trabalho de conclusão de curso de graduação

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UNIVERSIDADE REGIONAL INTEGRADA DO ALTO URUGUAI E DAS MISSÕES CAMPUS DE ERECHIM DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO CURSO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO DANIEL FERNANDO PIGATTO ESTUDO E IMPLEMENTAÇÃO DE UMA SOLUAÇÃO DE SOFTWARES APLICATIVOS UTILIZANDO COMPUTAÇÃO NAS NUVENS ERECHIM 2009

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TCC que propiciou a conclusão da graduação em Ciência da Computação.

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Page 1: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

UNIVERSIDADE REGIONAL INTEGRADA DO ALTO URUGUAI E DAS MISSÕES

CAMPUS DE ERECHIM

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

CURSO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

DANIEL FERNANDO PIGATTO

ESTUDO E IMPLEMENTAÇÃO DE UMA SOLUAÇÃO DE SOFTWARES

APLICATIVOS UTILIZANDO COMPUTAÇÃO NAS NUVENS

ERECHIM

2009

Page 2: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

DANIEL FERNANDO PIGATTO

ESTUDO E IMPLEMENTAÇÃO DE UMA SOLUAÇÃO DE SOFTWARES

APLICATIVOS UTILIZANDO COMPUTAÇÃO NAS NUVENS

Trabalho de Conclusão de Curso,

apresentado ao Curso de Ciência da

Computação, Departamento de

Engenharias e Ciência da Computação da

Universidade Regional Integrada do Alto

Uruguai e das Missões – Campus de

Erechim.

Prof. Orientador: Alexandro Magno dos

Santos Adário

ERECHIM

2009

Page 3: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

AGRADECIMENTOS

Aos meus pais, Agenor e Dinora, pela dedicação e carinho que sempre tiveram

comigo, seja em questões de formação de caráter, como no incentivo aos estudos e à

graduação. E a minha irmã, Fernanda, que da mesma forma prestou seu apoio e parceria

comigo em todos os projetos que decidi participar, especialmente no presente.

Aos familiares, especialmente a minha tia Dinaura e meus avós Augusto e Zenaide,

por entenderem minhas faltas aos encontros de família e pelo carinho que sempre me foi

dedicado.

Aos mestres, que além de desempenhar com mérito seus papéis de educadores,

mostraram-se profissionais apoiadores e amigos em todas as etapas concluídas. Especial

agradecimento ao Prof. Alexandro Adário, meu orientador neste trabalho, pela preparação e

apoio dedicados, desde a mais simples dúvida sanada até o mais complexo problema

resolvido.

Aos colegas de graduação, especialmente aos mais presentes, João Paulo, Saulo,

Jonas, Rodrigo, Joel, Maurício, Mateus, Elias, Lucas, Luis, Julior, entre muitos outros, os

quais não só foram colegas, mas verdadeiros amigos, especialmente pelo apoio em momentos

de tensão, pelo respeito demonstrado e pela parceria em todas as situações vivenciadas.

Aos amigos de curta e longa data e aos colegas de trabalho, os quais souberam

entender algumas ausências em importantes eventos ou quando da indisponibilidade em

comparecer a um programa diferente de lazer.

Ao Google, porque sem ele grande parte deste trabalho de pesquisa não teria sido

possível ou não teria sido tão eficiente.

Page 4: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

"Perfection is achieved, not when there is nothing more to add,

but when there is nothing left to take away."

Antoine de Saint-Exupery

Page 5: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

RESUMO

A era da computação baseada na Web e o recente conceito de virtualização desencadearam no surgimento de uma nova abordagem para minimizar custos com infraestrutura de tecnologia da informação em ambientes corporativos: a cloud computing ou “computação nas nuvens”. Trata-se de um “aluguel” de servidores de terceiros para armazenagem de dados e execução remota de aplicações. Este trabalho mostra as vantagens da computação nas nuvens para empresas de pequeno, médio e grande porte, incluindo comparações de desempenho e relação custo-benefício entre o modelo tradicional e esta nova abordagem. São demonstradas algumas ferramentas do mercado, apurando seus respectivos resultados e implementando um ambiente com a união das melhores, tendo por finalidade proporcionar uma solução de baixo custo, escalável – com possibilidade de crescimento – e com excelente grau de colaboração online. O trabalho também busca um ambiente altamente disponível e com alto grau de abstração a fim de minimizar o impacto para o usuário final.

Palavras-chave: cloud computing. computação nas nuvens. alta disponibilidade. ambiente corporativo. sistemas distribuídos.

Page 6: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

ABSTRACT

The computing era based on web and the recent concept of virtualization initiated the emergence of a new approach to minimize the costs with infrastructure of technology information in corporative environments: the cloud computing. It deals of the renting of third-party servers for data storage and remote execution of applications. This study shows the advantages of cloud computing for companies of small, medium and big size, including comparisons of performance and cost-benefit relation between the traditional model and this new approach. Some market tool are demonstrated, checking their respective results and implementing an environment with the union of the best, aiming at providing a solution of low cost, scalable – with possibility of growth – and an excellent degree of on line collaboration. This study also searches for an environment highly available and with a great degree of abstraction intending to minimize the impact for the final user.

Keywords: cloud computing. high availability. corporative environment. distributed systems.

Page 7: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

LISTA DE FIGURASFigura 1 - Diferenças entre as camadas dos protocolos ISO/OSI e TCP/IP.............................22

Figura 2 - Organização do cluster Beowulf...............................................................................27

Figura 3 - Organização virtual provida pela computação em grade.........................................28

Figura 4 - Níveis de divisão da computação nas nuvens segundo a ontologia proposta..........37

Figura 5 - Aplicativos de computação nas nuvens divididos em grupos de usuários...............43

Figura 6 - Organização do VMware vSphere, o primeiro sistema operacional em nuvem do mercado.....................................................................................................................................49

Figura 7 - Login de usuário no modo de simulação local do Google App Engine...................59

Figura 8 - Tela de criação de nova aplicação no Google App Engine......................................60

Figura 9 - Tela de Login do aplicativo-exemplo para Google App Engine...............................61

Figura 10 - Tela do Painel do Usuário do aplicativo-exemplo para Google App Engine.........62

Figura 11 - Exemplo de e-mail enviado através do aplicativo-exemplo...................................63

Figura 12 - Volume de buscas no Google para os termos Google Docs, Microsoft Office e OpenOffice................................................................................................................................65

Figura 13 - Variação no tempo de upload de documentos de texto..........................................67

Figura 14 - Variação no tempo de carregamento de documentos de texto................................67

Figura 15 - Variação no tempo de impressão de documentos de texto.....................................68

Figura 16 - Variação no tempo de upload de planilhas de cálculo............................................69

Figura 17 - Variação no tempo de carregamento de planilhas de cálculo.................................69

Figura 18 - Variação no tempo de impressão de planilhas de cálculo......................................70

Figura 19 - Variação no tempo de tarefas sobre apresentações de slides..................................71

Figura 20 - Variação no tempo de upload de uma imagem para o Google Docs......................72

Figura 21 - Tempo de upload e conversão de arquivos de texto com o mesmo conteúdo........73

Page 8: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

Figura 22 - Área de trabalho e barra de inicialização rápida com atalhos de aplicativos remotos apresentados de forma semelhante a aplicativos desktop tradicionais........................77

Figura 23 - Menu Iniciar com atalhos de aplicativos remotos apresentados de forma semelhante a aplicativos desktop tradicionais...........................................................................78

Figura 24 - Google Contacts apresentado de maneira semelhante a um aplicativo desktop.....79

Figura 25 - Google Docs apresentado de maneira semelhante a um aplicativo desktop..........79

Figura 26 - Zoho Projects apresentado de maneira semelhante a um aplicativo desktop.........80

Figura 27 - Gmail apresentado de maneira semelhante a um aplicativo desktop.....................80

Figura 28 - LinkedIn apresentado de maneira semelhante a um aplicativo desktop.................81

Figura 29 - Google Calendar apresentado de maneira semelhante a um aplicativo desktop....81

Figura 30 - To Do List apresentado de maneira semelhante a um aplicativo desktop..............82

Figura 31 - Zoho Chat apresentado de maneira semelhante a um aplicativo desktop..............82

Page 9: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Comparativo entre TI Interno e Serviços Terceirizados...........................................39

Tabela 2 - Comparativo entre Serviços Terceirizados e Computação nas Nuvens...................40

Tabela 3 - Características dos arquivos utilizados para os testes..............................................66

Tabela 4 - Compatibilidade entre elementos das suítes............................................................74

Page 10: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

API – Application Programming Interface

CaaS – Communication as a Service

CAN – Campus Area Network

CDN – Content Delivery Network

CGI – Common Gateway Interface

CSS – Cascading Style Sheet

DaaS – Data-Storage as a Service

DOC – Extensão padrão do Microsoft Word 2003

DOCX – Extensão padrão do Microsoft Word 2007

EC2 – Elastic Compute Cloud

Eucalyptus – Elastic Utility Computing Architecture Linking Your Programs To Useful

Systems

FTP – File Transfer Protocol

GFS – Google File System

HaaS – Hardware as a Service

HTML – HyperText Markup Language

IaaS – Infrastructure as a Service

IDL – Interface Definition Language

IP – Internet Protocol

JPEG – Joint Photographic Experts Group

KB – Kilobyte

Kbps – Kilobit por segundo

LAN – Local Area Network

MAN – Metropolitan Area Network

MB – Megabyte

Mbps – Megabit por segundo

ODP – Open Document Presentation

ODS – Open Document Spreadsheet

ODT – Open Document Text

Page 11: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

PaaS – Platform as a Service

PAN – Personal Area Network

PC – Personal Computer

PDA – Personal Digital Assistants

PDF – Portable Document Format

PPT – Extensão padrão do Microsoft PowerPoint 2003

PPTX – Extensão padrão do Microsoft PowerPoint 2007

QoS – Quality of Service

RAM – Random Access Memory

REST – Representational State Transfer

s – segundos

S3 – Simple Storage Service

SaaS – Software as a Service

SAN – Storage Area Network

SDK – Software Development Kit

SMS – Short Message Service

SMTP – Simple Mail Transfer Protocol

SO – Sistema Operacional

SOA – Service-Oriented Architecture

SOAP – Simple Object Access Protocol

SP3 – Service Pack 3

TCP – Transmission Control Protocol

TCP/IP – Transmission Control Protocol / Internet Protocol

TI – Tecnologia da Informação

URL – Uniform Resource Locator

VPC – Virtual Private Cloud

VPN – Virtual Private Network

WAN – Wide Area Network

WSGI – Web Server Gateway Interface

XLS – Extensão padrão do Microsoft Excel 2003

XLSX – Extensão padrão do Microsoft Excel 2007

XML – eXtensible Markup Language

Page 12: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO....................................................................................................................13

2 SISTEMAS DISTRIBUÍDOS.............................................................................................152.1 METAS...............................................................................................................................162.1.1 Acesso a recursos............................................................................................................162.1.2 Transparência da distribuição......................................................................................172.1.3 Abertura..........................................................................................................................182.2 REDES DE INTERCONEXÃO.........................................................................................192.2.1 Organização das Redes..................................................................................................202.2.2 Tipos de Redes................................................................................................................202.2.3 Protocolos de Rede.........................................................................................................212.2.3.1 Modelo de referência OSI.............................................................................................222.2.3.2 Protocolo TCP/IP..........................................................................................................232.2.4 Segurança em Redes......................................................................................................242.3 ESCALABILIDADE..........................................................................................................252.4 SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO DISTRIBUÍDOS..........................................................26

3 COMPUTAÇÃO NAS NUVENS........................................................................................303.1 CONCEITUAÇÃO.............................................................................................................303.2 CARACTERÍSTICAS........................................................................................................313.3 MODELOS DE SERVIÇO.................................................................................................323.3.1 Nível de Aplicação..........................................................................................................333.3.2 Nível de Ambiente de Software.....................................................................................333.3.3 Nível de Infraestrutura de Software.............................................................................343.3.4 Nível de Kernel de Software..........................................................................................363.3.5 Nível de Hardware e Firmware.....................................................................................373.4 ECONOMIA.......................................................................................................................383.5 APLICAÇÕES E PÚBLICO-ALVO...................................................................................403.5.1 Usuários Domésticos......................................................................................................413.5.2 Comunidades e Grupos.................................................................................................423.5.3 Corporações....................................................................................................................42

4 PROVEDORES DE SERVIÇOS EM NUVEM................................................................444.1 AMAZON WEB SERVICES..............................................................................................444.1.1 Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2)........................................................444.1.2 Amazon SimpleDB.........................................................................................................454.1.3 Amazon Simple Storage Service (Amazon S3)............................................................454.1.4 Amazon CloudFront.......................................................................................................454.1.5 Amazon Elastic MapReduce.........................................................................................464.1.6 Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC)...........................................................464.2 SUN.....................................................................................................................................464.3 IBM.....................................................................................................................................474.4 EUCALYPTUS...................................................................................................................48

Page 13: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

4.5 VMWARE...........................................................................................................................484.5.1 VMware vCloud.............................................................................................................484.5.2 VMware vSphere............................................................................................................494.6 MICROSOFT......................................................................................................................504.7 GOOGLE............................................................................................................................50

5 ESTUDOS DE CASO..........................................................................................................515.1 ESTUDO DE CASO 1: FRAMEWORK GOOGLE APP ENGINE....................................515.1.1 Conjunto de APIs...........................................................................................................525.1.2 Limitações.......................................................................................................................545.1.3 Vantagens........................................................................................................................545.1.4 Desvantagens..................................................................................................................555.1.5 Tutorial de Desenvolvimento de Aplicativo-exemplo..................................................555.1.5.1 Preparação do ambiente de desenvolvimento...............................................................565.1.5.2 Criando um novo projeto..............................................................................................565.1.5.3 Testando o projeto.........................................................................................................585.1.5.4 Efetuando upload do projeto.........................................................................................605.1.6 Avaliação dos Resultados...............................................................................................635.2 ESTUDO DE CASO 2: PLATAFORMA GOOGLE DOCS...............................................645.2.1 Testes de Desempenho em Relação à Velocidade de Acesso.......................................655.2.2 Testes de Compatibilidade.............................................................................................735.2.3 Avaliação dos Resultados...............................................................................................74

6 SOLUÇÃO EM NUVEM PARA AMBIENTES CORPORATIVOS...............................756.1 PROPOSTA DE AMBIENTE.............................................................................................756.2 SISTEMA TRADICIONAL X SOLUÇÃO EM NUVEM.................................................83

CONCLUSÃO.........................................................................................................................84

REFERÊNCIAS......................................................................................................................87

ANEXOS..................................................................................................................................90ANEXO A – Limitações do Google App Engine......................................................................91ANEXO B – Código-fonte do aplicativo-exemplo para Google App Engine..........................94ANEXO C – Tabela de Dados Coletados nos Testes com Google Docs................................101

Page 14: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

1 INTRODUÇÃO

A necessidade de reinvenção é uma característica comum à ciência. Novos modelos e

soluções devem surgir para que a evolução seja possível e de fato alcançada. No meio

corporativo esta premissa é bastante importante, uma vez que inovação é a palavra-chave para

qualquer empreendimento, seja ele atuante no ramo que for. Contudo, a preocupação com o

crescimento não pode ser atrapalhada por fatores que deveriam facilitar as tarefas cotidianas,

como o setor de tecnologia da informação. Ele pode, muitas vezes, representar um “peso” na

estrutura de uma empresa, significando atrasos devido a determinadas deficiências e gastos

adicionais com mão-de-obra e infraestrutura.

Dentro dos sistemas distribuídos, visando a economia no meio corporativo, surgiu o

modelo recente conhecido por computação nas nuvens. A ideia é nova e ainda está

amadurecendo. Consiste no “aluguel” de espaços em servidores de terceiros para hospedagem

de dados e aplicativos da empresa, eliminando a necessidade de manter desenvolvedores e

equipamentos subutilizados dentro das dependências da empresa. O investimento é

consideravelmente menor se comparado ao modelo tradicional e, ainda, elimina a

preocupação com TI, permitindo que a empresa concentre-se apenas no seu ramo de

atividade.

Este trabalho objetiva conceituar o modelo computacional distribuído em questão,

evidenciando vantagens e desvantagens, avaliando o desenvolvimento de um aplicativo para a

infraestrutura, efetuando comparações de serviços disponíveis na Web já adaptados ao modelo

e, por fim, sugerindo uma solução genérica em nuvem. O que motiva a realização deste

estudo é o fator econômico que possui grande evidência, a possibilidade de aumento da vida

útil do hardware e a vantagem de possibilitar à empresa direcionar suas preocupações para o

negócio, não focando tanto no setor de TI. É possível comprovar por meio de testes com

sistemas em nuvem, que o uso do modelo é viável, exigindo uma abordagem ligeiramente

diferentes da tradicional. Os gráficos apresentados demonstram onde é necessário atuar para

obter o desempenho aceitável e o equilíbrio adequado na adoção de um sistema

computacional distribuído em nuvem.

No Capítulo 2, apresenta-se uma caracterização dos sistemas distribuídos,

especificação de metas a serem cumpridas quando da adoção dos mesmos e apresentação dos

Page 15: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

14

principais sistemas computacionais distribuídos. Em seguida, no Capítulo 3, o foco passa a ser

o modelo computacional distribuído conhecido por computação nas nuvens, apresentando

vantagens e desvantagens, classificação do modelo em níveis e caracterização das aplicações

e do público-alvo. O Capítulo 4 mostra alguns serviços em nuvem já em uso no mercado e sua

classificação dentro dos níveis previamente abordados. Em seguida, no Capítulo 5, são

apresentados dois estudos de caso para justificar a possibilidade de adoção da computação nas

nuvens como solução de boa relação custo-benefício para ambientes corporativos. O primeiro

deles abordando o desenvolvimento para a plataforma Google App Engine e o segundo

avaliando o desempenho, a compatibilidade e os fatores de migração para o serviço Google

Docs. Para concluir, o Capítulo 6 apresenta uma proposta de ambiente em nuvem, com custo

reduzido e que pode ser aplicada de maneira geral.

