Publicación: 22 de febrero de 2024
Colaboradores: Stephanie Susnjara, Ian Smalley
La arquitectura en la nube se refiere a la integración de componentes tecnológicos (servidores físicos, bases de datos, dispositivos de almacenamiento, recursos virtuales, elementos de red y software) involucrados en la construcción de un entorno de computación en la nube.
En función de las necesidades empresariales, una arquitectura de nube sirve como estrategia de diseño para conectar la infraestructura basada en la nube para ejecutar y desplegar aplicaciones. La arquitectura en nube tiene en cuenta los requisitos de carga de trabajo y los costos operativos de una organización para ofrecer la flexibilidad, escalabilidad y ahorro de costos de la computación en la nube.
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Una parte esencial de los negocios modernos es el acceso bajo solicitud, a través de Internet, a los recursos de cálculo (aplicación, servidores físicos, Virtual Servers, almacenamiento de datos, herramientas de desarrollo, capacidades de red y más) alojados en un centro de datos remoto gestionado por un proveedor de servicio en la nube (o CSP).
Por lo general, uno de los principales proveedores de servicios en la nube (Amazon Sitio web Services [AWS], Google Cloud Platform, IBM Cloud o Microsoft Azure) u otros proveedores de servicios en la nube como VMware ponen a disposición estos recursos mediante un pago por uso o una suscripción mensual base. La computación en la nube permite a las compañías emplear servidores remotos para almacenar y acceder a los datos, lo que reduce los costos de creación y mantenimiento de la infraestructura de TI tradicional on premises.
La computación en la nube ofrece innumerables beneficios comerciales, que incluyen un mejor rendimiento y eficiencia, escalabilidad ilimitada y valor estratégico mejorado. Según un informe de McKinsey (el enlace se encuentra fuera de ibm.com), la computación en la nube podría generar aproximadamente 3 billones de dólares en EBITDA (ganancias antes de intereses, impuestos, depreciación y amortización) para 2030. El estudio también encontró que el valor que genera la nube al permitir que las compañías innoven vale más de cinco veces lo que es posible simplemente reduciendo los costos de TI. Los casos de uso empresarial que se prevé que impulsen el valor de la computación en la nube incluyen analytics de big data, el Internet of Things (IoT) y la automatización.
La arquitectura de computación en la nube integra cuatro componentes esenciales para crear un entorno de TI que abstrae, agrupa y comparte recursos escalables en uno o más entornos de nube.
- Un front-end
- Un backend
- Una red
- Una plataforma de distribución basada en la nube
Las arquitecturas en la nube varían en función de los motores empresariales y los requisitos tecnológicos específicos de cada organización. Aun así, todas comparten el mismo objetivo de crear una hoja de ruta que tenga en cuenta las cargas de trabajo de las aplicaciones, los modelos de implantación de la nube, la gestión de los 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 computación en la nube. Consiste en interfaces gráficas de usuario (GUI), paneles y herramientas de navegación que proporcionan acceso bajo demanda a servicios y recursos en la nube. Los componentes clave incluyen aplicaciones de software y programas instalados en dispositivos (como teléfonos móviles, computadoras portátiles o de escritorio) para acceder a la plataforma o servicio en la nube. Acceder a una aplicación de comunicaciones por video basada en el sitio web (por ejemplo, Zoom, Webex) a través de una computadora portátil o pedir comida a través de una plataforma de entrega móvil (Uber Eats o 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 la programación de sus principales funcionalidades. Proporciona toda la tecnología detrás de las cámaras (servidores en la nube, cloud databases, interfaces de programación de aplicaciones [API] para acceder a archivos) que utiliza el CSP para admitir el front-end, incluido 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 de back-end en 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 computación en la nube: El servicio 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 deejecución proporciona el entorno (sistema operativo, hardware y memoria) para ejecutar los servicios. La virtualización desempeña un papel crucial al 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 administración de datos almacenados para ejecutar aplicaciones.
- Infraestructura: 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 empleado para ejecutar y gestionar servicios basados en la nube. En la jerga de la computación en la nube, el término infraestructura a veces se confunde con arquitectura en la nube, pero hay una clara diferencia. Al igual que un anteproyecto para construir un edificio, la arquitectura en la nube sirve como plan de diseño para construir una infraestructura en la nube.
