Escalabilidad de la nube
¿Qué es la escalabilidad de la nube?
La escalabilidad de la nube es una infraestructura de datos flexible y fiable, capaz de escalar verticalmente o reducir su cantidad de datos, número de aplicaciones y tipos de ubicaciones, para apoyar demandas y objetivos empresariales cambiantes.
¿Por qué es escalable la nube?
La escalabilidad de la nube supera muchas de las limitaciones del almacenamiento de datos heredado, al proporcionar una infraestructura de datos unificadora con varias ventajas importantes:
· Eficiencia de escala: los recursos se asignan y reasignan con rapidez y facilidad en respuesta a las demandas cambiantes.
· Reparación automática: la replicación de datos automática almacena copias duplicadas redundantes de todos los datos a través de distintas máquinas y ubicaciones. De este modo, aunque falle un disco, las aplicaciones pueden seguir ejecutándose.
· Equilibrio de cargas: el equilibrio de cargas automático distribuye las cargas de trabajo a través del sistema, de modo que mejora la fiabilidad y disponibilidad general de los recursos.
· Acceso libre: varias herramientas especializadas con distintas API pueden acceder a los mismos datos simultáneamente.
· Versatilidad: los datos se pueden guardar como archivos, objetos, flujos de eventos, tablas y más, y todo en el mismo sistema.
¿Cuáles son los beneficios de la escalabilidad de la nube?
Un sistema con eficiencia de escala, uno con verdadera escalabilidad, permite escalar verticalmente y reducir el número y variedad de datos, aplicaciones, máquinas y ubicaciones participantes. La auténtica escalabilidad de la nube es:
· Flexible: realiza diversas funciones con herramientas y aplicaciones diferentes, todo en el mismo sistema.
· Modificable: se adapta a las demandas y requisitos cambiantes sin necesidad de realizar nuevos diseños, ya sea expandiendo o reduciendo la capacidad.
· Fiable: sigue operando sin interrupciones en caso de fallos de hardware o picos de tráfico.
· Eficaz: permite que un equipo de TI trabaje en varios proyectos y sistemas con la misma estructura de datos subyacente.
· Simple: optimiza las cargas de trabajo y la arquitectura para mejorar el rendimiento y obtener un sistema rentable y preparado para el futuro.
¿Cuándo deberías utilizar la escalabilidad de la nube?
Los sistemas a gran escala son propensos a las complicaciones y las grandes organizaciones tienden claramente al crecimiento descontrolado de diversos sistemas independientes, diseñados para fines diferentes en lugares distintos. Las personas se centran de forma natural en los problemas que les atañen directamente, y la diversidad de estos se traduce en una evolución de numerosas soluciones inconexas. Los sistemas de las empresas se vuelven innecesariamente complejos y voluminosos, con datos en silos y recursos desperdiciados.
A medida que tu organización se expanda para incluir numerosos sistemas en varias ubicaciones, y según empiece a generar mayores volúmenes y variedades de datos, conviene que des un paso atrás y evalúes la infraestructura de TI para asegurarte de que cuentas con un sistema eficaz y rentable para tus necesidades actuales, pero que también sea capaz de adaptarse a los cambios.
El siguiente cambio puede conllevar escalar verticalmente en tamaño, aunque también, introducir nuevos procesos empresariales o tecnologías, como el aprendizaje automático o la inteligencia artificial. Un sistema con eficiencia de escala puede adaptarse a estos cambios de forma natural, sin tiempo de inactividad ni la necesidad de rediseñarse de forma radical.
¿Cómo logras la escalabilidad de la nube?
Los datos constituyen el hilo conductor que recorre todos los procesos empresariales. Son el principio unificador y organizativo que lo liga todo. Convertir una capa de datos uniforme y común en la red troncal de un sistema escalable integra y simplifica las operaciones del extremo a la nube.
Diseñar un sistema con auténtica escalabilidad, es decir, que no solo sea capaz de albergar más datos, sino también de admitir una amplia variedad de tipos de datos, aplicaciones, ubicaciones, hardware y usuarios, empieza con una estrategia de datos completa que vaya más allá de los proyectos individuales para abarcar toda la organización. Eliminar los silos de datos permite que estos estén disponibles para ser usados por varios grupos. Asegurarse de que los datos se pueden reutilizar ayuda a eliminar su desperdicio.
