Virtualização e Kubernetes: Como a Base Melhora a Nuvem Nativa

A virtualização resolveu o problema central de "um servidor, um aplicativo". A conteinerização se baseou nesse resultado e refinou a maneira como ele é alcançado. No entanto, a virtualização continua sendo um pilar fundamental na computação contemporânea, e muitas das cargas de trabalho mais críticas do mundo continuam e continuarão a rodar em VMs (Máquinas Virtuais). Além de sua longevidade, a virtualização aprimora a conteinerização e o Kubernetes na entrega dos resultados essenciais que os usuários e as necessidades de negócios esperam.

Tive a oportunidade de participar da KubeCon North America em novembro de 2025. Agradeço à Cloud Native Computing Foundation por um evento excepcional! Você pode ler o excelente resumo do meu colega sobre o evento aqui. Também tive o privilégio de representar a Broadcom no estande da exposição, onde tive conversas envolventes com participantes e outros patrocinadores que fazem parte da comunidade cloud native mais ampla. Uma pergunta que me foi feita por um engenheiro que parou no estande se destacou: "O que a virtualização tem a ver com o Kubernetes?"

Essa compreensão é muito importante para o trabalho de TI e para os orçamentos organizacionais! A computação revolucionou a maneira como interagimos uns com os outros, como trabalhamos e moldou o que é possível na indústria. As cargas de trabalho de TI exigem recursos de computação, como CPU, memória (RAM), armazenamento (storage), rede (network), etc., para executar as funções desejadas – como enviar um e-mail ou atualizar um banco de dados (database). Uma parte crítica das operações de negócios envolve as organizações de TI otimizarem sua estratégia de hospedagem de cargas de trabalho, seja ela hospedada no mainframe, em um datacenter local (on-premises) ou em um ambiente de nuvem pública (public cloud).

A virtualização não desapareceu com o Kubernetes – na verdade, ela faz o Kubernetes funcionar melhor em escala corporativa (enterprise scale).

Virtualização

Desde o início da computação eletrônica na década de 1940, os usuários interagiam com hardware físico dedicado para realizar suas tarefas. Aplicativos, cargas de trabalho e hardware avançaram rapidamente e expandiram a capacidade, a complexidade e o alcance do que os usuários podiam fazer por meio da computação. No entanto, uma restrição fundamental permaneceu – uma máquina, ou servidor, era dedicada a um único aplicativo. Por exemplo, as organizações tinham servidores dedicados à funcionalidade de e-mail, ou um servidor inteiro dedicado a atividades que eram executadas poucas vezes por mês, como a folha de pagamento (payroll).

A virtualização, usando tecnologia para simular recursos de TI, foi pioneira na década de 1960 no mainframe. Nessa época, a virtualização permitia o acesso compartilhado aos recursos do mainframe e possibilitava que eles fossem usados para múltiplos aplicativos e casos de uso. Isso forneceu um modelo para a virtualização contemporânea e o cloud computing (computação em nuvem), permitindo que múltiplos aplicativos fossem executados em hardware dedicado.

A VMware liderou o boom do cloud computing por meio da virtualização da arquitetura x86, o conjunto de instruções mais comum para computadores pessoais e servidores. Agora, o hardware físico podia abrigar múltiplos aplicativos distribuídos, suportar muitos usuários e utilizar totalmente o hardware caro.

A virtualização é a tecnologia chave que torna o public cloud computing possível – abaixo está um resumo:

Abstração: A virtualização abstrai o hardware físico que fornece CPU, RAM e storage em partições lógicas que podem ser gerenciadas independentemente.
Flexibilidade, Escalabilidade, Elasticidade: As partições abstraídas podem agora ser escaladas conforme as necessidades do negócio, provisionadas e desativadas sob demanda, e os recursos podem ser recapturados conforme necessário.
Consolidação e Eficiência de Recursos: O hardware físico pode agora executar múltiplas partições lógicas com o tamanho certo (right-sized), com a quantidade apropriada de CPU, RAM e storage – utilizando ao máximo o hardware e economizando em custos fixos, como imóveis e energia.
Isolamento e Segurança: Cada VM tem seu próprio "mundo" com um OS (Sistema Operacional) independente daquele que está rodando no hardware físico, permitindo segurança e isolamento profundos para aplicativos que compartilham o host subjacente.