Page 16: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

2 SISTEMAS DISTRIBUÍDOS

Ao mesmo tempo em que se iniciaram as primeiras interligações de computadores,

surgiu a ideia de distribuir aplicações entre eles de modo a melhor utilizar recursos que

poderiam estar ociosos durante parte do tempo. Com o aprimoramento da velocidade e da

confiabilidade das redes, cada vez mais computadores no mundo tornaram-se interconectados,

dando fim a uma era em que apenas grandes corporações e ambientes acadêmicos eram

detentores de tal estrutura.

Os avanços da era da informação são cada vez mais rápidos e capazes de oferecer

facilidades no dia-a-dia da sociedade moderna. Todos os segmentos de mercado têm migrado

para aplicações Web visando oferecer maior comodidade ao cliente, que pode realizar

transações bancárias, efetuar reservas em hotéis e companhias aéreas, ler notícias ou acessar

documentos oficiais a partir de casa, escritório, dispositivos móveis etc., a qualquer hora do

dia. Tais avanços foram viabilizados pelo notável aumento da facilidade de aquisição de

microcomputadores, uma vez que estes tiveram seu custo reduzido significativamente, e pelo

avanço nas redes de comunicação pelo mundo, as quais popularizaram o acesso à Internet,

especialmente em ambientes domésticos.

Com o aumento do número de computadores e dos serviços disponibilizados na rede

mundial, a preocupação passou a residir no desempenho dos equipamentos utilizados. A

indústria de microprocessadores não conseguiu manter o mesmo ritmo de crescimento no

poder de processamento de seus novos produtos, contudo a demanda por este crescimento

continuava aumentando.

As limitações na capacidade de processamento impõem restrições aos muitos tipos de software, tais como os programas de escritório, de manipulação de imagens, jogos, científicos e servidores utilizados nas organizações. Uma forma de contornar a limitação local de processamento é a utilização de técnicas que possibilitem o processamento distribuído. (DANTAS, 2005, p. 3, 4)

O uso de computação distribuída passou a ganhar espaço em universidades, centros de

Page 17: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

16

pesquisas e empresas de tecnologia da informação, sendo vista como uma alternativa viável

ao uso das arquiteturas computacionais centralizadas e suas limitações. “Um sistema

distribuído é um conjunto de computadores independentes que se apresenta aos seus usuários

como um sistema único e coerente”, como define Tanenbaum (2007, p. 1). Devido às

características de aumento exponencial de processamento de tarefas, alta disponibilidade e por

apresentar maior tolerância a falhas é que os sistemas distribuídos passaram a ser

considerados sistemas de alto desempenho ou alta disponibilidade, atendendo a um vasto

mercado de sistemas conhecidos como críticos.

Os sistemas distribuídos são a solução para aqueles ambientes onde há a necessidade

de aumento da capacidade de processamento de informações, compartilhamento de dados e

sem grandes custos. Fica claro que não é recomendado aplicar sistemas distribuídos onde não

há necessidade, baseando-se apenas no fato de que esta abordagem pode trazer boas

vantagens.

2.1 METAS

É necessário ter metas ao decidir pelo uso de sistemas distribuídos e algumas destas

metas, segundo Tanenbaum (2007, p. 2-10), devem ser devidamente cumpridas.

2.1.1 Acesso a recursos

A principal meta desejada com o uso de um sistema distribuído é o compartilhamento

de recursos controlado, tanto para aplicações, quanto para usuários. Há algumas razões para

querer compartilhar recursos, como por exemplo, compartilhando uma impressora na rede ou

o acesso a um supercomputador permite que um número maior de colaboradores usufrua deste

recurso, resultando em um melhor aproveitamento do mesmo com economia financeira.

A colaboração e a troca de informações é um fator muito relevante e cada vez mais

buscado. Um exemplo claro é a Internet com seu crescimento acelerado, que utiliza

protocolos simples para trocas de arquivos, o que possibilitou que grupos dispersos

geograficamente pudessem estabelecer uma forma eficiente de colaboração e edição.

Page 18: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

17

2.1.2 Transparência da distribuição

Uma meta importante no uso de sistemas distribuídos é a ocultação da distribuição de

seus processos, isto é, torná-lo transparente de modo que o sistema seja capaz de se apresentar

ao usuário como sendo um único sistema de computador. Existem vários tipos de

transparência:

• Transparência de acesso: oculta as diferenças de representação dos dados e como se

dá o acesso aos recursos, estabelecendo padrões de exibição de arquivos ao usuário e

às aplicações, escondendo as diferenças entre sistemas operacionais e suas variações

quanto à nomeação de arquivos. Além das diferenças entre sistemas operacionais, a

transparência de acesso busca ocultar diferenças entre arquiteturas de máquinas,

devendo oferecer a mesma visão do sistema para qualquer estação de trabalho

existente em uma rede heterogênea.

• Transparência de localização: é responsável pela ocultação da localização física de

um recurso dentro do sistema. A nomeação é a principal forma de obter este tipo de

transparência, onde é possível utilizar uma nomenclatura que não ofereça pistas sobre

a localização do recurso. Um exemplo disso é o uso de URLs, as quais não

especificam qual servidor está exatamente hospedando aquele site.

• Transparência de migração: oculta a mudança física de um recurso, o que não deve

necessariamente alterar a forma de acesso ao mesmo. Ainda utilizando o exemplo das

URLs, fica transparente aos utilizadores se determinado site sempre esteve localizado

no servidor X ou se anteriormente esteve hospedado no servidor Y.

• Transparência de relocação: no momento em que um sistema dá suporte à migração

de recursos em tempo real, ele possui transparência de relocação. É a mesma ideia da

transparência de migração, com o diferencial de que o sistema não necessita ter seu

funcionamento interrompido para efetuar a migração, sendo transparente aos usuários

e aplicações, os quais podem prosseguir com suas atividades.

• Transparência de replicação: consiste no ato de replicar um recurso para aumentar

sua disponibilidade. Por exemplo, um arquivo muito requisitado pode ter uma cópia

criada e a forma de acesso gerenciada para que o caminho permaneça sendo o mesmo.

Para tal, é necessário haver transparência de localização no sistema, a fim de ocultar

fisicamente o recurso replicado.

• Transparência de concorrência: existe quando é possível a dois ou mais usuários ou

Page 19: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

18

aplicações possuírem acesso a um mesmo recurso, ao mesmo tempo, sem que estes

percebam a concorrência de acesso. Para um sistema distribuído é muito importante a

colaboração entre as estações de trabalho, sendo primordial tratar a concorrência de

acesso a recursos compartilhados e ocultar este fato da camada de usuário e aplicação.

• Transparência à falha: um sistema distribuído está mais suscetível a falhas, uma vez

que a complexidade da estrutura aumenta com heterogeneidade, acesso concorrente a

recursos, compartilhamento eficiente etc., dificultando, por conseqüência, o

gerenciamento do sistema. A transparência a falhas busca ocultar a ocorrência de

falhas, permitindo que o sistema recupere-se do erro e continue seu funcionamento

normal.

Algumas vezes não é trivial e nem adequado o uso de transparência para ocultar todos

estes detalhes de usuários ou aplicações, uma vez que sistemas geograficamente distribuídos a

longas distâncias, certamente estarão limitados pela velocidade da rede que os conecta e à

capacidade de processamento dos computadores intermediários (TANENBAUM, 2007, p. 4).

As transparências são boas metas de projeto, mas necessitam ser avaliadas juntamente com

outras questões para determinar a viabilidade e a necessidade de implementá-las.

2.1.3 Abertura

Tanenbaum (2007, p. 4) define um sistema distribuído aberto como um “sistema que

oferece serviços de acordo com regras padronizadas que descrevem a sintaxe e a semântica

desses serviços.” Os serviços que em redes de computadores são padronizados por protocolos,

nos sistemas distribuídos são especificados por meio de interfaces, normalmente descritas por

uma linguagem de definição de interface (Interface Definition Language – IDL).

A existência de interfaces permite que, por exemplo, uma aplicação A comunique-se

com uma aplicação B, desde que B disponibilize uma interface padrão de comunicação que é

entendida por A. Uma interface deve ter todas as especificações necessárias para haver uma

comunicação completa, porém isto normalmente inexiste. Para ser completa ela deve

especificar tudo que é necessário para uma implementação, mas normalmente uma interface

não é absolutamente completa, exigindo que o desenvolvedor especifique algumas questões

de implementação.

Com a obtenção de uma interface neutra e completa, duas características importantes

Page 20: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

19

para sistemas distribuídos são também obtidas:

Interoperabilidade caracteriza até que ponto duas implementações de sistemas ou componentes de fornecedores diferentes devem coexistir e trabalhar em conjunto, com base na mera confiança mútua nos serviços de cada um, especificados por um padrão comum. Portabilidade caracteriza até que ponto uma aplicação desenvolvida para um sistema distribuído A pode ser executada, sem modificação, em um sistema distribuído B que implementa as mesmas interfaces que A. (TANENBAUM, 2007, p. 5, grifo do autor)

2.2 REDES DE INTERCONEXÃO

A computação é sem dúvida sinônimo de evolução. As principais conquistas

tecnológicas do século XX se deram no campo do processamento e da distribuição de

informações. Entre os principais desenvolvimentos surgiram as redes de telefonia, o rádio, a

televisão, os precedentes da informática e o lançamento de satélites de comunicação. Como

resultado do crescimento acelerado, estas áreas estão convergindo cada vez mais, diminuindo

as diferenças entre coleta, transmissão, armazenamento e processamento de informações.

Hoje é possível comunicar-se em questão de segundos com estações de trabalho

localizadas a milhares de quilômetros de distância geograficamente. E, à medida que evoluem

as maneiras de coleta e tratamento da informação, novos sistemas mais sofisticados devem

surgir.

O velho modelo de um único computador atendendo às necessidades computacionais

de uma organização foi, há muitos anos, substituído pelas redes de computadores, nas quais o

trabalho é distribuído entre todas as estações interconectadas (TANENBAUM, 2003, p. 2).

Shimonski (2005, p. 4) define redes como sistemas que estão interconectados de alguma

maneira e suportam troca de informações entre si. Tanenbaum (2003, p. 2) explica que redes

são um “conjunto de computadores autômatos interconectados por uma única tecnologia.”

Neste capítulo definiremos aspectos a respeito das redes de computadores, citando

fundamentos de sua organização.

Page 21: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

20

2.2.1 Organização das Redes

O que define uma rede e a torna diferente das demais são alguns elementos citados

como fundamentais por Shimonski (2005, p. 5, 6):

• Hardware. Inclui os componentes físicos de um computador ou de uma rede, tais

como adaptadores de rede que permitem a troca de informações através dela. Outros

dispositivos que podem ser classificados como hardware são os roteadores, switches e

hubs.

• Mídia. Consiste nos cabos ou tecnologias sem fio, as quais transferem os dados por

toda a rede.

• Protocolos. São espécies de regras que controlam como os dados são enviados entre

os computadores. O protocolo mais popular é o TCP/IP (Transmission Control

Protocol / Internet Protocol).

• Topologia. Define o projeto da rede, como ela é organizada e descreve como os

computadores estão conectados fisicamente.

• Tipo de rede. Define o tamanho da rede e sua escala em uma área geográfica.

• Modelo de rede. Define os níveis de segurança disponíveis e os componentes

necessários para efetuar as conexões.

• Acesso. Determina quem pode utilizar a rede e como será este acesso, além de ditar se

recursos deverão ser públicos ou privados.

• Sistema Operacional de Rede. A rede pode ter um servidor que disponibiliza

serviços para diversos computadores, o qual deverá rodar um sistema operacional de

rede, como Windows ou Linux.

• Outros softwares e dispositivos. Permitirão acesso a recursos como sites internos,

correio eletrônico, bancos de dados etc.

2.2.2 Tipos de Redes

Redes podem conectar estações de trabalho próximas, em um limitado espaço físico,

ou estações a longas distâncias geográficas. Podem ainda ser consideradas redes criadas para

algumas finalidades específicas. Para identificar as redes de computadores quanto a sua

Page 22: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

21

abrangência física, foram convencionadas algumas nomenclaturas:

• Rede Local (LAN – Local Area Network). São redes privadas contidas em um único

edifício ou campus universitário com até alguns quilômetros de extensão. Elas têm

tamanho limitado, o que implica que o pior tempo de transmissão é limitado e

conhecido com antecedência.

• Rede Geograficamente Distribuída (WAN – Wide Area Network). Abrange uma

grande área geográfica, podendo ser até mesmo um país ou continente.

• Rede Metropolitana (MAN – Metropolitan Area Network). Abrange uma cidade.

Um bom exemplo deste tipo de rede são as redes de transmissão de TV a cabo, criadas

para levar sinal até lugares onde não era possível utilizar a transmissão pelo ar.

• Rede de Armazenagem (SAN – Storage Area Network). Serve para conectar

dispositivos de armazenagem a altas velocidades, sem a necessidade da

implementação de uma LAN ou WAN para tal.

• Rede Pessoal (PAN – Personal Area Network). Trata-se do uso bem limitado de redes

wireless de poucos metros de alcance para comunicação entre dispositivos pessoais,

como notebooks, PDAs, telefones móveis, entre outros.

• Rede de Campus (CAN – Campus Area Network). É a nomenclatura utilizada para

uma série de LANs existentes em edifícios próximos fisicamente, muito comumente

encontradas em empresas e campus universitários. É maior que uma LAN e menor que

uma MAN.

2.2.3 Protocolos de Rede

O estabelecimento de uma conexão física entre dois computadores não é suficiente para que eles se comuniquem. A comunicação livre de erros, confiável e eficiente entre computadores exige a implementação de sistemas de software elaborados que geralmente são chamados protocolos. [...] Exige que os meios de transmissão sejam capazes de manipular a heterogeneidade de equipamentos e conexões. (OZSÜ; VALDURIEZ, 2001, p. 68)

A arquitetura ISO/OSI serviu como base para o protocolo mais conhecido nas redes do

tipo WAN. Entre cada camada de nós, está especificada uma interface clara que define a

Page 23: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

22

passagem de informações entre as camadas de software e hardware. Semelhante ao OSI, outro

protocolo muito difundido é o TCP/IP, que possui menos camadas e não especifica a camada

de host para rede. O OSI possui sete camadas, enquanto o TCP/IP apresenta cinco. As

diferenças entre os protocolos e as camadas existentes em cada protocolo podem ser vistas na

Figura 1.

Figura 1 - Diferenças entre as camadas dos protocolos ISO/OSI e TCP/IP

O protocolo coloca caracteres de controle no início e no final do conjunto de dados transmitidos. Estes controles são conferidos ao chegarem na outra ponta, pelo outro programa/protocolo idêntico ao anterior. Se ao longo da transmissão ocorreu algum erro, o protocolo deve tentar enviar novamente os mesmos, até que cheguem corretamente. (SOUSA, 1996, p. 39)

2.2.3.1 Modelo de referência OSI

O modelo OSI (Open Systems Interconnection) é um protocolo que permite a

integração de diversos componentes. Ele divide as etapas de transmissão, definindo como

deve proceder cada etapa do processo ao transferir dados. Cada nível oferece serviços ao nível

seguinte e estão assim classificados:

• Nível 7 – Aplicação: trata-se dos programas aplicativos do usuário, o que pode ser

Page 24: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

23

banco de dados, correio eletrônico etc.

• Nível 6 – Apresentação: é onde ocorre a conversão dos dados. Ex.: compressão de

dados, conversão de formatos, criptografia entregando os dados convertidos à

aplicação.

• Nível 5 – Sessão: estabelece a conexão entre aplicações, definindo como vai ser feita a

troca de informações e o modo de transmissão.

• Nível 4 – Transporte: faz o controle da transferência de dados entre os computadores,

garantindo que a mensagem seja entregue e evitando duplicações.

• Nível 3 – Rede: encaminha pacotes, faz contabilização e transferência de dados para

outra rede.

• Nível 2 – Controle de linha: faz a detecção e a correção de erros, fazendo com que a

linha física pareça livre de erros.

• Nível 1 – Físico: especifica conexões elétricas, cabos, nível de voltagem de luz etc.

2.2.3.2 Protocolo TCP/IP

O protocolo TCP/IP foi criado para atender necessidades de endereçamentos e

problemas de interconexão de redes, garantindo interoperabilidade entre diferentes sistemas e

objetivando ser transparente aos diferentes hardwares de diferentes plataformas, protocolos e

interfaces do nível físico existentes (SOUSA, 1996, p. 91). Trata-se de um grupo de

protocolos e padrões que definem como deve funcionar o acesso a correio eletrônico,

transferência de arquivos etc., que interagem entre si a fim de transferir dados de um ponto a

outro.

Os protocolos mais comuns dentro da arquitetura TCP/IP são:

• IP: envia datagramas, mas não controla envio/recebimento correto dos dados.

• TCP: transporta os dados, efetuando correção de dados para garantir sua integridade.

• FTP: O File Transfer Protocol é utilizado para efetuar o compartilhamento e a

transferência de arquivos remotos, através do TCP.

• SMTP: O Simple Mail Transfer Protocol é o protocolo que trata de acessos a correio

eletrônico.

Page 25: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

24

2.2.4 Segurança em Redes

O fator segurança é uma das grandes preocupações ao utilizar redes e, principalmente,

no momento em que dados passam a ser trafegados pela Internet.

A segurança é um assunto abrangente e inclui inúmeros tipos de problemas. Em sua forma mais simples, a segurança se preocupa em garantir que pessoas mal-intencionadas não leiam ou, pior ainda, modifiquem mensagens secretamente enviadas a outros destinatários. (TANENBAUM, 2003, p. 767)

São necessárias algumas técnicas para trafegar dados com segurança. Segundo

Tanenbaum (2003, p. 770-804), as mais utilizadas são:

• Criptografia: As informações a serem enviadas são transformadas em códigos que

seguem um padrão especificado por uma chave. Para ser possível desfazer esta

criptografia e ler a mensagem no destino, é necessário possuir uma cópia da chave de

encriptação e realizar o processo inverso.

