Infrastructure-as-a-Service, conhecido normalmente como "IaaS", é uma forma de cloud computing que fornece recursos fundamentais de computação, rede e armazenamento sob demanda para os consumidores, por meio da Internet, em um modelo pré-pago. A IaaS permite que os usuários ajustem a escala dos recursos conforme necessário, reduzindo a necessidade de investimentos iniciais altos ou infraestrutura proprietária desnecessária, especialmente no caso de cargas de trabalho com volumes de pico. Em comparação com PaaS e SaaS (até mesmo modelos de computação mais novos, como contêineres e serverless), a IaaS oferece o controle de recursos de nível mais baixo na cloud.

A IaaS emergiu como um modelo de computação bastante utilizado no início de 2010 e, desde aquela época, tornou-se o modelo de abstração padrão para diversos tipos de cargas de trabalho. No entanto, com o advento de novas tecnologias, como contêineres e serverless e o aumento relacionado do padrão de aplicativos de microsserviços, a IaaS continua sendo fundamental, mas em um mercado mais concorrido do que nunca.

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

A IaaS é composta por um conjunto de recursos físicos e virtualizados que fornecem aos consumidores os blocos de construção básicos necessários para executar aplicativos e cargas de trabalho na cloud:

Data centers físicos. Os provedores de IaaS gerenciam data centers de grande porte em todo mundo, contendo as máquinas físicas necessárias para capacitar as várias camadas de abstração que existem neles e que são disponibilizadas para usuários finais por meio da Internet. Na maioria dos modelos de IaaS, os usuários finais não interagem diretamente com a infraestrutura física, mas ela é fornecida como um serviço para eles.

Computação. IaaS é normalmente conhecida como um recurso de computação virtualizada; para os fins deste artigo, iremos definir a computação de IaaS como máquina virtual. Os provedores gerenciam os hipervisores e os usuários finais podem, então, provisionar "instâncias" virtuais programaticamente com as quantidades desejadas de computação e memória (e, às vezes, armazenamento). A maioria dos provedores oferece tanto CPUs quanto GPUs para diferentes tipos de cargas de trabalho. A cloud computing normalmente também acompanha serviços de suporte, como ajuste automático de escala e balanceamento de carga, que fornece as características de escala e de desempenho que tornam a cloud tão desejada.

Rede. Na cloud, rede é uma forma de rede definida por software em que o hardware tradicional, como roteadores e switches, são disponibilizados programaticamente, geralmente por meio de APIs. Os casos de uso de rede mais avançados envolvem a construção de regiões multizona e clouds privadas virtuais, que serão discutidas com mais detalhes posteriormente.

Armazenamento. Os três tipos principais de armazenamento em cloud são armazenamento de bloco, armazenamento de arquivos e armazenamento de objetos. Armazenamento de bloco e de arquivos são comuns em data centers tradicionais, mas muitas vezes enfrentam dificuldades com o ajuste de escala, desempenho e com as características distribuídas da cloud. Portanto, entre os três, o armazenamento de objetos se tornou a maneira mais comum de armazenamento na cloud, visto que é altamente distribuído (e, portanto, resiliente), utiliza hardware de commodity, os dados podem ser acessados facilmente por HTTP, o ajuste de escala é praticamente ilimitado e o desempenho escala linearmente de acordo com o crescimento do cluster.  

O BMaaS fornece um nível de controle ainda mais baixo do que a IaaS tradicional. Em um ambiente BMaaS, os recursos também são provisionados sob demanda, disponibilizados por meio da Internet e cobrados em modelo pré-pago (normalmente em incrementos mensais ou por hora).

Ao contrário da IaaS tradicional, o BMaaS não fornece recursos de computação, armazenamento e rede já virtualizados aos usuários finais; em vez disso, ele oferece acesso direto ao hardware básico. Esse nível de acesso oferece aos usuários finais controle quase total de suas especificações de hardware. Dado que o hardware não é virtualizado e não oferece suporte a múltiplas máquinas virtuais, ela também oferece aos usuários finais a maior quantidade de desempenho em potencial, algo de valor significativo para casos de uso como HPC e computação com GPU, bancos de dados de alto desempenho, cargas de trabalho de análise de dados, entre outros.

Os usuários finais familiares com a operação em data centers tradicionais se sentirão mais à vontade com ambientes BMaaS, onde poderão mapear os padrões de arquitetura de cargas de trabalho existente da melhor forma possível.

No entanto, essas vantagens também podem ocorrer às custas dos benefícios da IaaS tradicional, especialmente a capacidade de provisionar rapidamente e escalar horizontalmente os recursos ao simplesmente criar cópias de instâncias e balanceamento de carga entre eles.