Para a maioria das empresas e organizações, as cargas de trabalho críticas que impulsionam sua missão são construídas para rodar em Máquinas Virtuais, e elas confiam na Broadcom para fornecer as melhores VMs e tecnologia de virtualização do planeta. Ao provar que a infraestrutura poderia ser abstraída e gerenciada independentemente do hardware físico, a virtualização lançou as bases para a próxima evolução na hospedagem de cargas de trabalho.

Conteinerização

À medida que as demandas de computação aumentavam, a complexidade dos aplicativos e das cargas de trabalho também cresceu exponencialmente. Aplicativos que tradicionalmente eram projetados e gerenciados como monolitos, ou uma única unidade, começaram a ser divididos em unidades menores de funcionalidade chamadas microsserviços (microservices). Isso permitiu que desenvolvedores e administradores de aplicativos gerenciassem unidades de seus aplicativos de forma independente, facilitando a escalabilidade, atualizações e confiabilidade.

Esses microsserviços rodam em containers (contêineres), que foram popularizados na indústria pela Docker. Os containers Docker empacotam aplicativos e suas dependências, como código, bibliotecas e arquivos de configuração (config files), em unidades que podem rodar consistentemente em qualquer infraestrutura – seja no laptop de um desenvolvedor, em um servidor no datacenter de uma empresa, ou em um servidor na nuvem pública (public cloud).

Os containers recebem esse nome em alusão aos contêineres de transporte marítimo (shipping containers), e fornecem muitos dos mesmos benefícios de seu homônimo, como padronização, portabilidade e encapsulamento.

Abaixo está uma visão geral rápida dos principais benefícios da conteinerização:

Padronização: Assim como os shipping containers empacotam mercadorias em um formato com o qual outras máquinas podem interagir consistentemente, os software containers empacotam aplicativos em um ambiente uniforme, logicamente abstraído e isolado.
Portabilidade: Os shipping containers se movem de navios para caminhões e trens. Os software containers podem rodar no laptop de um desenvolvedor, em ambientes de desenvolvimento, servidores de produção e entre provedores de nuvem (cloud providers).
Encapsulamento: Os shipping containers contêm todas as mercadorias necessárias para cumprir um pedido. Os software containers contêm o código do aplicativo, runtime (ambiente de execução), ferramentas de sistema, bibliotecas e quaisquer outras dependências necessárias para rodar o aplicativo.
Isolamento: Tanto os shipping containers quanto os software containers isolam seus conteúdos de outros containers. Os software containers compartilham o OS da máquina física subjacente, mas não as dependências do aplicativo.

À medida que os containers se tornaram um padrão da indústria, as equipes começaram a desenvolver suas próprias ferramentas para orquestrar e gerenciar containers em escala. O Kubernetes nasceu desses projetos em 2015 e foi então doado à comunidade open source (código aberto).

Baseando-se no tema náutico dos containers, Kubernetes significa "Timoneiro" ou "Piloto" em grego, e funciona como o cérebro da infraestrutura. Um container permite que você implante aplicativos facilmente – o Kubernetes permite que você dimensione quantas instâncias do aplicativo você gostaria de implantar, garante que cada instância permaneça em execução e funciona da mesma forma em qualquer cloud provider ou datacenter.

Estes são os três pilares "S" (em inglês): Self-Healing (Auto-Recuperação), Scalability (Escalabilidade) e Standardization (Padronização). Esses resultados impulsionaram a ascensão do Kubernetes ao padrão ouro da indústria, e ele é onipresente na computação cloud-native, proporcionando consistência operacional, reduzindo riscos e aprimorando a portabilidade.

Virtualização → Conteinerização

A virtualização abriu o caminho para que os desenvolvedores abrigassem e isolassem múltiplos aplicativos em hardware físico, para que os administradores gerenciassem recursos de TI desacoplados do hardware subjacente, e provou que abstrair partes subjacentes do stack é viável para rodar e escalar software complexo.

