A jornada para a computação unificada
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A jornada para a computação unificada ©2010 Enterprise Management Associates, Inc. Todos os direitos reservados. | www.enterprisemanagement.com
A jornada para a computação unificada
Um white paper da ENTERPRISE MANAGEMENT ASSOCIATES® (EMA™)
Preparado para a Cisco
Abril de 2010
EMA: PESQUISA DE GESTÃO DE DADOS E TI,
CONSULTORIA E ANÁLISE DO SETOR
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Sumário
Sumário Sumário Executivo ............................................................................................................................................... 3
Introdução.............................................................................................................................................................. 3
A jornada para a computação unificada ........................................................................................................... 5
Blocos estruturais do UCS ........................................................................................................................... 6
Servidores UCS ..................................................................................................................................... 6
Estrutura Unificada .............................................................................................................................. 7
VN-Link ................................................................................................................................................. 8
Extended Memory Technology ......................................................................................................... 8
UCS Manager ........................................................................................................................................ 9
Perfis de serviço UCS ........................................................................................................................ 11
Perspectiva da EMA .......................................................................................................................................... 11
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Sumário Executivo As exigências dos data centers atuais diferem muito daquelas de 5 anos atrás. Avanços na virtualização
finalmente trouxeram à luz a visão de data centers realmente adaptáveis às constantes mudanças nas
necessidades dos negócios de acordo com as possibilidades. Ao mesmo tempo, a virtualização também
forçou uma grande mudança no gerenciamento do data center. Não é mais aceitável considerar vários
aspectos de computação, armazenamento e domínios de rede como silos separados. Todas as três
“pilhas” de tecnologia agora devem ser gerenciadas por um orquestrador baseado em políticas,
centralizado, que entenda de virtualização, determinando automaticamente a combinação certa de
hardware e software necessária para atender a uma determinada necessidade de negócios.
A virtualização também apresentou desafios adicionais ao data center em termos de otimização de
capacidade. Muitos servidores dos dias de hoje não são mais servidores de aplicativos monolíticos para
um único propósito, restritos pela potência do processador. Graças às máquinas virtuais (VMs), os
servidores agora executam múltiplas VMs para maximizar a utilização do hardware; os avanços na
virtualização agora permitem mover facilmente VMs de uma máquina para outra. Isso fez com que o
total de memória disponível hoje se transformasse na principal restrição de recursos ― muito mais do
que a potência de computação.
O Cisco Unified Computing System, ou UCS, é um conjunto inovador de tecnologias que define o estágio
para atender aos requisitos do data center — de hoje e de amanhã. Projetado organicamente e
totalmente criado pela Cisco em parceria com líderes do setor, como a BMC, a Citrix e a Intel, o UCS
mostra grande potencial para colocar em prática a visão do “Data Center 3.0” da Cisco, além de permitir
que os clientes implantem a solução gradativamente, aproveitando os investimentos de vários
fornecedores existentes e obtendo um sólido ROI de cada estágio no processo.
O Cisco Unified Computing System, ou UCS, é um conjunto inovador de tecnologias que define o
estágio para atender aos requisitos do data center — de hoje e de amanhã.
Introdução Condições econômicas, junto a pressões competitivas cada vez maiores, continuam fazendo com que a
TI aumente a eficiência do data center ao mesmo tempo em que diminui as despesas gerais. Iniciativas
de “TI ecológica” que visam diminuir a emissão de carbono de uma organização pela redução da
demanda de energia e resfriamento do data center alinham-se de forma conveniente com as metas
financeiras corporativas, economizando dinheiro e aumentando a eficiência no processo.
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A virtualização emergiu como a tecnologia central para alcançar essas metas, permitindo que a TI
simultaneamente aumente a eficiência e reduza as despesas. O armazenamento virtual, por exemplo,
acabou com a necessidade de grandes armazenamentos de dados em cada servidor separado e
simplificou drasticamente o processo de backup e recuperação, reduzindo tanto despesas operacionais
quanto de capital.
