O que é infraestrutura como serviço (IaaS)?

A IaaS possibilita que os usuários escalem os recursos conforme a necessidade, especialmente em cargas de trabalho "com picos", reduzindo a necessidade de altos gastos iniciais de capital e a complexidade que advém da compra, configuração e manutenção da infraestrutura no local. Startups, organizações corporativas e empresas com cargas de trabalho de alto desempenho escolhem a IaaS por sua infraestrutura de TI econômica, flexível e escalável.

A IaaS surgiu como um modelo de computação a partir do lançamento do Amazon Compute Cloud (EC2) em 2006, que possibilitou que as empresas acessassem recursos de computação virtualizados. Desde então, a IaaS tornou-se o modelo de abstração padrão para muitos tipos de cargas de trabalho.

Com um modelo de IaaS, um provedor de serviço de nuvem (CSP) — Amazon Web Services (AWS), Google Cloud, Microsoft Azure, IBM Cloud ou Oracle Cloud — mantém e gerencia os componentes da infraestrutura física (servidores, correções, hardware de rede). Ao mesmo tempo, a organização permanece no controle da instalação, configuração e gerenciamento de suas aplicações de software.

Prevê-se que o mercado de IaaS cresça rapidamente nos próximos anos, atingindo US$ 562,53 bilhões até 2031 a uma taxa de crescimento anual composto (CAGR) de 33,50% de 2024 a 2031. ¹

No vídeo a seguir, Bradley Knapp detalha os fundamentos da IaaS:

A infraestrutura como serviço (IaaS) abrange um conjunto de recursos físicos e virtualizados que fornecem aos consumidores os componentes básicos necessários para executar aplicações e cargas de trabalho na nuvem. Os provedores de IaaS hospedam recursos como os servidores físicos necessários para alimentar as várias camadas de abstração sobre eles em grandes data centers globais.

A tecnologia de virtualização torna a IaaS possível por meio da criação de várias virtual machines, cada uma com seu próprio sistema operacional (SO) e aplicações, em uma única máquina física. Isso permite que dezenas de aplicações e cargas de trabalho sejam executadas e escaladas com sucesso. O provedor de serviço de nuvem gerencia os hipervisores, também conhecidos como monitores de virtual machines (VMMs), que separam logicamente as virtual machines umas das outras, atribuindo a cada uma sua própria fatia do poder de computação, memória e armazenamento. Os usuários podem, então, provisionar "instâncias" virtuais com as quantidades desejadas de computação, memória e armazenamento. 

A implementação de virtual machines e outras infraestruturas virtualizadas depende muito da criação e implementação de processos e softwares automatizados no lugar de atividades manuais demoradas. A automação do gerenciamento da infraestrutura simplifica tarefas como gerenciamento de configuração, implementação e provisionamento. Dependendo das necessidades da empresa, a IaaS pode ser combinada com serviços e atualizações automatizados, como auto-scaling, balanceamento de cargas, backup e recuperação de desastres e monitoramento de desempenho, para ajudar a otimizar a disponibilidade das aplicações e proporcionar uma experiência positiva ao usuário.

A computação IaaS inclui unidades centrais de processamento (CPUs) dentro de servidores para processar solicitações da web e executar aplicações. Inclui também unidades de processamento gráfico (GPUs), que lidam com cargas de trabalho e memória interna (RAM) de alto desempenho. Os usuários podem solicitar recursos de computação por meio de virtual machines, também conhecidas como virtual servers ou bare metal servers.

Virtual servers são  servidores baseados em software que permitem que várias virtual machines (VMs) sejam executadas simultaneamente em um único servidor físico "bare metal".

Os virtual servers dependem de hipervisores, que atuam como uma camada entre o hardware físico e vários ambientes virtuais exclusivos. Cada um desses ambientes virtuais pode executar seu próprio sistema operacional (como Microsoft Windows, Linux ou Ubuntu).

As organizações frequentemente escolhem virtual servers para executar cargas de trabalho por curtos períodos (ou seja, testes de desenvolvimento, backup e recuperação). Os benefícios da virtualização de servidores incluem maior utilização de recursos, custos mais baixos, provisionamento mais rápido e muito mais.

Embora tanto os virtual servers quanto os bare metal servers sejam executados em "hardware bare metal", eles funcionam de forma diferente.