El siguiente paso consiste en adoptar una infraestructura de datos unificadora que no solo resulte eficaz para tus necesidades inmediatas, sino que sea también flexible para permitirte crecer y adaptarte a los cambios, ya sea añadiendo nuevos productos, abarcando nuevas ubicaciones, actualizando o sustituyendo hardware o introduciendo nuevos procesos y herramientas. Una arquitectura de datos unificada como HPE Ezmeral Data Fabric proporciona una capa de datos común a través de varias aplicaciones y en toda tu organización.
¿Cuál es la importancia de la escalabilidad de la nube en la infraestructura de TI moderna?
La escalabilidad de la nube tiene una importancia primordial. Puede lograrse mediante la virtualización y permite a las empresas escalar sus recursos y rendimiento en función de sus necesidades. Estas son las claves que explican la importancia de la escalabilidad de la nube en la infraestructura de TI moderna:
La estabilidad de la nube facilita a las empresas escalar verticalmente sus recursos, en función de la demanda y para acomodar cargas de trabajo dinámicas. Además, reduce los recursos durante las horas de baja demanda para optimizar su utilización. La escalación dinámica de recursos permite a las organizaciones evitar costes adicionales y pagar únicamente por los recursos que utilizan.
Los entornos de nube escalables ofrecen alto rendimiento, ajustando los recursos durante las horas de mayor demanda y cuando aumentan las cargas de trabajo, de modo que garantizan una disponibilidad permanente y mínimas disrupciones del servicio. Los proveedores de servicios en la nube cuentan con centros de datos a través de varias regiones. De este modo, las organizaciones pueden implementar sus aplicaciones y servicios más cerca de su público objetivo. Ello garantiza unos tiempos de respuesta cortos, un acceso de baja latencia y una experiencia de usuario mejorada. Además, acelera el desarrollo de nuevos productos y servicios, reduciendo su tiempo de comercialización, permitiendo a las empresas innovar rápidamente y acortando los ciclos de desarrollo.
La escalabilidad en la nube garantiza una rápida recuperación ante desastres y la continuidad del negocio. Por ejemplo, los proveedores de nube ofrecen centros de datos distribuidos y copias de seguridad automatizadas, al tiempo que implementan técnicas de replicación para garantizar la redundancia y resiliencia de los datos. En momentos impredecibles, como un fallo del sistema o un desastre, las empresas pueden escalar verticalmente recursos en otras regiones para reducir la disrupción y mantener las operaciones. La capacidad de escalar recursos bajo demanda permite a las organizaciones analizar y procesar datos para obtener información significativa y tomar decisiones.
¿Qué es la escalabilidad en la nube?
La escalabilidad en la computación en la nube permite a las empresas escalar verticalmente o reducir sus recursos de computación en función de los requisitos, a fin de garantizar la menor disrupción de la infraestructura.
- Escalabilidad y elasticidad en la nube: la escalabilidad se puede definir como la capacidad de la nube de gestionar cargas de trabajo aumentando o reduciendo los recursos en función de la demanda. Existen dos tipos de escalabilidad: horizontal y vertical. La escalabilidad vertical incluye añadir más potencia a los recursos actuales, mientras que la escalabilidad horizontal significa añadir más recursos para dividir la carga.
La elasticidad de la nube es el siguiente paso de la escalabilidad y permite que el entorno de la nube escale verticalmente o reduzca recursos automáticamente en función de la demanda. Garantiza una asignación de recursos bajo demanda, que mejora el rendimiento y la rentabilidad.
- Escalabilidad horizontal y vertical: la escalabilidad horizontal consiste en añadir recursos similares para gestionar la carga de trabajo. Por ejemplo, si una aplicación se ejecuta en un servidor dedicado, la carga de trabajo aumenta. La escalabilidad horizontal ayuda a añadir más servidores para distribuir la carga adicional. Se utilizan procesos como el equilibrio de cargas, la computación distribuida y la agrupación en clústeres para lograr la escalabilidad horizontal.
