¿Qué es la contenerización?

Los contenedores, más portátiles y eficientes en recursos que las máquinas virtuales (VM), se han convertido en las unidades de computación de facto de las modernas aplicaciones nativas de la nube.

La contenerización permite a los desarrolladores crear e implementar aplicaciones de forma más rápida y segura. Con los métodos tradicionales, los desarrolladores escriben código en un entorno informático específico que, cuando se traslada a una nueva ubicación, suele dar lugar a fallos y errores. Por ejemplo, esto puede ocurrir cuando un desarrollador transfiere código de un ordenador de sobremesa a una máquina virtual o de un sistema operativo Linux a uno Windows. La contenerización elimina este problema al agrupar el código de la aplicación con los archivos de configuración, las bibliotecas y las dependencias relacionadas necesarias para que se ejecute. Este único paquete de software o "contenedor" se abstrae del sistema operativo anfitrión. Por lo tanto, es independiente y se vuelve portátil, capaz de ejecutarse en cualquier plataforma o nube, sin problemas.

El concepto de contenerización y aislamiento de procesos tiene décadas. Sin embargo, la aparición en 2013 del Docker de código abierto, un estándar del sector para contenedores con herramientas de desarrollo simples y un enfoque de empaquetado universal, aceleró la adopción de esta tecnología. Hoy en día, las organizaciones utilizan cada vez más la contenerización para crear nuevas aplicaciones y modernizar las aplicaciones existentes para la nube.

De acuerdo con un informe de Forrester¹, el 74 % de los tomadores de decisiones de infraestructura estadounidenses afirman que sus empresas están adoptando contenedores dentro de una plataforma como servicio (PaaS) en un entorno local o en una nube pública.

Los contenedores son "ligeros", lo que significa que comparten el núcleo del sistema operativo de la máquina y no requieren la sobrecarga de asociar un sistema operativo a cada aplicación. Los contenedores son inherentemente más pequeños en capacidad que las máquinas virtuales y requieren menos tiempo de inicio. Esta capacidad permite ejecutar muchos más contenedores en la misma capacidad informática que una única máquina virtual. Esta capacidad impulsa una mayor eficiencia del servidor y, a su vez, reduce los costes del servidor y las licencias.

Lo más importante es que la contenerización permite que las aplicaciones sean “escritas una vez y ejecutadas en cualquier lugar” en entornos de centro de datos locales, nube híbrida y multinube.

Esta portabilidad acelera el desarrollo, evita la dependencia del proveedor de la nube y ofrece otras ventajas notables como el aislamiento de fallos, la facilidad de gestión, la seguridad simplificada, etc.

En el siguiente vídeo se proporciona una explicación más detallada de la contenerización:

La arquitectura de contenerización consta de cuatro capas de componentes esenciales.

Los contenedores encapsulan una aplicación como un único paquete ejecutable de software que agrupa el código de la aplicación junto con todos los archivos de configuración, bibliotecas y dependencias relacionados necesarios para que se ejecute.

Las aplicaciones contenerizadas están "aisladas", lo que significa que no se agrupan en una copia del sistema operativo. En su lugar, se instala un motor de tiempo de ejecución de contenedores o motor de contenedores de código abierto (como el motor de tiempo de ejecución Docker) en el sistema operativo del host y se convierte en el conducto para que los contenedores compartan un sistema operativo con otros contenedores en el mismo sistema informático.

Otras capas del contenedor, como los binarios comunes (bins) y las bibliotecas, pueden compartirse entre varios contenedores. Esta característica elimina la sobrecarga de ejecutar un sistema operativo dentro de cada aplicación y hace que los contenedores sean más pequeños en capacidad y más rápidos de iniciar que las máquinas virtuales, lo que impulsa una mayor eficiencia del servidor. El aislamiento de las aplicaciones como contenedores también reduce la posibilidad de que el código malintencionado de un contenedor afecte a otros contenedores o invada el sistema host.