As máquinas virtuais, ou VMs, englobam todo o ambiente de aplicativos de negócios em um pacote
independente, que pode ser movido de forma rápida e fácil pelo data center, desconsiderando muitas
das dependências de aplicativos do hardware do servidor. As VMs estão emergindo como a nova
“unidade atômica” da virtualização, atuando como o alicerce de muitas estratégias de virtualização de
provedores de serviço e empresas. Os fornecedores têm respondido ao replicar tecnologias de VM
originalmente projetadas para mainframes, incluindo hipervisores que atuam como abstração
intermediária e camada de gerenciamento entre as VMs e o hardware subjacente. A VMware, em
particular, tem liderado o setor com sua tecnologia VMotion, que permite mover VMs em execução de
um servidor para outro, sem a necessidade de interromper o serviço.
Muitas organizações de TI, diante de uma série de tecnologias de virtualização não gerenciáveis, tentaram
criar seus próprios mecanismos para gerenciar e automatizar os diversos silos de virtualização. Em geral,
essas organizações que tentaram combinar soluções de diversos fornecedores experimentaram resultados
ruins que tornaram extremamente difícil gerar todo o valor de seus investimentos.
O que é necessário é uma arquitetura integrada para distribuir os silos de virtualização e fornecer
comando e controle centralizados pelo data center. A arquitetura também precisa ser capaz de definir e
implementar políticas, capturar e armazenar estados do sistema, bem como automatizar muitas das
tarefas de gerenciamento rotineiras que assolam diariamente o pessoal do data center. Um sistema
baseado nessa arquitetura determina automaticamente a combinação correta de recursos necessários
para suportar um aplicativo em execução no data center. Conforme as demandas dos negócios
aumentam e diminuem, esse sistema deve ser capaz de decidir, de forma inteligente, quais recursos
alocar e para quais aplicativos isso será feito, movendo VMs pelo data center e provisionando hardware
conforme estabelecido pelas políticas predefinidas.
Nesse mundo perfeito, haveria harmonia entre atender os objetivos de negócios e maximizar a relação
custo/desempenho dos ativos do data center, mantendo o máximo de desempenho e extraindo todo o
valor dos investimentos no data center. Essa é a visão de uma “nuvem privada”, que, até recentemente,
era mais irreal do que real.
A Cisco investiu muito para obter um grande progresso e concretizar essa visão com sua iniciativa “Data
Center 3.0”. A Computação unificada, um dos principais componentes dessa iniciativa, foi apresentada
em março de 2009. Ela inclui diversas lições aprendidas ao analisar os erros cometidos no passado por
outros fornecedores e depois obter melhorias. Exemplos desses erros incluem “arquiteturas acidentais”
resultantes de múltiplas pilhas de gerenciamento amarradas juntas, a utilização de tecnologias e
interfaces proprietárias fechadas, além de recursos de E/S de rede e memória limitados que
atrapalhavam muitas das primeiras tentativas nas arquiteturas de data centers integradas.
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O Cisco Unified Computing System, ou UCS, é uma arquitetura de hardware e software bem projetada
que combina, de forma eficiente, o gerenciamento de computação virtualizada, rede e acesso de
armazenamento, com um gerenciador baseado em políticas centralizado (conhecido como Unified
Computing Manager), que permite que a Cisco fique ainda mais perto de alcançar plenamente a visão
de nuvem privada. Este documento examinará o Cisco Unified Computing System como uma solução
para os requisitos dos data centers altamente complexos dos dias de hoje e descreverá a jornada que as
organizações que investiram no UCS podem esperar vivenciar.
A jornada para a computação unificada Nos últimos anos, muitas organizações adiaram os ciclos de atualização de hardware devido a incertezas
econômicas. Hoje, essas organizações agora enfrentam longas atualizações atrasadas e precisam
assegurar que cada centavo gasto em atualizações gere um valor substancial para os negócios.
A estratégia do Cisco Unified Computing System (UCS) é projetada para ser implantada
gradualmente em três estágios gerenciados, sendo que cada um proporciona valor rápido e
substancial aos negócios.
