Introdução à conteinerização: conectando TI e OT

A conteinerização é uma técnica de virtualização que existe desde pelo menos 2008. É um tipo de implantação de software que reúne tudo o que é necessário para funcionar em um único pacote. Isso inclui um aplicativo e todas as suas dependências. Embora historicamente tenha sido usada em ambientes de TI, recentemente tem ganhado força na TO. A conteinerização moderna, popularizada pela Docker® desde 2013, permite a implantação eficiente e portátil de aplicativos em diversos ambientes. Os padrões da indústria que se concentram na experiência do usuário com a conteinerização foram formados pela Open Container Initiative (OCI). A conteinerização oferece a capacidade de executar aplicativos que, de outra forma, seriam limitados pelo dispositivo ou sistema operacional. O objetivo deste post é demonstrar o poder da conteinerização para simplificar a implantação de aplicativos em ambientes de TI e TO, transformando a eficiência em sistemas de controle industrial (ICS) modernos.

Contêineres vs. Máquinas Virtuais

A comparação mais fácil com contêineres são as máquinas virtuais (VMs), pois ambas são tipos de virtualização. Uma diferença fundamental é que os contêineres não exigem um sistema operacional convidado inteiro para funcionar, enquanto as VMs exigem e virtualizam tudo até a camada física abstrata. As VMs exigem quantidade significativa de CPU e memória, limitando a expansibilidade em ambientes com recursos limitados. Os contêineres compartilham o kernel do sistema operacional host, tornando-os leves e rápidos, com tempos de inicialização em segundos em comparação com minutos para VMs. Essa eficiência decorre do empacotamento apenas do aplicativo, bibliotecas e configurações. Por exemplo, um aplicativo conteinerizado funciona de forma idêntica no laptop de um programador ou em um servidor em nuvem, garantindo consistência em todo o desenvolvimento, teste e, mais importante para sistemas de controle industrial: produção.

Infraestrutura: O hardware físico, como servidores, armazenamento e equipamentos de comunicação em redes, que fornece os recursos básicos para a virtualização.

Sistema operacional host: O sistema operacional primário instalado diretamente no hardware físico, gerenciando recursos e executando o hipervisor.  

Hipervisor: Uma camada de software que cria e gerencia máquinas virtuais, alocando recursos entre os sistemas operacionais host e convidados. 

SO convidado: Um sistema operacional em execução dentro de uma máquina virtual, isolado do SO host, usado para executar aplicativos. Ele depende do hipervisor para acessar recursos de hardware virtualizados.

Contêineres em sistema de controle industrial

Um benefício importante dos contêineres, especialmente no espaço de sistema de controle industrial, é a quantidade de espaço que um contêiner requer — já que dispositivos da Internet das coisas industrial (IIoT) normalmente têm quantidades menores de memória e menos poder de processamento. Os contêineres podem ser importantes para sistemas de controle industrial, pois são tão leves e flexíveis que podem ser usados por muitos dispositivos IIoT. Em sistema de controle industrial, os contêineres permitem a computação de borda para análise em tempo real, como a monitoração de sistemas SCADA ou o processamento de dados de sensor em dispositivos IIoT. Os contêineres também suportam a convergência OT-IT, permitindo implantações consistentes em ambientes híbridos.

Além disso, os contêineres oferecem expansibilidade, permitindo a implantação de serviços leves em pequenos dispositivos de borda ou configurações maiores e orquestradas em clusters de servidor, suportando arquiteturas distribuídas da borda à nuvem. A compatibilidade é aprimorada, pois os contêineres agrupam dependências, simplificando a instalação e garantindo uma execução consistente em diversos ambientes sem conflitos de dependência. A segurança também é aprimorada, pois os contêineres podem ser construídos seguindo as melhores práticas publicadas, exigindo autenticação para implantação em hosts de tempo de execução sem a necessidade de privilégios administrativos, ao contrário das instalações de software tradicionais em sistemas Windows. Os contêineres também permitem recuperação e migração rápidas, facilitando atualizações rápidas ou restauração do sistema por meio da reimplantação de aplicativos em contêineres com tempo de inatividade mínimo. Por fim, os contêineres estão aqui para o futuro previsível, pois se alinham com as tendências modernas de desenvolvimento de TI, garantindo que sistemas de controle industrial permaneçam adaptáveis às demandas tecnológicas em evolução.

Um exemplo de uso de contêineres na Rockwell Automation foi na linha FactoryTalk®. O FactoryTalk Analytics GuardianAI é entregue apenas em um contêiner. É um aplicativo que pode executar algoritmos de manutenção preditiva em um dispositivo de borda de chão de fábrica, usando recursos mínimos e sem necessidade de habilidades de codificação.

ThinManager® e FactoryTalk® Optix™  

Outra solução em contêiner foi adicionada recentemente à linha FactoryTalk®. Agora é possível implantar um Contêiner de Aplicação FactoryTalk Optix com ThinManager nas versões 1.6 e 14.1, respectivamente. O FactoryTalk Optix é uma plataforma de software que aprimora a experiência de IHM e visualização de dados e aumenta as capacidades em computação de borda e gestão de dados. Os dispositivos ThinManager usam thin clients (dispositivos com hardware leve e poucos ou nenhum requisito de sistema operacional) para simplificar o sistema de controle industrial, em parte, executando contêineres. Isso significa que é possível reduzir significativamente os requisitos de infraestrutura de uma IHM. A gestão centralizada do ThinManager permite uma implantação escalável e consistente, minimizando os custos de hardware e simplificando as atualizações, ao mesmo tempo em que aprimora a segurança. Uma análise mais detalhada pode ser encontrada neste vídeo ou em um post dedicado no futuro.