Relatório do escritório do diretor de tecnologia: a terceira onda da Internet
A pandemia de COVID-19 que chocou o mundo trouxe uma maior volatilidade, mas o mundo não está reagindo de maneira inesperada em relação às crises e oportunidades. Vimos que a COVID acelerou exponencialmente o ritmo da digitalização. Satya Nadella, CEO da Microsoft, declarou que testemunhamos o equivalente a vários anos de Transformação digital acelerado em poucos meses.
Hoje, o mundo está indiscutivelmente se tornando digital. Uma das consequências da digitalização é a maior quantidade de dados. A IDC, em seu relatório “A era dos dados 2025”, prevê que os dados no mundo crescerão até 175 ZB em 2025.1 Esses dados serão armazenados no núcleo (datacenters tradicionais e na nuvem), na borda e nos pontos de extremidade da borda como em PCs, smartphones e dispositivos de IoT. Além dos mais, 30% desses dados serão consumidos em tempo real.
Isso ocorre, em partes, devido aos avanços na tecnologia. As velocidades de transferência de dados com o 5G estão até 100 vezes mais rápidas do que as gerações anteriores e a latência normalmente diminui de 20 ms para 1 ms.2 Essas novas capacidades aumentarão a velocidade da geração de dados e a capacidade de processá-los em tempo real.
Boa parte desses dados em tempo real será gerada e consumida em dispositivos estacionários: lâmpadas, câmeras de segurança, eletrodomésticos. Um terço dos proprietários de residências aumentou o uso de dispositivos durante a pandemia, incluindo quase metade (46%) dos proprietários de trancas de porta inteligentes.3 Mas uma porcentagem significativa é de dispositivos móveis: acessórios de atendimento médico, veículos conectados, sensores que rastreiam e monitoram cadeias de suprimentos. Desde novembro de 2020, 4 somente nos EUA, 45% do tráfego na Web se originou de telefones celulares.
Esse crescimento explosivo de dispositivos alterou radicalmente a definição de um usuário, com máquinas, scripts e software agora atuando em um papel que era delegado apenas a seres humanos. E é esperado que esse crescimento continue.
Ao mesmo tempo, o número de pessoas que usa essa tecnologia continua expandindo. Em 2019, havia 4,9 bilhões de usuários na Internet. No final de 2022, esperava-se que aumentasse para 6 bilhões. E, em 2030, especialistas preveem que 90% da população mundial projetada — 8,5 bilhões — com seis anos de idade ou mais estará digitalmente ativa.5 Muitos desses usuários dependem agora de serviços digitais em quase todas as áreas de suas vidas. Por exemplo, o uso da telemedicina cresceu incríveis 6.000% durante a pandemia.6
As pressões e as demandas de uma sociedade distribuída e digitalmente ativa combinadas com o crescimento explosivo de dispositivos sinalizam o início de uma terceira era da Internet.
A evolução da borda é impulsionada pela terceira onda da Internet
Acreditamos que o aumento e a evolução da computação de borda seguirão inevitavelmente a chegada da Terceira onda da Internet. Como sabemos, a transformação da Internet conduziu o mundo rumo à era do PC e da Internet. A computação na nuvem e a adoção de smartphones introduziu a era da Internet móvel. Agora, estamos entrando na terceira era, a Internet das coisas móveis.
Os desafios que surgem nessa era estão mudando o ecossistema da borda, movendo do Edge 1.0 estático e fechado para o Edge 2.0 aberto e autônomo. Esse processo é como a evolução de organismos unicelulares para organismos complexos.
O ecossistema da borda evoluiu
Por exemplo, nos estágios iniciais do movimento da nuvem, poucas nuvens públicas grandes e redes de entrega de conteúdo (CDNs) dominavam a entrega de aplicações da Internet e a distribuição de serviços digitais. Esses provedores funcionavam como os pontos de controle centralizados para o ecossistema de aplicações da Internet, algo semelhante à maneira como os 12 nervos cranianos funcionam em um corpo humano. À medida que o caso de uso e o ecossistema da nuvem se expandem, estamos percebendo a necessidade dos serviços digitais de tomarem decisões em tempo real com base no conhecimento localizado na “borda” da Internet, de forma semelhante à maneira como o sistema nervoso autônomo se comporta em corpos humanos.
Essa é a evolução que conduz a borda para uma nova era autônoma. Isso não é uma surpresa. Cada onda da Internet surgiu com desafios que foram superados em partes pela computação de borda.