A estratégia do Cisco Unified Computing System (UCS) é projetada para ser implantada gradualmente em
três estágios gerenciados, sendo que cada um proporciona valor rápido e substancial aos negócios. A
primeira etapa, a implantação do hardware de servidor otimizado para a virtualização, permite consolidar
o servidor. A segunda etapa envolve o estabelecimento de uma estrutura de rede unificada, virtualizando
completamente padrões e pilhas de rede separadas entre uma estrutura de rede comum de alta
velocidade e baixa latência. A terceira e última etapa envolve a implantação de um sistema de
gerenciamento baseado em políticas centralizado, capaz de gerenciar as tecnologias implantadas nas duas
primeiras etapas, bem como os outros sistemas “legados” que continuarão existindo no data center.
O UCS combina os mais recentes avanços em tecnologias de virtualização, rede, servidor e
gerenciamento de uma maneira que possa revolucionar o data center da mesma forma que a Cisco
revolucionou a rede no data center (e que possa ir além). Como se poderia esperar, soluções altamente
integradas, como o UCS, requerem certo valor de investimento em UCS antes de concretizar o pleno
potencial da arquitetura. Embora o UCS exija hardware de servidor e de rede UCS, ele está longe de ser
uma estratégia 100% fechada, pois ele foi projetado pela Cisco de forma consciente, em torno de
diversos padrões abertos para assegurar a integração com os investimentos do data center responsável.
A Cisco também trabalhou em conjunto com diversos líderes do setor para projetar o UCS, incluindo a
Intel, a VMware e a BMC, garantindo a compatibilidade do UCS com uma ampla variedade de
tecnologias de terceiros.
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O UCS combina os mais recentes avanços em tecnologias de virtualização, rede, servidor e
gerenciamento de uma maneira que possa revolucionar o data center da mesma forma que a
Cisco revolucionou a rede no data center (e que possa ir além).
Blocos estruturais do UCS Como mencionado anteriormente, o UCS foi projetado para ser implantado gradativamente, de modo
que cada estágio possa proporcionar um substancial valor de negócios por si só. Os “blocos estruturais”
que formam a fundação dessa estratégia são os servidores otimizados para virtualização, a estrutura de
rede unificada e um gerenciador UCS centralizado. É importante observar que, diferentemente de
diversas ofertas da concorrência, é possível implantar cada um dos blocos estruturais do UCS de forma
independente e paralela aos investimentos de tecnologia existentes.
Servidores UCS
O primeiro alicerce na fundação do UCS é um conjunto de servidores inovadores, otimizados para
virtualização. Todos os servidores UCS compartilham diversas características em comum, incluindo a
capacidade de comunicação via Cisco Unified Fabric para acesso à rede de alta velocidade, o suporte a
placas de interface virtual VN-Link que abstraem a configuração de rede da máquina virtual do hardware
físico e a tecnologia Cisco Extended Memory para proporcionar duas ou três vezes mais quantidade de
memória física do que as ofertas da concorrência.
Figura 1: Servidores blade Cisco B-Series e servidores montados em rack C-Series
Os servidores UCS da Cisco estão disponíveis na configuração de blade/chassi, conhecida como “B-Series”,
ou na configuração de montagem em rack, conhecida como “C-Series”. Eles suportam o Cisco Unified
Fabric, descrito abaixo, fornecendo interconexões de alta velocidade (10 Gbps) a redes LAN, de
armazenamento e de computação por um único tipo de mídia. Eles também aproveitam a Cisco Extended
Memory Technology, que permite que servidores de dois soquetes UCS suportem até 384 GB de RAM e
que servidores de quatro soquetes suportem até 512 GB. Os servidores UCS também incorporam placas de
interface virtual VN-Link, fornecendo uma conexão direta totalmente gerenciada entre placas de interface
de rede virtual VM (vNICs) e switches Cisco habilitados para VN-Link, via Cisco Unified Fabric.
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Um dos benefícios dessa virtualização é a capacidade de abstrair o hardware dos aplicativos executados
nele, por toda a interface de rede. Quando um novo servidor é adicionado ao sistema, o UCS Manager
praticamente elimina a configuração manual, detecta automaticamente o novo hardware, provisionando-
o de acordo com políticas predefinidas. Esse é um provisionamento verdadeiramente “bare-metal”.