• Algoritmos de chave simétrica: São algoritmos de criptografia que buscam criar

chaves mais elaboradas, procurando tornar praticamente impossível o entendimento da

encriptação. Este tipo de algoritmo utiliza a mesma chave para codificação e

decodificação.

• Algoritmos de chave pública: Neste caso, a chave de criptografia e a chave de

descriptografia são diferentes e é muito difícil derivar uma a partir da outra. Desta

maneira, uma chave de criptografia é criada e distribuída publicamente, mas a chave

de descriptografia é mantida em segredo, permitindo que qualquer indivíduo

interessado no envio de mensagens secretas a alguém possa fazê-lo tendo garantia de

que apenas o destinatário será capaz de decifrá-la.

• Assinaturas digitais: Buscam substituir assinaturas que em documentos impressos

são feitas à mão, procurando uma identificação digital para documentos enviados pela

Internet.

Page 26: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

25

2.3 ESCALABILIDADE

A escalabilidade é uma das metas mais importantes em sistemas distribuídos.

“Escalabilidade permite que um sistema distribuído cresça (adicione mais máquinas ao

sistema) sem afetar as aplicações e os usuários existentes” (DEITEL, 2005, p. 507).

Infelizmente, um sistema escalável perde capacidade de desempenho à medida que é

ampliado.

Em um sistema que, por exemplo, um servidor trabalha para oferecer serviços

centralizados de acesso a dados e aplicativos, à medida que o sistema é ampliado haverá

gargalo de comunicação no servidor, logicamente, mesmo que este possua alta capacidade de

processamento. Se por um lado em alguns casos é necessário manter bancos de dados

centralizados por questões de segurança de dados, de outro fica claro que seria impossível

trabalhar sem replicar e distribuir dados visto que diversos sistemas trabalham com milhares

de requisições ao mesmo tempo.

Mesmo algoritmos centralizados não constituem uma boa prática. Ao ampliar o

número de estações de trabalho em uma rede, o crescimento do roteamento de mensagens é

exponencial, o que resulta em funcionamento não eficiente se for centralizado. Desta maneira,

o trabalho dos algoritmos quando distribuídos deve utilizar comunicação assíncrona, tendo em

vista que a perfeita sincronização de relógios demandaria considerável esforço.

Não só algoritmos, mas sistemas distribuídos como um todo devem se utilizar de

comunicação assíncrona para ocultar a latência de comunicação, distribuição e replicação. A

ideia, de acordo com Tanenbaum (2007, p. 7), é que após efetuar uma requisição, a aplicação

não fique parada aguardando por um retorno, devendo esta executar outra tarefa até a chegada

da resposta, o que dispara o funcionamento de um manipulador especial para finalizar a

requisição emitida anteriormente.

Há casos em que esta técnica não se aplica, porque não é possível aguardar uma

resposta e executar outra operação naquele intervalo de tempo. Neste caso, é possível fazer a

transferência de informações constantemente ao servidor, podendo assim, por exemplo, fazer

a validação de um formulário enviando campo por campo durante o preenchimento do

mesmo. Enquanto o usuário digita o conteúdo dos campos do formulário, o sistema vai

fazendo a verificação dos dados já digitados e informa ao usuário em tempo de edição sobre

um possível erro de sintaxe, acelerando o processo no momento de submissão definitiva do

formulário.

Page 27: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

26

Considerando que problemas de escalabilidade frequentemente aparecem sob a forma de degradação do desempenho, em geral é uma boa ideia replicar componentes por um sistema distribuído. A replicação não somente aumenta a disponibilidade, mas também ajuda a equilibrar a carga entre componentes, o que resulta em melhor desempenho. Além disso, em sistemas de ampla dispersão geográfica, ter uma cópia por perto pode ocultar grande parte dos problemas de latência de comunicação já mencionados. (TANENBAUM, 2007, p. 9)

Uma das melhores formas de obtenção de replicação é o uso de cache. Um bom

exemplo de replicação por cache é o uso de servidores Proxy que armazenam o conteúdo de

páginas recentemente acessadas pelos clientes de uma LAN (Local Area Network) e, ao ser

requisitada novamente pelo mesmo ou por um cliente diferente, a página é carregada a partir

do cache, diminuindo então a latência e o tempo de resposta.

A existência de uma série de cópias de um mesmo recurso às vezes pode gerar

inconsistência. Se uma das cópias for atualizada, todas as outras ficam inconsistentes e é

necessário utilizar técnicas especiais de controle de consistência. Em alguns casos é aceitável

para um cliente receber uma página verificada há poucos minutos, tendo em vista que não é

um site de informações constantemente atualizadas. Já em casos onde os resultados são

informados em tempo real e atrasos de alguns minutos podem fazer muita diferença, o uso de

cache não é uma boa prática.

2.4 SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO DISTRIBUÍDOS

Existem três modelos de sistemas de computação distribuídos, sendo dois deles

largamente empregados atualmente para aplicações de alto desempenho, e o terceiro

começando a compor o cenário de alternativas viáveis voltadas para, de modo especial, o

meio corporativo.

No modelo computação de cluster, “o hardware subjacente consiste em um conjunto

de estações de trabalho ou PCs semelhantes, conectados por meio de uma rede local de alta

velocidade” (TANENBAUM, 2007, p. 10). O sistema operacional utilizado também é

semelhante entre elas. O uso deste tipo de computação surgiu a partir da diminuição do custo

para aquisição de computadores pessoais e da visão de que a união de vários computadores

para execução de tarefas paralelas poderia ser uma alternativa à compra de

Page 28: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

27

supercomputadores e à reutilização de recursos obsoletos. Um exemplo bastante conhecido é

o cluster Beowulf baseado em Linux, cuja organização está representada na Figura 2.

Figura 2 - Organização do cluster Beowulf

Estabelecendo uma comparação entre os clusters e os sistemas em grade percebemos

que o primeiro é homogêneo, apresentando mesmo sistema operacional, mesma arquitetura e

estando todos os nodos conectados à mesma rede, o que não acontece em sistemas em grade.

Nestes, existe alto grau de heterogeneidade: hardware, sistemas operacionais, redes, domínios

administrativos, políticas de segurança, entre outros. Um aspecto importante na computação

em grade é o fato de que “recursos de diferentes organizações são reunidos para permitir a

colaboração de um grupo de pessoas ou instituições” (TANENBAUM, 2007, p. 11).

A organização de um sistema em grade se dá por meio de grupos conectados uns aos

outros em uma organização virtual, como apresenta a Figura 3. Dessa maneira, cada grupo

tem dentro de seu domínio, acesso exclusivo a determinados recursos, que podem ser clusters

ou impressoras, por exemplo, os quais não estão disponíveis a outros grupos. Quanto a outros

recursos o compartilhamento pode ser total, como por exemplo, a distribuição de tarefas de

processamento entre grupos para melhor utilização de nodos ociosos.

Page 29: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

28

Figura 3 - Organização virtual provida pela computação em grade

A computação em nuvem deriva dos modelos acima citados e é um conceito recente.

Trata-se de um modelo emergente de infraestrutura de tecnologia da informação desenvolvido

para oferecer recursos computacionais a alta velocidade. As estações de trabalho necessitam

basicamente de um sistema operacional e algumas configurações de acesso a recursos

disponíveis em servidores remotos. Como o usuário não sabe onde estão localizados

fisicamente estes recursos, adotou-se a nomenclatura “nuvem”, que representa um

aglomerado de servidores espalhados pelo mundo acessíveis via Internet. Os serviços são

entregues de maneira simples, provendo escalabilidade, qualidade diferenciada e enfoque no

usuário para prover inovação e eficiente tomada de decisões (IBM, 2009).

A tecnologia de serviços Web, que representa o próximo estágio da computação distribuída, afetará profundamente as organizações no futuro. Serviços Web abrangem um conjunto de padrões relacionados que podem habilitar quaisquer duas aplicações de computador a se comunicar e trocar dados via Internet. Muitos fatores indicam que os serviços Web mudarão radicalmente as arquiteturas de TI e os relacionamentos entre parceiros. (DEITEL, 2005, p. 551)

Page 30: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

29

O que Deitel (2005) afirmou pode ser visto hoje com o nome de computação nas

nuvens. As vantagens, desvantagens e outros detalhes a respeito deste novo modelo

distribuído serão discutidos no próximo capítulo.

Page 31: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

3 COMPUTAÇÃO NAS NUVENS

3.1 CONCEITUAÇÃO

O termo computação nas nuvens, do inglês cloud computing, surgiu como um novo

modelo de computação distribuída que aproveita conceitos de clusters e grids, além de basear-

se nos avanços de técnicas de virtualização conquistados nos últimos anos. O conceito de

“nuvem” surge da disposição física dos elementos envolvidos no modelo. Em outras palavras,

os servidores que hospedam dados e aplicativos ficam localizados em datacenters de

empresas de qualquer parte do mundo, o que nos leva à necessidade de um termo que abstraia

esta localização. Para tal, adotou-se o termo “nuvem”, significando então, um emaranhado de

servidores disponíveis via Internet.

De acordo com Andy Bechtolsheim (2008), o modelo de computação em nuvem é a

quinta geração da computação, depois do mainframe, PC (Personal Computer), modelo

cliente-servidor e Web. Trata-se de uma evolução do modelo cliente-servidor, diferindo na

distribuição do processamento, o qual é em grande parte centralizado no servidor remoto,

cabendo ao terminal cliente efetuar pequenas tarefas de processamento locais.

Computação em nuvem, portanto, trata-se da utilização de softwares ou sistemas em

rede e da capacidade de prover recursos ao usuário sob demanda. Desta maneira, as

informações são permanentemente armazenadas em servidores na Internet (localizados na

“nuvem”), sendo realizadas caches destes dados em computadores desktop, notebooks,

dispositivos móveis, entre outros, os quais estarão fazendo uso da infraestrutura em nuvem.

É comum referir-se ao modelo como utility computing (computação como uma

utilidade), o que significa que o usuário poderá acessar aplicações de negócio online, a partir

de qualquer dispositivo virtualmente disponível, mediante um pagamento por uso.

Devido ao fato de permitir escalabilidade e elasticidade, o modelo oferece aos

administradores de tecnologia da informação uma maneira de aumentar a capacidade de

acordo com a demanda. Ou seja, com a adoção do modelo, não existe a necessidade de alto

investimento na substituição de hardware obsoleto, na compra de licenciamento de softwares

ou no treinamento de pessoal, uma vez que todo o processamento se dá em servidores

localizados nas "nuvens", pagando apenas pelo tráfego que de fato for gerado.

Page 32: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

31

3.2 CARACTERÍSTICAS

Na computação tradicional, os softwares rodam sob plataformas individuais e são

cópias instaladas em cada unidade de trabalho. Todos os documentos criados por tais

softwares são armazenados localmente no disco rígido do computador e podem ser acessados

por computadores de uma mesma rede, mas não por terminais localizados fora da mesma.

Esta abordagem pode ser considerada orientada a terminal.

De modo contrário à abordagem supra-citada surge a computação nas nuvens. As

aplicações e os documentos utilizados não rodam e não são armazenados, respectivamente,

em unidades de trabalho, mas em servidores acessíveis a partir de outro dispositivo ou estação

via Internet. Se ocorrer alguma falha na unidade de trabalho, softwares e documentos

permanecem acessíveis, uma vez que estão armazenados em uma coleção de servidores.

Trata-se de uma abordagem orientada a documento.

A computação em nuvem não deve ser confundida com computação em rede. Nesta

última, as aplicações e os documentos estão hospedados em servidores localizados dentro de

uma companhia e acessíveis apenas na rede da mesma. Já a computação em nuvem envolve

várias companhias, vários servidores e várias redes de transmissão, disponibilizando serviços

e documentos em qualquer local do mundo que ofereça acesso à Internet. Contudo, esta

infraestrutura de comunicação, processamento e armazenagem deve ser transparente ao

usuário final, mesmo que parcialmente.

Esta transparência vem do conceito de abstração característico de todo sistema

computacional distribuído. “Um sistema distribuído é um conjunto de computadores

independentes que se apresenta aos seus usuários como um sistema único e coerente”, definiu

Tanenbaum (2007, p. 1). A infraestrutura é transparente ao usuário permitindo que o acesso

ocorra a partir de qualquer dispositivo com acesso à Internet, esteja ele rodando qualquer

sistema operacional e qualquer navegador devidamente atualizados.

De acordo com Miller (2008), a organização pioneira na disponibilização de serviços

em computação nas nuvens, o Google, elenca seis propriedades do modelo:

• Orientação ao usuário: Uma vez que o usuário está conectado à nuvem, qualquer

documento armazenado – arquivos de texto, mensagens, imagens, aplicações – torna-

se propriedade do usuário.

• Orientação à tarefa: Em vez de focar na aplicação e o que ela pode fazer, o foco está

no que o usuário necessita realizar e em como a aplicação pode auxiliá-lo. Aplicações

Page 33: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

32

tradicionais – editores de texto e planilhas de cálculo, e-mail, etc. - estão tornando-se

menos importantes que os documentos criados por elas.

• Eficácia: O fato de se conectar centenas ou milhares de computadores a uma nuvem

cria uma riqueza de poder computacional impossível de ser implementada com um

único computador.

• Acessibilidade: Uma vez que dados são armazenados diretamente nas nuvens, o

usuário tem a possibilidade de instantaneamente buscar mais informações de diversos

repositórios. Não há limitação a uma única fonte de dados, como em uma unidade

individual de trabalho.

• Inteligência: Com grandes montantes de informação armazenados em servidores nas

nuvens, a mineração e análise de dados são técnicas necessárias para um

aproveitamento mais inteligente da informação acessível. Arquiteturas em nuvem

facilitam estas tarefas, uma vez que todos os dados e aplicações encontram-se

centralizados.

• Programável: Muitas tarefas do modelo em nuvem devem ser automatizadas. Por

exemplo, para proteger a integridade dos dados, as informações armazenadas em um

único computador na nuvem devem ser replicadas para outros computadores da

mesma nuvem. Se este computador ficar indisponível, a programação da nuvem

automaticamente redistribui os dados daquele nodo para outro. Tratam-se de técnicas

de tolerância a falhas.

Em resumo, a computação em nuvem torna possível a mudança de foco do

computador para o usuário, da aplicação para a tarefa e do isolamento de dados para dados

acessíveis em qualquer local e compartilhados com qualquer membro que possua permissão.

3.3 MODELOS DE SERVIÇO

Existem alguns tipos de computação em nuvem que caracterizam a abordagem

utilizada, cuja qual pode variar de acordo com a necessidade do consumidor e ser classificada

como: aplicações, ambientes de software, infraestrutura de software, kernel de software e

hardware (YOUSEFF, 2008). Esta abordagem está representada em níveis na Figura 4.

Page 34: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

33

3.3.1 Nível de Aplicação

O nível de aplicação é o mais visível ao usuário final. Normalmente, os serviços

prestados por este nível são acessíveis por usuários através de portais Web e, em alguns casos,

são serviços pagos. Este modelo mostrou-se atrativo para muitos usuários, uma vez que

diminui o peso da preocupação com a manutenção de software e o alto custo com operações e

suporte contínuos. Em outras palavras, o trabalho computacional é transferido aos datacenters

nos quais as aplicações em nuvem são desenvolvidas. Esta característica diminui as restrições

de hardware necessárias ao usuário final, além de fornecer ótimo desempenho a estações de

trabalho com hardware mais antigo, sem a necessidade de investimento na compra de novos

equipamentos.

Este modelo simplifica e facilita até mesmo o trabalho dos provedores de serviços em

nuvem. Uma vez que a aplicação é desenvolvida e mantida na infraestrutura da companhia

que provê o serviço, os desenvolvedores podem criar pequenos pacotes de atualização e

adicionar novas funcionalidades sem atrapalhar o trabalho dos usuários. Isto convenciona uma

receita garantida ao desenvolvedor e traz comodidade ao utilizador, sendo benéfica para

ambos os lados e normalmente referenciada como SaaS - Software as a Service (Software

como Serviço).

Apesar dos diversos benefícios oferecidos pelo modelo em questão, alguns problemas

de implantação limitam seu uso em larga escala. Especificamente, a segurança e a

disponibilidade de aplicações em nuvem são dois dos maiores problemas do modelo que

devem ser enfrentados por provedores e utilizadores. Mais um motivo para o retardo na

adoção de SaaS é a dificuldade na migração de dados para as nuvens.

3.3.2 Nível de Ambiente de Software

O segundo nível de acordo com a proposta de Youseff (2008) é o ambiente de

software, também chamado de plataforma de software. Este nível é utilizado por

desenvolvedores de aplicações para as nuvens, que implementam e implantam suas aplicações

diretamente na nuvem. Os provedores destes serviços nas nuvens oferecem aos

desenvolvedores um conjunto definido de APIs, as quais facilitam a interação entre o

ambiente e as aplicações em nuvem, assim como o aumento da agilidade de implantação e o

Page 35: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

34

suporte à escalabilidade necessária para tais aplicações. O serviço oferecido neste nível é

comumente tido como PaaS – Platform as a Service (Plataforma como Serviço). Um exemplo

deste tipo de serviço é o Google App Engine, o qual oferece um ambiente de desenvolvimento

em Python e APIs que permitem aplicações interagirem com a nuvem do Google. O

framework App Engine será abordado em detalhes mais adiante.

Existem alguns benefícios para desenvolvedores de aplicações que voltam-se para

ambientes de programação em nuvem, incluindo estruturas que viabilizam escalabilidade e

balanceamento de carga automáticos, bem como a integração facilitada com outros serviços

para realização de tarefas como autenticação, tarefas de e-mail e interface com o usuário.

Desta forma, grande parte da complexidade de desenvolvimento é abstraída pelo ambiente de

programação e o desenvolvedor ganha a habilidade de integrar novos serviços a sua aplicação

de acordo com a necessidade. Em resumo, o desenvolvimento torna-se uma tarefa menos

complicada, há uma aceleração no tempo de implantação e minimização de falhas lógicas na

aplicação.

