A jornada para a computação unificada

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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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