Estrutura Unificada
O Cisco Unified Fabric é um passo imenso rumo à tecnologia de rede de data centers. A conectividade
clássica de data center exigia redes físicas separadas para LANs (Ethernet), armazenamento (Fibre
Channel) e gerenciamento (como cluster de servidores). Adicionar um segundo adaptador redundante
para cada tipo de conexão e cada servidor blade ou montado em rack pode exigir o uso de até 6 portas —
um verdadeiro emaranhado de cabos. Some todas as tecnologias de switches e de pontes upstream
necessárias para fazer tudo isso funcionar, a energia e o resfriamento extras necessários; dessa forma,
será fácil entender por que as despesas com rede de data center são tão altas.
O Cisco Unified Fabric é uma inovadora abordagem de “cabeamento único”, baseada no padrão Fibre
Channel over Ethernet (FCoE), que combina suporte ao Fibre Channel e à Ethernet por uma única mídia
de fibra de alta largura de banda e baixa latência, de 10 Gbps. Um dos principais benefícios do Unified
Fabric é que ele permite alterar configurações de E/S de servidor ao longo do tempo, sem a necessidade
de alterar o cabeamento físico, uma incrível economia de custos operacionais e de capital. O UCS
Manager, descrito a seguir, fornece controle, configuração e ponto de gerenciamento centralizados para
todos os dispositivos UCS conectados pelo Unified Fabric. As economias de custos multiplicam-se
rapidamente por meio da diminuição de cabeamento do servidor, de seis portas por servidor para duas,
além de economias em equipamento por meio da redução dos requisitos de hardware de rede e
menores custos de manutenção contínua.
Figura 2: Conectividade de servidor clássica comparada ao Cisco Unified Fabric
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VN-Link
O Cisco VN-Link é o equivalente virtual do uso de cabos para conectar uma placa de interface de rede
(NIC) de servidor físico a uma porta de rede de um switch de camada de acesso. O Cisco Nexus 1000V é
um switch de software em um servidor que oferece recursos de rede virtual a VMs hospedadas nesse
servidor, fornecendo recursos de rede de máquina virtual orientados por políticas. Um dos principais
benefícios do VN-Link é que, quando o VMware VMotion move uma VM de um servidor para outro, a
configuração de rede também é movida automaticamente, sem interrupção de serviço nem
reconfiguração manual. Além da abstração da configuração de rede física da VM, o VN-Link também
fornece avançados recursos de inspeção de pacotes por toda a VM. Pense nisso como uma maneira de
“farejar” redes virtuais exatamente do mesmo modo que redes de hardware. As organizações que
implantam o VN-Link junto com seus servidores de virtualização aproveitarão a redução de custos com
configuração de rede e resolução de problemas, juntamente com maior disponibilidade geral do
servidor durante eventos do VMotion.
Extended Memory Technology
Muitos servidores tornaram-se muito limitados pela memória antes de se tornarem limitados à CPU,
principalmente pelo fato de a popularidade de aplicativos de uso intenso de memória, como as
máquinas virtuais e o OLAP (Online Analytical Processing), continuar crescendo. As organizações que
desejam suportar múltiplas VMs por servidor, como provedores de serviço ou grandes empresas
implantando nuvens privadas, precisam maximizar a quantidade total de RAM por servidor, além de
minimizar os custos de hardware e licenciamento de software. Os servidores Xeon de dois soquetes
tradicionais suportam 96 GB de RAM no máximo e, antes da tecnologia de memória estendida, a única
maneira de obter mais RAM era migrar para um servidor de quatro soquetes mais caro, aumentando os
custos de hardware e de licenciamento de software.
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A Cisco desenvolveu e patenteou a Extended Memory Technology para resolver esse problema. Ela
permite que quatro DIMMs apareçam como uma única DIMM para processadores Xeon, o que
quadruplica a memória com que se pode trabalhar. Isso se traduz em um máximo de 384 GB de RAM
DDR-3 Samsung de classe 40 nm de alta eficiência por servidor de dois soquetes usando DIMMs de 8 GB,
um aumento de quatro vezes sobre os outros servidores de dois soquetes tradicionais, além de uma
opção de baixo custo que suporta 192 GB usando DIMMs econômicas de 4 GB. A Cisco também suporta
até 512 GB de RAM em seu novo servidor de quatro soquetes C460, que utiliza a nova arquitetura Intel
Nehalem-EX. A Cisco Extended Memory Technology está disponível tanto nos servidores blade “B-Series”
quanto nos servidores montados em rack “C-Series” da Cisco.
