O que é contêiner como serviço (CaaS)? Definição, Exemplos, Arquitetura e Melhores Práticas

Container-as-a-service (CaaS) é uma plataforma de nuvem que permite aos desenvolvedores implantar e gerenciar aplicativos em contêineres em grande escala.

Container-as-a-service (CaaS) é definido como um serviço de nuvem que gerencia, hospeda, implanta e dimensiona contêineres e aplicativos por meio de APIs, virtualização ou portais.

Este serviço é usado para desenvolver e gerenciar contêineres na infraestrutura de TI operando em um ambiente híbrido ou multi-cloud.

Este artigo destaca os fundamentos do CaaS, sua arquitetura, exemplos e as melhores práticas a serem seguidas.

O que é contêiner como serviço (CaaS)?

Container-as-a-service (CaaS) é um serviço de nuvem que gerencia, hospeda, implanta e dimensiona contêineres e aplicativos por meio de APIs, virtualização ou portais. Este serviço é usado para desenvolver e gerenciar contêineres na infraestrutura de TI operando em um ambiente híbrido ou multi-cloud.

Na computação em nuvem, os contêineres referem-se a códigos utilizáveis ​​agrupados com diferentes estruturas, bibliotecas, arquivos de configuração, ferramentas e configurações para formar pacotes de software completos. Esses contêineres funcionam, portanto, como um ambiente de sistema operacional virtual que pode ser executado em uma máquina física, um data center privado ou uma nuvem pública.

Os contêineres são muito parecidos com máquinas virtuais (VMs), mas requerem menos recursos de servidor para começar. Normalmente, os contêineres compartilham o kernel do sistema operacional com outros contêineres, enquanto as VMs são executadas em um sistema operacional virtual inteiro. A conteinerização permite que as equipes automatizem e acelerem os processos de desenvolvimento e implantação de software. Com a conteinerização, pode-se definir a infraestrutura como um código (IaC) como um arquivo de configuração simples. Esse arquivo pode ser implantado quando necessário. É especialmente benéfico ao lidar com aplicativos de microsserviços, que contêm vários componentes independentes.

CaaS é uma plataforma baseada em assinatura na qual os usuários podem comprar recursos CaaS para habilitar recursos de agendamento, balanceamento de carga e instâncias de computação em sua estrutura operacional. Normalmente, o CaaS depende de um conjunto de tecnologias como Docker, Kubernetes e Data Center Operating System (DC/OS) para fornecer orquestração de contêineres.

Os processos conteinerizados garantem que as empresas possam executar seus aplicativos consistentemente sem se preocupar com as dependências envolvidas no CaaS. O ecossistema de TI permanece atualizado e experimenta um aumento substancial na produtividade do desenvolvimento. Além disso, o processo de desenvolvimento de aplicativos em contêiner oferece suporte a uma estratégia multinuvem que otimiza os custos operacionais e reduz as despesas gerais, como taxas de licenciamento.

A automação habilitada para CaaS garante que seu pipeline de negócios funcione perfeitamente. Alguns dos provedores de CaaS mais procurados incluem AWS Fargate, Google Cloud Run, Azure Container Instances (ACI) e Oracle Application Container Cloud Service.

Características do CaaS

As empresas usam soluções CaaS extensivamente devido aos recursos que oferecem. Algumas das características incluem:

1. Portátil e eficiente

Os contêineres são conhecidos por executar aplicativos em uma configuração isolada onde a estrutura CaaS permanece desconectada da infraestrutura subjacente. Uma vantagem dessa estrutura é que os usuários podem alternar entre ambientes de nuvem (nuvens públicas e privadas) em tempo real e ainda iniciar aplicativos como tecnologias baseadas em nuvem.

Os contêineres são geralmente executados em ambientes operacionais compartilhados, exigindo recursos de computação mínimos para executar aplicativos. Além disso, esses contêineres são leves e requerem arquivos na faixa de megabytes, ao contrário das máquinas virtuais típicas que exigem arquivos na faixa de gigabytes.

2. Seguro

Como os contêineres tendem a manter um ambiente isolado, eles não dependem de outros contêineres ou infraestrutura subjacente. Portanto, mesmo que um contêiner seja comprometido, seu dano é restrito e os outros contêineres permanecem seguros.

3. Desenvolvimento rápido de software

O gerenciamento e o provisionamento de recursos CaaS podem ser automatizados ou concluídos com alguns cliques. Dessa forma, as empresas de DevOps podem desfrutar de um processo SDLC de alta velocidade que cria novos aplicativos, corrige bugs ou adiciona novos recursos ao provisionar novos contêineres rapidamente. As equipes de TI podem liberar produtos de software mais rapidamente, mantendo uma verificação de gargalos, processos ineficientes e consumo de recursos.