Os containers se baseiam nesses princípios e abstraem a camada de aplicação, fornecendo os seguintes benefícios sobre a virtualização:

Eficiência: Devido a um OS compartilhado, os containers eliminam a sobrecarga de recursos (CPU, memória, armazenamento) associada à execução de múltiplas instâncias do mesmo OS para aplicativos.
Velocidade: O footprint (espaço/tamanho) menor permite tempos de inicialização e desligamento muito mais rápidos.
Portabilidade: Portabilidade aprimorada – os containers são lightweight (leves) e podem ser executados em qualquer container runtime conforme.

A Virtualização Melhora o Kubernetes

A virtualização também estabiliza e acelera o Kubernetes. A maioria dos serviços gerenciados de Kubernetes, como as ofertas de hyperscaler (EKS na AWS, AKS no Azure, GKE no GCP), executa a camada Kubernetes sobre um OS virtualizado. Como os ambientes Kubernetes são tipicamente complexos, a virtualização aprimora muito o isolamento, a segurança e a confiabilidade, além de facilitar as operações de gerenciamento de sobrecarga.

Uma breve visão geral desses benefícios segue:

Isolamento e Segurança: Sem virtualização, todos os containers rodando em um cluster Kubernetes em um host físico compartilham o mesmo Kernel (Núcleo do SO). Se um container for violado, tudo rodando no host físico pode ser potencialmente comprometido a partir da camada de hardware. O hypervisor impede a propagação de bad actors (agentes mal-intencionados) para outros nodes (nós) e containers do Kubernetes.
Confiabilidade: O Kubernetes pode reiniciar containers se eles falharem, mas é impotente se o host físico subjacente tiver problemas. A virtualização pode reiniciar o ambiente Kubernetes via High Availability (Alta Disponibilidade) em um servidor físico diferente.
Operações: Sem virtualização, o host físico inteiro é tipicamente o lar de um único cluster Kubernetes. Isso significa que o ambiente está preso a uma versão do Kubernetes, diminuindo a velocidade (velocity) e dificultando upgrades e operações.

É por isso que todo grande serviço gerenciado de Kubernetes roda em virtual machines: a virtualização fornece o isolamento, a confiabilidade e a flexibilidade operacional necessárias em escala corporativa.

A Broadcom Fornece a Melhor Plataforma para Hospedagem de Cargas de Trabalho

Desde o nascimento do Kubernetes em 2015, a tecnologia VMware tem sido uma das três maiores contribuidoras para o projeto upstream (original/principal). Vários projetos foram inventados pela Broadcom e doados à comunidade, incluindo: Harbor, Antrea, Contour e Pinniped.

As equipes de engenharia da Broadcom continuam comprometidas com o Kubernetes upstream e estão contribuindo para projetos como Harbor, Cluster API e etcd. Com o lançamento do VCF 9, a Divisão VCF da Broadcom trouxe para a indústria operações unificadas, infraestrutura compartilhada e ferramentas consistentes, independentemente dos fatores de forma da carga de trabalho.

Os clientes podem rodar VMs e cargas de trabalho de Containers/Kubernetes no mesmo hardware, gerenciados com as mesmas ferramentas nas quais milhões de profissionais construíram suas habilidades e carreiras. Empresas e organizações podem reduzir despesas de capital (capital expenditures) e operacionais (operating expenditures), padronizar seu modelo operacional e modernizar seus aplicativos e infraestrutura para permitir que o negócio se mova mais rapidamente, proteja seus dados e melhore a confiabilidade de seus sistemas centrais.

A Broadcom tem sido o padrão ouro para virtualização e cargas de trabalho de VM por mais de 25 anos. Devido à inovação contínua e às contribuições para o cenário tecnológico e para a indústria em geral, os clientes continuam a fazer parceria conosco e a confiar em nós para executar tanto suas cargas de trabalho de VM de missão crítica quanto suas cargas de trabalho de container e Kubernetes nos próximos 25 anos.

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Evolução da Hospedagem de Cargas de Trabalho: Da Virtualização à Contentorização