Figura 3: Cisco Extended Memory Technology
UCS Manager
Além das substanciais melhorias de hardware descritas acima, a Cisco criou um novo pacote do UCS
Manager que engloba tudo em um console de “único painel transparente”. O UCS Manager é mais do
que apenas um servidor de orquestração, uma vez que a Cisco também incorporou componentes de
gerenciamento UCS diretamente nos servidores UCS (chassis, servidores e componentes de rede), no
Unified Fabric e nos adaptadores de rede virtual VN-Link. É importante entender que isso é mais do que
simplesmente adicionar um conjunto de agentes de gerenciamento aos servidores — os componentes
de gerenciamento UCS são incorporados diretamente ao hardware. O UCS Manager atua não somente
como um orquestrador e uma ferramenta de automação de alto nível, mas também como um
gerenciador de dispositivos unificado para todo o sistema UCS. Ele também contém o repositório
centralizado do estado do sistema, permitindo que os componentes de hardware do UCS realmente
independam do estado, algo importante ao combinar hardware nos pools de recursos para permitir
provisionamento dinâmico e baseado em políticas.
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É importante entender que isso é mais do que simplesmente adicionar um conjunto de agentes de
gerenciamento aos servidores — os componentes de gerenciamento UCS são incorporados
diretamente ao hardware.
O UCS Manager também integra-se a diversas ferramentas de terceiros, incluindo BMC BladeLogic para
provisionamento "bare-metal", pacotes de gerenciamento de sistemas empresariais e bancos de dados
de gerenciamento de configuração (CMDBs). Esse processo é simplificado, pois o UCS Manager foi
criado com uma interface de gerenciamento de GUI além de linha de comando (CLI) aberta e interfaces
de programação de aplicativos (APIs) baseadas em XML.
Figura 4: Cisco UCS Manager
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Perfis de serviço UCS
Os perfis de serviço UCS mantêm a coesão do UCS, automatizando a configuração de servidores bare-
metal e a conectividade de rede e vinculando tudo isso a políticas de portabilidade. As abordagens de
gerenciamento tradicionais, que tratavam os componentes de hardware como elementos gerenciados
individualmente, exigiam muitos cuidados e alimentações manuais. Os perfis de serviço UCS resolvem esse
problema, atuando como um repositório centralizado de políticas e configurações do sistema para todos
os dispositivos de computação unificada. Isso é significativo, pois todas as informações de configuração e
de estado são abstraídas do hardware, algo essencial ao habilitar um ambiente totalmente virtualizado.
As abordagens tradicionais, que eram incapazes de gerenciar ambientes de aplicativos de forma
holística, gerenciavam o estado do sistema em uma base de componente a componente. Os servidores
eram classificados em pools de aplicativos específicos, como servidores Web ou bancos de dados; “hot”
spares adicionais eram atribuídos a cada pool para fins de failover e apoio à demanda. Por exemplo,
uma pilha de aplicativos tradicionais, com um servidor Web, banco de dados, armazenamento e VMs
exigiam, pelo menos, um servidor extra por tipo de servidor para failover, além de extras para o servidor
durante os momentos de pico de capacidade — um total de 7 servidores adicionais, que normalmente
eram subutilizados. Os perfis de serviço reduzem a necessidade de classificar hardware de servidor por
aplicativo, permitindo que spares sejam colocados em um pool de recursos de servidor genérico que
possa ser provisionado a qualquer momento para atuar como qualquer tipo de servidor. Três spares
podem, portanto, fazer o trabalho dos 7 servidores acima, uma redução de quatro servidores que se
traduz em economias CapEx de 22%.
Os perfis de serviço UCS fornecem um eficiente pacote portátil de dados de estado e de configuração
que trafegam com o aplicativo pelo data center. Isso facilita o processo de mover automaticamente
aplicativos de servidor para servidor e reduz consideravelmente a quantidade de intervenção manual
necessária.
