¿Qué es la arquitectura en la nube?

Basándose en las necesidades empresariales, una arquitectura en la nube sirve como estrategia de diseño para conectar la infraestructura basada en la nube para ejecutar e implementar aplicaciones. La arquitectura en la nube tiene en cuenta los requisitos de carga de trabajo y los costes operativos de una organización para ofrecer la flexibilidad, la escalabilidad y el ahorro de costes del cloud computing.

Parte esencial de las operaciones empresariales modernas, el cloud computing es el acceso bajo demanda, a través de Internet, a recursos informáticos (aplicaciones, servidores físicos, servidores virtuales, almacenamiento de datos, herramientas de desarrollo, capacidades de red y mucho más) alojados en un centro de datos remoto gestionado por un proveedor de servicios cloud (o CSP, por sus siglas en inglés).

Normalmente, uno de los principales proveedores de servicios cloud(Amazon Web Services (AWS), Google Cloud Platform, IBM Cloud o Microsoft Azure) u otros proveedores de servicios en la nube como VMware ponen estos recursos a disposición de los usuarios mediante pago por uso o suscripción mensual. El cloud computing permite a las empresas utilizar servidores remotos para almacenar y acceder a los datos, lo que reduce los costes de creación y mantenimiento de la infraestructura de TI local tradicional.

El cloud computing ofrece innumerables ventajas comerciales, incluido un rendimiento y una eficiencia mejorados, escalabilidad ilimitada y valor estratégico mejorado. Según un informe de McKinsey, el cloud computing podría generar aproximadamente tres billones de dólares en EBITDA (ganancias antes de intereses, impuestos, depreciación y amortización) para 2030. El estudio también concluyó que el valor que genera la nube al permitir a las empresas innovar es más de cinco veces superior al que se obtiene simplemente con la reducción de los costes de TI. Los casos de uso empresarial que se prevé que impulsarán el valor del cloud computing incluyen el análisis de big data, el Internet de las cosas(IoT) y la automatización.

La arquitectura de cloud computing integra cuatro componentes esenciales para crear un entorno de TI que abstraiga, agrupe y comparta recursos escalables en uno o más entornos de nube.

1. Un front-end
2. Un back-end
3. Una red
4. Una plataforma de entrega basada en la nube

Las arquitecturas en la nube varían en función de los impulsores empresariales y los requisitos tecnológicos únicos de una organización. Aun así, todos comparten el mismo objetivo de crear una hoja de ruta que tenga en cuenta las cargas de trabajo de las aplicaciones, los modelos de implementación en la nube, la gestión de servicios y las necesidades de diseño.

La arquitectura front-end en la nube se refiere al lado del usuario o del cliente del sistema de cloud computing. Consta de interfaces gráficas de usuario (GUI), paneles de control y herramientas de navegación que proporcionan acceso bajo demanda a servicios y recursos en la nube. Los componentes clave incluyen aplicaciones y programas de software instalados en dispositivos (como teléfonos móviles, ordenadores portátiles o de escritorio) para acceder a la plataforma o servicio en la nube. Acceder a una aplicación de comunicaciones por vídeo basada en la web (por ejemplo, Zoom, Webex) a través de un ordenador portátil o pedir comida a través de una plataforma de entrega móvil (Uber Eats, DoorDash) son ejemplos de capacidades de arquitectura front-end en la nube.

Mientras que el front-end incluye todos los elementos relacionados con el cliente (por ejemplo, un visitante de un sitio de comercio electrónico), el back-end (o "lado del servidor") se refiere a la estructuración del sitio y a la programación de sus principales funcionalidades. Proporciona toda la tecnología detrás de escena (servidores en la nube, bases de datos en la nube, interfaces de programación de aplicaciones (API) para acceder a archivos) utilizada por el CSP para respaldar el front-end, que incluye todo el código que ayuda a una base de datos o servidor web a comunicarse con un navegador web o un sistema operativo móvil.