4. Escalável

Os contêineres tendem a dimensionar os recursos horizontalmente. A abordagem conteinerizada permite que os usuários adicionem novos contêineres aos clusters, se necessário. Além disso, os clusters podem compartilhar cargas de trabalho quando necessário. Isso ajuda no melhor gerenciamento de recursos com a otimização de custos.

Exemplos de CaaS

Várias empresas estão recorrendo ao CaaS para simplificar suas operações de desenvolvimento e facilitar o processo de implantação de microsserviços. De acordo com um relatório de fevereiro de 2023 da ReportLinker, o mercado global de CaaS ficou em US$ 1,8 bilhão em 2022 e estima-se que chegue a US$ 16,9 bilhões até 2030. Os principais contribuintes para o mercado de CaaS incluem Amazon Web Services, Apcela, Cisco Systems, Docker Inc., Google e IBM Corporation.

Alguns exemplos proeminentes de CaaS são:

1. Amazon Elastic Container Service (ECS)

O ECS da Amazon é um serviço de orquestração de contêineres que executa aplicativos em contêineres no Amazon Web Services. O ECS oferece suporte a contêineres Docker que permitem aos usuários agrupar dependências em imagens de contêiner para facilitar a implantação.

O ECS é uma plataforma altamente escalável, o que o torna ideal para gerenciar cargas de trabalho imprevisíveis e aplicativos de alto tráfego. Ele oferece uma arquitetura flexível que o torna adequado para casos de uso como processamento em lote, microsserviços, aplicativos da Web e assim por diante.

O ECS também se integra a outros serviços da AWS, como Elastic Load Balancing, Amazon CloudWatch e AWS Identity and Access Management (IAM). Além disso, é uma opção econômica para empresas de todos os portes, pois segue um modelo de precificação pré-pago.

2. Google Kubernetes Engine (GKE)

O Google Kubernetes Engine (GKE) é um serviço Kubernetes baseado em nuvem fornecido pelo Google Cloud Platform (GCP). Como o Kubernetes é um sistema de orquestração de contêineres de código aberto, o GKE pode aproveitar os recursos básicos do Kubernetes que auxiliam no balanceamento de carga, escalonamento automático, monitoramento, etc. O GKE se integra perfeitamente a outros serviços do GCP, incluindo Google Cloud Load Balancing, Google Cloud Storage e Monitoramento do Google Cloud.

O GKE também garante que os aplicativos em contêineres sejam seguros e compatíveis, aplicando recursos como upgrades automáticos de nós, verificação de imagem de contêiner e gerenciamento de políticas de rede. Semelhante ao ECS da Amazon, o GKE segue um modelo de precificação de pagamento conforme o uso.

3. Instâncias de contêiner do Microsoft Azure (ACI)

Microsoft Azure Container Instances (ACI) é um serviço de contêiner fornecido pelo Microsoft Azure. Este serviço oferece suporte à implantação instantânea de contêineres. Isso significa que os aplicativos podem ser ativados em segundos sem a necessidade de provisionar nenhuma infraestrutura. O serviço é adequado para cargas de trabalho de curta duração, como tarefas de desenvolvimento e teste cruciais para garantir que as funcionalidades de um aplicativo estejam funcionando corretamente. O serviço ACI não tem custos iniciais, graças ao modelo de precificação pré-pago.

A ACI da Microsoft fornece vários recursos de segurança, como isolamento de contêiner, segmentação de rede e criptografia TLS automática, que mantém os aplicativos seguros e conforme os padrões do setor. Além disso, a ACI integra-se facilmente com outros serviços do Azure, como Azure Functions, Azure Storage e Azure Virtual Networks.

4. Red Hat OpenShift Container Platform

A OpenShift Container Platform da Red Hat segue uma arquitetura Kubernetes com recursos de automação de pilha completa. Dessa forma, todo o ciclo de vida do aplicativo, desde o desenvolvimento até a implantação, pode ser automatizado nessa plataforma. A estrutura do OpenShift permite que usuários e equipes compartilhem os mesmos clusters para gerenciar e implantar aplicativos. Vale a pena observar que, embora os clusters sejam compartilhados entre os departamentos, eles continuam a operar de forma independente em seus ambientes isolados.