3.3.3 Nível de Infraestrutura de Software

O nível de infraestrutura de software fornece recursos fundamentais para camadas de

nível superior, permitindo a criação de novos ambientes de software ou novas aplicações.

Prosseguindo na visão de Youseff (2008), este nível pode ser categorizado em: recursos

computacionais, armazenamento de dados e comunicações.

a) Recursos Computacionais: Neste nível, máquinas virtuais (virtual machines) são a

melhor maneira de fornecer recursos computacionais, já que oferecem ao usuário

maior flexibilidade, uma vez que ele normalmente possui permissão total para uso da

máquina virtual, estando apto a personalizar o software e obter maior performance e

eficiência. Estes serviços são normalmente chamados IaaS – Infrastructure as a

Service (Infraestrutura como Serviço). A virtualização é a tecnologia responsável pela

existência deste componente de nuvem, o qual viabiliza ao usuário uma flexibilidade

jamais vista em termos de configuração na proteção da infraestrutura física do

datacenter. Recentemente, os avanços em virtualização de sistemas operacionais

trouxeram dois conceitos plausíveis para o nível em questão: a paravirtualização e a

Page 36: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

35

virtualização assistida por hardware. Embora ambas as tecnologias abordem o

isolamento como uma forma de aumento de desempenho entre máquinas virtuais

compartilhando os mesmos recursos físicos, a interferência de desempenho entre

máquinas virtuais que fazem uso da mesma cache não pode ser descartada. A perda de

desempenho em máquinas virtuais compartilhando o mesmo meio físico, resulta na

incapacidade dos fornecedores de serviços nas nuvens em oferecerem garantias

aceitáveis de desempenho aos seus clientes.

b) Armazenamento de Dados: O segundo recurso de infraestrutura é o armazenamento

de dados, o qual permite ao usuário armazenar seus dados em discos remotos e acessá-

los a qualquer momento e de qualquer lugar. Este serviço é comumente conhecido

como DaaS – Data-Storage as a Service (Armazenamento de Dados como Serviço),

um facilitador de tarefas de escalabilidade que podem ir além de servidores limitados.

Sistemas de armazenamento de dados surgiram para suprir alguns requisitos sobre

gerenciamento de dados e informações, incluindo alta disponibilidade, confiabilidade,

desempenho, replicação e consistência de dados. Contudo, devido à natureza

conflitante destes requisitos, não existe um sistema capaz de implementar todos eles.

Alguns exemplos de sistemas de armazenamento de dados são: sistemas de arquivos

distribuídos e bancos de dados relacionais com replicação.

c) Comunicação: Uma vez que a necessidade de garantia de QoS – Quality of Service

(qualidade de serviço) para uma rede de comunicação cresce ao tratar-se de um

sistema em nuvem, a comunicação se torna um componente vital da infraestrutura em

questão. Em consequência disto, estes sistemas possuem a obrigação de fornecer

certas capacidades de comunicação “orientadas a serviço”, configuráveis,

programáveis, previsíveis e confiáveis. Com estas vantagens, o conceito de CaaS –

Communication as a Service (Comunicação como Serviço) surgiu para oferecer

suporte a determinados requisitos, tais como segurança em redes, encriptação de dados

e monitoramento de rede. Apesar deste ser o modelo comercialmente menos adotado

entre todos os serviços em nuvem existentes, segundo Youseff (2008), é possível

observar em algumas pesquisas que várias decisões, protocolos e soluções de projeto

arquitetural necessitam fornecer CaaS com QoS.

Page 37: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

36

Alguns recursos comuns de projeto são compartilhados entre os três componentes de

infraestrutura. Por exemplo, segurança, disponibilidade e qualidade de serviços estão entre as

características mais importantes. Entretanto, o oferecimento de outros mecanismos de

segurança para arquiteturas “orientadas a serviço” é uma rica área de estudos e pesquisas, com

enfoque um pouco diferente das comunidades de SOA – Service-Oriented Architecture

(Arquitetura Orientada a Serviços) e das comunidades de segurança.

A interface com o usuário para componentes de insfraestrutura em nuvem varia

substancialmente de um sistema para outro. Exemplos de interfaces utilizadas neste modelo

são: SOAP – Simple Object Access Protocol e REST – Representational State Transfer.

Contudo, a própria característica de implementação “orientada a serviço” muito atrapalha,

sendo plausível projetar uma interface unificada e interativa através de um portal Web para

comunicar com serviços Web a fim de oferecer uma interface padronizada para serviços em

nuvem neste nível.

3.3.4 Nível de Kernel de Software

O nível de Kernel de Software é o responsável por oferecer o gerenciamento de

software básico para os servidores físicos que compõem a nuvem. Neste nível, o Kernel de

Software tem a possibilidade de ser implementado como um Kernel de SO, hypervisor,

máquina virtual e/ou clustering middleware. Algumas aplicações em grid foram implantadas e

rodadas neste nível com algumas máquinas conectadas em cluster. Contudo, a falta de bons

mecanismos de abstração de virtualização em computação em grid, tornam o trabalho muito

semelhante à infraestrutura de hardware e o suporte à migração, pontos de checagem e

balanceamento de carga para aplicações deste nível sempre foram tarefas difíceis.

O campo de pesquisa da computação em grid é vasto e alguns dos conceitos

desenvolvidos com tais estudos podem ser percebidos atualmente na computação nas nuvens.

Segundo Youseff (2008), pesquisas na área da computação em grid podem auxiliar

potencialmente nos avanços da computação nas nuvens, possibilitando mudanças

significativas da idéia atual do novo modelo para uma computação nas nuvens como utilidade

(utility computing).

Page 38: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

37

3.3.5 Nível de Hardware e Firmware

O último nível proposto na ontologia de Youseff (2008) é composto pelo hardware e

pelos componentes de rede, os quais formam o esqueleto da nuvem. Desta forma, o cenário de

usuários deste nível de computação nas nuvens é composto por empresas de grande porte que

necessitam suprir grandes requisitos na parte de TI e podem adotar o modelo HaaS –

Hardware as a Service (Hardware como Serviço).

Neste tipo de serviço, a empresa fornecedora responsabiliza-se por gerenciar, operar e

atualizar o hardware de seus consumidores, por tempo determinado de sublocação. Este

modelo é vantajoso para o usuário a partir do momento em que elimina-se a preocupação com

investimentos na criação e manutenção de datacenters. Além disso, os fornecedores possuem

conhecimento técnico e infraestrutura de custo-benefício necessários para manter seus

sistemas, tornando-se especialistas no ramo. As características mais importantes de um

provedor de HaaS, entre outras, são agilidade e eficiência em escalar sistemas, manter

datacenters e minimizar o consumo de energia.

Todos os níveis apresentados estão ilustrados em camadas na Figura 4.

Figura 4 - Níveis de divisão da computação nas nuvens segundo a ontologia proposta

Fonte: Adaptado de Youseff (2008)

Page 39: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

38

3.4 ECONOMIA

Os primeiros clientes a demonstrarem interesse na adoção da computação nas nuvens

foram as empresas. Tanto grandes quanto pequenas companhias têm a possibilidade de

redução de custos em TI e melhorias em produtividade com a utilização de ferramentas

baseadas na Web para gerenciamento de projetos, colaboração em documentos e

apresentações, gerenciamento de contatos empresariais, agendas e compromissos, etc. A

grande vantagem da computação nas nuvens para o meio empresarial é a capacidade de fazer

mais com orçamentos limitados.

Outra vantagem que a computação nas nuvens traz para uma empresa são os

benefícios da portabilidade. Ao invés de prender-se a documentos e aplicações armazenados e

instalados em computadores localizados em escritórios ou empresas, os colaboradores podem

ter acesso a qualquer dado necessário a partir de qualquer lugar com acesso à Internet – em

casa, no trabalho, na rua.

Segundo pesquisa publicada por George Reese (2008), o mundo está passando por

uma crise financeira jamais vista na história, o que impulsiona a busca por alternativas mais

baratas para dar continuidade a operações em empresas. “Os mercados de capitais estão

congelados e as empresas que necessitam fazer investimentos de capital para crescer ou

continuar as suas operações estão enfrentando um desafio” (REESE, 2008). A falta de capital

ocasiona uma falta de flexibilidade em aproveitamento da tecnologia para operar e

desenvolver um negócio. No momento em que não é possível para uma empresa conseguir um

empréstimo bancário, passa a ser necessário utilizar receitas da própria empresa para comprar

novos servidores e estações de trabalho.

Tipicamente, quando uma empresa quer ampliar sua estrutura de TI, existem duas

alternativas apontadas por Reese (2008):

• Implementá-la por si própria, alugar equipamentos caso necessário;

• Terceirizar a infraestrutura para um provedor de serviços.

Uma característica comum às duas alternativas é a necessidade de suprir picos de uso

independentemente do tempo gasto por eles, ou seja, a empresa deve possuir infraestrutura

capaz de sanar momentos de maior demanda, sejam eles de apenas uma hora durante um ano

ou de praticamente o ano inteiro. Em casos de pouca frequência destes picos, os equipamentos

ficam ociosos e/ou subutilizados.

A análise proposta por Reese (2008) supõe que, para determinado cliente, dois

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39

servidores de aplicação apoiados por dois servidores de banco de dados, mais um balanceador

de carga sejam a solução do problema. As opções seriam semelhantes às apresentadas na

Tabela 1.

Tabela 1 - Comparativo entre TI Interno e Serviços Terceirizados

TI Interno ($) Serviços Terceirizados ($)

Investimento de Capital 40.000 0Custos de Implantação 10.000 5.000Serviços Mensais 0 4.000Trabalho Mensal 3.200 0Custo após 3 anos 149.000 129.000Fonte: Reese (2008)

De acordo com as observações feitas pelo pesquisador, assumem-se os seguintes

fatores: servidores com boa quantidade de memória RAM e um bom balanceador de carga;

custo após três anos é tido como 10% do custo do capital; um bom fornecedor de serviços

terceirizados com custo-benefício. Com esta visão, no cenário especificado acima, os serviços

terceirizados conseguem uma economia de 13,5% sobre a abordagem de manter um setor

interno de TI na empresa.

Um dos atrativos de serviços terceirizados é a inexistência de investimento de capital.

Analisando a pesquisa de Reese (2008), para uma abordagem com TI interno, o investimento

inicial seria de 40.000 dólares, o que representa um altíssimo investimento inicial diante da

situação atual da economia. Esta conclusão, mostra que os argumentos sugerem a adoção da

abordagem de serviços terceirizados, mas Reese compara esta com a computação nas nuvens,

como pode ser visualizado na Tabela 2.

Em comparação com o modelo de TI interno na empresa, a computação nas nuvens

consegue uma economia de 29%. E em comparação com serviços terceirizados, a computação

nas nuvens economiza 18% dos custos. É importante ressaltar que nesta pesquisa não estão

sendo consideradas questões como compra por capacidade e compra por uso, o que

aumentaria os ganhos com a computação nas nuvens, cuja qual é paga por uso.

Page 41: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

40

Tabela 2 - Comparativo entre Serviços Terceirizados e Computação nas Nuvens

Serviços Terceirizados ($) Computação nas Nuvens ($)

Investimento de Capital 0 0Custos de Implantação 5.000 1.000Serviços Mensais 4.000 2.400Trabalho Mensal 0 1.000Custo após 3 anos 129.000 106.000Fonte: Reese (2008)

Além dos números, Reese afirma que existem outros benefícios econômicos com a

adoção da abordagem em nuvem, tais como: investimento inicial nulo, sejam quais forem as

necessidades do consumidor; discrepância entre o pico e a média de uso de processamento

torna a diferença entre o custo da computação em nuvem cada vez mais vantajosa em relação

a outras opções; no modelo em nuvem há automaticamente a inclusão de um bom espaço de

armazenamento, o qual é elástico e cresce de acordo com a necessidade, diferentemente de

outras opções que se tornariam consideravelmente mais caras quando da adição de novos itens

de hardware; redundância se torna mais barata a partir do momento em que esta é uma

preocupação extremamente importante por parte dos provedores de serviços em nuvem.

3.5 APLICAÇÕES E PÚBLICO-ALVO

Existem diversas atividades desempenhadas por grupos de pessoas que podem ser

melhor realizadas e gerenciadas por sistemas computacionais, especialmente sistemas em

nuvem. Pode-se estabelecer formas de colaboração para tomadas de decisão, agendamento de

tarefas, eventos e compromissos, criação de orçamentos, controle de despesas, apresentações,

entre outras. De acordo com Miller (2008), a migração de aplicativos para as nuvens permitiu

o crescimento de grupos de colaboração, bem como a facilitação da execução de suas

atividades, especialmente com o surgimento de novos aplicativos para as nuvens. Ele ainda

divide usuários de computação nas nuvens em três grupos: usuários domésticos, comunidade

e grupos e corporações.

Page 42: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

41

3.5.1 Usuários Domésticos

É comum que todos os membros de uma família trabalhem em locais diferentes e

tenham, então, poucos momentos de comunicação verbal e pessoal. É possível centralizar as

comunicações entre membros em comunicações baseadas em webmail, acabando com a ideia

de e-mail acessível em um único computador via aplicações como o Microsoft Outlook que

efetuam download das mensagens para a estação de trabalho.

Da mesma forma que a comunicação via e-mail, a armazenagem de compromissos em

agendas de aplicativos locais impedia ou dificultava a colaboração e visualização de eventos

programados entre membros de um grupo familiar. Para assegurar confirmações e

notificações de compromissos nos sistemas atuais, estão disponíveis estruturas automatizadas

para desempenhar tal tarefa. Ou seja, uma vez criado um evento por algum membro possuidor

de permissão, cada membro do grupo poderá receber notificações via e-mail ou mensagem

SMS, sendo capaz de confirmar ou não a sua participação. Além disso, o usuário pode

configurar seu sistema de agenda para ser notificado novamente alguns instantes antes da

ocorrência do evento, de acordo com as possibilidades de configuração oferecidas por seu

serviço de agenda.

Outros serviços funcionam semelhantemente ou servem apenas como referência cujo

qual um grupo de membros pode editar. Neste caso, temos exemplos como listas de compras

de supermercado, listas de afazeres, gerenciamento de orçamentos e projetos escolares. Um

serviço muito comum e de ampla utilização, segundo Miller (2008), é a suíte de aplicativos

online Google Docs, que oferece serviços de edição de textos, planilhas e apresentações,

todos com possibilidade de colaboração online por número ilimitado de usuários. Além deste,

serviços de e-mail como Gmail, Windows Live Hotmail e Yahoo! Mail propiciam o

compartilhamento e introduzem novidades tais como a evidência do compartilhamento e os

serviços de comunicação instantânea. Pode-se citar também serviços de listas de tarefas como

Planner, Remember the Milk, Ta-da List, Bla-bla List, Tudu List e Voo2Do, que possuem

características diferentes entre si e os serviços de compartilhamento de álbuns de fotos online,

como o famoso Flickr. Veja a Figura 5, que demonstra uma nuvem de serviços divididos em

grupos, criada a partir da análise de serviços e com base em citações de Miller (2008).

Page 43: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

42

3.5.2 Comunidades e Grupos

Semelhantemente às possibilidades de colaboração disponíveis para grupos familiares,

existem ferramentas em nuvem para facilitar e gerenciar a troca de informações entre grupos e

comunidades de qualquer segmento. O gerenciamento de agendas e compromissos funciona

de modo a permitir que todos tenham como confirmar a participação em eventos, trabalhando

com notificações e permitindo a mais de um usuário gerenciar a agenda do grupo. De acordo

com a necessidade, existem algumas opções como Google Calendar, Yahoo! Calendar,

CalendarHub e Zvents.

Para o gerenciamento de orçamentos de projetos é possível encontrar serviços como o

Salesforce.com AppExchange, um integrante da família Salesforce.com que traz um

detalhamento maior e mais precisão nos resultados. Contudo, gratuitamente é possível

encontrar algumas outras opções, tais como Google Spreadsheets e Zoho Sheet que oferecem

planilhas de cálculo online e colaborativas. Outra necessidade comum a grupos e

comunidades são ferramentas de marketing para projetos. Os serviços Google Docs e Zvents

facilitam estas atividades e redes sociais como Facebook e Myspace podem auxiliar no

aumento da visibilidade destes eventos entre nichos específicos. Veja a Figura 5, que ilustra a

divisão em grupos de alguns aplicativos em nuvem mais conhecidos, criada a partir da análise

de serviços e com base em citações de Miller (2008).

3.5.3 Corporações

Esta é a classe de usuário que antes aderiu aos sistemas de computação nas nuvens,

segundo a visão de Miller (2008). A economia e o aumento de produtividade são interessantes

a pequenas e grandes empresas, as quais podem fazer mais com orçamentos limitados. Este é

o motivo pelo qual existem suítes dedicadas a oferecer conjuntos de ferramentas em um único

pacote, com integração entre elas, voltadas a empresas. Exemplos disto são Salesforce.com e

Google Apps. Ambos oferecem aplicativos de diversas espécies integrados, que juntos

substituem os softwares tradicionais instalados localmente nas estações de trabalho.

O uso de computação nas nuvens ajuda empresas a gerenciar projetos com eficiência,

englobando agendas de compromissos compartilhadas entre membros da organização,

gerenciamento de projetos, relatórios, ferramentas de marketing, orçamentos, relatórios de

Page 44: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

43

despesas, apresentações e mobilidade. Aplicativos como BigContacts e Highrise facilitam o

gerenciamento e a colaboração de listas de contatos e/ou clientes, da mesma forma que

projetos podem ser totalmente gerenciados por aplicativos como AceProject, Basecamp,

onProject e Project Insight.

Existem alguns serviços de agendas de compromissos voltados para o meio

empresarial que pode-se citar, como o Appointment Quest, hitAppoint e Schedulebook, todos

oferecendo maiores opções de compartilhamento e visibilidade. Para um melhor entendimento

de aplicativos voltados a este meio, elaborou-se a Figura 5 a partir da análise de serviços e

com base em citações de Miller (2008).