Los componentes de la arquitectura back-end de la nube incluyen los siguientes:

• Aplicaciones: back-end Las aplicaciones son el software o las plataformas que entregan las solicitudes de servicio al cliente en el front-end.
• Servicio de cloud computing: el servicio de back-end proporciona utilidad en la arquitectura de la nube y gestiona la accesibilidad de los recursos basados en la nube (como servicios de almacenamiento basados en la nube, servicios de desarrollo de aplicaciones, servicios web, servicios de seguridad, etc.).
• Tiempo de ejecución en la nube: El tiempo de ejecución proporciona el entorno (sistema operativo, hardware, memoria) para ejecutar servicios. La virtualización juega un papel crucial a la hora de permitir múltiples tiempos de ejecución en el mismo servidor. (Lea más sobre la virtualización a continuación).
• Almacenamiento en la nube: el almacenamiento en la nube en el back-end se refiere al servicio de almacenamiento flexible y escalable y a la gestión de los datos almacenados para llevar a cabo las aplicaciones.
• Infraestructura:  la infraestructura consiste en todos los recursos de back-end o hardware (como servidores, bases de datos, CPU (unidad central de procesamiento), dispositivos de red como enrutadores y conmutadores, unidad de procesamiento de gráficos (GPU), etc.) y todo el software utilizado para ejecutar y gestionar servicios basados en la nube. En el lenguaje del cloud computing, el término "infraestructura" a veces se confunde con arquitectura de la nube, pero existe una clara diferencia. Como un plano para construir un edificio, la arquitectura de la nube sirve como plan de diseño para construir la infraestructura de la nube.
• Software de gestión: el middleware coordina la comunicación entre el front-end y el back-end en un sistema de cloud computing. Este componente permite la entrega de servicios en tiempo real para garantizar experiencias de usuario fluidas en el front-end.
• Herramientas de seguridad: las herramientas de seguridad proporcionan la seguridad de fondo (también conocida como seguridad del lado del servicio) para posibles ciberataques o fallos del sistema. Los firewalls virtuales protegen las aplicaciones web, evitan la pérdida de datos y garantizan la copia de seguridad y la recuperación ante desastres. Los componentes de fondo incluyen protocolos de cifrado, restricción de acceso y autenticación para proteger los datos de las infracciones.

Una conexión a Internet suele conectar el front-end con las funciones de back-end. Una intranet (una red informática de mantenimiento privado a la que solo acceden personas autorizadas y limitada a una institución) o una conexión entre nubes también puede conectar el back-end y el front-end. Una red en la nube debe proporcionar un gran ancho de banda y una baja latencia, lo que permite a los usuarios acceder continuamente a sus datos y aplicaciones. La red también debe ofrecer agilidad para que el acceso a los recursos pueda producirse rápida y eficientemente entre los servidores y el entorno en la nube.

Otros equipos importantes de redes de arquitectura en la nube incluyen equilibradores de carga, redes de entrega de contenidos (CDN) y redes definidas por software (SDN) para garantizar que los datos fluyan de forma fluida y segura entre los usuarios front-end y los recursos back-end.

Existen tres tipos principales de modelos de prestación de servicios en la nube (también conocidos como modelos de servicios cloud): IaaS, PaaS y SaaS. Estos modelos no se excluyen mutuamente. La mayoría de las grandes empresas utilizan las tres como parte de su pila de entrega en la nube:

• IaaS, o infraestructura como servicio, es el acceso bajo demanda a servidores físicos y virtuales alojados en la nube, almacenamiento y redes, la infraestructura de TI de back-end para ejecutar aplicaciones y cargas de trabajo en la nube. IaaS permite a las organizaciones escalar y reducir los recursos de infraestructura según sea necesario. Este servicio basado en la nube les ayuda a evitar los elevados costes asociados a la construcción y gestión de un centro de datos local, lo que les brinda la capacidad de acomodar cargas de trabajo muy variables o "puntuales".
  