- Software de gestión: elmiddleware coordina la comunicación entre el front-end y el back-end en un sistema de computación en la nube. Este componente permite la prestación de servicios en tiempo real para garantizar experiencias fluidas de usuario de front-end.
- Herramientas de seguridad: las herramientas de seguridad proporcionan la seguridad de back-end (también conocida como seguridad del lado del servicio) para posibles ciberataques o fallas del sistema. Los cortafuegos virtuales protegen las aplicaciones web, evitan la pérdida de datos y garantizan la copia de seguridad y la recuperación ante desastres. Los componentes de back-end incluyen cifrado, restricción de acceso y protocolos de autenticación para proteger los datos de las filtraciones.
Una conexión a Internet suele conectar el front-end con las funciones de back-end. Una intranet (una red informática privada a la que sólo acceden personas autorizadas y limitada a una institución) o una conexión entre nubes también pueden 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 proporcionar agilidad para que el acceso a los recursos pueda ocurrir de manera rápida y eficiente entre los servidores y el entorno basado en la nube.
Otros equipos importantes de redes de arquitectura en la nube incluyen equilibradores de carga, Content Delivery Network (CDN) y redes definidas por software (SDN) para garantizar que los datos fluyan con facilidad y seguridad entre los usuarios front-end y los recursos de back-end.
Hay tres tipos principales de modelos de entrega en la nube (también conocidos como modelos de servicio en la nube): IaaS, PaaS y SaaS. Estos modelos no son mutuamente excluyentes. La mayoría de las grandes compañías emplean los 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 virtual servers 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 los ayuda a evitar los altos costos asociados con la construcción y administración de un centro de datos local, brindándoles la capacidad de adaptarse a cargas de trabajo altamente variables o "susceptibles".
- PaaS, o plataforma como servicio, es el acceso bajo demanda a una plataforma de computación en la nube completa y lista para usarse para desarrollar, ejecutar y gestionar aplicaciones. PaaS puede simplificar la migración de aplicaciones existentes a la nube mediante el cambio de plataforma (trasladar 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 una parte o la totalidad de una aplicación mediante microservicios, contenedores y otras tecnologías nativas de la nube ).
- SaaS, o software como servicio, es el acceso bajo demanda a un software de aplicaciones alojado en la nube y listo para usarse (como Salesforce y Mailchimp). El SaaS descarga todo el desarrollo de software y la gestión de la infraestructura al proveedor de servicios en la nube. Debido a que el software (aplicación) ya está instalado y configurado, los usuarios pueden proveer el servidor basado en la nube instantáneamente y tener la aplicación lista para usarse 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 (el enlace se encuentra fuera de ibm.com), casi dos tercios (65.9%) del gasto en TI de las compañías se destinarán al software como servicio en 2025, frente al 57.7% en 2022.
Otras plataformas de servicios populares incluyen las siguientes:
- Computación 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 de back-end.
- Business-Process-as-a-Service (BPaaS): BPaaS es una plataforma de subcontratación de procesos de negocio que combina servicios IaaS, PaaS y SaaS.
- Función como servicio (FaaS): FaaS es un subconjunto de SaaS en el que el código de la aplicación se ejecuta solo en respuesta a eventos o solicitudes específicos. FaaS facilita que DevOps y otros equipos ejecuten y gestionen aplicaciones de microservicios .
Las siguientes son algunas de las tecnologías más críticas para desarrollar la arquitectura en la nube.
Al ser crucial para la arquitectura en la nube, lavirtualización actúa como una capa de abstracción que permite que los recursos de hardware de una sola computadora (procesadores, memoria, almacenamiento y más) se dividan en varias computadoras virtuales conocidas como virtual Machines (VM). La virtualización conecta servidores físicos mantenidos por un proveedor de servicios en la nube (CSP) en diversas ubicaciones, luego divide y resume los recursos para hacerlos accesibles a los usuarios finales dondequiera que haya una conexión a Internet. Además de virtualizar servidores, la tecnología en la nube emplea muchas otras formas de virtualización, incluida la virtualización de red y la de almacenamiento.