Figura 5 - Aplicativos de computação nas nuvens divididos em grupos de usuários

Fonte: o autor

Page 45: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

4 PROVEDORES DE SERVIÇOS EM NUVEM

Existem alguns níveis de computação nas nuvens como visto no capítulo anterior.

Cada serviço possui detalhes que o diferenciam dos demais, como por exemplo, o custo de

uso e as limitações impostas. Algumas empresas dedicadas em disponibilizar serviços de

computação nas nuvens trabalham com módulos abertos a desenvolvedores, facilitando o

crescimento de suas plataformas e abstraindo a complexidade no desenvolvimento de sistemas

escaláveis.

Muitos são os serviços existentes no mercado, mas existem alguns que podem ser

destacados. Os sistemas de cobrança da Amazon, por exemplo, seguem a ideia de pagamento

sob-demanda, cobrando do cliente apenas o que ele utiliza de fato. Além deste fator, um ponto

positivo dos serviços entregues pela Amazon é a integração entre eles.

4.1 AMAZON WEB SERVICES

A Amazon Web Services existe desde 2006 e oferece uma série de serviços em

computação nas nuvens, cada um voltado a um específico nicho de usuário, para atender

desde a necessidade de taxas altas de processamento até a alta demanda de disponibilidade.

4.1.1 Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2)

A Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) é uma plataforma paga que oferece

remotamente um conjunto de computadores rodando Linux/UNIX ou Windows com

permissões de administrador do sistema, cuja qual é capaz de ampliar ou reduzir de acordo

com a necessidade do cliente. Isto possibilita “alugar” tantos computadores quanto forem

necessários e acessá-los remotamente, podendo o cliente instalar, acessar e desenvolver

aplicações para este ambiente, além de armazenar dados e documentos. Trata-se de uma

Infraestrutura como Serviço (IaaS), uma vez que oferece recursos para camadas de nível

superior, permitindo a criação de novos ambientes de software e de novas aplicações.

Page 46: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

45

O oferecimento do Amazon EC2 se dá de várias formas. O cliente decide quantas

estações de trabalho necessita, seja usuário doméstico ou corporativo, e contrata o tipo de

sistema operacional e outros recursos.

4.1.2 Amazon SimpleDB

O Amazon SimpleDB é um serviço que provê as principais funções de um banco de

dados voltado para as nuvens. O objetivo do SimpleDB é diminuir a complexidade de uso de

bancos de dados escaláveis, permitindo ao desenvolvedor preocupar-se apenas com a

aplicação em desenvolvimento. Este tipo de serviço é classificado como Armazenamento de

Dados como Serviço (DaaS), visto que ele permite ao usuário armazenar seus dados em

discos remotos e acessá-los a qualquer momento e de qualquer lugar.

O Amazon SimpleDB trabalha com uma abordagem que elimina a necessidade de

modelagem de dados, constantes manutenções e preocupação com aumento de desempenho, o

que normalmente acontece com desenvolvedores que utilizam bancos relacionais. O serviço

oferece um conjunto de APIs para armazenagem e acesso aos dados, possibilitando

implementar escalabilidade, pagando somente por recursos utilizados.

4.1.3 Amazon Simple Storage Service (Amazon S3)

O Amazon S3 é outro exemplo de Armazenamento de Dados como Serviço (DaaS),

que diferencia-se do SimpleDB por ser voltado apenas à Internet. Trata-se de um sistema de

armazenamento de arquivos que vai desde 1Byte até 5GB, escalável, preparado para serviços

Web que realizem muitas requisições simultâneas.

4.1.4 Amazon CloudFront

Amazon CloudFront é um serviço Web para distribuição de conteúdo. Ele integra-se a

outros serviços da Amazon para prover a desenvolvedores e empresas uma forma fácil de

distribuir conteúdo para seus clientes, com baixa latência e alta velocidade de transferência de

Page 47: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

46

dados. A distribuição de conteúdo se dá por meio de uma rede global distribuída. As

requisições são automaticamente encaminhadas para a localidade mais próxima, garantindo

assim que o conteúdo seja fornecido com o menor tempo possível.

O CloudFront é outro serviço classificado na categoria Armazenamento de Dados

como Serviço (DaaS), um dos mais baratos da Amazon.

4.1.5 Amazon Elastic MapReduce

O Amazon Elastic MapReduce é um serviço Web que permite a empresas,

pesquisadores, analistas de dados e desenvolvedores realizarem o processamento de grandes

quantidade de dados de forma fácil e rentável. Trata-se de um serviço utilizador dos recursos

de infraestrutura do Amazon EC2 e do Amazon S3. Os usos mais indicados para o serviço

são tarefas como indexação da Web, mineração de dados, análise de arquivos de log,

aprendizado de máquina, análise financeira, simulação científica e investigação

bioinformática. Trata-se de uma Infraestrutura como Serviço (IaaS).

4.1.6 Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC)

O Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC) é uma forma de transmissão de dados

com segurança e transparência entre a infraestrutura de TI de uma empresa e a infraestrutura

em nuvem da Amazon. O serviço permite que uma empresa conecte sua infraestrutura

existente a um conjunto de recursos oferecidos pela Amazon, de forma isolada através de uma

Rede Virtual Privada (VPN), ampliando suas capacidades de gestão, tais como serviços de

segurança, firewalls e sistemas de detecção de intrusão. Neste caso, classifica-se o Amazon

VPC em Comunicação como Serviço (CaaS), uma vez que há uma forte necessidade de

garantia de QoS na transmissão de dados via Internet.

4.2 SUN

A Sun oferece a plataforma Sun Open Cloud, uma “infraestrutura open source de

Page 48: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

47

cloud computing ativada por tecnologias de software líderes da indústria, incluindo Java,

MySQL, OpenSolaris e Open Storage” (SUN, 2009). A estratégia da Sun é o oferecimento de

nuvens públicas para garantir maior interoperabilidade, isto é, assegurar a livre troca de

informações entre nuvens públicas e privadas.

Outro compromisso assumido pela Sun enquanto provedora de serviços em nuvem é o

oferecimento de APIs para o público desenvolvedor. A empresa tem histórico forte na criação

de comunidades colaborativas para fazer com que seus produtos cresçam e desenvolvam de

forma livre, característica que a Sun pretende implantar com serviços em nuvem da mesma

forma.

A Sun Open Cloud é oferecida sob-demanda e classifica-se em Plataforma como

Serviço (PaaS), uma vez que oferece aos desenvolvedores um conjunto definido de APIs para

facilitar a interação entre o ambiente e as aplicações em nuvem, assim como o aumento da

agilidade de implantação e o suporte à escalabilidade.

“Os principais parceiros e entusiastas dos padrões de cloud [nuvem] estão apoiando a Sun Microsystems para oferecer uma plataforma aberta de cloud que ajudará a garantir que os desenvolvedores tenham um ecossistema robusto de aplicações e serviços para acelerar a criação e a implementação de aplicações cloud-enabled (viabilizadas para clouds) e para simplificar o gerenciamento”. (SUN, 2009).

4.3 IBM

A IBM mantém o IBM Cloud Labs em nove centros de larga expansão no mundo,

incluindo São Paulo. Existe um grupo de softwares oferecidos para dar suporte a cada etapa

de migração de um ambiente tradicional para outro em nuvem, através dos quais a IBM

facilita as tarefas mais essenciais. Outros softwares estão disponíveis para o controle,

gerenciamento e segurança do ambiente em nuvem para serem utilizados após a aquisição do

modelo. Tivoli e LotusLive são alguns dos softwares disponibilizados.

A plataforma para desenvolvedores da IBM chama-se developerWorks, a qual possui

seções específicas para computação nas nuvens.

Page 49: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

48

4.4 EUCALYPTUS

Eucalyptus (Elastic Utility Computing Architecture Linking Your Programs To Useful

Systems) é uma infraestrutura open source para implementação de computação nas nuvens em

cluster, por meio de ferramentas em Linux e serviços Web básicos. Atualmente, a interface do

Eucalyptus é capaz de comunicar-se com os serviços EC2 e S3 da Amazon, mas o projeto

busca oferecer suporte a todos os serviços públicos ou privados existentes no mercado que

estiverem interessados em firmar parcerias.

O projeto surgiu no departamento de Ciência da Computação da Universidade da

Califórnia como projeto de pesquisa, sendo posteriormente transformado em organização por

seus criadores.

4.5 VMWARE

A VMware tornou-se reconhecida mundialmente devido ao desenvolvimento da

plataforma de mesmo nome para virtualização. Como propulsora da computação nas nuvens,

a virtualização utiliza de maneira mais eficaz recursos de hardware subutilizados. A aposta da

VMware no campo de computação nas nuvens é a associação da virtualização a este novo

modelo computacional distribuído, aplicada como VMware vCloud e VMware vSphere.

4.5.1 VMware vCloud

O VMware vCloud é a solução em computação nas nuvens oferecida pela VMware. O

diferencial deste serviço é o estabelecimento de parcerias com provedores de computação nas

nuvens para garantir a interoperabilidade entre nuvens públicas e privadas e a correta

execução de aplicativos já existentes. Para tal, o VMware vCloud estabelece padrões de

comunicação via interfaces bem estabelecidas.

Page 50: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

49

4.5.2 VMware vSphere

VMware vSphere, o primeiro sistema operacional em nuvem do setor, utiliza os recursos da virtualização para transformar datacenters em infraestruturas de computação em nuvem consideravelmente simplificadas e permite que as organizações de TI forneçam a próxima geração de serviços de TI flexíveis e confiáveis usando recursos internos e externos com segurança e baixo risco. (VMWARE, 2009)

Figura 6 - Organização do VMware vSphere, o primeiro sistema operacional em nuvem do mercado

Fonte: VMware (2009)

Page 51: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

50

O VMware vSphere é oferecido em seis versões diferentes. Está disponível juntamente

com a plataforma um software para efetuar migração de aplicativos já existentes para a

plataforma do vSphere. Além disso, cada característica importante segundo a visão da

VMware para sistemas de computação nas nuvens, possui um software ou serviço

especializado. Por exemplo, para controlar a parte de segurança da plataforma, existe o

VMware VMsafe que “permite o uso de produtos de segurança que funcionam em conjunto

com a camada de virtualização para oferecer a máquinas virtuais níveis mais altos de

segurança do que os oferecidos por servidores físicos (VMWARE, 2009). Na figura 6 é

possível visualizar as camadas de trabalho do vSphere.

4.6 MICROSOFT

Compute, Storage e Fabric são os três níveis oferecidos pela Microsoft no Windows

Azure como forma de facilitar a migração da plataforma tradicional para a abordagem em

nuvem. Juntamente com o ambiente de desenvolvimento do Windows Azure, eles fornecem

uma ponte para desenvolvedores que quiserem hospedar seus aplicativos.

O Azure é parte do Azure Services Platform, que visa prover um ambiente similar ao

sistema operacional Windows, voltado a negócios e clientes. Dados e aplicativos dos usuários

são armazenados em servidores controlados pela Microsoft e ficam acessíveis via Windows

Azure a partir de qualquer lugar no mundo.

4.7 GOOGLE

O Google oferece gratuitamente uma plataforma para desenvolvimento de aplicativos

nas linguagens de programação Python e Java, juntamente com APIs de desenvolvimento.

Trata-se do Google App Engine, classificado no tipo Plataforma como Serviço (PaaS),

fazendo parte do nível de ambiente de software de acordo com a taxonomia definida por

Youseff (2008), no qual os provedores de serviços oferecem um conjunto de APIs para

desenvolvedores, como é o caso do Google. Contudo, há a necessidade de utilizar o BigTable,

o banco de dados do Google e existe uma limitação natural à linguagem de programação e aos

recursos oferecidos por ela (WAYNER, 2008).

Page 52: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

5 ESTUDOS DE CASO

Para melhor conduzir o entendimento desta pesquisa, efetuou-se dois estudos de caso,

de modo que se possa avaliar diferentes características de sistemas desenvolvidos para as

nuvens.

5.1 ESTUDO DE CASO 1: FRAMEWORK GOOGLE APP ENGINE

É recente a possibilidade de um desenvolvedor hospedar aplicativos na Web sem

custos ou com ínfimos gastos. Há poucos anos atrás, não era possível dispor de servidores

gratuitamente para hospedagem de páginas pessoais ou aplicações voltadas à Web. Esta é uma

realidade que veio sendo mudada graças ao crescimento do uso da Internet em todo o mundo

e aos investimentos de grandes empresas do ramo de TI, que investiram em servidores e

serviços baseados em navegadores Web.

Um dos fatores que possibilitaram a evolução da Web foram as Redes de Distribuição

de Conteúdo (CDN – Content Delivery Network). Trata-se de um sistema de servidores

distribuídos por todo o mundo, atendendo às solicitações de acordo com a posição física.

Google, Yahoo! e Amazon utilizam CDNs para disponibilizar seus serviços de maneira

eficiente. Porém, para usuários domésticos ou pequenas empresas, esta prática se tornaria

muito cara e, consequentemente, inviável.

O histórico do Google revela uma empresa que sempre teve preocupação com o

desenvolvimento da Web como um todo, implantando algumas mudanças ao longo de uma

década e revolucionando algumas visões antiquadas. O Google é um dos pioneiros em

computação nas nuvens e, como mencionado anteriormente, desenvolveu o Google App

Engine, abrindo a possibilidade de hospedagem de aplicativos em uma plataforma escalável e

gratuita.

O framework do Google é o oposto do oferecido pela Amazon. Enquanto no Amazon

EC2 é possível executar qualquer aplicativo devido à permissão de superusuário, no Google

App Engine não é possível gravar dados em diretório de preferência do usuário, apenas no

banco de dados especificado pelo Google, o chamado BigTable. Contudo, o resultado destas

Page 53: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

52

limitações não traz apenas desvantagens. Consultando a documentação do App Engine

percebe-se a abstração de complexidade de programação que o framework oferece e as

restrições de segurança de execução.

O sandbox1 garante que os aplicativos executem somente ações que não interfiram no desempenho e escalabilidade de outros aplicativos. Por exemplo, um aplicativo não pode gravar dados em um sistema de arquivos local ou fazer conexões de rede arbitrárias. Em vez disso, os aplicativos usam serviços escaláveis oferecidos pelo Google App Engine para armazenar dados e se comunicar pela internet. O interpretador de Python emite uma exceção quando o aplicativo tenta importar um módulo da biblioteca padrão que não funciona nas restrições do sandbox. (GOOGLE, 2009)

Recentemente o Google App Engine começou a suportar aplicações na linguagem de

programação Java, que está em fase de testes. A linguagem Python está disponível desde o

lançamento da plataforma, o que significa que grande parte dos aplicativos hoje hospedados

no Google estão escritos em Python.

O aplicativo da Web em Python interage com o servidor da Web do Google App Engine usando o protocolo CGI. Um aplicativo pode usar uma estrutura de aplicativo da Web compatível com WSGI usando um adaptador CGI. O Google App Engine inclui uma estrutura simples de aplicativo da Web, denominada webapp, para facilitar o início do desenvolvimento. No caso de aplicativos maiores, as estruturas de terceiros já desenvolvidas, como Django, funcionam bem com o Google App Engine. O Google App Engine suporta Python 2.5. (GOOGLE, 2009)

5.1.1 Conjunto de APIs

Dentre as APIs (Interface de Programação de Aplicativos) disponíveis para

desenvolvedores do Google App Engine, pode-se destacar algumas (GOOGLE, 2009). A API

de Armazenamento de dados, por exemplo, apresenta sintaxes de chamadas para tarefas

relacionadas a dados, tais como criação, atualização, acesso ou exclusão de entidades.

1 Sandbox: mecanismo de segurança para separar programas em execução concorrente.

Page 54: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

53

O armazenamento de dados do Google App Engine armazena e executa consultas sobre objetos de dados conhecidos como entidades. Uma entidade tem uma ou mais propriedades, valores nomeados em um de diversos tipos de dados suportados. (…) O armazenamento de dados pode executar diversas operações em uma única transação e reverter a transação inteira em caso de falha de uma das operações. Isso é particularmente útil para os aplicativos de Web distribuídos, nos quais diversos usuários podem acessar ou manipular o mesmo objeto de dados ao mesmo tempo. (GOOGLE, 2009, grifo nosso)

A API de Mensagens apresenta a sintaxe para chamadas de envio de mensagens por e-

mail, incluindo procedimentos para envio de anexos junto às mensagens. Os aplicativos

podem enviar mensagens de e-mail em nome de administradores do aplicativo e em nome de

usuários com Contas do Google. Os procedimentos de envio de e-mails são padronizados,

efetuando mais de uma tentativa quando algum e-mail não puder ser entregue imediatamente.

A API de Obtenção de URL existe para realizar solicitações HTTP ou HTTPS,

permitindo ao aplicativo comunicar-se ou solicitar recursos de outros hosts disponíveis na

Internet. De acordo com o Google (2009), “o serviço de obtenção de URL usa a infraestrutura

de rede do Google para proporcionar eficiência e escalabilidade.”

A API de Manipulação de imagens dita sintaxes de manipulação de arquivos de

imagens, permitindo redimensionar, girar, inverter e cortar imagens. Oferece também a

possibilidade de aprimoramento de fotografias, fazendo uso de um algoritmo predefinido. “A

API também pode fornecer informações sobre uma imagem, como o formato, a largura, a

altura e um histograma de valores de cores”, como afirmado pelo Google (2009).

A API de Cache de memória apresenta sintaxe para uso de recursos avançados de

memória, uma prática comum em aplicativos escaláveis que busca acelerar consultas comuns

no armazenamento de dados.

A API de Contas de usuário mostra como proceder para colocar o aplicativo sob

autenticação das Contas do Google. Não é obrigatório manter aplicativos sob login das Contas

do Google, podendo o desenvolvedor criar seu próprio sistema de login.

