O que é infraestrutura imutável? Um guia completo

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A infraestrutura imutável substitui servidores e contêineres, em vez de modificá-los, garantindo implantações consistentes.
A automação e o controle de versões são fundamentais para a criação e o gerenciamento dessa abordagem.
Imagens ou contêineres pré-criados e com controle de versão são utilizados para implantações consistentes e repetíveis.

Suponha que você tenha implantado um servidor em uma configuração mutável. Você pode fazer login, aplicar atualizações, ajustar configurações e, em seguida, passar horas tentando resolver o que deu errado. No entanto, em uma infraestrutura imutável, esse servidor permanece inalterado após a implantação. Se precisar fazer alterações, basta criar uma versão atualizada da imagem do servidor e reimplantá-la.

O conceito de infraestrutura imutável surgiu como uma revolução, especialmente na computação em nuvem e DevOps. Mas o que isso significa exatamente e por que é tão importante?

Infraestrutura mutável x imutável

Para entender melhor a infraestrutura imutável, vamos compará-la com a abordagem tradicional, que é mutável:

Infraestrutura mutável

Nessa forma tradicional de gerenciar servidores, é preciso configurar um servidor com todos os aplicativos e ajustes e, ao longo do tempo, continuar fazendo alterações diretamente nesse servidor. Isso geralmente inclui aplicar patches, atualizar softwares e ajustar configurações. Embora seja bastante simples, isso gera vários problemas, tais como:

Desvio de configuração: Com o tempo, pequenas alterações se acumulam até que façam com que os servidores deixem de corresponder à configuração original. Isso dificulta a manutenção da consistência em toda a sua infraestrutura.

Servidores Snowflake: Cada servidor se torna único, como um floco de neve, o que dificulta a reprodução de ambientes e a solução de problemas.

Revertidas difíceis: A reversão para um estado anterior normalmente requer intervenção manual, o que aumenta a complexidade e o risco dessas operações.

Infraestrutura imutável

Essa abordagem moderna inverte o processo. Em vez de modificar os servidores existentes, você os substitui por clones dos originais. Quando é necessária uma atualização com as alterações, cria-se uma nova imagem ou contêiner, e a instância antiga é substituída por uma nova versão.

Os princípios fundamentais incluem:

Imagens/contêineres consistentes: Cada componente é construído a partir de um modelo definido, garantindo a consistência entre os ambientes.

Implantação automatizada: As implantações são automatizadas, o que reduz a possibilidade de erro humano.

Componentes descartáveis: Os componentes de infraestrutura podem ser considerados descartáveis, podendo ser facilmente substituídos quando necessário, o que simplifica bastante as atualizações e o dimensionamento.

Como funciona?

O modelo de infraestrutura imutável tem uma ligação extremamente estreita com a automação e o controle de versões. Ele se baseia em um processo bem definido e automatizado para manter a consistência e a repetibilidade. Aqui está uma explicação mais detalhada de como ele geralmente funciona:

Definição de Infraestrutura como Código (IaC): Infraestrutura como Código é a base da infraestrutura imutável. Ferramentas como o Terraform podem ser usadas para definir e gerenciar a infraestrutura básica — itens como máquinas virtuais, redes e balanceadores de carga — por meio de código. O controle de versão desse código significa que o acompanhamento de alterações e reversões se torna muito mais simples.

Automatize com CI/CD: A Integração Contínua/Entrega Contínua (CI/CD) cria um pipeline automatizado desde o commit do código até a construção da imagem/contêiner e a implantação final. Isso garante que as alterações sejam construídas, testadas e implantadas de forma consistente e eficiente. O pipeline de CI/CD coordena as seguintes etapas de construção e implantação:

Compilação de imagens/contêineres: Esse é o cerne do processo imutável.

Criação de imagens (para VMs): Ferramentas como o Packer podem ser usadas para automatizar a criação de imagens de máquina pré-configuradas. Um modelo do Packer define uma imagem base (por exemplo, uma distribuição mínima do Linux), provisionadores (scripts ou ferramentas de gerenciamento de configuração como Ansible, Chef ou Puppet) para instalar software e definir configurações, e construtores (as plataformas de destino, como AWS, Azure ou Google Cloud). A imagem resultante é então armazenada em um repositório de imagens.
Criação de contêineres (para contêineres): Os arquivos Dockerfile definem as etapas para a construção de imagens de contêiner. Um arquivo Dockerfile começa com uma imagem base e, em seguida, adiciona o código do aplicativo, bibliotecas e dependências. Essas imagens são armazenadas em um registro de contêineres (como o Docker Hub ou um registro privado).

Implantar imagens/contêineres: As imagens ou contêineres pré-criados são implantados no ambiente de destino.

Implantações de VM: Novas instâncias a partir das imagens pré-construídas são criadas usando o Terraform ou qualquer outra ferramenta de implantação específica para a nuvem.
Implantações de contêineres: Plataformas de orquestração de contêineres, como o Kubernetes, são utilizadas para gerenciar todos os aspectos, incluindo a implantação, o dimensionamento e o ciclo de vida de um contêiner. Quando é necessário atualizar seu aplicativo, o Kubernetes implanta novos contêineres ao lado dos antigos, transferindo gradualmente o tráfego para a nova versão antes de desativar os contêineres antigos. É assim que o princípio de “substituir, não modificar” é aplicado em ambientes com contêineres.