Primeira onda: Edge 1.0
Tim Berners-Lee, o inventor da World Wide Web, previu o desafio do congestionamento relativo à transferência de grandes quantidades de conteúdo da Web em conexões lentas que os usuários da Internet enfrentariam; ele chamou esse problema de “World Wide Wait” (Rede de espera mundial). O foco do paradigma dominante na época estava, apropriadamente, na distribuição das aplicações da Web ou do conteúdo da Web relativamente estático para deixá-los mais próximos dos usuários para atender à necessidade de velocidade e redundância. Essa necessidade levou a um conjunto de princípios essenciais de arquitetura incluindo o PoP (Ponto de presença) físico próximo a usuários finais, armazenamento em cache de conteúdo, previsão de locais, prevenção de congestionamento, algoritmos de roteamento distribuído e muito mais.
Segunda onda: Edge 1.5
O advento da Web 2.0 combinado com a emergência de nuvens públicas e soluções de SaaS apresentou novos princípios de arquitetura. As aplicações se tornaram a forma principal de conteúdo pela Internet. Dessa maneira, a borda distribuída não conseguiria persistir em sua forma original: ela precisava evoluir junto com as arquiteturas de aplicações que ela fornecia sob pressão para proteger uma economia cada vez mais digital. Com grande parte da economia global agora dependendo altamente de aplicações centradas em comércio, os serviços de segurança se tornaram rapidamente um complemento básico de provedores de CDN, cuja presença existente em todo o mundo chegava mais perto do usuário, consequentemente resolvendo ameaças mais rapidamente, do que data centers tradicionais e na nuvem. Esses serviços foram criados com base na infraestrutura em vigor para distribuir conteúdo e, portanto, representam ambientes fechados e proprietários.
Terceira onda: Edge 2.0
Hoje, as aplicações não são mais os destinos de roteamento “passivo” da rede de entrega, mas, em vez disso, participantes ativos. Por exemplo, com aplicações distribuídas baseadas em Kubernetes, a lógica da aplicação — empacotada dentro de um contêiner — pode se mover dinamicamente para qualquer local de computação adequado com uma pilha Kubernetes de suporte. Isso é um contraste direto com os princípios da arquitetura com base nos quais as primeiras soluções da borda eram construídas. Ou seja, elas estão enraizadas em um momento em que o conteúdo (ou aplicações) era de entidades estáticas associadas a locais físicos. Essas soluções de borda presumem que a rede de entrega de conteúdo sozinha funcione como a “plataforma inteligente” para conectar usuários a aplicações, enquanto as aplicações (e usuários) permanecem como “pontos de extremidade” passivos para a “plataforma inteligente”. Essa abordagem não é mais a melhor maneira arquitetônica de conectar usuários a conteúdo ou aplicações.
Os usuários também evoluíram. Não só sua sofisticação digital e apetite por engajamento digital estão anos-luz à frente de onde estavam quando a primeira CDN começou em 1998, mas também a tecnologia forçou uma mudança na definição de o que eles são. Hoje, um “usuário” pode muito bem ser uma máquina, um script ou um serviço agindo automatizado em nome de um humano. Ele pode ser um sensor que coleta dados críticos de uma fábrica ou do campo de uma fazenda. Por um lado, esses “usuários” continuam carregando os anseios de seus colegas humanos por velocidade, segurança e privacidade. Por outro, esses novos “usuários” — como pontos de extremidade de IoT inteligentes com pilhas de aplicações integradas — geralmente participam do processamento dinâmico da lógica da aplicação e da análise de dados para fornecer experiências de usuário digitais seguras e ideais.
A emergência do Edge 2.0
Os principais desafios da aplicação que o Edge surgiu para corrigir — a velocidade e, depois, a segurança — ainda existem. O que mudou é a definição de aplicação (de uma instância estática que reside em um local fixo para unidades de contêiner “móveis”), de usuário (de um usuário humano para uma “coisa” inteligente), de local (de um endereço IP para uma identificação lógica) e os casos de uso que a borda visa suportar (da entrega de conteúdo para distribuição dinâmica de aplicações e tomada de decisões em tempo real no Edge).
