La infraestructura nativa de la nube constituye la base para la creación e implementación de aplicaciones modernas, resilientes y escalables en el panorama digital actual. Transforma radicalmente la forma en que las organizaciones conciben, aprovisionan y gestionan su pila tecnológica subyacente. Como resultado, se orientan hacia entornos dinámicos, automatizados y altamente distribuidos, optimizados para la nube.
Para innovar rápidamente, las organizaciones deben comprender la infraestructura nativa de la nube y en qué se diferencia de los modelos tradicionales. También es importante comprender sus principios fundamentales y los desafíos que conlleva. Esta publicación explora estas áreas clave, ofreciendo una visión general clara de cómo construir la base para el software de próxima generación.
¿Qué es la infraestructura nativa de la nube?
 para aprovechar los servicios y patrones nativos de la nube. Debe ser compatible con aplicaciones diseñadas teniendo en cuenta los microservicios, la contenerización y la gestión automatizada.
Planificador vs. Orquestador
Una distinción crucial en el ámbito de la infraestructura centrada en la nube reside en comprender las funciones de los planificadores y los orquestadores. Si bien estos términos a veces se usan indistintamente en conversaciones informales, cumplen funciones distintas pero complementarias en la gestión de aplicaciones en contenedores.
¿Qué es un planificador?
Un planificador es como el despachador inteligente de un sistema nativo de la nube. Su función es determinar dónde debe ejecutarse una carga de trabajo específica en un clúster de máquinas.
Toma decisiones basándose en varios criterios, entre ellos:
- Recursos informáticos disponibles (CPU, memoria)
- Reglas de afinidad/antiafinidad de nodos
- Tolerancias y restricciones
- Prioridades de carga de trabajo
Piénsalo como un asignador de recursos que asigna tareas a los nodos más adecuados. En definitiva, esto ayuda a garantizar una distribución y un equilibrio eficientes en toda la infraestructura nativa de la nube.
_Ejemplo: En Kubernetes, el kube-scheduler se encarga de esta tarea evaluando los requisitos de cada pod y asignándoles un nodo adecuado.
¿Qué es un orquestador?
Un orquestador es el gestor principal. No solo asigna cargas de trabajo, sino que supervisa todo su ciclo de vida y garantiza que todo en el sistema funcione según lo previsto.
Las responsabilidades de un orquestador suelen incluir:
- Planificación de cargas de trabajo (planificador integrado)
- Aprovisionamiento e implementación
- Escalado automático (ascendente y descendente)
- Orquestación de redes y almacenamiento
- Balanceo de carga
- Comprobaciones de estado y autorreparación
- Actualizaciones progresivas y reversión
Kubernetes es el orquestador más utilizado en entornos nativos de la nube. Ayuda a mantener el _ **estado deseado _ de sus aplicaciones respondiendo automáticamente a fallos o cambios en el tráfico.
Diferencias clave entre planificador y orquestador
| Funcionalidad | Planificador | Orquestador |
| --- | --- | --- |
| Rol principal | Ubicación de tareas | Gestión del ciclo de vida completo |
| Área de enfoque | Asignación de recursos | Garantizar la disponibilidad, escalabilidad y estabilidad de las aplicaciones |
| Alcance | Limitado | Amplio y a nivel de sistema |
| Ejemplos | kube-scheduler | Kubernetes, Nomad, Apache Mesos |
| ¿Autocuración? | ❌ No | ✅ Sí |
| ¿Escalabilidad? | ❌ No | ✅ Sí |
Si bien un orquestador incluye funcionalidad de planificación, añade capas de automatización e inteligencia del sistema que van mucho más allá de la simple ubicación de cargas de trabajo.
Principios fundamentales de la infraestructura nativa de la nube
La creación de una infraestructura nativa de la nube eficaz se basa en el cumplimiento de varios principios fundamentales. Estos principios son los que dictan cómo se gestionan los recursos y se implementan las aplicaciones. Como era de esperar, estos principios permiten la agilidad, la resiliencia y la escalabilidad que definen el paradigma nativo de la nube.
Contenerización
Gracias a herramientas como Docker, la contenerización se ha convertido en un elemento fundamental de la infraestructura moderna en la nube. Los contenedores empaquetan las aplicaciones y sus dependencias en unidades aisladas y portátiles. En consecuencia, las aplicaciones pueden ejecutarse de forma consistente en diferentes entornos, desde el portátil de un desarrollador hasta un clúster de producción en la nube.
Al abstraer la aplicación de la infraestructura subyacente, los contenedores simplifican los procesos de desarrollo, prueba e implementación. Los estándares de la Open Container Initiative (OCI) garantizan aún más la interoperabilidad entre diferentes herramientas y entornos de ejecución de contenedores, fomentando un ecosistema dinámico.
Plataforma como servicio (PaaS)
Aprovechar las ofertas de PaaS es otro principio clave. PaaS proporciona servicios gestionados que abstraen la infraestructura subyacente. Gracias a esto, los desarrolladores pueden centrarse en escribir código en lugar de gestionar bases de datos, colas de mensajes u otro middleware.
Los proveedores de infraestructura nativa de la nube ofrecen una amplia gama de opciones de PaaS. Estas incluyen servicios gestionados de Kubernetes (como GKE, EKS, AKS), bases de datos gestionadas (como RDS, Cloud SQL, Cosmos DB) y funciones sin servidor (como Lambda, Cloud Functions, Azure Functions). Al utilizar estos servicios, las organizaciones reducen los costos operativos y aceleran los ciclos de desarrollo, lo que contribuye significativamente a la eficiencia del software.