Perspectiva da EMA A Cisco continuou sua tradição de levar tecnologias revolucionárias ao mercado por sua estratégia de
computação unificada. De forma sábia, ela projetou o UCS para permitir que os clientes implantem, de
forma incremental e modular, componentes UCS, obtendo benefícios de negócios a cada estágio no
processo. Essa estratégia, claramente projetada para expandir a área de data center da Cisco, de redes a
servidores e gerenciamento, precisará de um comprometimento de longo prazo de seus clientes a fim
de gerar todos os benefícios. Os clientes que optarem por investir gradualmente em porções da “pilha”
UCS, entretanto, possivelmente ainda irão obter grandes benefícios de negócios. Em defesa da Cisco,
seria impossível conseguir os altos níveis de integração e funcionalidade fornecidos pelo UCS sem ter
controle completo e total sobre o hardware. A crédito da Cisco, eles trabalharam diligentemente para
projetar o UCS em torno de diversas interfaces e padrões abertos. Por exemplo, o UCS Manager API é
uma interface XML aberta, publicada e bidirecional; o SDK é gratuitamente disponível por meio do Cisco
Developer Network.
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O UCS é claramente bem adequado a grandes empresas e provedores de serviço, e, assim como ocorre
com a maioria das grandes despesas de capital, será preciso tempo antes que os clientes obtenham todo
o retorno de seus investimentos. Felizmente, muitos dos componentes do UCS podem ser gradualmente
implementados por ciclos regulares de atualização de hardware, em oposição à necessidade de
atualizações “empilhadeiras”, e é altamente provável um rápido ROI para certos aspectos do UCS, como
o Unified Fabric. Quando comparado às ofertas da concorrência, principalmente em termos de custo
total de propriedade em escala, o UCS é possivelmente menos caro a longo prazo.
A Enterprise Management Associates (EMA) acredita que os clientes da Cisco que optarem por investir
profundamente na solução UCS irão obter substanciais benefícios no custo total de propriedade. O UCS
proporciona a preparação adequada para reduzir os custos de hardware em termos de menores
despesas de capital de servidor e rede para suportar a mesma carga de trabalho que os sistemas
concorrentes, menores custos operacionais em termos do fornecimento de um sistema altamente
automatizado que exige muito menos esforços manuais de cabeamento, além de proporcionar
economia no consumo de energia devido à redução dos requisitos de hardware de rede e ao design de
hardware de servidor altamente eficiente. Os recursos otimizados para virtualização do UCS também
poderão aumentar a disponibilidade e o desempenho do sistema em geral, permitindo que os data
centers se tornem muito mais adaptáveis às constantes mudanças nas exigências dos negócios.
A Enterprise Management Associates (EMA) acredita que os clientes da Cisco que optarem por
investir profundamente na solução UCS irão obter substanciais benefícios no custo total de
propriedade.
O UCS está bem posicionado para ser uma tecnologia de data center de grandes empresas, altamente
revolucionária. As organizações que já investiram na estrutura de rede da Cisco, além de outras que
estão atualizando o hardware de data centers antigos, deveriam dar profunda atenção à Cisco. Nos
próximos anos, o UCS pode dar uma completa reviravolta na computação dos data centers e, com o
fundo de campanha de cerca de US$ 35 bilhões da Cisco abastecendo o desenvolvimento futuro, em
combinação com uma legião de clientes fiéis que investirão no UCS, o céu (ou a Nuvem) é o limite.
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Sobre a Enterprise Management Associates, Inc.
Fundada em 1996, a Enterprise Management Associates (EMA) é uma empresa de análise, líder no setor, especializada em ir “além da superfície” para
fornecer uma percepção detalhada de todo o espectro das tecnologias de gerenciamento de TI. As análises da EMA aproveitam a combinação
exclusiva de experiência prática, percepções sobre as práticas recomendadas do setor e profundo conhecimento das soluções dos fornecedores atuais e
planejadas para ajudar seus clientes a alcançar suas metas. Saiba mais sobre os serviços de consultoria, análise e pesquisa da EMA para fornecedores e
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