No mundo da TI, o Kubernetes está em toda parte. Com o apoio de mais de 43 mil colaboradores, esse sistema de código aberto se tornou a forma padrão de implantar aplicações modernas na nuvem. Por quê? Em poucas palavras, o Kubernetes facilita muito a vida dos desenvolvedores, acelerando o lançamento de aplicações e agregando valor à plataforma subjacente para os usuários finais.
O Kubernetes, também conhecido como k8s, vem chamando a atenção do setor de telecomunicações, à medida que as operadoras buscam fazer a transição de ambientes fechados para plataformas abertas. O sistema deverá ser parte integrante da arquitetura flexível nativa da nuvem necessária para aproveitar ao máximo as redes 5G autônomas. Uma rede verdadeiramente nativa da nuvem oferece inúmeros benefícios, desde a rápida implantação de serviços e a automação até níveis muito maiores de resiliência e eficiência. Um exemplo disso é que o Google implanta mais de dois bilhões de contêineres por semana usando sua plataforma interna Borg, que foi a precursora do Kubernetes.
Esse tipo de flexibilidade e escalabilidade é fundamental para a visão de nuvem das operadoras de telecomunicações — a ideia de que as redes 5G se tornarão uma plataforma versátil para uma ampla variedade de serviços e aplicativos desenvolvidos por terceiros. Ao permitir que as operadoras implantem aplicativos em contêineres portáteis, o Kubernetes pode, por exemplo, levar os serviços até a borda da rede, mais perto dos usuários finais, reduzindo a latência.
Abstrato e atraente para desenvolvedores
Então, o que o Kubernetes realmente faz? Uma aplicação moderna geralmente é composta por diferentes microsserviços, cada um responsável por uma função específica, como gerenciamento de pedidos, geração de relatórios ou pagamentos. Depois que os microsserviços são empacotados em contêineres, o Kubernetes automatiza sua implantação, escalabilidade e gestão. O Kubernetes também oferece recursos de autorrecuperação em caso de falha em um cluster de microsserviços.
Fundamentalmente, o Kubernetes abstrai algumas das complexidades subjacentes das redes internas para os desenvolvedores de aplicativos. Isso facilita muito a vida do desenvolvedor de aplicativos típico. Em essência, o Kubernetes permite que os aplicativos sejam disponibilizados para o mundo exterior de forma simples e direta.
Um controlador de entrada do Kubernetes é o canal pelo qual um usuário final interage com uma aplicação web por meio do protocolo HTTP. O controlador de entrada também gerencia o tráfego, garantindo que as solicitações dos usuários sejam encaminhadas ao microsserviço correto no cluster do Kubernetes.
As operadoras de telecomunicações precisarão pensar de forma diferente
Todos esses benefícios podem ser aproveitados pela arquitetura baseada em serviços das redes 5G, mas somente se as operadoras de telecomunicações adotarem uma nova mentalidade. Embora o Kubernetes ofereça muitos benefícios, o sistema pode parecer um tanto alheio àquilo com que os engenheiros de telecomunicações estão acostumados. Como redes fazem parte do dia a dia dessas operadoras, elas se sentem à vontade para configurar manualmente os endereços IP dos equipamentos de rede e definir suas próprias regras de roteamento e balanceamento de carga, além de outros parâmetros que o Kubernetes foi projetado para abstrair.
No entanto, esse tipo de configuração manual comprometeria todo o propósito do Kubernetes: impediria a implantação rápida e o escalonamento automatizado, características marcantes das principais plataformas de nuvem, como AWS e Azure. As primeiras soluções de virtualização de funções de rede (NFV) implantadas pelas operadoras de telecomunicações em redes 4G tenderam a utilizar scripts manuais e, como resultado, não contam com o dinamismo e a automação de uma arquitetura de TI moderna.
Uma peça quadrada em um buraco redondo?
