Voo: a evolução convergente na prática
A maioria de nós já sonhou em poder voar; e, ao que tudo indica, a evolução também. A capacidade de voar — seja para escapar de predadores, procurar alimento com mais eficiência ou migrar por longas distâncias — mostrou-se repetidamente muito útil para uma grande variedade de animais. Tão útil e em tantas ocasiões, na verdade, que a evolução continua encontrando caminhos para alcançar o objetivo do voo. Hoje, vemos três grupos distintos de animais que desenvolveram de forma independente a capacidade de voar: insetos, aves e mamíferos (morcegos). Cada um desses três grupos seguiu um caminho evolutivo diferente até chegar ao voo, e sua forma atual de voar reflete as características de seus ancestrais não voadores. Vejamos os insetos: os insetos ancestrais tinham exoesqueletos externos, que apresentam baixa densidade e estrutura laminada, resultando em diferentes resistências à tração conforme a direção. Consequentemente, a evolução dos insetos rumo ao voo valeu-se de asas deformáveis — uma abordagem que aproveitou os recursos disponíveis: baixa densidade e resistência à tração variável. Para as aves, por outro lado, o desenvolvimento das penas foi a "tecnologia" crucial em sua jornada rumo ao voo; nesse caso, as penas foram uma feliz coincidência, surgida das necessidades de um grupo de dinossauros de sangue quente que precisava de um material semelhante à pelagem para reter calor. Somente mais tarde as penas se revelaram uma "tecnologia" providencial para viabilizar o voo. Por fim, os morcegos, o grupo mais recente a desenvolver o voo, adotam uma abordagem baseada na evolução gradual a partir de mamíferos planadores, mas ainda não contam com o benefício de eras de adaptação evolutiva.
Um complemento interessante e digno de nota a essa história é a constatação de que, quando os seres humanos finalmente conseguiram voar de forma prática usando máquinas, recorreram a abordagens completamente diferentes — seja a sustentação por meio de veículos mais leves que o ar, seja o uso de aerofólios em alta velocidade, impulsionados por motores a gasolina.
Isso foi interessante, mas o que isso tem a ver com a borda?
Sob a perspectiva do pensamento evolutivo, os caminhos percorridos pela entrega de aplicações nos últimos 20 anos também contam uma história de evolução convergente. Mais especificamente, esses anos testemunharam o desenvolvimento de diversas tecnologias de entrega que, em retrospectiva, representaram os primeiros e incipientes passos evolutivos rumo ao que está se tornando a borda das aplicações.
As precursoras de muitas dessas tecnologias ancestrais foram as Redes de Distribuição de Conteúdo (CDNs). Essa tecnologia foi impulsionada — seu "nicho evolutivo", por assim dizer — pela necessidade de fornecer uma grande quantidade de dados relativamente estáticos, geralmente imagens grandes e transmissões de áudio e vídeo, a uma comunidade considerável de clientes consumidores. A solução foi armazenar cópias em cache dos arquivos de dados grandes em vários locais geograficamente dispersos, mais próximos dos dispositivos dos clientes. Essa abordagem permitiu distribuir a carga de trabalho de entrega para além de um único data center central, tanto em termos de capacidade computacional quanto de largura de banda, ao mesmo tempo que proporcionava uma latência menor e mais previsível.
Hoje, à medida que os aplicativos evoluíram e se tornaram profundamente integrados às nossas rotinas diárias, a necessidade de melhorar a experiência do cliente com os aplicativos continua impulsionando a redução da latência e a disponibilização de mais largura de banda. No entanto, as regras do jogo mudaram e evoluíram. Assim como o clima e a geografia promovem continuamente a adaptação na natureza, as mudanças nos requisitos de entrega de aplicativos impulsionam mudanças nas soluções necessárias. As necessidades mais modernas de entrega de aplicativos vão muito além do cenário básico de CDN. Os casos de uso mais sofisticados de hoje precisam fazer mais do que apenas fornecer conteúdo estático simples; eles também apresentam requisitos nas áreas de computação e interatividade. Videoconferências e negociações eletrônicas são exemplos de aplicações com necessidades mais avançadas. De forma mais ampla, a tendência geral em direção ao paradigma de Aplicação de Página Única (SPA), no qual uma aplicação é composta pela agregação de diversos serviços web distintos, exige um conjunto mais robusto de recursos distribuídos do que o mero armazenamento estático para manter uma experiência de usuário rica. À medida que o ambiente "evoluiu" em direção a esses novos casos de uso, observamos a convergência correspondente de várias soluções já estabelecidas no mercado, que se adaptam para se adequar melhor a esse novo e lucrativo "nicho evolutivo" — o equivalente tecnológico do conceito de "evolução convergente".
A primeira dessas soluções preexistentes são as CDNs mencionadas anteriormente. Sua "vantagem" evolutiva como soluções já estabelecidas é a ampla infraestrutura existente, composta por um grande número de nós de CDN; seu caminho "evolutivo" consiste em aprimorar esses nós, deixando de se concentrar exclusivamente no armazenamento semelhante a cache para oferecer uma combinação mais equilibrada de diversas tecnologias de armazenamento — arquivos, bancos de dados e armazenamentos de objetos — associadas a recursos computacionais capazes de operar sobre esses dados.