  
• PaaS, o plataforma como servicio, es el acceso bajo demanda a una plataforma de cloud computing completa y lista para usar para desarrollar, ejecutar y gestionar aplicaciones. PaaS puede simplificar la migración de aplicaciones existentes a la nube a través de la reconfiguración de plataformas (mover una aplicación a la nube con modificaciones que aprovechen mejor la escalabilidad de la nube, el equilibrio de carga y otras capacidades) o la refactorización (rediseñar parte o la totalidad de una aplicación utilizando microservicios, contenedores y otras tecnologías nativas de la nube). 
  
  
• SaaS, o software como servicio, es el acceso a pedido a software de aplicación alojado en la nube y listo para usar (como Salesforce, Mailchimp). El SaaS descarga todo el desarrollo de software y la gestión de infraestructuras al proveedor de servicios cloud. Dado que el software (aplicación) ya está instalado y configurado, los usuarios pueden aprovisionar el servidor basado en la nube al instante y tener la aplicación lista para su uso en cuestión de horas. Esta capacidad reduce el tiempo dedicado a la instalación y configuración y acelera la implementación del software.

Según un informe de Gartner, casi dos tercios (65,9 %) del gasto empresarial en TI se destinará al software como servicio en 2025, frente al 57,7 % en 2022.

Otras plataformas de servicios populares incluyen las siguientes:

• Computación sin servidor (o sin servidor): Sin servidor es un modelo de desarrollo y ejecución de aplicaciones en la nube que permite a los desarrolladores crear y ejecutar código sin aprovisionar ni gestionar servidores o infraestructura back-end.
  
  
• Procesos empresariales como servicio (BPaaS): BPaaS es una plataforma de externalización de procesos empresariales que combina servicios IaaS, PaaS y SaaS.
  
  
• Function-as-a-Service (FaaS): FaaS es un subconjunto de SaaS en el que el código de la aplicación se ejecuta solo en respuesta a solicitudes o eventos específicos. FaaS facilita que DevOps y otros equipos ejecuten y administren aplicaciones de microservicios.

A continuación se enumeran algunas de las tecnologías más críticas para desarrollar una arquitectura en la nube.

Existen cuatro modelos principales de entrega en la nube, cada uno de los cuales ofrece características únicas para ejecutar cargas de trabajo y optimizar el valor empresarial.

Una nube pública es un modelo informático en el que un proveedor de servicios cloud pone a disposición de los usuarios recursos informáticos (como aplicaciones de software, plataformas de desarrollo, máquinas virtuales, servidores bare metal y más) a través de Internet público. Los CSP venden estos recursos según modelos de precios basados en la suscripción o en el pago por uso.

Los entornos de nube pública son multiarrendatario, en los que los usuarios comparten un conjunto de recursos virtuales aprovisionados y asignados automáticamente a arrendatarios individuales a través de una interfaz de autoservicio. Esta característica permite a los proveedores maximizar la utilización del hardware y la infraestructura de su centro de datos, ofreciendo así a los clientes de la nube servicios a los costos más bajos posibles con acceso desde cualquier lugar.

Una nube privada es un entorno de nube de un solo inquilino en el que todos los recursos están aislados y se operan exclusivamente para una organización. La nube privada combina muchos de los beneficios del cloud computing con la seguridad y el control de la infraestructura de TI local. Por ejemplo, las empresas que deben cumplir estrictos requisitos de conformidad normativa, como las instituciones sanitarias o financieras, pueden elegir nubes privadas para sus datos confidenciales utilizando medidas de seguridad personalizadas como firewalls, redes privadas virtuales (VPN), cifrado de datos y claves API.

Una nube híbrida combina la nube pública, la nube privada y la infraestructura local para crear una única infraestructura de TI para que las empresas puedan aprovechar al máximo todos los entornos informáticos para satisfacer sus necesidades empresariales. Las organizaciones prefieren un modelo de nube híbrida por su agilidad para trasladar aplicaciones y cargas de trabajo a través de entornos de nube en función de objetivos tecnológicos o comerciales.