Quando se trata de BMaaS vs. IaaS, um modelo não é superior ao outro; tudo depende de qual modelo melhor atende o caso de uso ou carga de trabalho específicos.

Para promover maior disponibilidade e resiliência de recursos, a maioria dos provedores de cloud hoje em dia oferecem um hierarquia em torno de como as cargas de trabalho são mapeadas para as infraestruturas física e virtual, bem como para a região geográfica.

Como um exemplo, a IBM Cloud tem zonas e regiões de disponibilidade. Esses dois termos são definido da seguinte forma:

• Região da IBM Cloud: uma região é um grupo geograficamente e fisicamente separado de uma ou mais zonas de disponibilidade com infraestruturas elétricas e de rede independentes, isoladas de outras regiões. As regiões são projetadas para remover pontos único de falha compartilhados com outras regiões e garantir baixa latência entre zonas dentro da mesma região.
  
  
• Zona de disponibilidade da IBM Cloud: uma zona de disponibilidade é um local isolado lógica e fisicamente dentro de uma Região da IBM Cloud, com energia, resfriamento e infraestruturas de rede independentes, isolados de outras zonas. Isso reforça a tolerância a falhas ao evitar pontos únicos de falha entre zonas, enquanto também garante largura de banda alta e baixa latência entre zonas de uma mesma região.

Saiba mais sobre região e zonas no blog da IBM Cloud.

Para muitos usuários finais, especialmente empresas com dados confidenciais ou requisitos rígidos de conformidade, recomenda-se adotar segurança e privacidade adicionais dentro de uma cloud pública. Uma cloud privada virtual (VPC)  pode ser uma forma de criar isolamento adicional dos recursos de infraestrutura em cloud sem sacrificar velocidade, escala ou funcionalidade.

As VPCs permitem aos usuários finais criar uma rede privada para locatário único em uma cloud pública. Elas fornecem aos usuários controle sobre criação de sub-rede, seleção de intervalos de IPs, firewalls virtuais, grupos de segurança, ACLs de rede, redes privadas virtuais (VPNs) site para site e balanceamento de carga.

No vídeo a a seguir, Ryan Sumner explica VPCs com mais detalhes:

A IaaS normalmente é precificada com base no consumo, o que significa que os usuários são cobrados apenas pelos recursos que consomem. Ao longo do tempo, os modelos de precificação da infraestrutura em cloud passaram a abranger diversos níveis diferentes de granularidade:

• Assinaturas e instâncias reservadas: muitos provedores oferecem descontos sobre o preço à vista para clientes dispostos a assumir contratos mais longos, geralmente em torno de dois a três anos.
  
  
• Faturamento mensal: os modelos de faturamento mensal são mais comuns no mercado de BMaaS, em que a infraestrutura física geralmente implica em cargas de trabalho mais estáveis, sem picos de volume.
  
  
• Por hora/segundo: a granularidade mais comum para a infraestrutura de cloud tradicional, os usuários finais são cobrados apenas pelos recursos consumidos.
  
  
• Temporária/spot: alguns provedores oferecem descontos para capacidade inutilizada em instâncias temporárias/spot, mas essas instâncias podem ser recuperadas se a capacidade for necessária.

Em conjunto, existem diversos motivos pelos quais alguém consideraria a infraestrutura em cloud como ideal:

• Pré-pago: ao contrário da TI tradicional, a IaaS não requer nenhum investimento inicial, nenhum gasto de capital e os usuários finais pagam apenas pelos recursos consumidos.
  
  
• Velocidade: com IaaS, os usuários podem provisionar pequenas ou grandes quantidades de recursos em questão de minutos, podem testar novas ideias rapidamente ou ajustar a escala das ideia comprovadas ainda mais rápido.
  
  
• Disponibilidade: por meio de coisas como regiões multizona, a disponibilidade e a resiliência dos aplicativos em cloud podem exceder as abordagens tradicionais.
  
  
• Escala: com uma capacidade praticamente ilimitada e a possibilidade de escalar recursos automaticamente ou com pouca supervisão, é simples ir de uma instância de um aplicativo ou carga de trabalho para várias.
  
  
• Latência e desempenho: dada a ampla pegada geográfica da maioria dos provedores de IaaS, é fácil colocar aplicativos e serviços mais próximos de seus usuários, reduzindo a latência e melhorando o desempenho.

