Este documento apresenta os resultados de uma análise de eficiência energética em ambientes de nuvem públicos e privados. Aborda tópicos como data centers, virtualização e modelos de nuvem. Realiza uma análise detalhada do consumo de energia associado a três serviços em nuvem: armazenamento como serviço, software como serviço e processamento como serviço. Conclui que o consumo de energia em nuvem deve ser analisado de forma integrada, considerando processamento, armazenamento e rede, e que a nuvem

1. Aluno: Ricardo Dobelin Barros - RA: 160105 – 18/06/2015
Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP
Instituto de Computação – IC
Prof.: Dr. Luiz Fernando Bittencourt

2. Judite

4. Objetivo
Este trabalho apresentará os resultados obtidos
com analise de eficiência energética em ambientes
de Cloud Computing Privado e Publico do artigo:
Green Cloud Computing: Balancing Energy in
Processing, Storage, and Transport.
Alem de abordar assuntos como Data Center,
Virtualização, Modelos e arquiteturas de nuvem.

5. Edificio - Infraestrutura
Energia
Refrigeração
Conectividade
Gestão / Acesso - Segurança
Manutenção
(Servidores/Storage/Network/ETC)

6. Pensar e agir verde é entender como se interligam
as entidades envolvidas (stakeholders) e os
conteúdos manipulados (naturais, sociais,
econômicos), para que se possa ponderar as
possíveis decisões a tomar, e as respectivas
conseqüências.

7. 1. Lixo eletrônico como subproduto de TI
 Processos industriais dos equipamentos de informática
– Materiais menos tóxicos > ex: 1T sTI = 400Kg Fe+
200Kg Cu + 200Kg ‘PPF’ + 30Kg Pb + 300g Au
fonte: empresas de reciclagem TI
– Materiais biodegradáveis, novos plásticos, pesquisas
– Processo produtivo limpo > um monitor CRT 17”
consome 1,8T de materiais para ser fabricado
fonte: update.unu.edu
 Processos de gestão e descarte de TI
– Lixo eletrônico: PCs, impressoras, notebooks, baterias,
celulares, telefones e aparelhos de escritório
– Profissionalização dos processos de descarte por uso e
obsolescência
– Certificação e compra de equipamentos de baixo
consumo energético e baixos poluentes
– Processos de gestão de energia, reciclagem de papel e
suprimentos

8. 2. Eficiência energética e o impacto de TI
Conceito: CO2 equivalente = emissões = carbon footprint >> efeito estufa
Datacenters EUA consumiram 45 B KWh em 2005 e podem dobrar em 5 anos
Contas de eletricidade dos CPDs EUA a mais de US$ 2 B por ano, e crescendo…
Lá isso equivale a 30 novas usinas termoelétricas...
Em regiões como a Sudoeste, e na Califórnia, nem há mais como construir usinas...

9. 3. A cumplicidade de TI
Data centers dobraram seu consumo energético nos últimos 5 anos
(Koomey, Fev 2007) e consomem de 10 a 100 vezes mais energia por m2 do
que um escritório típico
Custos de eletricidade comercial subiram 10% de 2005 a 06, nos EUA
(EPA Monthly Forecast, 2007)
86% dos CPDs foram construídos até 2001 (Nemertes Research, Architecting and
Managing the 21st Century Data Center, Johna Till Johnson, 2006)
Um servidor médio tem o consumo, equivalente em carbono, que um
carro grande que faça 6 Km/l (Bob Hayward, Research VP, Springboard Research)
Quais são os principais problemas de instalações
no seu data center primário? Gartner 2006
Outros problemas
Local inadequado
Custo total excessivo
Falta área piso elevado
Elétrica Insuficiente
Calor Excessivo
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%
Custos de energia e resfriamento
X custos de processamento
2005 2006 2007 2008 2009 2010
$0
$20
$40
$60
$80
Gastos com
servidores novos
Gastos com energia
e ar condicionado
71%48% 52% 57% 62% 67%
$100
$70

10. Judite

11. Surge a computação em nuvem como resposta
Resposta para quem ou para o que?

12. Cloud Computing - Computação em Nuvem
Existe uma crescente adoçao da computação em
nuvem. Com isso existe uma alteração drastica na
percepção de todos (clientes, usuários e
profissionais) sobre as arquiteturas de
infraestrutura, o uso de softwares e nos modelos de
desenvolvimento.
Como um passo evolutivo, após a transição de
computadores mainframe para modelos de
cliente/servidor, chega a computação em nuvem
que soma elementos de grid computing, utility
computing e computação autônoma, em uma nova
arquitetura.