A plataforma oferece suporte a recursos de segurança, como segmentação de rede e assinatura e verificação de imagens. A plataforma OpenShift oferece suporte a recursos de CI/CD que automatizam o processo de criação e implantação de aplicativos com base nas alterações do código-fonte. Além disso, a plataforma é altamente personalizável, permitindo que os usuários adicionem recursos personalizados usando APIs e webhooks do Kubernetes. O OpenShift pode ainda ser integrado a outros produtos da Red Hat, como Red Hat Ansible Automation, Red Hat JBoss Middleware e Red Hat Enterprise Linux.

5. Fujitsu

Em novembro de 2018, a Fujitsu, uma empresa japonesa de TI, adotou a Red OpenShift Container Platform para iniciar o desenvolvimento do sistema em sua unidade de inteligência de negócios (BICC). O BICC é o braço da Fujitsu que gerencia os dados das equipes globais e auxilia na tomada de decisões mais rápida. Com a implementação da plataforma CaaS, a Fujitsu planeja alcançar o rápido desenvolvimento e entrega de aplicações.

6. Tecnologias MapR

A MapR Technologies é um estabelecimento de tecnologia que oferece às empresas soluções de inteligência artificial, aprendizado de máquina e análise para tomar decisões rápidas e acelerar as operações do dia a dia. O MapR implementa CaaS para gerenciar aplicativos que exigem informações em tempo real sobre os dados do usuário que as equipes operacionais de TI podem entender e transmitir aos desenvolvedores.

7. GM Financeiro

A General Motors (GM) Financial é o órgão financeiro da General Motors e usa um ambiente de nuvem híbrida multilocatário para aplicativos de aprendizado de máquina (ML), aprendizado profundo e NLP. Vários trabalhos, como análise de risco de crédito, são conteinerizados e gerenciados por soluções CaaS para implantação automatizada mais rápida em ambientes de rede distribuídos.

Arquitetura CaaS

A arquitetura conteinerizada ajuda a empacotar códigos de software e suas dependências em contêineres. É portátil, ao contrário das plataformas convencionais de implantação de software, nas quais a movimentação de instâncias de software de um ambiente para outro é geralmente acompanhada de erros e incompatibilidades.

Camadas da arquitetura CaaS

A arquitetura CaaS é normalmente composta por várias camadas. Vejamos essas diferentes camadas e suas funções no CaaS.

  1. Camada de infraestrutura: essa camada encapsula os recursos físicos ou virtuais que compõem a plataforma CaaS; por exemplo, computação, armazenamento e recursos de rede. O provedor CaaS gerencia todos esses recursos, não o usuário CaaS.
  2. Camada de orquestração de contêiner: a segunda camada é responsável pelo gerenciamento do ciclo de vida do contêiner, que inclui o provisionamento, dimensionamento e agendamento de contêineres. A camada oferece suporte a ferramentas de orquestração de contêineres, como Kubernetes, Docker Swarm e Apache Mesos.
  3. Camada de conteinerização: essa camada empacota aplicativos e dependências em contêineres leves e portáteis. Esses contêineres podem ser criados usando ferramentas de conteinerização, como o Docker. Além disso, os contêineres podem ser armazenados e distribuídos usando registros de contêineres, como o Docker Hub, que contém imagens de contêineres.
  4. Camada de serviços de plataforma: a quarta camada descreve serviços adicionais essenciais para a implantação e gerenciamento de contêineres, como balanceamento de carga, descoberta de serviço e registro. Esses serviços são geralmente oferecidos por provedores de CaaS e podem ser acessados ​​por meio de interfaces de programação de aplicativos (APIs) ou consoles da web.
  5. Camada de aplicativo: Esta é a última camada na estrutura CaaS. Ele contém aplicativos em contêiner implantados na plataforma CaaS. Os aplicativos são desenvolvidos usando uma variedade de linguagens e estruturas de programação e posteriormente empacotados como imagens do Docker para implantá-los na plataforma CaaS.

A arquitetura CaaS oferece vários benefícios para aplicativos em contêiner, ao simplificar a implantação e o gerenciamento de aplicativos e melhora a agilidade, escalabilidade e confiabilidade desses aplicativos. Como o CaaS abstrai a orquestração de contêineres e o gerenciamento de infraestrutura, os desenvolvedores podem se concentrar no desenvolvimento e na implantação de aplicativos. Além disso, os provedores de CaaS podem se concentrar no gerenciamento da infraestrutura subjacente e das tarefas operacionais.

Utilidade da arquitetura CaaS

Sistema de gerenciamento de conteúdo (CMS): um CMS baseado em CaaS permite que as organizações automatizem o processo de atualização ou atualização do conteúdo do aplicativo. CMS refere-se a programas de software que criam conteúdo digital. Com soluções CMS baseadas em contêiner, publicar conteúdo em vários canais (aplicativos e sites) torna-se mais fácil do que criar e manter sistemas de conteúdo separados.