La automatización de la nube implica implementar herramientas y procesos que reduzcan o eliminen el trabajo manual asociado con el aprovisionamiento, la configuración y la gestión de entornos de nube. Las herramientas de automatización en la nube se ejecutan sobre entornos virtualizados y desempeñan un papel esencial para permitir que las organizaciones aprovechen de manera más significativa los beneficios de la computación en la nube, como la capacidad de aprovechar los recursos de la nube bajo demanda y escalarlos hacia arriba y hacia abajo según sea necesario. La automatización desempeña un papel vital en los flujos de trabajo de DevOps, ya que acelera las tareas relacionadas con la creación, prueba, despliegue y monitoreo de aplicaciones, lo que se traduce en ahorros de costos y un tiempo de comercialización más rápido.
Existen cuatro modelos principales de capacidad de servicios 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 en la nube pone a disposición de los usuarios recursos informáticos (tales como aplicaciones de software, plataformas de desarrollo, virtual machines, bare metal servers y más) a través de la Internet pública. Los CSP venden estos recursos de acuerdo con modelos de precios basados en suscripción o pago por uso.
Los entornos de nube pública son multiinquilino, donde los usuarios comparten un grupo de recursos virtuales aprovisionados y asignados automáticamente a inquilinos 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 servicios en la nube al menor costo posible con acceso desde cualquier lugar.
Una nube privada es un entorno de nube de inquilino único donde todos los recursos están aislados y operados exclusivamente para una organización. La nube privada combina muchos de los beneficios de la computación en la nube con la seguridad y el control de la infraestructura informática on premises. Por ejemplo, las compañías que deben cumplir estrictos requisitos de cumplimiento normativo, como las instituciones de atención médica o financieras, pueden elegir nubes privadas para sus datos confidenciales empleando medidas de seguridad personalizadas como cortafuegos, redes privadas virtuales (VPN), cifrado de datos y claves API.
Una nube híbrida combina infraestructuras de nube pública, nube privada y locales ("on-prem") para crear una única infraestructura informática que permita a las compañías obtener lo mejor de todos los entornos informáticos para satisfacer sus necesidades empresariales. Las organizaciones prefieren un modelo de nube híbrida por su agilidad para mover aplicaciones y cargas de trabajo a través de entornos de nube en función de objetivos tecnológicos o comerciales.
Por ejemplo, una compañía a la que le preocupan los datos confidenciales (como la propiedad intelectual, la información de identificación personal [PII], los registros médicos y más) puede almacenarlos en una nube privada. Para otras cargas de trabajo, como el alojamiento web o el alojamiento de contenido, las compañías pueden elegir una configuración de nube pública por su ahorro de costos y su capacidad para escalar 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 negocios y TI han adoptado un enfoque de nube híbrida.
Hoy en día, la mayoría de las compañías fusionan una nube híbrida con un entorno multinube. Una multinube es un modelo de computación en la nube que incorpora múltiples servicios en la nube de más de un proveedor dentro de la misma infraestructura de TI. Juntos, los modelos híbrido y multinube crean una arquitectura multinube híbrida que ofrece a las empresas la flexibilidad de crear lo mejor de ambos mundos de la computación en la nube para migrar, construir y optimizar aplicaciones en múltiples nubes.
Además de ofrecer el control y la flexibilidad para elegir el servicio en la nube más rentable, la multi-nube híbrida proporciona el mayor control sobre dónde pueden desplegar y escalar las cargas de trabajo las organizaciones (por ejemplo, desplegarse más cerca de los entornos periféricos), lo que mejora aún más el rendimiento. Cada proveedor de nube ofrece sus servicios únicos. Las compañías 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 compañía puede emplear IBM Cloud por sus capacidades avanzadas de datos e inteligencia artificial (IA), Microsoft Azure por sus funciones de cumplimiento y seguridad y Google Cloud por su alcance de red global.
Un entorno de computación en la nube es complejo, por lo que evaluar todas las soluciones asociadas con una arquitectura en la nube puede ser desalentador. Las organizaciones que buscan trasladar sus aplicaciones a la nube e implementar servicios basados en la misma suelen contratar a un arquitecto de la nube, un especialista en TI que monitoree y organice un plan para desarrollar, ejecutar, gestionar y monitorear la arquitectura en la 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 es que un arquitecto de la nube ayude a trazar un plan rentable, personalizado y preparado para la compañía que integre la estrategia de infraestructura y plataforma, el aumento de la seguridad y la ciberresiliencia, y los modelos de gestión. Por lo general, un arquitecto de la nube obtuvo una o varias certificaciones que demuestran sus conocimientos y experiencia en plataformas de nube específicas. Los principales proveedores de servicios en la nube (IBM Cloud, Microsoft Azure, AWS, Google Cloud, etc.) ofrecen certificaciones en arquitectura en la nube.