La abstracción del sistema operativo anfitrión hace que las aplicaciones en contenedores sean portátiles y puedan ejecutarse de forma uniforme y coherente en cualquier plataforma o nube. Los contenedores pueden transportarse fácilmente de un ordenador de sobremesa a una máquina virtual (VM) o de un sistema operativo Linux a Windows. Los contenedores también se ejecutarán de forma coherente en infraestructuras virtualizadas o en servidores bare metal tradicionales, ya sea en las instalaciones o en un centro de datos en la nube.

La contenerización permite a los desarrolladores de software crear e implementar aplicaciones de forma más rápida y segura, ya sea que la aplicación sea un monolito tradicional (una aplicación de software de un solo nivel) o una aplicación modular basada en una arquitectura de microservicios. Los desarrolladores pueden crear nuevas aplicaciones basadas en la nube desde cero como microservicios en contenedores al dividir una aplicación compleja en una serie de servicios más pequeños, especializados y manejables. También pueden reempaquetar las aplicaciones existentes en contenedores (o microservicios en contenedores) que utilicen los recursos informáticos de forma más eficiente.

Los contenedores a menudo se comparan con las máquinas virtuales (VM) porque ambas tecnologías permiten eficiencias informáticas significativas al permitir que varios tipos de software (basados en Linux o Windows) se ejecuten en un solo entorno. 

La virtualización utiliza un hipervisor, una capa de software colocada en un ordenador o servidor físico que permite al ordenador físico separar su sistema operativo y sus aplicaciones de su hardware. La tecnología de virtualización permite que múltiples sistemas operativos y aplicaciones de software se ejecuten simultáneamente y compartan los recursos de un solo ordenador físico o máquina host (por ejemplo, CPU, almacenamiento y memoria). Por ejemplo, una organización de TI puede ejecutar tanto Windows como Linux o varias versiones de un sistema operativo, junto con varias aplicaciones en el mismo servidor.

Cada aplicación y su sistema de archivos, bibliotecas y otras dependencias relacionadas, incluida una copia del sistema operativo (SO), se empaquetan juntas como una máquina virtual. Con varias máquinas virtuales ejecutándose en una sola máquina física, se pueden lograr ahorros significativos en costes de capital, operativos y de energía.

La contenerización, por otro lado, utiliza los recursos informáticos de manera aún más eficiente. Un contenedor crea un único paquete ejecutable de software que agrupa el código de la aplicación junto con todas las dependencias necesarias para que se ejecute. Sin embargo, a diferencia de las VM, los contenedores no se agrupan en una copia del sistema operativo. En cambio, el motor de tiempo de ejecución del contenedor se instala en el sistema operativo del sistema anfitrión, o "sistema operativo host", y se convierte en el conducto por el que todos los contenedores del sistema informático comparten el mismo sistema operativo.

Los contenedores suelen denominarse "ligeros", ya que comparten el núcleo del sistema operativo de la máquina y no requieren la sobrecarga de asociar un sistema operativo a cada aplicación (como es el caso de una máquina virtual). También se pueden compartir otras capas de contenedores (compartimentos y bibliotecas comunes) entre varios contenedores, lo que hace que los contenedores tengan una capacidad intrínsecamente más pequeña que una máquina virtual y su puesta en marcha sea más rápida. Varios contenedores pueden ejecutarse en la misma capacidad informática que una única máquina virtual, lo que aumenta aún más la eficiencia de los servidores y reduce los costes de licencias y servidores.

En el siguiente vídeo se profundiza en los contenedores frente a las máquinas virtuales:

La contenerización ofrece importantes ventajas a los desarrolladores y a los equipos de desarrollo, especialmente en las siguientes áreas.