Enquanto um usuário estiver conectado, o aplicativo pode acessar o endereço de e-mail do usuário, além de um ID exclusivo do usuário. O aplicativo também pode detectar se o usuário atual é um administrador, facilitando a implementação de áreas do aplicativo restritas aos administradores. (GOOGLE, 2009)

Page 55: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

54

5.1.2 Limitações

Para o uso gratuito do App Engine existem algumas limitações de chamadas a cada

serviço por dia e por minuto estabelecidas pelo Google. É um limite alto para uma aplicação

de poucos acessos ou não muito conhecida, contudo à medida em que o número de usuários

da aplicação cresce, se torna necessário investir em upgrade. Quando tal necessidade surge, é

possível contratar o serviço e obter um maior número de chamadas às funções oferecidas

pelas APIs. As tabelas de limitações de cada recurso oferecido pela plataforma podem ser

conferidas no Anexo A.

5.1.3 Vantagens

O uso da infraestrutura do Google está associado a uma garantia já conhecida de

disponibilidade que é característica dos produtos da empresa. São sistemas de alta

disponibilidade e escalabilidade conhecidos principalmente pelo buscador, cujo qual tornou-se

o sistema de buscas mais utilizado no mundo, apresentando crescimento em relação aos seus

concorrentes no ano de 2008 (SULLIVAN, 2009). Estas evidências aumentam a credibilidade

nos serviços oferecidos pela empresa, incluindo o Google App Engine, especialmente pelo

fato de tratar-se de um sistema com suporte a escalabilidade e alta disponibilidade.

Para lidar com problemas como o grande número de acessos concorrentes e a

possibilidade de algum nodo de seu datacenter apresentar defeitos ou ficar indisponível, o

Google desenvolveu seu próprio sistema de arquivos, conhecido como GFS – Google File

System, a fim de simplificar tarefas de acesso.

Arquivos do Google tendem a ser muito grandes e costumam alcançar vários gigabytes. Cada um desses arquivos contém grandes quantidades de objetos menores. Além do mais, em geral eles são atualizados mais por anexação de dados a um arquivo do que sobrescrevendo partes de um arquivo. Essas observações, junto com o fato de que falhas de servidor são a norma, e não a exceção, resultaram na construção de clusters de servidores. (TANENBAUM, 2007, p. 299-300)

A ocultação de localização dos dados no banco de dados do Google App Engine,

Page 56: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

55

abstrai parte da complexidade para o programador, tornando a arquitetura do serviço mais

fechada. Isto é, enquanto a Amazon, por exemplo, oferece serviços separadamente para

armazenagem e processamento implicando em uma tarefa complexa de integração entre eles,

o Google oferece ambos em uma única estrutura integrada.

Esta estrutura está sendo oferecida com suporte a duas linguagens de programação de

ampla utilização: Python e Java. Este fato dá ao programador mais liberdade de escolha,

podendo ele escolher a que melhor oferece suporte as suas necessidades. Seja qual for a

escolha, o Google App Engine oferece ao desenvolvedor um painel de monitoramento de

estatísticas do aplicativo e controle de versões, além de uma série de configurações como

tempo de duração de cookies, migração para domínios próprios e logs de usuários que

efetuaram login no aplicativo, além das atividades desenvolvidas por eles.

5.1.4 Desvantagens

Uma desvantagem clara no uso do App Engine é a quebra de paradigmas, o que exige

aplicações desenvolvidas exclusivamente para este ambiente. Ou seja, a escolha pelo uso

desta infraestrutura implica em “prender-se” a um sistema fechado, com o agravante de que o

administrador do aplicativo não sabe onde seus dados e os dados de seus usuários ficam

armazenados.

Esta ocultação de localização das informações, segundo a ótica do Google, busca

diminuir a complexidade no gerenciamento de um banco de dados distribuído. Contudo, sob a

ótica de algum desenvolvedor cético, pode consistir em desvantagem, uma vez que o Google

torna-se detentor das informações mais importantes pertencentes a clientes do aplicativo.

5.1.5 Tutorial de Desenvolvimento de Aplicativo-exemplo

Para demonstrar os passos de desenvolvimento de um aplicativo para a plataforma

Google App Engine, apresenta-se abaixo um tutorial didático que aborda desde a preparação

do ambiente, criação de um aplicativo de lista de tarefas, até o procedimento de publicação

nos servidores do Google.

Page 57: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

56

5.1.5.1 Preparação do ambiente de desenvolvimento

O Google App Engine hospeda aplicativos desenvolvidos nas linguagens Python e

Java. Para este tutorial adotou-se Python na versão 2.6.2, sendo a instalação deste o primeiro

passo para usuários do sistema operacional Windows. Para usuários de Linux e MAC OS X,

basta seguir o próximo passo, uma vez que Python já vem instalado com o sistema

operacional.

O SDK (Software Development Kit) do Google App Engine é o próximo item a ser

instalado e está disponível para download em http://code.google.com/intl/pt-

BR/appengine/downloads.html. Outros itens estão disponíveis na mesma página, tais como

plugin para desenvolvimento utilizando a IDE Eclipse e a documentação completa do SDK.

Para este exemplo, não adotou-se IDE.

5.1.5.2 Criando um novo projeto

A primeira tarefa a realizar é a escolha de um nome para o projeto, o chamado

application id, cujo qual identificará o aplicativo e determinará o endereço para acesso ao

mesmo hospedado sob o domínio do Google. Este nome não deverá conter letras maiúsculas

ou caracteres especiais, apenas letras minúsculas e números. Para este exemplo, utilizou-se o

nome todolist-tcc.

Crie um diretório com o nome especificado para o projeto em qualquer local do

computador. Dentro do diretório do projeto, crie um novo diretório para definição do estilo de

cores do aplicativo, no qual será colocado o arquivo CSS (Cascading Style Sheets). Neste

caso, chamaremos de stylesheets. Crie outros dois diretórios: images para armazenar ícones e

outras imagens que porventura serão utilizadas no projeto e javascript para guardar um

arquivo de execução javascript. Os nomes destes diretórios não necessitam ser exatamente os

utilizados neste exemplo e existe a possibilidade de criação de quantos diretórios forem

necessários.

Neste momento, o projeto deve conter a seguinte estrutura:

Page 58: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

57

todolist-tcc/stylesheets/images/javascript/

O próximo passo é a criação dos arquivos correspondentes a cada um dos diretórios

criados. Neste exemplo, vamos criar um arquivo HTML no diretório-raiz do projeto, ou seja,

em todolist-tcc, chamado index.html. Coloque o que desejar neste arquivo, cujo qual será

exibido ao usuário como página principal de seu aplicativo. No diretório stylesheets adicione

um arquivo main.css, que conterá regras de estilo de página. No diretório images coloque

alguma imagem do seu interesse para ser utilizada na aplicação. E, finalmente, no diretório

javascript, adicione um arquivo da biblioteca jQuery (pode-se efetuar download em

http://docs.jquery.com/Downloading_jQuery). No Anexo B é possível visualizar códigos

utilizados em cada um dos arquivos criados neste exemplo.

Após esta etapa, o projeto deverá conter a seguinte estrutura:

todolist-tcc/index.htmlstylesheets/

main.cssimages/

apagar.gifmail.gif

javascript/jquery-1.2.6.min.js

Para informar ao Google App Engine o que fazer com cada um dos arquivos criados e

onde encontrá-los, é necessário criar mais um arquivo, cujo nome deve ser exatamente

app.yaml e sua localização deve ser no diretório-raiz do projeto. O conteúdo deste arquivo,

para este exemplo, deverá ser o seguinte:

application: todolist-tccversion: 1runtime: pythonapi_version: 1

Page 59: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

58

handlers:- url: /stylesheets static_dir: stylesheets

- url: /images static_dir: images

- url: /javascript static_dir: javascript

- url: /.* script: todolist-tcc.py

É importante que o nome escrito na primeira linha do arquivo acima especificado seja

exatamente o mesmo escolhido para o projeto, da mesma forma que as indicações de caminho

para os diretórios que contêm o arquivo CSS, as imagens e a biblioteca javascript.

Após a conclusão destes passos, está pronta a aplicação.

5.1.5.3 Testando o projeto

Todo desenvolvedor sabe da importância da realização de testes durante o

desenvolvimento e antes da entrega ao usuário. É também sabido que um sistema nunca está

pronto e que sempre há detalhes a melhorar. Portanto, antes de publicar o projeto nos

servidores do Google, é necessário testá-lo localmente. Para isso é que foi previamente

instalado o SDK do App Engine.

Dentro do diretório do SDK, encontra-se o arquivo dev_appserver.py, um script em

Python usado para simular o App Engine. Para rodar o aplicativo exemplo todolist-tcc, acesse

o terminal de execução de linhas de comando do seu sistema operacional. Usuários de Mac

podem rodar a partir do Terminal; usuários de distribuições Linux podem rodar a partir de

qualquer shell disponível; e usuários de Windows deverão rodá-lo por meio do Prompt de

comandos. Execute o seguinte comando:

dev_appserver.py todolist-tcc

Page 60: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

59

Se o terminal exibir as seguintes linhas após a execução deste comando, a aplicação

foi inicializada com sucesso e está acessível por meio de http://localhost:8080.

INFO 2009-10-11 18:46:30,203 dev_appserver_main.py:465] Running application todolist-tcc on port 8080: http://localhost:8080

Utilizando um navegador de preferência do usuário é possível acessar o aplicativo e

testá-lo. A primeira página a ser visualizada pelo usuário será a especificada anteriormente

como index.html. Como a execução é local, o serviço de contas de usuário trabalha de

maneira um pouco diferente, como pode ser visto na Figura 7, permitindo efetuar login sem

possuir uma conta do Google verdadeira, da mesma forma que as funções de envio de

mensagens de e-mail poderão apresentar problemas devido à falta de comunicação com os

servidores do Google. Estes pequenos detalhes passam a funcionar corretamente assim que o

aplicativo for hospedado nos servidores do Google App Engine.

Figura 7 - Login de usuário no modo de simulação local do Google App Engine

Durante os testes é provável que surja a necessidade de efetuar alterações no

aplicativo. Para realizar esta operação, não é necessário parar a execução do simulador do

App Engine. Basta editar os arquivos do projeto e atualizar a página http://localhost:8080 no

navegador para ver os resultados.

É importante observar que, ao executar um aplicativo, o servidor de desenvolvimento

cria um novo arquivo no diretório do projeto, chamado index.yaml. Ele serve para uso

interno do App Engine, podendo ser excluído sem ocasionar nenhum efeito. Porém, na

próxima execução ele será novamente criado.

Page 61: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

60

5.1.5.4 Efetuando upload do projeto

O desenvolvedor deve possuir uma conta do Google para publicar seu projeto. Acesse

o endereço http://appserver.google.com, efetue login e aceite os termos e condições de uso.

Depois, clique em Create an Application. No primeiro uso do serviço, será necessário

efetuar uma verificação via SMS, informando um número válido de telefone celular para

recebimento de um código de validação. Este código deve ser digitado no campo requerente.

Cada conta gratuita do Google App Engine oferece espaço de 500MB para seus projetos e o

número máximo de 10 aplicativos por conta.

O próximo passo é verificar a disponibilidade de domínio para seu aplicativo, que

deve ser exatamente o nome escolhido para o projeto. Neste caso, o domínio desejado é

todolist-tcc e deve ser informado no campo Application Indentifier. Clicando em Check

Availability será possível saber se o domínio está disponível ou se será necessário efetuar

mudanças no projeto para adaptá-lo ao novo nome.

Figura 8 - Tela de criação de nova aplicação no Google App Engine

Page 62: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

61

Se houver a necessidade de alteração do nome do projeto, o desenvolvedor deve

alterar o nome do diretório do projeto, o nome do arquivo Python principal e mudar alguns

campos do arquivo app.yaml, mais especificamente os correspondentes aos arquivos

renomeados e o campo application.

Após a escolha do nome de domínio para o projeto, preencha o campo Application

Title com qualquer título escolhido para ser exibido como nome principal do aplicativo. Em

seguida, se o aplicativo deverá ficar visível para qualquer usuário de contas do Google, clique

em Save. Caso contrário, para restringir o uso apenas a usuários de determinado domínio

utilizador do Google Apps, clique em Edit e informe o domínio, clicando em Save por fim.

Estes campos podem ser visualizados na Figura 8.

Finalmente, para fazer upload do projeto aos servidores do Google, executa-se o

seguinte comando no terminal, seguido de usuário e senha (da conta Google que o

desenvolvedor decidiu utilizar), quando requisitado:

appcfg.py update todolist-tcc

Figura 9 - Tela de Login do aplicativo-exemplo para Google App Engine

Page 63: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

62

Figura 10 - Tela do Painel do Usuário do aplicativo-exemplo para Google App Engine

Para verificar o aplicativo em funcionamento, neste exemplo, basta acessar

http://todolist-tcc.appspot.com. O endereço do aplicativo será sempre o application-

id.appspot.com, onde application-id deve ser substituído pelo nome escolhido para o projeto.

As telas de login e de uso do aplicativo-exemplo podem ser visualizadas nas Figuras 9 e 10,

respectivamente. E ao utilizar o recurso de envio de tarefas por e-mail, o servidor de envio é o

apphosting.bounces.google.com, conforme pode ser visto na Figura 11.

Para efetuar atualizações em um aplicativo, o procedimento é o mesmo de upload. O

Google App Engine verifica a existência de outro projeto com o mesmo nome e, então,

sobrescreve os arquivos antigos pelos novos. Acessando a dashboard do Google App Engine,

o desenvolvedor tem acesso a uma variedade de informações sobre seus projetos, inclusive

versões anteriores.

Page 64: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

63

Figura 11 - Exemplo de e-mail enviado através do aplicativo-exemplo

5.1.6 Avaliação dos Resultados

O uso do Google App Engine para desenvolvimento de aplicativos isenta o

programador da preocupação com infraestrutura de execução que atenda ao número de

clientes que farão uso do aplicativo. Como não é possível prever em que momento do dia o

aplicativo possuirá maior número de acessos concorrentes e nem quantos serão estes acessos,

o desenvolvedor precisa criar uma estrutura para suportar um grande número de usuários ao

mesmo tempo, o que muitas vezes exige investimentos em equipamentos que poderão não

consistir em retorno. Em muitos casos, as limitações devido ao custo fazem com que a

infraestrutura possua limitações de acesso, impedindo seu crescimento. O Google efetua

limitações para contas gratuitas, porém oferece a possibilidade de contratação de contas pagas

sem limites de acesso.

O framework, de modo geral, facilita a programação escalável, uma vez que o

desenvolvimento assemelha-se muito ao desktop e Web. Esta característica dá ao

desenvolvedor a liberdade de escolher IDEs e softwares para edição de código-fonte de sua

preferência. Existe já disponível um plugin para facilitar as tarefas de upload e controle de

versões do App Engine para Eclipse.

Page 65: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

64

As APIs de desenvolvimento são claras e dão uma certa liberdade ao desenvolvedor,

apesar de o framework ser, de modo geral, um tanto fechado. Não há como saber exatamente

onde ficam armazenados os dados de usuários e nem sequer efetuar backup das informações

contidas no banco de dados do serviço.

Quanto à usabilidade, há uma estreita semelhança com qualquer outro sistema Web.

Para rodar os aplicativos do Google App Engine é necessário possuir um navegador Web com

acesso à Internet e, algumas vezes, uma conta do Google para autenticação e proteção de

informações pessoais. É responsabilidade do desenvolvedor preocupar-se com os paradigmas

ditados pelas heurísticas de usabilidade para softwares e sistemas Web, já que o Google App

Engine não dita padrões nem estabelece interfaces previamente desenvolvidas.

O painel de controle de estatísticas, versões e outras configurações de cada aplicativo é

bastante intuitivo e completo. Oferece gráficos de acesso, logs de erros ocorridos, logs de

acesso e tarefas desempenhadas por usuários, entre outras informações relevantes para

auxiliar na otimização do aplicativo por parte do administrador. É possível também convidar

novos colaboradores para desenvolvimento do aplicativo, alimentando uma ideia de

comunidade.

Concluindo a avaliação, pode-se afirmar que a infraestrutura oferece boas vantagens

em relação a outras soluções do mercado que não possuem módulos gratuitos para

desenvolvedores. Contudo, questões de segurança e detenção de dados ainda podem não

agradar aos mais céticos no momento da escolha do serviço.

5.2 ESTUDO DE CASO 2: PLATAFORMA GOOGLE DOCS

Um exemplo de empresa que possui diversos segmentos na Web é o Google. Além de

e-mail, agenda, bate-papo, sistema de buscas, existe também o Google Docs. Trata-se de uma

suíte de aplicativos para edição de textos, planilhas de cálculo e apresentações de slides que

roda diretamente no navegador e armazena documentos no banco de dados do Google,

tornando-os acessíveis de qualquer lugar com acesso à Internet, a qualquer momento.

Como já mencionado, a confiabilidade dos serviços Google e a preocupação com

constantes melhorias faz da empresa um modelo e uma ótima opção. Devido à importância da

marca, este trabalho efetuou testes de desempenho do sistema Google Docs em relação à

largura da banda de acesso à Internet e quanto ao comportamento da suíte em termos de

Page 66: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

65

compatibilidade com as duas principais suítes de aplicativos para escritório desktop:

Microsoft Office e OpenOffice.

Se comparadas, a suíte da Microsoft é utilizada em maior escala, deixando as demais

em grande desvantagem. Para justificar esta afirmação, é possível verificar um gráfico de

volume de buscas no Google para os termos durante os últimos seis anos, na Figura 9.

Figura 12 - Volume de buscas no Google para os termos Google Docs, Microsoft Office e OpenOffice

Fonte: Google Trends

5.2.1 Testes de Desempenho em Relação à Velocidade de Acesso

Foram assumidas seis diferentes velocidades de acesso à Internet, abordando desde

uma velocidade semelhante à de um modem de Internet discada até um link de acesso banda

larga comum em ambientes empresariais. As velocidades foram: 56Kbps, 100Kbps, 400Kbps,

1Mbps, 2Mbps e 6Mbps, dedicados a apenas um microcomputador.

O material utilizado para os testes foram 9 tipos de arquivos, sendo três no formato-

padrão dos aplicativos do Microsoft Office 2003, três do Microsoft Office 2007 e outros três

do OpenOffice 3.1. Cada um deles com características diferentes, tais como tamanho e

quantidade de elementos avançados (tabelas, sumários automáticos, quebras de página,

figuras etc.). Cada um deles está detalhado na Tabela 3.