A transformação digital e a IoT está criando novos requisitos para experiências digitais que resultam na necessidade de distribuição de aplicações, tomada de decisões e inteligência em tempo real na borda. Assim, a computação de borda está se tornando um facilitador da transformação digital na indústria. De acordo com o relatório sobre o Estado das Estratégias de Aplicações de 2021, 7 76% das organizações implementou ou está planejando ativamente implantações de borda, com a melhoria do desempenho das aplicações e a coleta de dados/ativação de análises como os principais motivadores.
Além disso, uma enorme quantidade de “coisas” tem sido incorporada na última fase da transformação digital. O Relatório anual da Internet da Cisco8 prevê que, “em 2023, haverá mais de três vezes mais dispositivos em rede na Terra do que humanos. Cerca de metade das conexões globais será de conexões entre máquinas e o espaço M2M será dominado por “coisas” voltadas para o consumidor em casas e automóveis inteligentes”. Devido à separação entre TI e OT (tecnologia operacional) do passado, embora a computação de nuvem tenha ocasionado um grande aumento no poder de computação, a adição de “coisas” ainda apresenta desafios à arquitetura de rede no modelo de nuvem. No ambiente de IoT móvel da era Edge 2.0, a TI e a OT serão convergidas e terão recursos de automação e detecção inteligente mais poderosos. Em outras palavras, além do processamento de dados centralizado permitido pela computação da nuvem, a borda da rede trará uma abundância de dispositivos e dados e fornecerá um imenso poder de computação próximo ao ponto de extremidade, gerando assim um enorme valor comercial.
Para que as organizações aproveitem o Edge 2.0 e colham seus benefícios, uma das coisas de que elas precisarão é uma plataforma de distribuição de aplicações centralizada para distribuição holística de aplicações e baseada em um conjunto diferente de princípios de design de tecnologia.
Uma plataforma de distribuição de aplicações do Edge 2.0 deve ser baseada nos seguintes princípios fundamentais de design:
- Para uma plataforma de distribuição de aplicações do Edge 2.0, a “borda” pode ser qualquer ambiente físico ou lógico variando de pontos de extremidade de usuários a nuvens públicas. Um plano de controle de aplicação unificado garante a definição comum de políticas de segurança, políticas de locais de dados e gerenciamento de identidade de usuários entre diferentes ambientes e força a execução por meio da integração com ferramentas de automação e orquestração.
- Uma plataforma de distribuição de aplicações do Edge 2.0 se integrará completamente com ferramentas de gerenciamento de ciclo de vida das aplicações. As políticas de segurança de aplicações, as políticas de locais de dados, o gerenciamento de identidade e a orquestração de recursos são “declarados” por meio do plano de controle unificado e aplicados em qualquer ambiente em que a plataforma seja executada. A Borda se torna uma “propriedade declarada” da aplicação de destino (fazendo com que cada aplicação tenha sua própria borda “personalizada”) e é “executada” pela plataforma sem a necessidade de provisionamento manual. Os desenvolvedores podem simplesmente se concentrar na lógica da aplicação, nas interações da aplicação (APIs) e nos fluxos de trabalho comerciais sem se preocuparem com o gerenciamento de infraestrutura ou locais.
- Em uma plataforma de distribuição de aplicações do Edge 2.0, as políticas de segurança de aplicações são definidas de maneira comum por meio do plano de controle unificado. Elas são distribuídas para aplicação em cada ambiente em que a aplicação é executada. Recursos de segurança incorporados diretamente na plataforma (por exemplo, criptografia e a melhor detecção de bots) permitem que essas funções de segurança se movam com a aplicação por padrão.
- Uma plataforma de distribuição de aplicações do Edge 2.0 se torna uma malha global para lógica de aplicações e uma malha global para análises e processamento de dados. Qualquer serviço digital requer dados e lógica de aplicação, mas o local para armazenar, processar e transformar os dados não deve ser necessariamente o mesmo local em que a lógica da aplicação reside. O local dos dados deve ser especificado de maneira independente como um conjunto de políticas de nível da plataforma determinadas por fatores como gravidade dos dados, regulamentações (PCI, RGPD entre outros) e o preço/desempenho relativo do processamento. Assim como políticas de segurança, as políticas de local dos dados devem ser “declaradas” pelos usuários por meio do plano de controle unificado e aplicadas pela plataforma em qualquer ambiente. Uma plataforma do Edge 2.0 tem um papel em outras políticas de gerenciamento de dados, como linhagem de dados — armazenamento de detalhes sobre dados como atributos integrados — além de ter um conjunto de capacidades operacionais integrado para observabilidade, transmissão de telemetria, ferramentas de ML e serviços de ETL.