A medida que aumentaba el crecimiento de las soluciones basadas en contenedores, surgió la necesidad de estándares en torno a la tecnología de contenedores y al enfoque del empaquetado del código del software. La Open Container Initiative (OCI)², un proyecto de Linux creado en junio de 2015 por Docker y otros líderes del sector, surgió como una forma de promover estándares y especificaciones comunes, mínimos y abiertos en torno a la tecnología de contenedores. Desde entonces, la OCI ha contribuido a ampliar las opciones de motores de código abierto para que los usuarios puedan evitar la dependencia de un proveedor. Los desarrolladores también pueden aprovechar las tecnologías certificadas por la OCI que les permiten crear aplicaciones en contenedores mediante un conjunto diverso de herramientas de DevOps y ejecutarlas de forma coherente en las infraestructuras que elijan.

Para aclarar cualquier confusión, Docker también se refiere a Docker, Inc.³, la empresa que desarrolla herramientas de productividad construidas en torno a la tecnología de contenedores Docker. También está relacionado con el proyecto de código Docker², al que contribuyen Docker, Inc. y muchas otras organizaciones y personas.

Aunque Docker es la tecnología de motor de contenedores más conocida y utilizada, el ecosistema más amplio se ha estandarizado con containerd y otras alternativas como CoreOS rkt, Mesos Containerizer, LXC Linux Containers, OpenVZ y crio-d.

Hoy en día, una organización puede tener cientos o miles de contenedores, una cantidad que sería casi imposible de gestionar manualmente para los equipos. Aquí es donde entra en juego la orquestación de contenedores.

Una plataforma de orquestación de contenedores programa y automatiza la gestión como la implementación de contenedores, redes, equilibrio de carga, escalabilidad y disponibilidad.

Kubernetes, la herramienta de orquestación de contenedores más popular disponible, es una tecnología de código abierto (originalmente de código abierto de Google, basada en su proyecto interno llamado Borg) que automatiza las funciones de contenedores de Linux. Kubernetes funciona con muchos motores de contenedores, como Docker Engine. También funciona con cualquier sistema de contenedores que se ajuste a los estándares de la Open Container Initiative (OCI) para formatos de imágenes de contenedores y tiempos de ejecución.

Aunque Kubernetes es el estándar del sector, otras plataformas populares de orquestación de contenedores incluyen Apache Mesos, Nomad y Docker Swarm.

Para obtener más información sobre la orquestación de contenedores, consulte este vídeo que explica cómo funciona Kubernetes:

La contenerización es una parte integral de la modernización de aplicaciones. Este proceso se refiere a la transformación de aplicaciones monolíticas (heredadas) en aplicaciones nativas de la nube basadas en una arquitectura de microservicios diseñada para integrarse en cualquier entorno de nube.

Los microservicios son un enfoque superior para el desarrollo y la gestión de aplicaciones en comparación con el anterior modelo monolítico que combina una aplicación de software con la interfaz de usuario asociada y la base de datos subyacente en una sola unidad en una plataforma de un solo servidor. Con los microservicios, una aplicación compleja se divide en una serie de servicios más pequeños y especializados, cada uno con su propia base de datos y su propia lógica de negocio. Los microservicios se comunican a través de interfaces comunes (como API) e interfaces REST (como HTTP). Mediante el uso de microservicios, los equipos de desarrollo pueden centrarse en actualizar áreas específicas de una aplicación sin afectarla en su conjunto, lo que da como resultado un desarrollo, pruebas e implementación más rápidos.

Los conceptos detrás de los microservicios y la contenerización son similares. Ambas son prácticas de desarrollo de software que, básicamente, transforman las aplicaciones en colecciones de servicios o componentes más pequeños que son portátiles, escalables, eficientes y fáciles de gestionar.

Además, los microservicios y la contenerización funcionan bien cuando se usan juntos. Los contenedores proporcionan una encapsulación ligera de cualquier aplicación, ya sea un monolito tradicional o un microservicio modular. Un microservicio, desarrollado dentro de un contenedor, obtiene todos los beneficios inherentes de la contenerización, como la portabilidad.