Page 67: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

66

Tabela 3 - Características dos arquivos utilizados para os testes

Formato do Arquivo Tamanho Características

Microsoft Excel 2003 (.xls) 223KBPlanilha de cálculo com várias fórmulas utilizando operações básicas, uma figura e formatações especiais (bordas, títulos, cabeçalhos).

Microsoft PowerPoint 2003 (.ppt) 1,35MB Apresentação com 8 slides, diversas imagens, plano de fundo e vários estilos de formatação.

Microsoft Word 2003 (.doc) 1MBDocumento de texto com 4.153 palavras, 49 páginas, sumário automático, várias quebras de página, tabelas e figuras.

Microsoft Excel 2007 (.xlsx) 93KBPlanilha de cálculo com várias células contendo fórmulas utilizando operações básicas, uma figura e formatações especiais (bordas, títulos, cabeçalhos).

Microsoft PowerPoint 2007 (.pptx) - Não há suporte para este formato no Google Docs.

Microsoft Word 2007 (.docx) 878KBDocumento de texto com 4.153 palavras, 49 páginas, sumário automático, várias quebras de página, tabelas e figuras.

OpenOffice Calc 3.1 (.ods) 18KBPlanilha de cálculo com várias fórmulas utilizando operações básicas e formatações especiais (bordas, títulos, cabeçalhos).

OpenOffice Impress 3.1 (.odp) - Não há suporte para este formato no Google Docs.

OpenOffice Writer 3.1 (.odt) 422KBDocumento de texto com 12.482 palavras, 53 páginas, sumário automático, várias quebras de página, tabelas e figuras.

Os testes foram realizados em dias e horários diferentes, buscando encontrar variações

na banda de acesso em horários de maior e menor utilização da rede mundial, utilizando-se de

estatísticas para obtenção dos valores finais. Em todos os testes, o ambiente utilizado foi um

microcomputador com as seguintes especificações:

AMD Sempron(TM) 2400+

1.66 GHz, 512 MB de RAM

Microsoft Windows XP Professional SP3

Acesso à Internet por meio de link dedicado via Embratel

Os primeiros testes referem-se às variações de tempo de upload, carregamento e

impressão para arquivos de texto. Os gráficos das variações podem ser vistos nas Figuras 13,

14 e 15.

Page 68: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

67

Figura 13 - Variação no tempo de upload de documentos de texto

Figura 14 - Variação no tempo de carregamento de documentos de texto

Page 69: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

68

Figura 15 - Variação no tempo de impressão de documentos de texto

Na Figura 13 é possível perceber que o tempo de upload é maior para documentos

DOCX. Esta diferença se dá pelo fato de que, documentos do Microsoft Office 2007 possuem

um “novo formato de arquivo com base em XML, chamado Formatos XML Abertos do

Microsoft Office” (MICROSOFT, 2009). Arquivos deste formato “são compactados

automaticamente e, em alguns casos, podem ficar até 75 por cento menores”, de acordo com a

Microsoft (2009). Isto faz com que a conversão para o Google Docs seja mais demorada e,

como o processo de upload engloba também o processo de conversão, existe uma variação

significativa.

Em todos os gráficos relativos a documentos de texto pode-se perceber que, a partir da

marca de 1Mbps, os ganhos são mínimos. Isto permite afirmar que obtém-se o máximo

desempenho, não sendo possível diminuir muito significativamente este tempo, uma vez que

ele refere-se quase que completamente ao tempo de conversão para tarefas de upload e ao

tempo de geração de versão no formato PDF para tarefas de impressão. Outro fator que pode

interferir é a limitação imposta pelo servidor do serviço, neste caso do Google, que pode

estabelecer limites de banda por cliente, o que, quando atingido, não permite obter melhor

resultado no terminal cliente.

Em seguida, foram realizados testes com planilhas de cálculo contendo diversas

Page 70: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

69

fórmulas com operações básicas. Os resultados estão disponíveis nas Figuras 16, 17 e 18.

Figura 16 - Variação no tempo de upload de planilhas de cálculo

Figura 17 - Variação no tempo de carregamento de planilhas de cálculo

Page 71: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

70

Figura 18 - Variação no tempo de impressão de planilhas de cálculo

Nos testes com planilhas de cálculo há uma significante discrepância em arquivos

ODS em velocidades muito baixas, tanto para upload, quanto para carregamento e impressão.

O formato ODS, assim como o formato XLSX, possui um nível de compressão maior do que

arquivos do Microsoft Excel 2003 (XLS). Isto aumenta o tempo de upload, porque assim

como em documentos de texto, o processo de conversão do arquivo para o formato do Google

Docs é realizado no momento do upload, de maneira transparente ao usuário.

Analisando os gráficos acima exibidos é possível perceber uma grande variação entre

as velocidades mais baixas, diminuindo esta diferença conforme a velocidade de acesso à

Internet aumenta. Novamente, pode-se concluir que o aumento de velocidade implica em

vantagens até determinado limite, não sendo mais viável o aumento de velocidade da

conexão.

E por fim, a intenção foi também realizar testes de desempenho em torno de arquivos

de apresentação de slides. Contudo, a plataforma Google Docs não oferece suporte a arquivos

do tipo ODP e PPTX, sendo os testes, então, realizados apenas com um arquivo do Microsoft

PowerPoint 2003 (PPT). As variações de upload, carregamento e impressão podem ser

visualizadas na Figura 19.

Page 72: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

71

Figura 19 - Variação no tempo de tarefas sobre apresentações de slides

Percebe-se que a variação de upload, neste caso, não apresenta considerável diferença.

Já tarefas de carregamento e impressão são bastante variáveis de acordo com a velocidade de

acesso. Como o Google Docs gera arquivos no formato PDF ao efetuar uma solicitação de

impressão, conclui-se que o serviço esconde outra tarefa de conversão dentro de uma tarefa

comum.

Os testes realizados levam ao entendimento de que velocidades muito baixas não são

aconselháveis para um sistema em nuvem, cujo qual tem seu desempenho diretamente

dependente de limitações de acesso à Internet. Por outro lado, o aumento indiscriminado de

links de acesso à Internet pode não ser aconselhável da mesma forma, uma vez que a

limitação ocorre no tempo despendido para execução da tarefa, cujo qual não pode ser

reduzido.

Outro teste realizado em torno da questão desempenho engloba apenas um documento

de texto vazio do Google Docs e visa obter uma projeção da variação do tempo de upload de

um arquivo de imagem (JPEG) de 1,06MB, entre as diferentes velocidades mencionadas

acima. Os resultados de variação no tempo podem ser observados na Figura 20.

Page 73: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

72

Figura 20 - Variação no tempo de upload de uma imagem para o Google Docs

O tempo de upload do mesmo arquivo de imagem em diferentes velocidades mostra

novamente que, o aumento de links de acesso à Internet deve obedecer um limite mínimo e é

aconselhável que obedeça também um limite máximo. Efetuando uma análise pela ótica

custo-benefício, o aumento de um link de Internet para valores muito altos, pode não ser

interessante, já que o retorno é mínimo ou nulo.

O último teste realizado em torno da questão de desempenho baseado na plataforma

Google Docs consiste na utilização de três arquivos de texto com o mesmo conteúdo: um

deles ODT, o outro DOC e um terceiro DOCX. Os tamanhos são, respectivamente, 84KB,

362KB e 107KB. O tempo de upload de cada um deles, tarefa que inclui também conversão,

pode ser visualizado na Figura 21.

Page 74: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

73

Figura 21 - Tempo de upload e conversão de arquivos de texto com o mesmo conteúdo

5.2.2 Testes de Compatibilidade

Os mesmos arquivos utilizados nos testes de desempenho, detalhados na Tabela 3,

foram avaliados após conversão para a plataforma Google Docs. Os resultados não apontam

bom nível de compatibilidade entre suítes tradicionais desktop e o serviço do Google. Por

exemplo, arquivos de texto perderam recursos importantes como sumário automático (não

atualiza automaticamente), espaçamento entre linhas, imagens, números de página e quebras

de página. Em planilhas de cálculo, algumas fórmulas foram prejudicadas e a disposição das

colunas foi afetada para os três formatos de arquivo utilizados. Estes fatores afetam

diretamente a versão para impressão, que fica igualmente modificada.

Os testes de compatibilidade também abordaram a transferência de alguns elementos

avançados entre planilhas de cálculo e documentos de texto, entre as suítes desktop e a

plataforma Google Docs. Os resultados obtidos podem ser visualizados na Tabela 4.

Em contrapartida, a formatação de documentos totalmente no serviço Google Docs

garante uma melhor experiência ao usuário. A orientação é um pouco diferente das

tradicionais suítes desktop, porém as funções mais comuns podem ser encontradas para os três

editores: Docs, Spreadsheets e Presentations.

Page 75: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

74

Tabela 4 - Compatibilidade entre elementos das suítes

Origem Destino Compatível

Planilha de cálculo local Planilha de cálculo remota SimPlanilha de cálculo local Documento de texto remoto SimPlanilha de cálculo remota Planilha de cálculo local NãoPlanilha de cálculo remota Planilha de cálculo remota NãoPlanilha de cálculo remota Documento de texto local NãoPlanilha de cálculo remota Documento de texto remoto NãoFonte: o autor

5.2.3 Avaliação dos Resultados

A adoção de uma suíte de aplicativos para escritório implica, na maioria das vezes, na

necessidade de criação de novos documentos da etapa zero ou, em outros casos, na

necessidade de adaptação de documentos migrados. Esta premissa também é válida para

plataformas em nuvem, uma vez que a abordagem e a infraestrutura mudam para uma

orientação baseada e limitada ao navegador. Porém, recursos adicionais de edição

colaborativa, compartilhamento e portabilidade podem representar vantagens significativas

para determinados segmentos do mercado. Há a necessidade de uma avaliação dos recursos a

serem utilizados, a viabilidade destes e a realização de uma tentativa de migração de maneira

gradativa.

Da mesma forma, se torna necessário avaliar qual é a velocidade ideal para o número

de estações de trabalho em funcionamento na rede da empresa, em busca de uma relação

custo-benefício que melhor atenda às necessidades e não desperdice recursos. Desta maneira,

será possível obter um maior aproveitamento das vantagens econômicas e estruturais de

sistemas em nuvem. No caso do Google Docs, abordado neste capítulo, apesar de algumas

incompatibilidades entre suítes desktop e o serviço do Google, a mobilidade e a inexistência

de custos adicionais para a corporação, podem significar uma alternativa viável.

Page 76: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

6 SOLUÇÃO EM NUVEM PARA AMBIENTES CORPORATIVOS

São vários os serviços já existentes no mercado dentro do modelo em nuvem, como

citado anteriormente. Grande parte deles é oferecida gratuitamente, com determinadas

limitações. Contudo, a qualidade de tais serviços não é afetada, sendo eles tão bons quanto

aplicativos desktop, porém com recursos incorporados para suprir problemas de colaboração e

compartilhamento enfrentados em modelos tradicionais.

Este capítulo propõe a associação de algumas ferramentas já citadas neste trabalho,

oferecidas gratuitamente, como opção de ambiente para utilização em estações de trabalho de

ambientes corporativos ou em ambientes domésticos. É sabido que esta proposta não é a única

possível, apenas uma sugestão de ambiente.

6.1 PROPOSTA DE AMBIENTE

O ambiente proposto roda sobre um microcomputador com as seguintes

características:

AMD Sempron(TM) 2400+

1.66 GHz, 512 MB de RAM

Microsoft Windows XP Professional SP3

Acesso à Internet por meio de link de 1Mbps

Os serviços utilizados nesta proposta buscam compor um ambiente que supra a

maioria das necessidades de um ambiente de trabalho de modo generalista, isto é, aplicativos

de uso comum em todos os segmentos corporativos e pessoais serão reunidos em uma solução

que atenda às necessidades básicas. Em casos onde há o uso de ferramentas avançadas para

edição de imagens, vídeos e arquivos de áudio, por exemplo, é imprescindível a adoção de

uma infraestrutura nos moldes do Amazon EC2 para obtenção do desempenho necessário em

tais atividades.

Para a proposta, as seguintes atividades foram atendidas:

Page 77: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

76

• Navegação Web: O navegador escolhido é o Google Chrome. O motivo se deve ao

fato de que a engine de funcionamento do Chrome utiliza o modelo de threads, ou

seja, cada aba de navegação é tratada separadamente e uma é independente da outra.

Além disso, é possível criar atalhos de aplicativos Web, assemelhando-os a aplicativos

desktop, facilitando o acesso e aumentando a abstração de localização da infraestrutura

para o usuário.

• Edição de textos, planilhas de cálculo e apresentações de slides: A suíte online

escolhida é o Google Docs pelos mesmos motivos pelos quais foi objeto do estudo de

caso apresentado no capítulo anterior. Trata-se de um serviço de edição de documentos

de texto, planilhas de cálculo e apresentações de slides que oferece diversos recursos

semelhantes às suítes desktop tradicionais, mas possui adicionais de colaboração e

compartilhamento em tempo real.

• Gerenciamento de contatos profissionais: Alguns serviços em computação nas

nuvens para gerenciamento de contatos oferecem seus serviços sob pagamento, sendo

portanto descartados desta proposta. O serviço Google Contacts, integrado aos demais

serviços do Google, oferece uma plataforma completa para edição, gerenciamento e

exportação de contatos.

• Clientes de chat instantâneo: O cliente escolhido para a proposta é o Zoho Chat, um

serviço que é parte da plataforma Zoho, uma infraestrutura em nuvem com diversos

aplicativos para todos os grupos de usuários. O motivo da escolha pelo Zoho Chat é a

integração com Contas do Google, o que evita a necessidade de várias contas de

usuários, e a quantidade de clientes atendida pelo serviço, incluindo MSN Messenger,

Yahoo! Messenger, ICQ, entre outros.

• Cliente de e-mail: O e-mail escolhido foi o Gmail, o qual oferece excelente espaço de

armazenagem, integração com outros serviços, suporte a aplicativos externos e

possibilidade de upgrade de espaço em disco.

• Agendas de compromissos: Integrado ao Gmail, o serviço de agenda de

compromissos do Google, o Calendar, permite a criação de inúmeras agendas para

melhor organizar eventos, além de compartilhamento de informações e suporte à

disponibilização de versões públicas.

• Lista de tarefas: A lista de tarefas utilizada na proposta é a desenvolvida para o

Google App Engine no capítulo 5, cuja qual também utiliza login com Contas do

Google e uma interface simples para adição de pequenas tarefas individuais.

Page 78: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

77

• Gerenciador de projetos: O sistema escolhido foi o Zoho Projects, que oferece um

ambiente de gerenciamento e compartilhamento de projetos, o qual pode ser útil para

criação de projetos dentro do meio corporativo, incluindo a possibilidade de

colaboração entre membros da empresa.

• Rede social: O serviço LinkedIn é sugerido para relacionamentos profissionais. Trata-

se de um adicional à proposta, um serviço já bem aceito por empresas para alavancar

seus negócios e interagir com clientes e outras empresas.

Figura 22 - Área de trabalho e barra de inicialização rápida com atalhos de aplicativos remotos apresentados de forma semelhante a aplicativos desktop tradicionais

A preocupação na formulação deste ambiente leva em conta limitações de hardware

locais, orientação ao usuário e tarefas voltadas para a Web, armazenamento de dados

remotamente e a ocultação de localização para o usuário. Com o uso de atalhos semelhantes

aos de aplicativos desktop tradicionais, há uma abstração de localização para o usuário, que

Page 79: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

78

por sua vez, não deverá perceber diferenças muito grandes na execução de um aplicativo. A

Figura 22 mostra como ficariam organizados os elementos na Área de trabalho do ambiente

utilizado na proposta.

É possível observar também na Figura 22, a disposição dos elementos na barra de

inicialização rápida, ao lado do menu Iniciar, apresentando atalhos para os mesmos

aplicativos com ícones significativos e intuitivos. Outra localização de atalhos para o usuário

neste ambiente é dentro do menu Iniciar, como pode ser visualizado na Figura 23.

Figura 23 - Menu Iniciar com atalhos de aplicativos remotos apresentados de forma semelhante a aplicativos desktop

tradicionais

Cada um dos aplicativos utilizados neste ambiente sugerido, ao ser acessado pelo

usuário, é apresentado como um aplicativo, fugindo um pouco da ideia de apresentação de

páginas Web, graças a um recurso do Chrome onde o tratamento de aplicativos remotos é tido

como aplicações desktop. Exemplos desta apresentação ao usuário podem ser vistos nas

Figuras 24 a 31, onde é possível perceber a inexistência de barra de endereços, barra de

favoritos, entre outros elementos comuns a navegadores Web.

Page 80: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

79

Figura 24 - Google Contacts apresentado de maneira semelhante a um aplicativo desktop

Figura 25 - Google Docs apresentado de maneira semelhante a um aplicativo desktop

Page 81: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

80

Figura 26 - Zoho Projects apresentado de maneira semelhante a um aplicativo desktop

Figura 27 - Gmail apresentado de maneira semelhante a um aplicativo desktop

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81

Figura 28 - LinkedIn apresentado de maneira semelhante a um aplicativo desktop

Figura 29 - Google Calendar apresentado de maneira semelhante a um aplicativo desktop

Page 83: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

82

Figura 30 - To Do List apresentado de maneira semelhante a um aplicativo desktop

Figura 31 - Zoho Chat apresentado de maneira semelhante a um aplicativo desktop

Page 84: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

83

O uso de uma abordagem em nuvem como a sugerida pode representar um melhor

aproveitamento de recursos de hardware obsoletos ou limitados, sem a necessidade de

investimento na aquisição de recursos novos. Este modelo também prioriza o

compartilhamento e a colaboração online entre duas ou mais pessoas, o que agiliza o processo

de troca de informações, não afetando a maneira como o usuário interage com tais aplicativos.

