Viagem real para sua nuvem privada, Parte 1: Preparar o conceito

Apresentando o design e implementação de uma nuvem IaaS/PaaS no local

Nesta série de artigos, o autor explica o processo, da concepção à implementação, que sua equipe usou para desenvolver um ambiente de nuvem privada no local, que incorpora estruturas encontradas em modelos de serviço de nuvem Infrastructure as a Service (IaaS) e Platform as a Service (PaaS). O ambiente de nuvem é desenvolvido com componentes de software e hardware escolhidos pela equipe, no entanto, o artigo contém conhecimento e instruções que podem ser usados independentemente das tecnologias escolhidas. A Parte 1 traz informações sobre estruturas de nuvem, as cinco fases do roteiro de desenvolvimento e detalhes sobre algumas das soluções que a equipe descobriu.

Joydipto Banerjee, Application Modernization Consultant, IBM  

Joydipto BanerjeeJoydipto Banerjee é IT Specialist senior no grupo de Modernização de Aplicativos de Negócios da IBM. Ele foi um membro importante da equipe que desenvolveu uma solução de infraestrutura dinâmica de nuvem como uma primeira etapa para fornecer à IBM India Global Delivery um ambiente de computação em nuvem. Joydipto tem Bacharelado de Engenharia em Ciência da Computação e, em 2010, recebeu o prêmio IBM Global Technical Achievement.


nível de autor Contribuidor do
        developerWorks

27/Jul/2011

Este artigo apresenta detalhes de um projeto-piloto real de implementação de um modelo de implementação de nuvem privada recém-concluído pela equipe da IBM® Global Delivery. A iniciativa foi realizada aproveitando uma pilha de hardware e software IBM. Neste caso, o software foi o Tivoli®, como parte do roteiro estratégico. O objetivo deste artigo (criado para IT Specialists, arquitetos e líderes de equipes técnicas) é oferecer um guia de referência técnica para qualquer projeto relacionado à nuvem. Será possível encontrar neste artigo informações úteis para todos os níveis de experiência — de iniciantes a profissionais avançados.

Este artigo considera que o leitor tem conhecimento de conceitos básicos de computação em nuvem e operações, também deve estar familiarizado com conceitos de AIX®, Power® VM e virtualização. Não é preciso conhecimento extenso de produtos WebSphere®, DB2® ou Tivoli, mas o uso desses produtos é mencionado no artigo.

Os seguintes tópicos são abordados:

  • As cinco fases do roteiro: do conceito à implementação.
  • Alguns detalhes sobre as soluções exclusivas projetadas para este projeto.
  • A estrutura típica de nuvem.
  • A lista de requisitos de software/hardware para este projeto.

As cinco fases deste roteiro de solução

A implementação completa deste projeto é um processo completo e longo, envolvendo não somente diversas tecnologias, mas também partes interessadas, por isso, é essencial planejar cuidadosamente com uma direção clara. A Figura 1 captura a viagem geral do pensamento inicial para a implementação final, dividida em cinco fases.

Figura 1. A implementação do projeto em cinco fases
A implementação do projeto em cinco fases

Retornaremos a cada uma das fases e atividades em mais detalhes.


Previsão: Alguns detalhes da solução

A equipe desenvolveu primeiramente uma visualização de serviço para conceituar a separação do consumidor e serviço.

Figura 2. A visualização de serviço em nuvem
A visualização de serviço em nuvem

Usuários finais da nuvem devem poder solicitar serviço por meio de uma interface com o usuário (UI) para requisitos não funcionais ou carga de trabalho de recursos, por exemplo, um recurso de servidor para um sistema pré-configurado como, mas que não se limita a, WebSphere Application Server (WAS) no sistema operacional AIX ou WebSphere Portal em AIX com poder computacional, memória e armazenamento especificados como parte de platform as a service, PaaS.

A equipe de operações de nuvem gerenciaria a plataforma de gerenciamento de nuvem, infraestrutura de suporte e operação, como a definição do serviço, publicação do serviço para que seja visível pelo consumidor, análise dos relatórios, geração de contas com base no uso, estudo de padrão de uso, planejamento de capacidade etc.