A segunda solução já consolidada no mercado são os provedores de nuvem pública. Seu ponto "forte" é o robusto ecossistema de recursos de computação, armazenamento e largura de banda, bem como os respectivos modelos flexíveis de consumo desses recursos. Por exemplo, a AWS oferece diversas tecnologias de banco de dados, disponibiliza computação por meio de modelos baseados em servidor ou sem servidor, conta com um amplo conjunto de tecnologias para gerenciamento de identidades e autenticação e fornece uma variedade de serviços complementares, como registro de logs e geração de relatórios, visualização, modelagem de dados, entre outros. No entanto, sua "lacuna evolutiva" é não contar com tantos pontos de presença quanto os fornecedores de CDN já estabelecidos e, portanto, não ter a mesma abrangência de distribuição.
No outro extremo da escala de pontos de presença estão as operadoras de serviços móveis (MSPs), especialmente à medida que implantam suas infraestruturas 5G. As grandes MSPs planejam ter dezenas de milhares de pontos de acesso móvel, cada um deles servindo como porta de entrada para a rede principal. Além da “vantagem” em distribuição e escala, elas dispõem de capacidade computacional e de algum armazenamento limitado nesses pontos de acesso. No entanto, até recentemente, o escopo desses recursos de computação e armazenamento era restrito às necessidades da própria infraestrutura das MSPs. Portanto, a “lacuna” que precisam preencher é a migração para um paradigma computacional que disponibilize a infraestrutura de computação a aplicações externas, complementando-a com recursos adicionais de armazenamento.
Voltando ao voo — e por que os humanos adotaram uma abordagem diferente
A trajetória que acabamos de descrever corresponde a um processo evolutivo natural e incremental. No entanto, às vezes surgem fatores que "mudam as regras do jogo[1]"—algo que interrompe a evolução e leva a uma reavaliação da progressão linear. No caso do desenvolvimento do voo pelos seres humanos, a criação de sistemas capazes de fornecer rapidamente uma grande quantidade de potência (por exemplo, motores a gasolina), aliada a tecnologias de materiais e engenharia capazes de produzir ligas leves e resistentes, permitiu que repensássemos como enfrentar o desafio do voo, "mudando as regras do jogo" em relação à forma como a natureza desenvolveu o voo.
Relacionando essa história novamente ao conceito de edge, a narrativa sobre a entrega de aplicações até aqui se concentrou em transferir o trabalho do lado do "servidor" — isto é, a parte da cadeia de entrega que começa quando o servidor recebe uma solicitação. Especificamente, devido à "predisposição evolutiva" das soluções preexistentes (nas quais o valor estava em aliviar a carga do servidor de aplicações), o foco tem sido implicitamente a transferência e a distribuição do processamento e da entrega de conteúdo em resposta à solicitação de um "cliente".
No entanto, considere agora o que acontece quando pensamos nesses pontos de presença geograficamente dispersos não apenas como nós de computação e caches destinados a aliviar a carga do servidor — “proxies de aplicação” —, mas também como pontos de controle que dão a mesma atenção às solicitações recebidas dos clientes, direcionando-as para a infraestrutura e os nós de computação/cache adequados aos requisitos da aplicação. Por exemplo, uma aplicação tolerante à latência, mas que exige alta largura de banda, como o backup de arquivos na nuvem, pode ser roteada de forma diferente de uma aplicação que exige pouca largura de banda, mas é sensível à latência, como os jogos on-line. Aplicações bancárias que precisam de uma central de processamento de dados podem ser direcionadas para um data center central. Esse conceito, que considero um “orquestrador de aplicações”, surge naturalmente quando se pensa na borda não como algo que apenas alivia a carga do servidor, mas como um elemento cuja função é servir de porta de entrada para o ambiente generalizado de servidores/nós de acesso.
Vamos construir um avião, não um ornitóptero
Assim como os seres humanos finalmente conseguiram voar de forma prática não por meio de uma abordagem mecanizada inspirada nas aves (o famoso "Ornitóptero" de da Vinci), mas pensando em como aproveitar melhor as tecnologias mais adequadas disponíveis — aerofólios combinados com motores a gasolina —, devemos refletir sobre como a infraestrutura de aplicações pode ser reinventada com o surgimento de uma borda onipresente, distribuída e rica em serviços. À medida que o potencial desse recurso emergente se tornar mais evidente e acessível, proprietários e operadores de aplicações darão o próximo passo na jornada de evolução das aplicações. O evento "revolucionário" resultante — a evolução disruptiva da borda, que deixará de ser apenas um proxy para o servidor de aplicações ou um cache de aplicações turbinado para se tornar uma orquestradora completa de aplicações — abrirá o ecossistema de aplicações para uma explosão de novas possibilidades, que serão abordadas em artigos futuros.
Antecipando o caminho à frente, pretendo compartilhar uma visão de como a adoção do papel da borda como orquestradora de aplicações permitirá uma especificação mais declarativa e orientada por intenções do comportamento esperado de cada aplicação, impulsionando otimizações tanto na infraestrutura quanto na experiência do cliente. Por exemplo, uma aplicação — talvez com ênfase em tecnologia de realidade aumentada — poderia definir uma política que priorize latência e largura de banda, enquanto uma aplicação financeira poderia priorizar confiabilidade ou centralização, e outra aplicação de IoT voltada ao consumidor poderia se concentrar na gestão de despesas operacionais (OpEx). De forma mais ampla, adotar uma mentalidade que amplie o papel da borda e a utilize como orquestradora de aplicações também faz dela o local lógico para implementar políticas de segurança e visibilidade, concretizando outro sonho de muitos proprietários de aplicações: ter controles de aplicações independentes da infraestrutura.
[1] O desenvolvimento do metabolismo baseado em oxigênio é um bom exemplo, mas terei de deixar essa história para outra ocasião.
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