Por ejemplo, una empresa a la que le preocupan los datos confidenciales (como la propiedad intelectual, la información de identificación personal (PII), los registros médicos, etc.) puede almacenarlos en una nube privada. Para otras cargas de trabajo, como el alojamiento web o el alojamiento de contenido, las empresas pueden elegir una configuración de nube pública por su ahorro de costes y su capacidad para ampliar y reducir los recursos en función del tráfico de usuarios (por ejemplo, escalar verticalmente durante una campaña de redes sociales que promociona un nuevo producto).

Según el IBM Transformation Index: State of Cloud, más del 77 % de los profesionales de negocio y TI han adoptado un enfoque de nube híbrida.

Hoy en día, la mayoría de las empresas fusionan una nube híbrida con un entorno multinube. Una multinube es un modelo de cloud computing que incorpora varios servicios de nube de más de un proveedor dentro de la misma infraestructura de TI. Juntos, los modelos híbridos y multinube crean una arquitectura multinube híbrida que ofrece a las empresas la flexibilidad necesaria para crear lo mejor de los dos mundos del cloud computing para migrar, crear y optimizar aplicaciones en varias nubes.

Además de ofrecer el control y la flexibilidad para elegir el servicio en la nube más rentable, la multinube híbrida proporciona el mayor control sobre dónde las organizaciones pueden implementar y escalar las cargas de trabajo (por ejemplo, implementarlas más cerca de los entornos edge), mejorando aún más el rendimiento. Cada proveedor de servicios en la nube ofrece sus servicios únicos. Las empresas pueden personalizar una combinación de soluciones de red, almacenamiento y nube de diferentes proveedores de nube para encontrar las mejores soluciones de su clase. Por ejemplo, una empresa puede utilizar IBM Cloud para sus capacidades avanzadas de datos e inteligencia artificial (IA), Microsoft Azure para sus características de conformidad y seguridad y Google Cloud para su alcance de red global.

Un entorno de cloud computing es complejo y evaluar todas las soluciones asociadas a una arquitectura en la nube puede resultar desalentador. Las organizaciones que buscan trasladar sus aplicaciones a la nube e implementar servicios basados en la nube suelen contratar a un arquitecto de nube, un especialista en TI que supervisa y orquesta un plan para desarrollar, ejecutar, gestionar y monitorizar su arquitectura de nube. Este profesional de la tecnología colabora con las partes interesadas de liderazgo y otros miembros del equipo de TI para revisar las soluciones basadas en la nube para crear la mejor estrategia que se alinee con sus objetivos comerciales generales.

Lo ideal un arquitecto de nube ayuda a trazar un plan rentable, personalizado y listo para el negocio que integre la estrategia de infraestructura y plataforma, mayor seguridad y ciberresiliencia y modelos de gestión. Normalmente, un arquitecto de nube ha obtenido una o más certificaciones que muestran sus habilidades y experiencia en plataformas en la nube específicas. Todos los principales CSP (IBM Cloud, Microsoft Azure, AWS, Google Cloud y más) ofrecen certificaciones en arquitectura de nube.

Un marco de arquitectura de nube bien definido debe incluir buenas prácticas y pautas para ayudar a los arquitectos a crear soluciones de nube que sean resilientes, de alto rendimiento y seguras. Las buenas prácticas deben incluir lo siguiente:

• Automatice las operaciones para reducir costes y respaldar la fiabilidad, disponibilidad y seguridad de la solución.
• Respete la gravedad de los datos: el concepto de que los datos tienen su propia masa y fuerza. Cuanto mayor sea la masa de datos, mayor será el esfuerzo necesario para moverlos, lo que normalmente se traduce en más tiempo, costes y potencia de procesamiento. Implemente soluciones que desplacen la computación a los datos donde residen para reducir los costes operativos y la complejidad.
• Elija la mejor plataforma para cada carga de trabajo y aproveche las capacidades de la plataforma y optimizar los niveles de servicio y las características operativas de la carga de trabajo.

Con una arquitectura de nube personalizada, puede desarrollar una estrategia de alto rendimiento y ahorro de costes con amplios beneficios.