Um estudo de avaliação foi realizado por diversas sessões de entrevistas, bem como distribuição de questionários para várias partes interessadas e grupos de usuários primários, para criar a definição de serviço necessária. Como exemplo, a seguinte definição de serviço foi criada, baseada nos requisitos não funcionais:

  • Serviço 1: Pilha da Web, ou seja, AIX 6.1 com WebSphere Application Server 7.x, IBM HTTP Server (IHS) 7.x, DB2 Client 9.7.x, MQ Client 7.0.x.
  • Serviço 2: Pilha de Portal, ou seja, AIX 6.1 com WebSphere Portal Server 6.1, IBM HTTP Server (IHS) 6.1, DB2 Client 9.5.x.
  • Serviço 3: Pilha de Banco de Dados, ou seja, AIX 6.1 com DB2 Enterprise Server 9.5.
  • Serviço 4: AIX simples 6.1 ou 5.3.

Após definir o público da nuvem e os serviços que público exige, era importante definir a tecnologia, pois o modelo de operação iria variar dependendo da tecnologia identificada. A equipe decidiu usar o conjunto de produtos IBM Tivoli System Automation Manager (TSAM), considerando outras alternativas, como softwares Citrix Smart Cloud e Open Source Clouds.

O Tivoli System Automation Manager foi escolhido pelas seguintes razões:

  • Tivoli System Automation Manager é um produto de implementação estratégica IBM para automação de serviço.
  • É adequado para implementação em nuvem, especialmente quando um grande número de pilhas de software IBM é usado.
  • Citrix Smart Cloud usando XenServer era mais aplicável para hardware x/86, era adequado para uma implementação Wintel.
  • Open Source Clouds era mais adequado para uma distribuição Linux®, considerando que o requisito do projeto era desenvolver a solução, suportar o fornecimento de recursos em AIX e ser escalável para tipo de recursos do Linux e do Windows.

Após definir a tecnologia e oferta de serviço, a equipe finaliza as ferramentas de virtualização, o hypervisor, necessário para um ambiente gerenciado em nuvem. A tabela a seguir examina os dados usados pela equipe para a avaliação de ferramentas de hypervisor:

Tabela 1. Dados usados para avaliar ferramentas de hypervisor
NomeEmpresaCPU hostCPU convidadoSO do hostSO do convidadoLicença
Microsoft Hyper-V ServerMicrosoftIntel VT ou AMD-Vx64, x86Windows 2008 w/Hyper-V Role, Windows Hyper-V ServerWindows 2x, XP, Vista, Linux (SUSE 10 ou posterior)Proprietário
OpenVZProjeto comunitário, suportado por SWsoftIntel x86, AMD64, IA-64, PowerPC64, SPARC/64Igual ao hostLinuxVárias distribuições LinuxGPL
PowerVMIBMPOWER4, 5, 6, PowerPC 970POWER4, 5, 6, PowerPC 970, X86sem SO de hostLinux-PPC, Linux-X86, AIX, i5/OS, IBM iProprietário
VMware ESX Server VMwarex86, x86-64x86, x86-64sem SO de hostWindows, Linux, Solaris, FreeBSD, Netware, OS/2, SCO, BeOSProprietário
XenCitrix Systemsx86, x86-64 e IA-64Igual ao hostNetBSD, Linux, Solaris FreeBSD, NetBSD, Linux, Solaris, Windows XP e 2003 ServerGPL
z/VMIBMz/Architecturez/Arch (z/VM não pode ser executado em mainframes predecessores)sem SO de hostLinux em zSeries, z/OS, z/VSE, z/TPF, z/VM, VM/CMS, MUSIC/SP, OpenSolaris para System z e predecessoresProprietário

Ao estudar os diversos prós e contras nos dados de avaliação de ferramenta, a equipe escolheu o IBM PowerVM para o fornecimento de imagem de nuvem para aprimorar a infraestrutura de hardware Power existente neste ambiente e para melhor se adequar aos requisitos do Tivoli System Automation Manager. Após a equipe identificar o roteiro de tecnologia e modelo de hypervisor, eles desenvolveram uma solução de arquitetura como alvo.

Antes de entrar na implementação, vamos examinar uma estrutura típica de nuvem para referência.