La escalabilidad vertical aumenta la capacidad de los recursos optimizando su rendimiento. Por ejemplo, si una máquina virtual necesita más poder de procesamiento, la escalabilidad permite añadirle CPU, almacenamiento o memoria externos.
- Factores clave que afectan a la escalabilidad de la nube:
- La arquitectura de la nube debe permitir dividir cargas de trabajo a través de distintas fuerzas para gestionar picos de tráfico y escalar recursos según se necesite.
- El aprovisionamiento de servicios y la gestión de cargas de trabajo automatizados responden a las demandas dinámicas y garantizan la utilización óptima de los recursos.
- Con la supervisión en tiempo real, se pueden detectar brechas, patrones de utilización de recursos y cualquier otro problema de escalabilidad.
- Resulta esencial elegir proveedores de servicios de nube que proporcionen una infraestructura fiable, una asignación de recursos flexible y centros de datos distribuidos.
¿Cómo diseñar para la escalabilidad en la nube?
Resulta esencial centrarse en las siguientes consideraciones al diseñar la escalabilidad de la nube.
Consideraciones sobre la arquitectura en la escalabilidad:
- Sistema distribuido: una arquitectura de sistema distribuido resulta esencial para obtener escalabilidad en una nube. Dividir las cargas de trabajo entre los servidores dificulta la aparición de posibles obstrucciones y fallos, al tiempo que facilita el procesamiento paralelo. Para aprovechar la potencia de los componentes modulares y acoplados libremente, la arquitectura orientada al servicio permite la escalación de recursos individuales. Además, los microservicios descomponen las aplicaciones en servicios independientes y permiten una escalación individual.
- Equilibrio de cargas: los algoritmos de equilibrio de cargas reparten las solicitudes entrantes entre los recursos accesibles ajustando los volúmenes de tráfico. En el caso de empresas con un alcance internacional, el equilibrio de cargas global garantiza que las solicitudes entrantes se transfieran a los recursos disponibles más cercanos, para proporcionar menor latencia y ofrecer una experiencia de usuario fluida.
- Tolerancia a fallos y redundancia: la replicación de datos y servicios reduce los fallos y garantiza una rápida recuperación (en caso de que ocurra un fallo) para minimizar el tiempo de inactividad y garantizar la continuidad. Las conmutaciones por error automatizadas facilitan la transición automática a recursos redundantes.
¿Cuáles son los patrones y técnicas de escalabilidad?
Los patrones y técnicas de escalabilidad permiten a las empresas responder a la demanda siempre creciente de aplicaciones, a fin de garantizar un rendimiento óptimo.
- Escalabilidad vertical y horizontal: la escalabilidad vertical consiste en amplificar la capacidad de recursos individuales. Por ejemplo, añadir almacenamiento y memoria para gestionar cargas de trabajo. Por otra parte, la escalabilidad horizontal significa añadir más recursos, como instancias o servidores, para repartir la carga de trabajo entre ellos, con la ayuda de técnicas de equilibrio de cargas.
- Arquitectura con y sin estado: en la arquitectura sin estado, las solicitudes de cliente son independientes, autosuficientes y no dependen de otras solicitudes anteriores. La información relacionada con la sesión no se almacena en el servidor. Todas las solicitudes se distribuyen entre distintos servidores, de modo que se elimina la necesidad de un estado de sesión compartida.
En la arquitectura con estado, la información relacionada con la sesión se almacena en el servidor y se requiere tanto sincronización como coordinación de red. La arquitectura con estado es obligatoria para aplicaciones que dependen de los datos de sesión. Además, garantiza la escalabilidad y la tolerancia a fallos.
- Almacenamiento en caché y redes de entrega de contenidos (CDN): el almacenamiento en caché guarda datos en ubicaciones cercanas al lugar en el que se encuentra el cliente. Las empresas pueden minimizar la carga sobre el backend y mejorar el rendimiento almacenando contenido estático en caché.
Las CDN son redes de servidor distribuidas que almacenan en caché y entregan contenido a usuarios en función de su ubicación. Algunas de las ventajas de las CDN incluyen mejorar la escalabilidad, optimizar la entrega de contenidos, reducir la congestión de la red y optimizar la experiencia de usuario.