13. Evolução para Computação em Nuvem
CLOUD
Automação
Compartilhamento de Recursos
TI Tradicional
Os clientes estão aceitando a
comercialização entre uma
solução personalizada X
alternativas de baixo custo em
um padrão flexível.
Consolidação
Virtualização
Padronização

14. Modelos de Computação em Nuvem
Development
& DevOps
Big Data &
Analytics
SecurityMobile Integration
Traditional
Workloads
Integration/
API Mgmt
Compute Storage Networking
Commerce
Supply
Chain
Analytics
Talent
Management
Collaboration
IT
Management
MarketingSoftware
as a Service
Platform
as a Service
Infrastructure
as a Service
Public. Private. Hybrid.

15. Arquiteturas de Nuvem:
Private Cloud
Benefícios:
• Totalmente personalizável
• Gestão robusta
• Seguro por projeto
Maximizar o retorno sobre os investimentos
em TI.
Cargas de trabalho melhor ajustados a
infra-estrutura. (Fit)
O equilíbrio certo entre risco x velocidade
Capacidade de atender a demandas
sazonal sem Investimento Adicional.
Adicionar novos recursos rapidamente
Benefícios:
• Baixo custo de entrada
• Pagamento por uso
• Altamente Elástico
Hybrid Cloud
Public Cloud
Hybrid Cloud+

16. Resposta para quem ou para o que?

17. Cloud computing é um modelo para
permitir o acesso conveniente, on-
demand a rede e um pool
compartilhado de recursos
computacionais configuráveis que
podem ser rapidamente provisionados
e liberados com um esforço mínimo de
gerenciamento ou interação do
provedor de serviços.
Artigo

18. Modelos Abordados:
Software as a Service Storage as a Service Processing as Service
Através de armazenamento
como um serviço, os usuários
podem terceirizar seus
requisitos de armazenamento
de dados para a nuvem. Todo o
processamento é realizado no
PC do usuário, que pode ter
apenas uma unidade de estado
sólido (por exemplo,
armazenamento de estado
sólido baseados em flash), e o
armazenamento de dados
principal do usuário está na
nuvem.
Os arquivos de dados podem
incluir documentos, fotografias
ou vídeos. Os arquivos
armazenados na nuvem pode
ser acessados de qualquer
computador com conexão à
Internet a qualquer momento.
Oferece aos usuários os
recursos de um servidor
potente para grandes tarefas
computacionais. A maioria das
tarefas, que não são
computacionalmente exigente,
são realizadas no PC do
utilizador. Tarefas de
computação mais exigentes são
carregados para a nuvem,
processados na nuvem, e os
resultados são retornados para
o usuário. Similar ao serviço de
armazenamento, os serviços de
processamento podem ser
acessados a partir de qualquer
computador conectado à
Internet. Um exemplo de
processamento como um
serviço é o serviço Amazon
Elastic Compute Cloud.
Tradicionalmente um software é
comprado através de um
pagamento inicial da licença de uso.
Esta licença de software permite o
usuário realizar uma instalação em
um determinado equipamento.
Com a disponibili-dade da Internet
de banda larga, os desenvolvedores
de software estão fornecendo
software como um serviço. Neste
serviço, os clientes pagam uma taxa
mensal ou anual para o acesso ao
software. Além disso, o software
está alojado na nuvem e todos os
cálculos é realizado na nuvem. O PC
do cliente é usado apenas para
transmitir comandos e receber
resultados. Normalmente, os
usuários são livres para usar
qualquer computador conectado à
Internet. Office 365 / Google Docs.

19. Sumário do Modelos
Software as a
Service
Storage as a
Service
Processing as a
Service
Location of Processing Cloud Client
Short tasks at
client, large tasks
in cloud
Locations of Storage Cloud Cloud Client
Function of Transport
Transmit
commands and
receive results
All
Files/documents
Files for large tasks

20. Arquitetura: Infra e conectividade para clouds publicas e
privadas.
Public Cloud Private Cloud

21. Arquitetura: Infra e conectividade para clouds publicas e
privadas.
Public Cloud Private Cloud

22. Modelos de Consumo de Energia e
Analise dos serviços de Cloud
• Equipamento de Usuário
• Data Centers
• Network
• Premissas (assumptions)
• Analise de Storage as a Service
• Analise de Software as a Service
• Analise de Processing as a Service
• Formulas e
• Gráficos comparativos

23. Sumário dos Resultados

24. Sumário dos Resultados

25. O Futuro da Computação em Nuvem
As análise anteriores foram baseadas em
tecnologia estado-da-arte em 2010. Nos últimos
anos, tem havido melhorias contínuas na
eficiência energética dos equipamentos como em
novas gerações de tecnologia que entram em
operação. Isto levou a uma melhora exponencial
ao longo do tempo na eficiência energética de
servidores, de equipamento de armazenamento,
bem como routers e switches.