Flexibilidade em UX: Como um sistema de gerenciamento de conteúdo baseado em CaaS é separado das camadas de exibição e apresentação, os designers são livres para criar qualquer UX ou experiência visual possível.

Chatbots e AI: CaaS mantém conteúdo estruturado que pode ser acessado via APIs. Esse conteúdo é fácil de simular para chatbots e agentes com inteligência artificial, em vez de processar conteúdo não estruturado.

Conteúdo IoT preparado para o futuro: o conteúdo estruturado fornecido por meio de APIs é facilmente consumido por qualquer dispositivo IoT. À medida que novas plataformas e canais continuam surgindo, as equipes podem criar conteúdo para qualquer tecnologia futura sem se preocupar com a capacidade do CMS de processar e enviar conteúdo para novas plataformas.

Melhores práticas de CaaS

Ao implementar plataformas de contêiner, geralmente em um ambiente de grande escala, as organizações devem seguir certas práticas recomendadas para ajudá-las a obter o máximo de benefícios da infraestrutura de contêiner.

Analisamos as seis melhores práticas que as empresas podem usar ao adotar CaaS:

1. Priorize a segurança

As empresas devem incorporar a segurança do contêiner em todo o processo DevOps. Isso inclui a proteção de ambientes conteinerizados em todo o ciclo de vida do aplicativo, desde o desenvolvimento e implantação até a fase de execução desse aplicativo. As organizações podem incorporar ferramentas de segurança que oferecem suporte a listas brancas, monitoramento comportamental e detecção de anomalias, o que pode ajudar a aumentar a segurança da plataforma CaaS.

2. Pratique o monitoramento de contêineres

Ao adotar aplicativos baseados em nuvem, as organizações devem mudar seu foco do monitoramento baseado em host para o monitoramento orientado a serviços e específico de contêiner. Isso garantirá que eles atendam a todos os requisitos de conformidade do SLA. Como as plataformas CaaS isolam os contêineres da infraestrutura subjacente, o monitoramento apenas dos contêineres em um nível de serviço torna-se viável, reduzindo a necessidade de monitorar os hosts físicos.

3. Implementar armazenamento compatível com contêiner

A implementação de aplicativos nativos de nuvem requer plataformas de armazenamento compatíveis com contêineres. Com esse arranjo, os orquestradores de contêineres podem se conectar com provedores de armazenamento em tempo real e provisionar volumes de armazenamento com base na necessidade. Portanto, é vital garantir que a estrutura de armazenamento se integre ao ciclo de desenvolvimento de contêineres e gerencie cargas de trabalho em contêineres com o desempenho necessário.

4. Concentre-se na rede de contêineres

Pilhas de rede convencionais acham difícil acomodar o curto ciclo de vida de contêineres portáteis. Essas pilhas de rede carecem dos recursos de gerenciamento de política e acesso essenciais para oferecer suporte a aplicativos em contêineres. Portanto, as equipes de infraestrutura e operações (I&O) devem evitar a configuração manual de rede de ambientes em contêineres. Além disso, eles devem se concentrar na automação de rede e fornecer aos desenvolvedores as ferramentas apropriadas para executar contêineres em escala.

5. Gerencie o ciclo de vida do contêiner

Conforme declarado anteriormente, os contêineres têm vida curta; portanto, é importante gerenciar seu ciclo de vida para evitar o desperdício de recursos de computação. O gerenciamento do ciclo de vida deve estar vinculado ao processo de integração contínua/implantação contínua (CI/CD). Além disso, as empresas podem usar ferramentas de IaC e os recursos de orquestradores de contêineres ou provedores de CaaS para automatizar a implantação de infraestrutura e as tarefas de operação.

6. Implemente a orquestração de contêineres

A camada de orquestração é crucial quando se trata de implantação de contêiner eficiente. Essa camada se comunica com os aplicativos para garantir que os contêineres sejam executados conforme o esperado e mantenham os SLAs necessários. Além disso, os orquestradores assumem a responsabilidade de posicionar contêineres em hosts apropriados em um cluster, provisionar recursos de rede e manter os aplicativos em execução. O Kubernetes é um desses padrões conhecidos para agendamento e orquestração de contêineres.

Conclusão

A CaaS oferece serviços de nuvem poderosos que permitem aos clientes hospedar, gerenciar e implantar aplicativos e clusters em contêineres. Com a crescente popularidade da tecnologia de contêineres e microsserviços, o CaaS está sendo amplamente adotado por empresas de todos os tamanhos. Além disso, os serviços de container são fundamentais para o paradigma DevOps devido ao aspecto de eficiência e escalabilidade.

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