Os bare metal servers como serviço de nuvem são máquinas físicas dedicadas a um locatário único que obtém controle total sobre a máquina física. As funcionalidades de bare metal como serviço (BMaaS) possibilitam que o usuário escolha seu sistema operacional, evite os desafios de vizinhos barulhentos da infraestrutura de computação em nuvem compartilhada e faça ajuste fino do hardware e do software para cargas de trabalho específicas (frequentemente, com computação intensiva de dados). Embora um bare metal server tradicional não venha com um hipervisor instalado previamente, essa camada de software pode ser adicionada para virtualizar o servidor para obter o desempenho ideal.

A maioria das empresas usa uma combinação de servidores dedicados ou bare metal e virtual servers em todo o ecossistema de nuvem. As organizações geralmente preferem bare metal servers em vez de virtual servers se precisarem de acesso ao hardware para executar um hipervisor. Os bare metal servers são ideais para grandes cargas de trabalho estáveis (como comércio eletrônico e CRM) ou aplicações com requisitos regulatórios ou de segurança complexos (como finanças e saúde).

A IaaS depende da rede definida por software (SDN), na qual APIs disponibilizam o hardware de rede (por exemplo, roteadores, comutadores, firewalls e balanceadores de cargas). Os modelos IaaS virtualizam as funções de rede desse hardware, e os clientes podem acessar os serviços de IaaS de qualquer lugar pela internet pública ou usando uma rede privada virtual (VPN).

A IaaS oferece três tipos de armazenamento na nuvem:

• Armazenamento em bloco: o armazenamento em bloco é uma tecnologia para armazenar arquivos de dados em redes de áreas de armazenamento (SANs) ou ambientes de armazenamento baseados em nuvem. Os desenvolvedores preferem o armazenamento em bloco para situações de computação que exigem um transporte de dados rápido, eficiente e confiável.

• Armazenamento de arquivos: o armazenamento de arquivos, também chamado de hospedagem de armazenamento de arquivos, permite que vários usuários compartilhem os mesmos dados de arquivos. Em instâncias de IaaS, as organizações armazenam arquivos de dados fora do local em data centers de provedores de nuvem e os acessam pela internet (em vez de armazená-los localmente em um dispositivo NAS). 

• Armazenamento de objetos: o armazenamento de objetos é uma arquitetura de armazenamento de dados ideal para armazenar, arquivar, fazer backup e gerenciar grandes volumes de dados estáticos não estruturados de forma confiável, eficiente e acessível. É o tipo mais comum de armazenamento em nuvem. 

A IaaS inclui compatibilidade com conteinerização, que empacota o código de software somente com as bibliotecas e dependências do sistema operacional (SO) necessárias para executar o código para criar um único executável leve (um contêiner) executado de forma consistente em qualquer infraestrutura. Mais portáteis e eficientes em termos de recursos do que virtual machines, os contêineres se tornaram as unidades de computação de fato das aplicações nativas em nuvem modernas. 

Em muitos casos, os contêineres substituíram as VMs como unidade padrão de implementação de processos ou serviços. Ferramentas de orquestração de contêineres, como o Kubernetes, automatizam a implementação, o escalonamento e o gerenciamento de aplicações conteinerizadas. Os modelos de IaaS fornecem os recursos subjacentes para escalar o Kubernetes e as aplicações conteinerizadas para cima ou para baixo conforme as necessidades de negócios.

Provedores de serviços de nuvem terceirizados cumprem os frameworks de segurança e conformidade da nuvem por meio de um modelo de responsabilidade compartilhada. Basicamente, o provedor de serviços de nuvem gerencia a physical security dos data centers (câmeras, equipe de segurança) e a infraestrutura subjacente (computação, armazenamento, rede física).

Ao mesmo tempo, o cliente da nuvem é responsável por proteger suas cargas de trabalho, aplicações e dados. O fornecedor de serviços de nuvem permite que o cliente criptografe virtual machines e outros métodos para proteger os dados do cliente e reduzir o risco de ataques cibernéticos.

O modelo de nuvem IaaS representa recursos de computação de uso geral e, portanto, pode atender a casos de uso de todos os tipos.

• Desenvolvimento e testes

• Backup e recuperação de desastres

• Hospedagem de sites

• análise de dados de big data

• Computação de alto desempenho (HPC)

• Adoção de multinuvem híbrida

• Inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina (ML)
  
  

A IaaS fornece um ambiente ideal de testes e desenvolvimento que os usuários podem configurar mais rapidamente do que no local. Essa funcionalidade oferece à DevOps e a outras equipes a flexibilidade de escalar os ambientes de desenvolvimento/testes para cima ou para baixo de maneira rápida, permitindo que as organizações levem novos aplicativos ao mercado mais rápido.