26. O Futuro da Computação em Nuvem
As previsões do artigo se concentram no consumo
de energia da rede, servidores e armazenamento e
não consideram as futuras gerações de
equipamento de usuário.
energy
consumption
Tempo em anos
is the power
consumption in t years
power
consumption
is the
capacity in t years
equipment
has capacity
is the annual rate of
improvement
of state-of-the-art
technology

27. Taxa Annual de Melhorias da
Tecnologia.
• 1) Network:
 Router: Melhoria de 20% ao ano na tramissão de bit em
relação ao consumo de energia. (rate is α = 0.2)
 Componentes opticos: Consumo de energia por bit de
SDH (Synchronous Digital Hierarchy) sistemas de
transporte reduzem em 14% por ano. (rate is α = 0.14)
• 2) Data Centers
 Servidores dobram sua eficiencia por watt a cada 3 anos.
(rate is α =0.21)
 Storage (HDDs) um decresimo no consumo de energia
por byte (watts por bit) de 30% por ano. (rate is α = 0.3)

28. Arquitetura: Infra e conectividade para clouds publicas e
privadas.
Public Cloud Private Cloud
Vale a pena ver de novo!

29. Storage as a Service
Grafico exibe: Por usuário o
consumo de energia de serviços
de armazenamento em nuvem
públicas e privadas para os anos
de 2009-2020.
A nuvem S3 com em média 20
arquivos ativos por usuário com
um tamanho médio de arquivo
de 1.25MB. A taxa de download
do usuário per-per-file é um
download por hora. Também
está incluído o consumo de
energia de um HDD portátil
moderno.

30. Software as a Service
Por usuário o consumo de
energia de serviços de
software em nuvem
públicas e privadas, onde
temos 20 e 200 usuários
por servidor para os anos
2009-2020. Também está
incluído o consumo de
energia de um terminal de
usuário a partir de 2009.

31. Processing as a Service
Por usuário e por semana: o
consumo de energia dos
serviços de processamento de
nuvem públicos e privados
para os anos de 2009-2020.
O serviço de processamento
em nuvem é usado para
executar uma média de 0,5
codificações por semana. O
consumo total de energia
inclui a energia consumida no
laptop do usuário. Também
está incluído o consumo de
energia de um laptop em
2009.

32. Neste artigo, foi realizada uma análise do
consumo de energia muito abrangente da
computação em nuvem. A análise considerou as
nuvens públicas e privadas e incluiu o consumo de
energia em troca e transmissão de dados, bem
como processamento de dados e armazenamento
de dados. Foi avaliado o consumo de energia
associado com três serviços de computação em
nuvem: armazenamento como serviço, software
como um serviço, e processamento como um
serviço.
Sendo assim…

33. Conclusão 1/2:
O consumo de energia no transporte dos dados
representa uma parte significativa do consumo total de
energia para serviços de armazenamento em nuvem,
quando considernado taxas de utilizações médias e
altas. Para redes típicas usadas para entregar os
serviços em nuvem, armazenamento em nuvem pública
pode consumir da ordem de três a quatro vezes mais
energia do que o armazenamento em nuvem privada,
devido ao aumento do consumo de energia na
transmissão. No entanto, os serviços de armazenamento
em nuvem públicas e privadas são mais eficientes do
que o armazenamento em unidades locais de disco
rígido quando os arquivos são acessados apenas
ocasionalmente.

34. Conclusão 2/2:
A conclusão final é que o consumo de energia de
computação em nuvem deve ser considerada como uma
analise integrada, em que processamento,
armazenamento, e os transportes (rede) são todos
considerados em conjunto. Usando essa abordagem, o
artigo mostrou que a computação em nuvem pode
permitir o uso mais eficiente de energia de poder de
computação, especialmente quando tarefas de
computação predominantes em usuários são de baixa
intensidade ou pouco frequentes. No entanto, em
algumas circunstâncias, a computação em nuvem pode
consumir mais energia do que a computação
convencional, onde cada usuário executa toda a
computação em seu próprio PC.

35. Judite

36. Mesmo com técnicas de economia de energia, como a
virtualização de servidores e sistemas de refrigeração avançados,
a computação em nuvem não é sempre a tecnologia de
computação mais verde.

37. ?

38. Obrigado!

39. Referencias:
• By Jayant Baliga, Robert W. A. Ayre, Kerry Hinton, and Rodney S. Tucker “Green Cloud Computing:
Balancing Energy in Processing, Storage, and Transport
• E. Naone, Technology overview, conjuring clouds, MIT Technology Review, July–August, 2009.
• Michael Armbrust et al. Above the Clouds: A Berkeley View of Cloud Computing. Technical report EECS-
2009-28,BC Berkeley, http://www.eecs.berkeley.edu/Pubs/TechRpts/2009/EECS-2009-28.html, Feb
2009. Acessado Junho/2014
• Amazon web services economics center. http://aws.amazon.com/economics/. Acessado Junho/2014
• S. Shankland. HP’s Hurd dings cloud computing, IBM. CNET News. October 20, 2009.
• P. Mell and T. Grance. Effectively and securely using the cloud computing paradigm. National Institute of
Standards and Technology. October 7, 2009.
• Softlayer . http://www.softlayer.com/ssl-certificates