Un marco de arquitectura de nube bien definido debe incluir las mejores prácticas y pautas para ayudar a los arquitectos a crear soluciones de nube que sean resilientes, de alto rendimiento y seguras. Las mejores prácticas deben incluir lo siguiente:
- Automatice las operaciones para reducir costos y respaldar la confiabilidad, disponibilidad y seguridad de la solución.
- Respete el data gravity: 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 suele traducirse en más tiempo, costo y potencia de procesamiento. Implemente soluciones que trasladen la computación a los datos donde residen para reducir los costos operativos y la complejidad.
- Elija la mejor plataforma para cada carga de trabajo a fin de aprovechar las capacidades de la plataforma para optimizar los niveles de servicio y las características operativas de la carga de trabajo.
Con una arquitectura de nube personalizada e implementada, puede desarrollar una estrategia de alto rendimiento y ahorro de costos con una amplia gama de beneficios.
Desarrolle la mejor estrategia de migración a la nube para satisfacer sus necesidades de carga de trabajo (por ejemplo, migrar bases de datos o servidores específicos a la nube para capitalizar costos más bajos, un rendimiento más confiable y una mayor eficiencia).
Obtenga la flexibilidad, escalabilidad y control de costos necesarios para admitir tecnologías nativas de la nube, como herramientas de automatización y orquestación de autoservicio (como Kubernetes).
Amplíe las metodologías ágiles y DevOps para que los equipos de desarrollo puedan desarrollar aplicaciones una vez y desplegarlas en todas las nubes, lo que aumenta el tiempo de comercialización.
Manténgase a la vanguardia de las tendencias actuales bajo demanda y obtenga un beneficio competitivo con capacidades en la nube en evolución que admiten inteligencia artificial (IA), machine learning (ML), IA generativa, computación quantum, blockchain e IoT.
Reduzca el tiempo de inactividad y habilite un plan de recuperación ante desastres más rápido mediante la distribución de cargas de trabajo y datos en múltiples entornos de nube resilientes.
Acceda a las últimas tecnologías de seguridad en la nube y cumplimiento normativo e implemente continuamente la seguridad y el cumplimiento en todos los entornos.
Acelere el impacto de la IA en toda la empresa con una nube híbrida más intencionada.
Realice una transición exitosa a un entorno multinube con una estrategia técnica, una arquitectura y un plan de implementación integrales.
Simplifique y optimice la forma en que diseña, desarrolla e implementa sus infraestructuras de cargas de trabajo en la nube, híbridas y locales.
Automatice las operaciones, mejore las experiencias y mejore las medidas de seguridad en el edge.
Descubra una solución como servicio totalmente automatizada para contenerizar y desplegar cargas de trabajo empresariales en clústeres de Kubernetes. Extiéndase a cualquier entorno local, periférico o de nube pública con IBM Cloud Satellite.
La computación en la nube es el acceso a solicitud de recursos informáticos (servidores, almacenamiento, software, herramientas impulsadas por IA y más) a través de Internet con precios de pago por uso.
La arquitectura de nube híbrida consiste en un entorno que combina configuraciones on-premises, nube privada, nube pública y edge para crear una infraestructura de TI gestionada única y flexible.
La multinube es el uso de servicios en la nube de más de un proveedor. Puede ser tan simple como usar SaaS de diferentes proveedores de la nube (como Salesforce y Workday). Pero en la compañía, la multinube generalmente se refiere a la ejecución de servicios gestionados y aplicaciones empresariales en PaaS o Saas desde múltiples proveedores de servicios en la nube.
IBM Well-Architected Framework es una colección estructurada de materiales, recomendaciones y mejores prácticas para ayudar a los arquitectos a crear soluciones de nube híbrida que sean resilientes, eficaces y seguras. El marco consta de seis pilares, dimensiones o cualidades clave que debe contener una solución de nube híbrida.
Comprender varios patrones de diseño y otros factores fundamentales ayuda a reducir la complejidad del diseño de una arquitectura de nube híbrida.
Serie de videos de lightboarding de tres partes que profundizará en la arquitectura de la nube híbrida. En este video de introducción, Sai Vennam expone los tres principales problemas de la arquitectura de nube híbrida que cubriremos: conectividad, modernización y seguridad.