Benefícios da infraestrutura imutável

A adoção de um modelo imutável pode parecer uma grande mudança, mas é capaz de resolver alguns dos desafios mais urgentes dos ambientes modernos de TI. Ao substituir componentes mutáveis por imagens pré-construídas e imutáveis, as organizações podem alcançar um nível de consistência e confiabilidade difícil de ser igualado pela infraestrutura tradicional. A seguir, apresentamos algumas das vantagens dessa abordagem:

Maior estabilidade

Cada implantação utiliza uma imagem pré-construída e idêntica; não há discrepâncias entre os ambientes de desenvolvimento, teste e produção.

Maior segurança

Os sistemas imutáveis evitam atualizações manuais e correções pontuais, limitando assim o desvio de configuração, que é uma causa comum de vulnerabilidades de segurança. Se uma vulnerabilidade for descoberta, é possível implantar uma imagem corrigida, substituindo totalmente a imagem desatualizada.

Reversões simplificadas

Reverter para um estado anterior é muito simples. Como cada versão é imutável e fica armazenada, você pode reimplantar rapidamente uma imagem anterior, se necessário.

Facilidade de escalabilidade

O dimensionamento se torna muito mais fácil, pois novas instâncias da mesma imagem imutável podem ser reproduzidas de forma consistente, sem variações inesperadas.

Resolução de problemas simplificada

Não há alterações manuais para acompanhar, por isso é mais fácil identificar problemas. Os registros e os dados de monitoramento permitem identificar problemas com precisão, sem o ruído causado por modificações inesperadas.

Desafios e considerações

Embora um modelo imutável ofereça uma série de benefícios, é importante reconhecer os desafios que essa abordagem acarreta. Aqui estão alguns pontos importantes a serem considerados:

Complexidade da configuração inicial

Estabelecer as bases para infraestruturas imutáveis, como pipelines de CI/CD e processos de criação de imagens ou contêineres, exige muito trabalho inicial. Isso pode representar um grande obstáculo para empresas que operam com restrições de recursos ou que não possuem experiência suficiente.

Maiores necessidades de armazenamento

Com o armazenamento de diferentes versões de imagens ou contêineres, o consumo pode aumentar, especialmente em ambientes com atualizações frequentes ou implantações em grande escala.

Considerações sobre segurança

Embora as imagens base possam ser imutáveis e os sistemas sejam, essencialmente, “descartáveis”, eles ainda precisam ser configurados de acordo com as melhores práticas de segurança para evitar que sejam explorados por agentes mal-intencionados. Isso inclui o uso de imagens base confiáveis e a implementação de práticas de fortalecimento de segurança durante a criação, a verificação regular de vulnerabilidades e o cumprimento dos padrões de segurança do setor. A diferença aqui é que essas ferramentas e configurações estão integradas diretamente nas imagens de base, de modo que cada instância implantada já começa segura. E, se forem encontradas vulnerabilidades, você não aplica patches no sistema da maneira tradicional — em vez disso, você recompila a imagem com a correção e a implanta novamente. Se o sistema não for substituível imediatamente (devido a restrições de carga de trabalho ou desempenho em toda a infraestrutura, por exemplo), você pode implantar uma solução de aplicação de patches em tempo real, como o KernelCare Enterprise na imagem base. Ela se encarregará de resolver novos problemas até que o sistema seja desativado e recriado a partir de uma imagem atualizada.

Curva de aprendizado e mudança cultural

A transição para uma infraestrutura imutável envolve o aprendizado de novas ferramentas, como Packer, Docker e Kubernetes. Mais importante ainda, exige uma mudança de mentalidade para adotar a filosofia de “substituir, não atualizar”. As equipes devem se adaptar a novos fluxos de trabalho, contar fortemente com a automação e desenvolver novas estratégias de depuração.

Depuração e resolução de problemas

A resolução de problemas em uma configuração imutável difere da realização de alterações em tempo real em uma instância em execução. Em vez disso, a abordagem recomendada é recriar a imagem ou o contêiner problemático em um ambiente limpo, garantindo consistência e controle.

Aplicativos com estado e persistência de dados

A infraestrutura imutável favorece aplicativos sem estado, mas muitas cargas de trabalho dependem de dados persistentes. Isso exige um planejamento cuidadoso para separar o gerenciamento de estado dos componentes imutáveis, o que aumenta a complexidade da arquitetura.

Considerações finais

A infraestrutura imutável está mudando a forma como as organizações desenvolvem e gerenciam seus sistemas. Ao migrar de sistemas tradicionais e mutáveis para sistemas imutáveis, as empresas podem reforçar a segurança, reduzindo a superfície de ataque e simplificando a aplicação de patches. Isso também gera mais consistência, tornando as implantações mais tranquilas e confiáveis. Além disso, promove uma melhor escalabilidade, permitindo que aplicativos e infraestrutura sejam ampliados ou reduzidos conforme a demanda.

Essa abordagem se encaixa perfeitamente em práticas modernas como DevOps e CI/CD, ajudando as equipes a entregar resultados com mais rapidez e segurança. Seja para executar aplicativos nativos da nuvem, ampliar implantações na borda ou proteger ambientes de alto risco, trata-se de uma estratégia poderosa que está moldando o futuro da TI.

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