A IaaS oferece soluções de backup e recuperação de desastres baseadas na nuvem, permitindo que as organizações repliquem e façam backup de seus sistemas e dados na nuvem. Por exemplo, as organizações podem duplicar aplicações em vários servidores. Se um servidor falhar, outro assumirá o controle, ajudando a garantir a continuidade de negócios.

A IaaS oferece uma maneira econômica de hospedar sites e aplicações da web voltadas para o cliente que é segura, escalável e pode ser personalizada para otimizar as experiências dos usuários.

Impulsionada por tecnologias de ponta, como inteligência artificial (IA) e Internet das coisas (IoT), a análise de dados de big data envolve o uso de técnicas analíticas avançadas em relação a big data extenso e diversificado. A IaaS é compatível com o enorme poder de processamento necessário para analisar enormes quantidades de dados e fornecer os melhores insights.

Comparada a uma configuração de infraestrutura no local tradicional, a IaaS fornece uma maneira eficiente e econômica de compatibilidade com computação de alto desempenho (HPC). A HPC usa supercomputadores e clusters de computadores para resolver problemas de computação avançados, que apoiam avanços no conhecimento humano e criam vantagens competitivas significativas (por exemplo, sequenciamento de DNA, automação de negociação de ações).

Uma abordagem de nuvem híbrida combina e unifica a nuvem pública, nuvem privada e infraestrutura no local para criar uma infraestrutura de TI única, flexível e econômica. Atualmente, a nuvem híbrida é combinada com uma abordagem multinuvem, que permite que as empresas selecionem os melhores serviços de nuvem de vários fornecedores de nuvem e evitem o lock-in com fornecedor.

A IaaS desempenha um papel essencial na estratégia de multinuvem híbrida, fornecendo a flexibilidade para implementar recursos em ambientes de nuvem híbrida com base nas necessidades de negócios. Por exemplo, a IaaS é compatível com a migração "lift-and-shift", onde uma aplicação é migrada de um ambiente no local para uma infraestrutura de computação, armazenamento e rede no data center de um provedor de nuvem.

As plataformas IaaS permitem que as organizações usem recursos de IA e aprendizado de máquina (ML). Por exemplo, com a IaaS, cientistas de dados e desenvolvedores podem criar, treinar e implementar modelos de ML usando uma infraestrutura, ferramentas e fluxos de trabalho totalmente gerenciados. A IaaS também fornece o poder computacional e os modelos de base de compatibilidade com a infraestrutura subjacente para criar e escalar aplicações de IA generativa.

A frase "como serviço" normalmente se refere a um serviço de computação em nuvem no qual um fornecedor de nuvem gerencia serviços para uma organização. Juntamente com a plataforma como serviço (PaaS) e o software como serviço (SaaS), a IaaS está entre os três modelos de serviço de nuvem mais populares. Essas categorias de serviços de computação em nuvem não são mutuamente exclusivas. A maioria das empresas usa mais de um, e a maioria das grandes empresas usa todos os três serviços de nuvem gerenciados como parte de seu stack de nuvem oferecido por provedores de serviços de nuvem.

IaaS, PaaS e SaaS dependem de recursos multilocatário — um único computador físico ou VM é compartilhado entre vários usuários ou organizações clientes. Os provedores de serviços de nuvem geralmente oferecem soluções de hospedagem multilocatário como uma alternativa de menor custo às soluções de hospedagem de locatário único ou dedicadas.

Em um ambiente de TI tradicional, o usuário é responsável por gerenciar toda o stack de ponta a ponta, desde o hardware físico para servidores e recursos de rede até a virtualização, sistemas operacionais, middleware e assim por diante. A IaaS, a PaaS e o SaaS oferecem, cada um, uma camada de abstração progressiva depois disso. 

Conforme discutido acima, a IaaS retira a computação física, a rede, o armazenamento de dados e a tecnologia necessários para virtualizar esses recursos. A plataforma como serviço (PaaS) vai um passo além e retira o gerenciamento do sistema operacional, middleware e tempo de execução. A PaaS oferece aos clientes uma plataforma de nuvem completa (hardware, software e infraestrutura) para desenvolver, executar e gerenciar aplicações sem o custo, a complexidade e a inflexibilidade que geralmente ocorrem ao construir e manter essa plataforma em um data center no local. 