A IaaS representa recursos de computação de uso geral e, portanto, é capaz de oferecer suporte a casos de uso de todos os tipos. Atualmente, a IaaS é mais usada para ambientes de desenvolvimento e de teste, Websites e aplicativos voltados para clientes, armazenamento de dados, cargas de trabalho de análise e data warehouse, além de backup e recuperação, especialmente para cargas de trabalho on premises. A IaaS também é um ideal para implementar e executar software e aplicativos de negócios conhecidos, como SAP.

E embora a IaaS seja capaz de oferecer suporte a uma matriz bastante diversa de cargas de trabalho, conforme iremos descobrir em seções posteriores, existem modelos de computação emergentes mais adequadas para suporte a certos tipos de carga de trabalho ou arquiteturas de aplicativos, como microsserviços.

A maneira mais fácil e comum de entender a distinção entre as categorias de alta granularidade das categorias "aaS" de IaaS, PaaS e SaaS geralmente é entender quais elementos da pilha são gerenciados pelo fornecedor e quais são pelo usuário final.

Em uma configuração tradicional de TI, cabe ao usuário final gerenciar toda a a pilha de ponta a ponta, desde o hardware físico para servidores e redes, até virtualização, sistemas operacionais, middleware e assim por diante.

IaaS, PaaS, e SaaS oferecem uma camada progressiva de abstração depois disso. A IaaS elimina o quesito física de computação, rede, armazenamento e tecnologia necessários para virtualizar esses recursos. A PaaS vai um passo além e elimina o gerenciamento do sistema operacional, middleware e tempo de execução. A computação serverless (veja abaixo) elimina o gerenciamento de tudo com exceção do código dos aplicativos em si, e o SaaS fornece todos os aplicativos do usuário final as-a-Service, eliminando todo o restante da pilha.

Saiba mais sobre as diferenças entre IaaS, PaaS e SaaS.

Mais recentemente, a discussão em torno das cargas de trabalho da cloud tornou-se cada vez mais dominada por contêineres e serverless. De muitas maneiras, a IaaS foi um passo na jornada ao ideal platônico da cloud.

A IaaS oferece aos usuários mais granularidade para pagar pelo que consomem, mas raramente pagam só pela capacidade utilizada. Mesmo os servidores virtuais geralmente possuem processos de longa execução e utilização de capacidade abaixo do ideal.

A IaaS elimina muitos componentes de nível baixo para que os desenvolvedores possam se concentrar na lógica de negócios que diferencia a empresa, mas ainda requer que os usuários finais gerenciem os sistemas operacionais, o middleware e os tempos de execução.

A IaaS costuma ser mais eficiente no campo financeiro e de recursos do que a computação tradicional, mas gerar uma VM ainda pode ser demorado; além disso, cada VM traz consigo despesas gerais na forma de sistemas operacionais.

Este modelo de TI foi capaz de oferecer suporte a quase tudo de um ponto de vista de cargas de trabalho, mas havia espaço para evolução no que diz respeito a certas filosofias e valores fundamentais que constituem a cloud.

Contêineres e serverless são os dois modelos de cloud mais recentes que estão desafiando a supremacia do modelo tradicional de IaaS em relação a certas classes de aplicativos e cargas de trabalho nativos da cloud.

Em alguns casos, o contêiner passou a substituir a VM como unidade padrão da implementação de processos ou serviços, com ferramentas de orquestração como Kubernetes controlando todo o ecossistema de clusters.

O serverless vai além de todos os modelos, eliminando praticamente tido com exceção da lógica de negócios, ajustando a escala perfeitamente de acordo com a demanda e realmente cumprindo a promessa de pagar apenas pelo uso.

À medida que o mundo se move mais em direção a arquiteturas de microsserviços, em que aplicativos são divididos até suas menores partes, implementados independentemente, gerenciam seus próprios dados e comunicam-se por APIs, as abordagens de contêineres e serverless se tornarão cada vez mais comuns.

Hoje, a IaaS tradicional é, de longe, o modelo de computação mais maduro em cloud e controla a grande maioria da participação de mercado neste espaço; no entanto, contêineres e serverless são as tecnologias para se observar e começar a implementar de maneira oportuna, onde fizer sentido.

A IBM oferece uma plataforma de cloud full-stack que inclui uma camada IaaS completa de computação virtualizada, rede e armazenamento. Além disso, é exclusivo dentro do setor, e a IBM Cloud também oferece BMaaS para usuários que desejam controle adicional sobre o hardware de base.

A IBM também está empenhada em fornecer soluções para aplicativos e cargas de trabalho nativas da cloud que, além da IaaS, incluem IBM Cloud Kubernetes Service e IBM Cloud Functions para aplicativos serverless.

Para começar a usar a IaaS em cloud, crie uma conta da IBM Cloud e provisione seu primeiro servidor virtual.