migrando para nuvem. Identificar
aplicações candidatas e requisitos específicos.
2
Lista de Benefícios
Enumerar vantagens específicas da nuvem para o caso selecionado. Incluir
aspectos técnicos, financeiros e operacionais.
3
Mapeamento de Desafios
Identificar possíveis obstáculos técnicos e organizacionais. Considerar
segurança, conformidade, integração e treinamento.
4
Debate Estruturado
Apresentar conclusões ao restante da turma. Discutir diferentes perspectivas e
compartilhar insights sobre eficiência e segurança.