En general, los contenedores, los microservicios y el cloud computing se han fusionado, lo que ha llevado el desarrollo y la entrega de aplicaciones a un nuevo nivel. Estas tecnologías simplifican los flujos de trabajo de DevOps y admiten pipelines de integración y entrega continuas (CI/CD) para acelerar el desarrollo de software. Estos enfoques de próxima generación han aportado agilidad, eficiencia y fiabilidad al ciclo de vida del desarrollo de software, lo que ha acelerado la entrega de aplicaciones y mejoras en contenedores a los usuarios y al mercado.

Las organizaciones continúan migrando a la nube, donde los usuarios pueden desarrollar aplicaciones de manera rápida y eficiente. La contenerización se ha convertido en un caso de uso empresarial crítico para la migración a la nube, el proceso de mover datos, aplicaciones y cargas de trabajo de un centro de datos en las instalaciones a una infraestructura basada en la nube o de un entorno de nube a otro.

La migración a la nube es un componente esencial del entorno de nube híbrida de una organización, que combina servicios locales, de nube pública y de nube privada para crear una infraestructura de TI única, flexible y rentable que respalda y automatiza la gestión de las cargas de trabajo en todos los entornos de nube.

Hoy en día, las aplicaciones y los datos basados en la nube son accesibles desde cualquier dispositivo conectado a Internet, lo que permite a los miembros del equipo trabajar a distancia y sobre la marcha. Los proveedores de servicios en la nube (CSP), por ejemplo, Amazon Web Services (AWS), Google Cloud Services, IBM Cloud o Microsoft Azure, gestionan la infraestructura subyacente, lo que ahorra a las organizaciones el coste de servidores y otros equipos y también proporciona copias de seguridad automatizadas de la red para una mayor fiabilidad. Las infraestructuras en nube escalan bajo demanda y ajustan dinámicamente los recursos informáticos, la capacidad y la infraestructura a medida que cambian los requisitos de carga. Además, los CSP actualizan regularmente sus ofertas, ofreciendo a los usuarios un acceso continuo a las últimas tecnologías innovadoras, como la IA generativa.

Muchos de los principales proveedores de servicios en la nube ofrecen contenedores como servicio (CaaS). CaaS, en esencia un subconjunto de la infraestructura como servicio (IaaS), se sitúa entre IaaS y la plataforma como servicio (PaaS) en la pila del cloud computing, proporcionando un equilibrio entre el control que ofrece IaaS y la simplicidad de PaaS.

CaaS proporciona una plataforma basada en la nube en la que los usuarios pueden agilizar la virtualización basada en contenedores y los procesos de gestión de contenedores. CaaS también proporciona tiempos de ejecución de contenedores, capas de orquestación y gestión de almacenamiento persistente. En 2022, el mercado global de CaaS se valoró en casi 2 mil millones de dólares.⁵

La informática sin servidor es un modelo de desarrollo y ejecución de aplicaciones que permite a un desarrollador crear y ejecutar código de aplicación sin necesidad de aprovisionar o gestionar servidores o infraestructura de backend.

En la informática sin servidor, el proveedor de servicios en la nube asigna los recursos de la máquina bajo demanda, manteniendo los servidores en nombre de sus clientes. En concreto, el desarrollador y los CSP se encargan del aprovisionamiento de la infraestructura en la nube necesaria para ejecutar el código y de ampliar y reducir la infraestructura en función de las necesidades. El proveedor se adhiere a un modelo de precios de pago por uso.

La informática sin servidor puede mejorar la productividad de los desarrolladores al permitir que los equipos se centren en escribir código, no en administrar la infraestructura. Por el contrario, los contenedores ofrecen más control y flexibilidad, lo que puede ayudar a administrar las aplicaciones existentes y migrarlas a la nube.

Las prácticas de seguridad para entornos en contenedores requieren una estrategia que abarque todo el ciclo de vida del contenedor, incluido el desarrollo, las pruebas y la implementación.

