Em tempos de Redes Sociais e Internet das Coisas, cujo crescimento do workload é geralmente muito alto e extrapola qualquer demanda inicialmente prevista, vamos abordar nesta sessão alguns conceitos e técnicas que podem ajudar no planejamento de capacidade de sistemas com estas características, e que também podem ser aplicados a alguns sistemas tradicionais.

1. Proibida cópia ou divulgação sem
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17 de Maio de 2017
Adelson Lovatto
Como endereçar o planejamento de capacidade em
sistemas com crescimento acelerado e/ou
imprevisível?

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O que IoT (Internet das Coisas) e Redes Sociais tem em comum?
tem crescimento acelerado e de difícil previsão
1,9 bilhões de
usuários ativos no
facebook em 2017
212 bilhões de
objetos conectados
até 2020
(28 vezes a população
mundial)

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Crescimento imprevisível não é “privilégio” destas novas
tecnologias...
• ... sistemas mais “tradicionais” também estão sujeitos a variações na
demanda, que dificultam o uso de métodos tradicionais de planejamento
de capacidade
ITResourceUsage
Time
BaselineUsage
Growthin"existing" applications
NewApplications
Environmental Changes
t0
t
1

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Como endereçar esta questão?
• antes de entrar mais a fundo no encaminhamento da solução
para este problema, vamos entender um pouco melhor
alguns conceitos...

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Enquanto a INTERNET ‘normal’ conecta
apenas computadores...
a INTERNET DAS COISAS conecta
também outros dispositivos...
Vamos começar entendendo um pouco melhor o que é IoT

6. Proibida cópia ou divulgação sem
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• uma rede de dispositivos conectados, podendo ser
desde um monitor cardíaco até uma geladeira...
• a integração do mundo físico com o mundo
eletrônico
• não só à conexão, em si, mas também ao
gerenciamento dos dispositivos
Internet das Coisas, também conhecida como IoT (Internet of Things), abrange:
Internet das Coisas = IoT

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não tem
nada para
comer
nós
precisamos
conversar,
geladeira...
não se esqueça de
comprar leite
Um exemplo muito simples...

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• https://www.apple.com/lae/ios/home/
Outro exemplo: Automação de residências

9. Proibida cópia ou divulgação sem
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• http://www.volkswagen.co.uk/technology/adaptive-cruise-control-acc
Outro exemplo: Adaptive Cruise Control

10. Proibida cópia ou divulgação sem
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• https://nest.com/thermostat/meet-nest-thermostat/
Outro exemplo: Termostato

11. Proibida cópia ou divulgação sem
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• O protocolo MQTT é principal
protocolo de comunicação
usado na IoT
• Esse protocolo foi projetado
para troca eficiente de dados
em tempo real para sensores e
dispositivos móveis
• MQTT roda sobre TCP/IP, o
mesmo protocolo da internet
tradicional...
Como funciona a IoT

12. Proibida cópia ou divulgação sem
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internet tradicional versus internet das coisas

13. Proibida cópia ou divulgação sem
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• Uma comunicação MQTT é
composta das seguintes partes:
• publishers (quem irá
disponibilizar informações);
• subscribers (quem irá
receber as informações)
• broker (servidor MQTT, na
nuvem / acessível de
qualquer lugar do planeta
que contenha conexão com
a Internet).
• Teoricamente, não há limite
especificado de subscribers e
publishers em uma mesma
comunicação MQTT, pois o limite
nesse aspecto é do servidor em
lidar com as conexões.
voltando ao protocolo MQTT....

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Como esta comunicação ocorre na prática...

15. Proibida cópia ou divulgação sem
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• Publishers enviam
informação para o Broker,
subscribers recebem
informação do Broker e o
Broker gerencia a troca de
mensagens.
• O trabalho pesado fica a
cargo do Broker, deixando
os sistemas embarcados
livres para gerenciar outras
atividades.
Como os dispositivos se comunicam?

16. Proibida cópia ou divulgação sem
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• Uma mensagem MQTT publicada / enviada possui duas partes importantes:
• Tópico – “chave” / identificação da informação publicada. É usado para direcionar
a informação publicada / enviada a quem assina (quem “dá subscribe”) no tópico.
• Payload – informação propriamente dita
• Um publisher envia as informações em um dado momento. Os subscribers e
publishers, também estão conectados aos brokers e “escutando” mensagens
trafegadas com o tópico-alvo.
• Quando uma mensagem com o tópico alvo é publicada, automaticamente são
direcionadas aos subscribers.
Anatomia de uma conversa “MQTT”

17. Proibida cópia ou divulgação sem
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• sensores
• gateways
• atuadores
Arduino
sensor temperatura
Raspberry Pi
Quais são os produtos de Hardware que estão por trás de IoT?

18. Proibida cópia ou divulgação sem
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• em fábricas:
• prevenir acidentes causados por falhas em equipamentos, colocando-se
sensores em componentes para identificar fadiga/desgaste de peças, antes que
causem um prejuízo maior
• em hospitais:
• para monitorar equipamentos diversos (de imagem, de laboratório, na UTI...) e
auxiliar médicos na tomada de decisões, diagnóstico e medicação
• no campo:
• para otimizar o plantio e colheita com sensores e atuadores de humidade,
vento, temperatura do solo, etc
• no varejo:
• reportar dados de consumo para agilizar reposição de produtos, entender onde
e quando determinados itens são comprados, etc
Outros exemplos de aplicação da tecnologia IoT...