A estrutura típica de nuvem privada

Em sua forma mais simples, a topologia do Tivoli System Automation Manager consiste em um servidor de sistema de gerenciamento (pode ser System P, System X ou System Z), um servidor administrativo (System X) e um servidor gerenciado (pode ser System P, System X ou System Z). Os servidores de gerenciamento e administrativo são necessários exclusivamente para Tivoli System Automation Manager para a instalação de software na nuvem, o ambiente gerenciado envolve fornecimento e gerenciamento de servidores virtuais pelo Tivoli System Automation Manager, com base em solicitações de clientes.

A Figura 3 mostra a arquitetura do que a equipe tinha em seu ambiente:

Figura 3. A arquitetura típica da nuvem
A arquitetura típica da nuvem

Um servidor System P está sendo virtualizado em várias partições lógicas (LPARS), com uma LPAR usada para o servidor de gerenciamento Tivoli System Automation Manager e possuindo Tivoli Provisioning Manager (TPM) e vários produtos de middleware, como DB2, WAS, HTTP Server, LDAP (esses produtos de middleware são, na verdade, parte do conjunto Tivoli Provisioning Manager).

As outras LPARs deste servidor são atribuídas a componentes associados, mas opcionais, como IBM Tivoli Usage and Accounting Manager (ITUAM) para medição e IBM Tivoli Monitory (ITM) para monitoramento de infraestrutura. Duas outras LPARs são voltadas para servidor Network Installation Manager (NIM) (armazenamento de imagem) e particionamento VIOS e AIX.

O outro servidor System P é utilizado para ambiente gerenciado de nuvem no qual todas as imagens ou recursos seriam fornecidos automaticamente pelo solicitador do serviço, o consumidor. (É possível usar System X para fornecimento similar de recursos Windows e Linux usando hypervisor VMware.)

Outro servidor System X é usado para um componente de administração Tivoli System Automation Manager com Web Tivoli Provisioning Manager, biblioteca de imagem e para Service Request Manager (SRM).

O Hardware System P está sendo gerenciado pelo hardware Hardware Management Console (HMC) como uma ferramenta de gerenciamento de sistema Power padrão.

Todas as LPARS do System P executavam AIX 6.1, enquanto o System X executava SuSE Linux 10.2 (ambos 64 bits). O Tivoli Storage Manager (TSM) foi usado para fazer um backup dos ambientes AIX e o G4L foi usado para Linux.


Os principais hardwares e softwares usados no projeto

Abaixo, está a lista dos requisitos finais de hardware e software:

  • Hardware
    • IBM System P/570 para Ambiente de Gerenciamento de Nuvem
    • IBM System P/570 para Ambiente Gerenciado de Nuvem (para usuários)
    • IBM System x/3850 para Ambiente de Administração de Nuvem
  • Software
    • Tivoli System Automation Manager (TSAM)
    • Tivoli Provisioning Manager (TPM)
    • Tivoli Service Request manager (TSRM)
    • Tivoli Monitoring (ITM)
    • Tivoli Usage and Accounting Manager (TUAM)
    • Hypervisor - Power VM
    • Para backup das imagens: Tivoli Storage Manager (TSM), G4L (Open Source)

Observe que ITM e TUAM são componentes de software opcionais, não são parte do conjunto padrão de produtos Tivoli System Automation Manager.


E mais

Neste artigo, forneci os conceitos de planejamento de uma implementação de projeto real para o desenvolvimento de uma nuvem IaaS/PaaS no local, incluindo:

  • As cinco fases de desenvolvimento: ID de requisitos, configuração da infraestrutura, modelos de arquitetura/implementação, o desenvolvimento da infraestrutura e implementação.
  • Alguns detalhes sobre as soluções exclusivas projetadas para este projeto: uma visualização de serviço para separar consumidor e provedor, como avaliar e desenvolver a definição de serviço e como componentes foram escolhidos.
  • A estrutura típica de nuvem e como os componentes interagem.
  • A lista de requisitos de software/hardware para este projeto.

A Parte 2 da série aborda a instalação e configuração de componentes, e alguns dos recursos especiais dos componentes.

Agradecimentos

Gostaria de expressar minha gratidão aos seguintes membros da minha equipe que estiveram envolvidos nesse trabalho e contribuíram direta ou indiretamente para este artigo: Biswajit Mohapatra, Debasis R. Choudhuri, Santhosh Vandyil, Birla P. Raj.

Também gostaria de agradecer à equipe do India Cloud Lab e ao IBM Software Group, da Polônia e Alemanha, por suas orientações valiosas durante esse projeto.

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