Com a implantação das redes de núcleo 5G, as operadoras de telecomunicações têm a oportunidade de começar do zero. Infelizmente, porém, elas não podem simplesmente adotar um sistema Kubernetes padrão. A grande maioria das operadoras está implantando redes 5G em paralelo às redes 4G, portanto, precisará de um ingress do Kubernetes que também seja compatível com protocolos padrão de telecomunicações — SCTP, Diameter e GTP —, além de HTTP. Isso ocorre porque o ingress do Kubernetes que atua como interface de entrada para os serviços 5G não se comunicará diretamente com um usuário via HTTP, mas se conectará a outros elementos de núcleo 4G e 5G. Em alguns casos, será necessária uma função de interoperação que converta mensagens HTTP/2 em mensagens Diameter e vice-versa.
Outra complicação é como oferecer suporte à comunicação interna no cluster de aplicações. Em uma implantação padrão do Kubernetes, normalmente é usada uma malha de serviços para gerenciar e monitorar com segurança a comunicação entre diferentes microsserviços. Embora essas malhas de serviços ofereçam recursos de rastreamento voltados para TI, as operadoras de telecomunicações estão constatando que as funcionalidades associadas não estão perfeitamente adaptadas às suas necessidades.
A terceira questão é como as funções 5G dentro do cluster Kubernetes se comunicarão com o mundo externo. Expor os endereços IP internos dinâmicos atribuídos pelo Kubernetes não é uma boa ideia. Esses endereços mudarão ao longo do tempo, e dar ao mundo externo esse nível de visibilidade representaria um grande risco à segurança. As operadoras de telecomunicações querem ter controle total sobre a atribuição de endereços IP a determinadas funções 5G. Esses endereços devem ser independentes dos endereços IP usados pelos contêineres subjacentes que compõem cada função 5G. Para isso, é necessário um recurso inteligente de saída do Kubernetes.
Por que tomar atalhos é uma má ideia
Uma opção seria abrir mão do Kubernetes e simplesmente implantar uma função 5G em um contêiner com um endereço IP estático acessível externamente. Mas, ao optar por esse tipo de atalho, você pagaria um preço alto em termos de escalabilidade e flexibilidade. Por exemplo, não seria possível implantar funções 5G em qualquer ponto da rede com o simples toque de um botão. Se você deseja esse nível de automação, que será o futuro, não pode pegar atalhos com o Kubernetes.
Há muito tempo, a F5 atua tanto no mundo das telecomunicações quanto no de TI, e descobrimos como ajudar as operadoras de telecomunicações a aproveitar os amplos benefícios do Kubernetes. Isso inclui nossa solução BIG-IP SPK, que permite que um ingresso do Kubernetes ofereça suporte a protocolos de telecomunicações, além de HTTP. Ela também usa tradução de endereços de rede (NAT) e roteamento para permitir que um egresso do Kubernetes forneça ao mundo externo um endereço IP estático predefinido, sem afetar o dinamismo interno do cluster. Independentemente do que aconteça dentro do cluster, você sempre pode fornecer o mesmo endereço IP a entidades externas. Além disso, nossa malha de serviços Aspen Mesh oferece observabilidade e rastreamento de nível de operadora. Ela pode proporcionar às operadoras de telecomunicações visibilidade e rastreamento completos do tráfego entre os microsserviços 5G, reforçando assim a segurança.
Se implementado corretamente, o Kubernetes pode ser verdadeiramente transformador para as operadoras de telecomunicações: ele pode viabilizar os inúmeros benefícios de uma arquitetura nativa da nuvem e facilitar muito a interação das operadoras com o mundo exterior. Quando estiver totalmente adaptado ao ambiente de telecomunicações, esse sistema de código aberto certamente será parte integrante do futuro do 5G.
Este artigo é o primeiro de uma série de duas partes. Na próxima, veremos como a tecnologia da F5 pode resolver a complexidade operacional de gerenciar cargas de trabalho de TI e telecomunicações em um grande número de clusters Kubernetes executados em diferentes plataformas.
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