O Red Hat OpenShifté uma PaaS popular criada em torno de contêineres Docker e Kubernetes.

O software como serviço (SaaS) é um software de aplicações hospedado na nuvem e serve como o principal modelo de entrega para a maioria dos softwares comerciais atualmente. As business solutions populares de SaaS incluem planejamento de recursos empresariais (ERP), software de gerenciamento de projetos e muito mais.

Embora a IaaS tire o peso de muitos componentes de baixo nível para que os desenvolvedores possam se concentrar na lógica de negócios que diferencia a empresa, ela ainda requer que os usuários gerenciem sistemas operacionais, middleware e tempos de execução. Como um modelo de desenvolvimento e execução de aplicações, o serverless oferece uma vantagem ao permitir que os desenvolvedores criem e executem código de aplicações sem provisionar ou gerenciar servidores ou infraestrutura de backend, diminuindo, assim, o downtime.

O caso de uso mais comum de serverless atualmente é a compatibilidade com microsserviços (também chamados de arquitetura de microsserviços), que se concentra na criação de pequenos serviços que realizam um único trabalho e se comunicam entre si usando APIs. Os microsserviços são uma parte vital dos processos de DevOps e das ferramentas de desenvolvimento, que já são compatíveis com os serverless, já que os desenvolvedores não precisam perder tempo definindo a infraestrutura necessária para integrar, testar, entregar e implementar a criação de código em produção.

Segurança e privacidade extras dentro de uma nuvem pública são desejáveis para muitos usuários, especialmente empresas com dados confidenciais ou requisitos de conformidade rigorosos (por exemplo, fintechs e da área de saúde). Uma nuvem privada virtual (VPC) pode criar mais isolamento de recursos de infraestrutura de nuvem sem sacrificar a velocidade, a escala ou as funções.

Uma VPC é hospedada em uma arquitetura de nuvem pública multilocatário. No entanto, os dados e cargas de trabalho de cada cliente são logicamente separados de todos os outros locatários para criar uma configuração "semelhante a uma nuvem privada". Essa funcionalidade oferece aos usuários o controle sobre várias facetas (por exemplo, firewalls virtuais, grupos de segurança, balanceadores de cargas). 

Assim como acontece com todos os serviços de nuvem pública, a IaaS requer um acordo de nível de serviço (SLA), que é um contrato entre um provedor de serviços de nuvem e um cliente que estabelece quais serviços o fornecedor disponibilizará, o nível de desempenho esperado, como o desempenho será medido e o que acontecerá se os níveis de desempenho não forem atendidos.

A IaaS é precificada com base no consumo, o que significa que os usuários são cobrados apenas pelo que usam. Outros métodos de preços incluem os seguintes:

• Assinaturas e instâncias reservadas: muitos provedores oferecem descontos sobre o preço original para os clientes dispostos a se comprometer com termos de contrato mais longos, geralmente em torno de um a três anos.

• Faturamento mensal: os modelos de faturamento mensal são mais comuns com BMaaS do que com IaaS, onde a infraestrutura física normalmente implica em cargas de trabalho estáveis, sem características de picos.

• Por hora/segundo: é a granularidade mais comum para a infraestrutura de nuvem tradicional, e os usuários são cobrados apenas pelo que usam.

• Temporárias/pontuais: alguns provedores oferecem capacidade ociosa com desconto por meio de instâncias temporárias/pontuais, mas essas instâncias podem ser retomadas se a capacidade for necessária.

Algumas das principais vantagens da IaaS são:

• Pague conforme o uso: ao contrário da TI tradicional, a IaaS não exige nenhum investimento inicial de capital, e os usuários pagam somente pelo que usam.

• Velocidade: com a IaaS, os usuários podem provisionar pequenas ou grandes quantidades de recursos em minutos, testando novas ideias rapidamente ou escalando as ideias comprovadas ainda mais rápido.

• Disponibilidade: por meio de aspectos como regiões com várias zonas, a disponibilidade e a resiliência das aplicações em nuvem podem exceder as abordagens tradicionais.

• Escala: com uma capacidade aparentemente ilimitada e a possibilidade de escalar recursos automaticamente ou com alguma supervisão, é simples passar de uma instância de uma aplicação ou carga de trabalho para várias.

• Latência e desempenho: dada a ampla presença geográfica da maioria dos provedores de IaaS, é fácil aproximar os aplicativos e os serviços dos usuários, o que reduz a latência e melhora o desempenho.