19. Proibida cópia ou divulgação sem
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• http://discover-iot.eu-gb.mybluemix.net/#/play
demo

20. Proibida cópia ou divulgação sem
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É possível prever o crescimento destes sistemas?
• Para sistemas tradicionais costumamos usar técnicas/algoritmos
diversos, tais como cadeia de Markov a teoria das filas:
– que permite prever o comportamento de um sistema que cresce
aleatoriamente, através de modelos matemáticos que permitem
dimensioná-lo de forma a evitar gargalos e disperdícios

21. Proibida cópia ou divulgação sem
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Há outros modelos matemáticos que podem ser considerados?
• Teoria dos grafos
– uma infinidade de trabalhos já foram desenvolvidos
propondo o uso desta teoria para planejamento de
capacidade, alterando os parâmetros que normalmente
observamos quando fazemos este tipo de estudo...

22. Proibida cópia ou divulgação sem
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O que são Grafos?
• o desafio era confirmar se era possível caminhar por 7 pontes sem nunca cruzar
a mesma ponte 2 vezes
fonte: Wikipedia
Em 1736 Leonhard Euler propôs um problema matemático (conhecido como
“As 7 pontes de Königsberg) que deu origem à Teoria dos Grafos:

23. Proibida cópia ou divulgação sem
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Onde a Teoria dos Grafos é usada?
(O Problema do Caixeiro Viajante (PCV)
é um problema que tenta determinar a
menor rota para percorrer uma série de
cidades (visitando uma única vez cada
uma delas), retornando à cidade de
origem
fonte: Wikipedia

24. Proibida cópia ou divulgação sem
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Onde a Teoria dos Grafos é usada hoje?

25. Proibida cópia ou divulgação sem
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Atuadores
Sensores
Gateways
se assemelham a “grafos”... considerando que os
2 são baseados em “relacionamentos” e
“respostas”...
IoT e grafos...

26. Proibida cópia ou divulgação sem
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Que outras técnicas podem ser consideradas?
• Business Scalability Forecasting
– técnica para mapear drivers de negócio, ajudando no dimensionamento de
recursos de TI.
Advertising
I/T
Sales
Engineering
Personnel.
Corporate.
Business Drivers (BD) -Global business variables/events/factors
that cause workloads to vary.
PurchasingShipping
Tran
A
Tran
B
Tran
C
System B
Business To I/T Translation
Production
Orders
Tran
X
Tran
Y
Tran
Z
System A
<-- Resource Data Collection -->
Accounts
Payable
Tran
P
Tran
Q
I/T Workload Components (IWC) -
Breakdown of workload into "I/T" defined
work components.
Business Workload Components (BWC) -
Breakdown of workload into "Business"
defined work components.
Workloads -Unique types of work put on the I/S system. Usually an
application or general group of users performing similar work.
System C
Workload Characterization -Breakdown of workloads into measurable
transactions for current resource usage understanding and future projections.

27. Proibida cópia ou divulgação sem
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E se invertêssemos o fluxo?
Um experimento em escadas
rolantes mostrou que o sistema seria
mais eficaz as pessoas ficarem
paradas nas escadas rolantes, ao
invés de caminhar sobre elas para
tentar ganhar tempo.
fonte: The New York Times
• BSF “reverso”
– e se ao invés de mapear os drivers de negócio para determinar sua influencia no sizing
de TI... pudéssemos influenciar o “negócio” a partir das necessidades / limitações de
capacidade?

28. Proibida cópia ou divulgação sem
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Como nem sempre (ou quase nunca) é possível mudar o
comportamento da demanda de negócio...
... a melhor alternativa é considerar o uso de um sistema híbrido, no qual uma
parte do sistema rode em ambiente tradicional (on-premisses), e uma outra
parte fique na “cloud”, para acomodar crescimentos repentinos
CloudON-PREMISE

29. Proibida cópia ou divulgação sem
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Mas como achar a combinação ideal?
pizza
congelad
a
delivery comer na
pizzaria
fazer
pizza em
casa
orestaurantegerencia
vocêgerencia

30. Proibida cópia ou divulgação sem
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Mas como achar a combinação ideal?
IaaS
Infra as a
Service
PaaS
Platform as a
Service
SaaS
Software as
a Service
on
premisse
s
ofornecedorde
cloudgerencia
vocêgerencia

31. Proibida cópia ou divulgação sem
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São várias as combinações possíveis...

32. Proibida cópia ou divulgação sem
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A escolha do melhor modelo sempre vai depender de uma análise
técnica minuciosa... e também financeira!
TCO do
Ambiente Atual
TCO do
Ambiente Proposto
(1) (2) (3)(-) (=)
Benefícios
$$$
TCO = Total Cost of Ownership

33. Proibida cópia ou divulgação sem
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OBRIGADO