¿Cuáles son las estrategias de gestión de datos para las aplicaciones en la nube escalables?
Las siguientes estrategias de gestión de datos para aplicaciones en la nube garantizan de forma eficaz la distribución efectiva de datos, la alta disponibilidad, el rendimiento y la tolerancia a fallos.
- Creación de particiones horizontal y tradicional: la creación de particiones horizontal (sharding) consiste en realizar particiones horizontales de una base de datos, dividiendo los datos a través de nodos o fracciones. Cada fracción incluye un subconjunto de datos, y cada nodo gestiona una fracción específica. Esta estrategia garantiza el procesamiento en paralelo, lo que facilita el rendimiento y una distribución de datos efectiva. La creación de particiones horizontal se emplea para grandes volúmenes de datos y cuando se plantean requisitos estrictos de rendimiento de lectura/escritura.
La creación de particiones tradicional consiste en dividir la tabla de una base de datos en fragmentos gestionables más pequeños, en función de criterios específicos, como por ejemplo, lista, hash o rango. Todas las particiones se guardan individualmente en un dispositivo de almacenamiento independiente. Esto reduce la contención y mejora el rendimiento de las consultas para aumentar la escalabilidad.
- Replicación y homogeneidad: la replicación crea varias copias de datos a través de distintos nodos, para ofrecer una alta disponibilidad. Se puede acceder a los datos desde los nodos replicados en caso de que se produzca un fallo de estos o a nivel regional. Existen dos tipos de replicaciones: sincrónicas y asincrónicas. Estas, a su vez, varían en función de parámetros como la latencia y la durabilidad.
Las empresas deben elegir el modelo de consistencia más adecuado, en función de los requisitos de la aplicación. Conlleva dos técnicas: consistencia eventual y firme. La consistencia eventual funciona para incoherencias temporales a través de réplicas. Por otra parte, una consistencia sólida garantiza la consistencia inmediata.
- Opciones de escalabilidad de base de datos: la escalabilidad vertical amplía los recursos en un solo servicio de base de datos, mejorando la memoria, el almacenamiento y la CPU. Gestiona grandes cargas de trabajo en un solo servidor. La escalabilidad horizontal incluye añadir nodos, servidores o instancias de base de datos para distribuir la carga de trabajo durante las horas en las que el volumen de tráfico es mayor.
¿Qué herramientas y tecnologías existen para la escalabilidad de la nube?
Las herramientas y tecnologías para la escalabilidad de la nube ofrecen flexibilidad, automatización de recursos y optimización, a fin de permitir a las empresas escalar aplicaciones.
- Virtualización y contenedorización: la virtualización se refiere a la creación de instancias virtuales de recursos, como servidores, redes y sistemas operativos, en una máquina dedicada. Garantiza una utilización eficiente de los recursos ejecutando varias máquinas virtuales en el servidor dedicado. Asigna recursos de forma dinámica a máquinas virtuales en función de la demanda y proporciona aislamiento entre aplicaciones.
La contenedorización permite empaquetar aplicaciones y sus dependencias en contenedores ligeros y fáciles de transportar. Ofrece un entorno de tiempo de ejecución aislado que garantiza un sencillo desarrollo a través de varios sistemas de computación.
- Herramientas de organización: Kubernetes es una herramienta de organización de contenedores de código abierto que te ayuda a controlar las aplicaciones contenedorizadas. Ofrece características avanzadas, como un equilibrio de cargas automático y el escaneado horizontal de contenedores en función de la utilización de recursos. Kubernetes simplifica la gestión de complejas arquitecturas de aplicaciones y, por tanto, facilita la escalabilidad.
- Servicios de escalación automática y equilibrio de cargas: la escalación automática manipula recursos asignados a una aplicación en función de métricas o políticas especificadas. Escala verticalmente o reduce los recursos para responder a diversas demandas, de modo que garantiza la optimización de recursos y el alto rendimiento durante las horas de mayor actividad. El equilibrio de cargas gestiona el tráfico de red entrante a través de distintos servidores para evitar cargas de trabajo y garantizar la utilización óptima de recursos.