Vale ressaltar que a proposta apresentada não é única, uma vez que um sistema em

nuvem deve ser inteiramente customizável, adaptando-se às necessidades do usuário. Esta

proposta classifica-se como Software como Serviço (SaaS), uma vez que cada serviço é

independente do outro e todos eles comportam-se como softwares, capazes de trocar

informações entre eles.

6.2 SISTEMA TRADICIONAL X SOLUÇÃO EM NUVEM

Comparando o dominante e já bem conhecido sistema tradicional e uma abordagem

em nuvem é possível ressaltar algumas vantagens no uso do segundo modelo, tais como:

• colaboração em evidência;

• compartilhamento de informações facilitado;

• reaproveitamento de recursos obsoletos de hardware;

• diminuição da preocupação com servidores e consequente redução no consumo de

energia elétrica e com pessoal;

• eliminação da preocupação com backups de rotina;

• substituição e migração de estações de trabalho facilitadas;

• ampliação de número de estações de trabalho facilitada;

• integração entre serviços em evidência;

• sistemas sempre atualizados sem perda de tempo ou de informações;

• acesso a informações de dispositivos móveis, em qualquer lugar do mundo com acesso

à Internet.

Page 85: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

CONCLUSÃO

Sistemas distribuídos têm como principal objetivo o ganho de desempenho na

associação de microprocessadores de maneira que seja possível dividir tarefas e processá-las

separadamente, promovendo paralelismo e encurtando o tempo de realização de tarefas de

processamento pesado. Após os clusters e grids, há poucos anos, surgiu a computação nas

nuvens, um novo modelo que visa reduzir principalmente os custos com tecnologia da

informação em ambientes corporativos.

A computação nas nuvens resgata a ideia antiga de cliente-servidor com pequenas

alterações. Neste novo modelo, o cliente realiza parte do processamento localmente e depende

de um servidor para um maior número de tarefas. Mais além, o cliente também depende do

servidor para armazenamento de dados e aplicações, os quais ficam localizados em servidores

fora das dependências da empresa, muitas vezes em áreas geográficas desconhecidas. Devido

a esta característica é que o nome computação nas nuvens foi adotado.

Entre as principais vantagens estão a facilitação da colaboração entre dois ou mais

usuários, o compartilhamento como item em evidência, a portabilidade e a redução de custos

com renovação de infraestrutura de TI. Em contrapartida, algumas preocupações ainda

consistem em desvantagens para o modelo, como questões de segurança no tráfego de dados

confidenciais via Internet e a dependência total de um link de acesso à Internet, cujo qual pode

ser interrompido a qualquer instante.

A solução ideal pode ser obtida com a contratação de serviços pagos de computação

nas nuvens, de acordo com a necessidade do usuário. Todos os sistemas são customizáveis e

se adaptam às exigências do modelo de negócio. Dentre os principais provedores, pode-se

citar IBM, Sun e Amazon. Cada um oferece uma ou mais soluções que podem ser

classificadas em tipos de acordo com a forma de entrega de serviços.

Para todos os tipos de computação nas nuvens, uma importante característica

prevalece: a redução do consumo de energia elétrica e, consequentemente, a redução na

emissão de poluentes na atmosfera. Esta é mais uma questão importante e alvo de muita

discussão, uma vez que o contexto atual sugere atitudes “verdes”. Uma vez desnecessária a

existência de servidores subutilizados nas dependências da empresa e a transferência de

processamento para servidores compartilhados entre diversos usuários ao redor do mundo, um

Page 86: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

85

melhor aproveitamento é, por consequência, obtido.

Outro importante fator a ser citado é o desenvolvimento. Para um programador, o

desenvolvimento de aplicativos para as nuvens não foge muito dos padrões Web. Existem as

limitações impostas pelas linguagens, mas na maioria dos casos, provedores de computação

nas nuvens abstraem complexidades de banco de dados distribuído e implementação de

escalabilidade com o uso de APIs bem definidas. Isto permite que o desenvolvedor preocupe-

se com o aplicativo e seu funcionamento em si, esquecendo detalhes de hospedagem,

planejamento de crescimento ou armazenagem, como pôde ser comprovado com o estudo de

caso em torno da plataforma Google App Engine. O desenvolvimento utiliza a linguagem

Python e o framework disponibilizado pelo Google, o qual oferece espaço em seus servidores

gratuitamente para hospedagem de aplicativos e auxilia no monitoramento de estatísticas e

logs de acesso. O conjunto de vantagens apresentado no estudo de caso leva à conclusão de

que é recomendável o uso do Google App Engine para aplicações simples e não-críticas em

termos de segurança.

O segundo estudo de caso apresentou resultados em termos de compatibilidade e

desempenho da plataforma em nuvem Google Docs. Durante esse, foi realizada uma coleta de

dados em relação ao tempo de tarefas de upload, carregamento e impressão de documentos de

texto, planilhas de cálculo e apresentações de slides com diferentes tipos de arquivos,

condicionados a diferentes velocidades de acesso e em variados horários do dia. Os resultados

obtidos deixam clara a necessidade de investimento em aumento de links de acesso à Internet

de modo a obter uma relação custo/benefício aceitável, pois com o uso de velocidades muito

baixas há uma clara perda de desempenho. Por outro lado, um aumento indiscriminado de

velocidade do link pode ocasionar desperdícios, pois a banda ficará subutilizada. Contudo, o

uso de velocidades muito baixas pode comprometer o desempenho das aplicações, as quais

são extremamente dependentes desta banda. De uma maneira geral, ainda há grande

dificuldade quanto à compatibilidade de software entre sistemas desktop tradicionais e

sistemas em nuvem, o que dificulta a migração de dados para adoção do modelo. Entretanto,

fatores positivos como a colaboração e o compartilhamento de dados e documentos são

evidentes e podem representar benefícios substanciais.

Para concluir, pode-se afirmar que a adoção de modelos computacionais distribuídos

em nuvem ainda deverá levar alguns anos para atingir o amadurecimento completo, de modo

que possam se tornar de fato viáveis. Também dependerão do investimento de provedores em

técnicas de aumento de segurança da informação para suas infraestruturas, bem como em

Page 87: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

86

melhorias de compatibilidade entre sistemas tradicionais e baseados em nuvem, facilitando

assim a migração de um ambiente para o outro, respectivamente.

Page 88: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

REFERÊNCIAS

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Page 91: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

ANEXOS

Page 92: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

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ANEXO A – Limitações do Google App Engine

Tabela A.1 – Solicitações

Recurso Cota padrão gratuita Cota com faturamento ativado

Limite diário Taxa máxima Limite diário Taxa máxima

Solicitações 1.300.000 solicitações

7.400 solicitações/minuto

43.000.000 solicitações

30.000 solicitações/minuto

Largura de banda de saída (faturável, inclui HTTPS)

10 gigabytes 56 megabytes/minuto

10 gigabytes gratuito; máximo de 1.046 gigabytes

740 megabytes/minuto

Largura de banda de entrada (faturável, inclui HTTPS)

10 gigabytes 56 megabytes/minuto

10 gigabytes gratuito; máximo de 1.046 gigabytes

740 megabytes/minuto

Tempo de CPU (faturável)

46 horas de CPU 15 minutos de CPU/minuto

46 horas de CPU gratuito, máximo de 1.729 horas de CPU

72 minutos de CPU/minuto

Tabela A.2 – Armazenamento de dados

Recurso Cota padrão gratuita Cota com faturamento ativado

Limite diário Taxa máxima Limite diário Taxa máxima

Chamadas da API de armazenamento de dados

10.000.000 chamadas

57.000 chamadas/minuto

140.000.000 chamadas

129.000 chamadas/minuto

Dados armazenados (faturável)

1 gigabyte Nenhum 1 gigabytes gratuito; sem máximo

Nenhum

Dados enviados à API 12 gigabytes 68 megabytes/minuto

72 gigabytes 153 megabytes/minuto

Dados recebidos da API

115 gigabytes 659 megabytes/minuto

695 gigabytes 1.484 megabytes/minuto

Tempo de CPU do armazenamento de dados

60 horas de CPU 20 minutos de CPU/minuto

1.200 horas de CPU 50 minutos de CPU/minuto

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Tabela A.3 – Mensagens

Recurso Cota padrão gratuita Cota com faturamento ativado

Limite diário Taxa máxima Limite diário Taxa máxima

Chamadas da API de mensagens

7.000 chamadas 32 chamadas/minuto

1.700.000 chamadas 4.900 chamadas/minuto

Destinatários de e-mail (faturável)

2.000 destinatários 8 destinatários/minuto

2.000 destinatários gratuito; máximo de 7.400.000 destinatários

5.100 destinatários/minuto

E-mail para administradores

5.000 e-mails 24 e-mails/minuto 3.000.000 e-mails 9.700 e-mails/minuto

Dados enviados no corpo da mensagem

60 megabytes 340 kilobytes/minuto

29 gigabytes 84 megabytes/minuto

Anexos enviados 2.000 anexos 8 anexos/minuto 2.900.000 anexos 8.100 anexos/minuto

Dados enviados como anexos

100 megabytes 560 kilobytes/minuto

100 gigabytes 300 megabytes/minuto

Tabela A.4 – Obtenção de URL

Recurso Cota padrão gratuita Cota com faturamento ativado

Limite diário Taxa máxima Limite diário Taxa máxima

Chamadas da API de obtenção de URL

657.000 chamadas 3.000 chamadas/minuto

46.000.000 chamadas

32.000 chamadas/minuto

Dados enviados para a obtenção de URL

4 gigabytes 22 megabytes/minuto

1.046 gigabytes 740 megabytes/minuto

Dados recebidos da obtenção de URL

4 gigabytes 22 megabytes/minuto

1.046 gigabytes 740 megabytes/minuto

Tabela A.5 – Manipulação de imagens

Recurso Cota padrão gratuita Cota com faturamento ativado

Limite diário Taxa máxima Limite diário Taxa máxima

Chamadas da API de manipulação de imagens

864.000 chamadas 4.800 chamadas/minuto

45.000.000 chamadas

31.000 chamadas/minuto

Dados enviados à API 1 gigabytes 5 megabytes/minuto 560 gigabytes 400 megabytes/minuto

Dados recebidos da API

5 gigabytes 28 megabytes/minuto

427 gigabytes 300 megabytes/minuto

Transformações executadas

2.500.000 transformações

14.000 transformações/minuto

47.000.000 transformações

32.000 transformações/minuto

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Tabela A.6 – Cache de memória

Recurso Cota padrão gratuita Cota com faturamento ativado

Limite diário Taxa máxima Limite diário Taxa máxima

Chamadas da API do cache de memória

8,600,000 48.000 chamadas/minuto

96,000,000 108.000 chamadas/minuto

Dados enviados à API 10 gigabytes 56 megabytes/minuto

60 gigabytes 128 megabytes/minuto

Dados recebidos da API

50 gigabytes 284 megabytes/minuto

315 gigabytes 640 megabytes/minuto

Page 95: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

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ANEXO B – Código-fonte do aplicativo-exemplo para Google App Engine

app.yamlapplication: todolist-tccversion: 1runtime: pythonapi_version: 1

handlers:- url: /stylesheets static_dir: stylesheets

- url: /images static_dir: images

- url: /javascript static_dir: javascript

- url: /.* script: todolist-tcc.py

- url: /visualiza/.* script: visualiza.py

index.yamlindexes:

# AUTOGENERATED

# This index.yaml is automatically updated whenever the dev_appserver# detects that a new type of query is run. If you want to manage the# index.yaml file manually, remove the above marker line (the line# saying "# AUTOGENERATED"). If you want to manage some indexes# manually, move them above the marker line. The index.yaml file is# automatically uploaded to the admin console when you next deploy# your application using appcfg.py.

# Unused in query history -- copied from input.- kind: Usuario properties: - name: nome - name: categoria - name: date direction: desc

# Used 18 times in query history.

Page 96: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

95

- kind: Usuario properties: - name: nome - name: categoria direction: desc - name: date direction: desc

# Unused in query history -- copied from input.- kind: Usuario properties: - name: nome - name: date direction: desc

index.html<html> <head>

<META HTTP-EQUIV="Content-Type" CONTENT="text/html; charset=ISO-8859-1"> <link type="text/css" rel="stylesheet" href="/stylesheets/main.css" /> <script src="/javascript/jquery-1.2.6.min.js" type="text/javascript"></script>

<title> TO DO LIST </title> </head>

<body> <ul>

{% if user %}Bem vindo ao <b>ToDoList</b>. Voc&ecirc; est&aacute; logado

como: <b> {{user}} </b>|{% endif %}<a href="{{ url }}">{{ url_linktext }}</a>

</ul>

<ul>{% if user %}

<table border="3" width=100% ><tr VALIGN=TOP><td width=565><h2>Nova tarefa:</h2>

<li> <form action="/toDoList" method="post">

<label>Tarefa: </label><br><input type="text" name="tarefa" size="80">

<br><label>Descri&ccedil;&atilde;o: </label><br>

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<div><textarea name="descricao" rows="3" cols="77"></textarea>

<br><label>Data In&iacute;cio: </label><br><input type="text"

name="dateInicio" size="10"><br><label>Data T&eacute;rmino: </label><br><input type="text"

name="dateTermino" size="10"><br><label>Prioridade: </label><br><font color=black size="3" face="Arial">

<input type="radio" name=categoria value="1">1<input type="radio" name=categoria value="2">2<input type="radio" name=categoria value="3"

checked>3<input type="radio" name=categoria value="4">4<input type="radio" name=categoria value="5">5

</font><br><br><div><input type="submit" value="Incluir"></div>

</form> </td>

<td> <h2>Tarefas pendentes: {{tarefas}}</h2>

{% for usuario in usuarios %}{% if usuario.nome %}<li><label>Tarefa: </label> <font color=black size="3"

face="Arial"> {{ usuario.tarefa|escape }} </font><br><label>Descri&ccedil;&atilde;o: </label> <font color=black

size="3" face="Arial"> {{ usuario.descricao|escape }}</font><br><label>Data In&iacute;cio: </label> <font color=black

size="3" face="Arial"> {{ usuario.dateInicio|escape }} </font><label>Data T&eacute;rmino: </label> <font color=black

size="3" face="Arial"> {{ usuario.dateTermino|escape }} </font><br><label>Prioridade: </label> <font color=black size="3"

face="Arial"> {{ usuario.categoria|escape }} </font><br> <a class="done" href="/apaga?id={{usuario.key.id}}" ><img

border="0" src="/images/apagar.gif"></a><a class="email" href="/email?id={{usuario.key.id}}" ><img

border="0" src="/images/mail.gif"></a> {% else %} {% endif %}{% endfor %}

</td>

</tr>

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97

</table> </ul>{% else %}

<h2> Efetue login com sua Conta do Google para criar e visualizar suas listas de tarefas. </h2>

{% endif %}</ul>

</table>

<center> <img src="http://code.google.com/appengine/images/appengine-silver-120x30.gif" alt="Powered by Google App Engine" /></center>

</body></html>

todolist-tcc.pyimport cgiimport os

from google.appengine.ext.webapp import templatefrom google.appengine.api import usersfrom google.appengine.ext import webappfrom google.appengine.ext.webapp.util import run_wsgi_appfrom google.appengine.ext import dbfrom google.appengine.api import mail

class Usuario(db.Model): nome = db.UserProperty() tarefa = db.StringProperty() descricao = db.StringProperty(multiline=True) date = db.DateTimeProperty(auto_now_add=True) dateInicio = db.StringProperty() dateTermino = db.StringProperty() categoria = db.StringProperty()

class ToDoList(webapp.RequestHandler): def post(self): usuario = Usuario()

if users.get_current_user(): usuario.nome = users.get_current_user()

usuario.tarefa = self.request.get('tarefa') usuario.descricao = self.request.get('descricao') usuario.dateInicio = self.request.get('dateInicio') usuario.dateTermino = self.request.get('dateTermino') usuario.categoria = self.request.get('categoria')

Page 99: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

98

usuario.put()

self.redirect('/')

class Email(webapp.RequestHandler): def get(self): user = users.get_current_user() if user: raw_id = self.request.get('id') id = int(raw_id) usuario = Usuario.get_by_id(id) message = mail.EmailMessage(sender=user.email(), subject = usuario.tarefa ) message.to = user.email() message.body = usuario.descricao message.send() self.redirect('/')

class Apaga(webapp.RequestHandler): def get(self): user = users.get_current_user() if user: raw_id = self.request.get('id') id = int(raw_id) usuario = Usuario.get_by_id(id) usuario.delete() self.redirect('/')

class MainPage(webapp.RequestHandler): def get(self): consulta_usuario = Usuario.gql("WHERE nome = :1 ORDER BY categoria desc, date DESC", users.get_current_user()) usuarios = consulta_usuario.fetch(100) user = users.get_current_user() if users.get_current_user(): url = users.create_logout_url(self.request.uri) url_linktext = " Sair " else: url = users.create_login_url(self.request.uri) url_linktext = ' Fazer Login '

template_values = { 'usuarios': usuarios, 'user': user, 'tarefas': consulta_usuario.count(), 'url': url, 'url_linktext': url_linktext, }

Page 100: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

99

path = os.path.join(os.path.dirname(__file__), 'index.html') self.response.out.write(template.render(path, template_values))

application = webapp.WSGIApplication( [('/', MainPage), ('/toDoList', ToDoList), ('/apaga', Apaga), ('/email', Email)], debug=True)

def main(): run_wsgi_app(application)

if __name__ == "__main__": main()

main.cssbody { font-family: arial; background-color: MediumTurquoise; margin-left: 10pt;}span { background:#def3ca; padding:3px; float:left; }h1{ color: red;}h2{ color: DarkSlateGray;}label{font-weight: bold;

color: RoyalBlue;} textarea{ font-family: arial; font-size: 10pt;} input{ font-family: arial; font-size: 10pt;} UL { background: Azure;

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100

margin: 12px 12px 12px 12px; padding: 3px 3px 3px 3px; }LI { color: white; background: PowderBlue; margin: 12px 12px 12px 12px; padding: 12px 0px 12px 12px; list-style: none }

Page 102: Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação

101

ANEXO C – Tabela de Dados Coletados nos Testes com Google Docs