- Para uma plataforma de distribuição de aplicações do Edge 2.0, a “borda” não é mais definida pelos Pontos de presença (PoPs) físicos em locais específicos. Em vez disso, ela é definida dinamicamente pelo plano de controle do Edge 2.0 sobre os recursos que existem em qualquer lugar que o consumidor queira: em nuvens públicas, hipervisores, datacenters ou nuvens públicas, ou até mesmo em máquinas físicas em locais “remotos” exclusivos de seus negócios. As capacidades de rede de conexão também são fornecidas de maneira definida por softwares sobre uma infraestrutura de WAN pública ou privada sem o esforço hercúleo de montar e configurar. Ela responderá à “declaração de intenção” da aplicação de destino fornecendo uma Borda elástica definida por software personalizada para a solicitação de uma aplicação. A “Borda”, e tudo que ela estabelecer para a aplicação como parte dessa declaração, se tornará uma propriedade simples e fácil de usar da aplicação.
- O avanço das tecnologias de processadores e chipset — especificamente GPU, DPU, TPU e FPGAs que estão emergindo em termos de capacidade — tornou viável para a computação especializada otimizar significativamente o uso de recursos para tipos de carga de trabalho específicos. Uma plataforma de distribuição de aplicações do Edge 2.0 fará uma interface com sistemas que possuem esse hardware especial para selecionar, implantar e executar cargas de trabalho de aplicações específicas que se beneficiariam dessa assistência. Por exemplo, ela encontrará e configurará recursos de GPU para cargas de trabalho de AL/ML intensivas ou localizará e integrará uma DPU para serviços especiais de networking e segurança de aplicações de que uma aplicação precisa. A conscientização de hardware em uma plataforma de distribuição de aplicações do Edge 2.0 oferece benefícios intrigantes para a criação de “sistemas industriais” inteligentes voltados para a aplicação com fins especiais e, portanto, fornece infinitas possibilidades para estabelecer soluções de IoT atrativas onde o processamento em tempo real é necessário localmente. Por exemplo, uma estação de carregamento de veículos elétricos pode servir como um ponto de presença de agregação de dados para as enormes quantidades de dados gerados de sensores de veículos elétricos, ou um veículo autônomo baseado em um SO Android pode se comportar como um data center móvel executando autodiagnósticos contínuos assistidos por hardware.
Navegue na terceira onda da Internet com a entrega de aplicações inovadoras
A inteligência distribuída e em tempo real habilitada pela plataforma de aplicações do Edge 2.0 terá um papel fundamental no mundo digital de amanhã. Para a maioria das empresas, isso significa reimaginar seus modelos de entrega de aplicações. A entrega de serviços e aplicações atual foi criada com base em um modelo centralizado em que a lógica da aplicação está localizada centralmente. A lógica da aplicação é hospedada na nuvem pública ou em datacenters privados. Na era Edge 2.0, a infraestrutura, os dados e a arquitetura da aplicação serão mais distribuídos e adotam abordagens ponto a ponto. No entanto, prevemos que essa transição será uma evolução, especificamente um aumento, das tecnologias de entrega de aplicações de hoje, em vez de uma revolução.
Com anos de experiência em tecnologia de entrega de aplicações e segurança de aplicações em multinuvem, a F5 sempre atendeu às necessidades das aplicações — o principal ativo da organização na era digital. Na era Edge 2.0, a borda está mudando de um modelo fechado para um aberto. Com a recente aquisição da Volterra, a F5 está na posição perfeita para liderar a criação desse paradigma de distribuição de aplicações do Edge 2.0.
Hoje, todas as indústrias estão acelerando sua jornada de transformação digital. Sabemos que a implantação da borda está gradativamente se tornando parte da estratégia de aplicações de nossos clientes e estamos ansiosos para trabalhar com eles para navegarmos nessa nova onda da Internet.
Recursos
2 https://www.gsma.com/wp-content/uploads/2019/04/The-5G-Guide_GSMA_2019_04_29_compressed.pdf
4 Statista, “Parcela do tráfego oriunda de dispositivos móveis”
5 Cybersecurity Ventures “Quantos usuários da Internet o mundo terá em 2022 e 2030”
6 Definitive HC, “COVID-19 gera um crescimento de 6000% no uso de telemedicina”
7 Relatório sobre o Estado das estratégias de aplicações 2021 da F5
8 Relatório da Internet anual da Cisco