- Computación sin servidor: la computación sin servidor facilita la ejecución de código sin gestionar servicios. Aísla la infraestructura fundamental y escala el entorno de ejecución en función de las solicitudes entrantes. Garantiza una escalabilidad granular asignando recursos dinámicamente.
¿Cuáles son las mejores prácticas para lograr la escalabilidad de la nube?
Al implementar las mejores prácticas para la escalabilidad de la nube, las empresas pueden obtener resiliencia, flexibilidad y eficacia para escalar sus aplicaciones. Estas son algunas de las prácticas:
- Planificar teniendo en cuenta la escalabilidad desde el primer momento: incluye consideraciones importantes para la escalabilidad (flexibilidad, escalabilidad horizontal y tolerancia a fallos) durante la fase de diseño. Las aplicaciones deben contar con una arquitectura modular y desacoplada para permitir la asignación granular de recursos.
- Supervisión y optimización del rendimiento: analiza y supervisa las métricas y los indicadores clave de rendimiento para encontrar brechas o problemas. A continuación, optimiza el rendimiento de la aplicación mejorando las consultas a la base de datos, ajustando sus configuraciones e incorporando estrategias de almacenamiento en caché.
- Escalación basada en patrones de demanda y uso: la escalación automática asigna recursos dinámicamente en función de las necesidades. La escalación predictiva es otra opción que te ayuda a aprovechar la escalación automática con la ayuda de datos históricos.
- Integración e implementación continuas (CI/CD) para la escalabilidad: el enfoque de CI/CD ayuda a integrar características y mejoras, de modo que facilita iteraciones y mejoras más rápidas.
¿Cuáles son los desafíos y limitaciones de la escalabilidad de la nube?
Las empresas deben superar los desafíos y limitaciones asociados con la escalabilidad de la nube para garantizar el éxito.
- Implicaciones de costes de la escalación en la nube: aprovisionar recursos adicionales para gestionar cargas de trabajo puede generar costes elevados, especialmente cuando los recursos se encuentran aprovisionados de forma insuficiente o en exceso. Transferir datos a través de distintos servidores puede aumentar los costes, especialmente en la escalabilidad horizontal.
- Cuellos de botella de rendimiento potenciales: escalar entre varias ubicaciones geográficas puede producir tiempos de respuesta más largos, que afectarán a la latencia de la red y a la experiencia de usuario. Utiliza las CDN o la computación en el extremo para reducir la latencia de red. Resulta complicado escalar con aplicaciones que presentan dependencias o procesamientos complejos. Analiza la arquitectura de la aplicación y aborda todas las brechas en las fases iniciales.
- Consideraciones de seguridad y privacidad de los datos: protege la privacidad de la información confidencial utilizando protocolos de comunicación segura y cifrado cuando escales. Asimismo, resulta esencial garantizar el cumplimiento de las regulaciones de privacidad, almacenamiento y acceso.
HPE y la escalabilidad de la nube
La plataforma edge-to-cloud HPE GreenLake representa una de las ofertas locales más completas del sector para obtener servicios de nube escalables y seguros. HPE GreenLake permite a las empresas transformar y modernizar sus cargas de trabajo para las operaciones en la nube, optimizar y proteger aplicaciones del extremo a la nube, y proporcionar acceso inmediato a todas las formas de datos, con independencia de su origen o ubicación.
HPE GreenLake Lighthouse proporciona disponibilidad de varios servicios de nube bajo demanda, sin la complejidad de su configuración. Su infraestructura nativa de la nube segura elimina la necesidad de encargar nuevas configuraciones y esperar su entrega. Los servicios de nube optimizados pueden ponerse en marcha desde cualquier lugar en cuestión de minutos.
HPE Ezmeral Data Fabric es una solución definida por software de alta escalabilidad que proporciona almacenamiento de datos, gestión de datos y movimiento de datos, ya sea en el extremo, a nivel local o en la nube. Es independiente del hardware y, por ello, resulta enormemente flexible en cuanto a qué sistemas pueden utilizarlo. Además, almacena datos en distintos formatos, como archivos, objetos, flujos de eventos y tablas, y todo ello como parte del mismo sistema, bajo la misma gestión y con la misma seguridad. Esta ventaja unificadora dota al sistema de una escalabilidad auténtica.