Estas prácticas deben abordar todas las capas de pila, incluida la plataforma de contenerización, las imágenes de contenedores, la plataforma de orquestación y los contenedores y aplicaciones individuales.

En primer lugar, las políticas de seguridad de los contenedores deben girar en torno a un marco zero trust. Este modelo verifica y autoriza cada conexión de usuario y garantiza que la interacción cumpla con los requisitos condicionales de las políticas de seguridad de la organización. Una estrategia de seguridad zero trust también autentica y autoriza cada dispositivo, flujo de red y conexión en función de políticas dinámicas, utilizando el contexto de tantas fuentes de datos como sea posible.

La seguridad de los contenedores se ha convertido en una preocupación cada vez más importante a medida que más organizaciones confían en la tecnología de contenerización, incluidas las plataformas de orquestación, para implementar y escalar sus aplicaciones. Según un informe de Red Hat⁶, las vulnerabilidades y los errores de configuración son las principales preocupaciones de seguridad en los entornos de contenedores y Kubernetes.

Como se mencionó anteriormente, las aplicaciones en contenedores tienen inherentemente un nivel de seguridad, ya que pueden ejecutarse como procesos aislados y funcionar independientemente de otros contenedores. Al estar realmente aislado, podría impedir que cualquier código malicioso afectara a otros contenedores o invadiera el sistema anfitrión. Sin embargo, las capas de aplicación dentro de un contenedor a menudo se comparten entre contenedores. En cuanto a la eficiencia de los recursos, esto es una ventaja, pero también abre la puerta a interferencias y violaciones de seguridad en los contenedores. Lo mismo podría decirse del sistema operativo compartido, ya que se pueden asociar varios contenedores con el mismo sistema operativo host. Las amenazas a la seguridad del sistema operativo común pueden afectar a todos los contenedores asociados; a la inversa, una vulneración en un contenedor puede invadir potencialmente el sistema operativo host.

Pero, ¿qué ocurre con los riesgos y vulnerabilidades asociados a la propia imagen del contenedor? Una estrategia sólida de contenerización incluye un enfoque "seguro por defecto", lo que significa que la seguridad debe ser inherente a la plataforma y no una solución implementada y configurada por separado. Con este fin, el motor de contenedor admite todas las propiedades de aislamiento predeterminadas inherentes al sistema operativo subyacente. Los permisos de seguridad se pueden definir para bloquear automáticamente la entrada de componentes no deseados en los contenedores o para limitar las comunicaciones con recursos innecesarios.

Por ejemplo, Linux Namespaces ayuda a proporcionar una vista aislada del sistema a cada contenedor; esto incluye redes, puntos de montaje, ID de procesos, ID de usuarios, comunicación entre procesos y configuración de nombres de host. Los espacios de nombres pueden limitar el acceso a cualquiera de esos recursos a través de procesos dentro de cada contenedor. Normalmente, no se puede acceder a los subsistemas que no son compatibles con el Namespace desde un contenedor. Los administradores pueden crear y gestionar fácilmente estas "restricciones de aislamiento" en cada aplicación contenerizada a través de una sencilla interfaz de usuario.

Además, hay disponible una amplia gama de soluciones de seguridad de contenedores para automatizar la detección y respuesta a amenazas en toda la empresa. Estas herramientas ayudan a monitorizar y aplicar políticas de seguridad y cumplen con los estándares del sector para garantizar el flujo seguro de datos. Por ejemplo, las herramientas de software de gestión de seguridad pueden ayudar a automatizar los pipelines de CI/CD, bloquear vulnerabilidades antes de la producción e investigar actividades sospechosas con visibilidad en tiempo real. Este enfoque se encuentra en DevSecOps, el proceso de desarrollo y aplicaciones que automatiza la integración de prácticas de seguridad en todos los niveles del ciclo de vida del desarrollo de software.