Automatización de la infraestructura de TI
La automatización es indispensable en un entorno nativo de la nube. Los procesos manuales son lentos, propensos a errores y no pueden seguir el ritmo de la naturaleza dinámica de los entornos de nube. La infraestructura de la nube depende en gran medida de la automatización para el aprovisionamiento, la gestión de la configuración, la implementación y las tareas operativas.
Además, las herramientas de Infraestructura como Código (IaC), como Terraform, CloudFormation y Ansible, permiten definir y gestionar la infraestructura mediante código. Facilitan el control de versiones, las pruebas y el despliegue automatizado de los cambios en la infraestructura. A su vez, la automatización garantiza la coherencia y la repetibilidad, y reduce el riesgo de desviaciones en la configuración.
Autoescalado
La capacidad de ajustar automáticamente los recursos en función de la demanda es una característica fundamental de la infraestructura nativa de la nube. El autoescalado garantiza que las aplicaciones puedan gestionar picos repentinos de tráfico sin intervención manual y reducir la escala durante los periodos de baja actividad para optimizar los costes.
Para empezar, esto se puede aplicar en varias capas. Los desarrolladores pueden escalar el número de instancias de contenedores y nodos en un clúster, o incluso gestionar servicios como bases de datos. Se pueden definir políticas basadas en diferentes métricas de referencia, como la utilización de la CPU, el consumo de memoria o el tráfico de red. En definitiva, la infraestructura puede reaccionar dinámicamente a las necesidades de la aplicación.
Entornos de Desarrollo Paralelos
La infraestructura basada en la nube facilita el aprovisionamiento rápido de entornos consistentes y aislados para desarrollo, pruebas y preproducción. Los equipos de desarrollo pueden trabajar en paralelo sin interferir entre sí, acelerando así el ciclo de vida del desarrollo.
Con IaC y la contenerización, se pueden crear entornos idénticos bajo demanda para ramas de características, pruebas o corrección de errores. De esta forma, se reproduce fielmente el entorno de producción de la infraestructura nativa de la nube. Como resultado, se reduce el problema de «funcionó en mi máquina» y se mejora la calidad y la velocidad de la entrega de software.
Balanceo de carga
Distribuir el tráfico de red entrante entre múltiples instancias de una aplicación es esencial para garantizar una alta disponibilidad y un buen rendimiento. En la infraestructura de la nube, el balanceo de carga es una funcionalidad integrada. Por lo tanto, suele proporcionarse como un servicio gestionado por el proveedor de la nube o gestionado por la plataforma de orquestación.
En consecuencia, los balanceadores de carga dirigen el tráfico a instancias de aplicaciones en buen estado, evitando puntos únicos de fallo y garantizando una utilización óptima de los recursos. Esto es crucial para gestionar las fluctuaciones de la carga de tráfico y mantener la capacidad de respuesta de la aplicación.
Monitorización de aplicaciones
Una monitorización eficaz es vital para comprender el estado y el rendimiento de las aplicaciones y la infraestructura subyacente. La infraestructura nativa de la nube requiere un enfoque de monitorización por capas:
Monitorización a nivel de infraestructura
La primera capa implica la monitorización del estado y el rendimiento de los componentes de la infraestructura subyacente. En particular, los recursos informáticos (CPU, memoria), el rendimiento de la red, la E/S del disco y el estado de los nodos en un clúster. Son las herramientas que recopilan métricas y registros de la capa de infraestructura para identificar posibles problemas.
Monitorización a nivel de aplicación
La siguiente capa se centra en el rendimiento y el comportamiento de la aplicación, incluyendo las tasas de solicitud, la latencia, las tasas de error y las métricas específicas de la aplicación. El rastreo distribuido y el registro estructurado son cruciales para comprender el flujo de solicitudes a través de múltiples microservicios y depurar problemas en un entorno distribuido. Por lo tanto, una monitorización integral en ambas capas proporciona la visibilidad necesaria para identificar y resolver problemas de forma proactiva.
Según un informe, se prevé que el mercado global de computación en la nube alcance más de [$5.150,92 mil millones]https://www.precedenceresearch.com/cloud-computing-marketPara 2034, esta cifra refleja la magnitud y el continuo crecimiento de la adopción de la nube, lo que exige una infraestructura nativa de la nube robusta.
Los principales desafíos de la infraestructura nativa de la nube
Si bien los beneficios de la infraestructura nativa de la nube son numerosos, su implementación y gestión conllevan importantes desafíos. Estos suelen derivarse de la complejidad inherente de los sistemas distribuidos y la necesidad de nuevos paradigmas operativos. No se preocupe, para cada desafío han surgido soluciones y estrategias eficaces.
Complejidad y sistemas distribuidos
Pasar de aplicaciones monolíticas que se ejecutan en unos pocos servidores a sistemas distribuidos compuestos por muchos microservicios pequeños e interconectados aumenta la complejidad. Además, este cambio, que depende de una infraestructura dinámica, amplifica significativamente los desafíos. Comprender cómo interactúan estos servicios, gestionar las dependencias y depurar problemas en múltiples componentes puede resultar abrumador.
Soluciones
Para controlar esta complejidad, las organizaciones deben invertir en herramientas robustas y establecer prácticas operativas claras. Esto incluye la adopción de tecnologías de malla de servicios, como Istio o Linkerd, para gestionar la comunicación entre servicios. Además, implica el uso de pasarelas API para la gestión de acceso y plataformas de observabilidad para el registro, las métricas y el rastreo en todo el sistema. Asimismo, una documentación sólida, contratos de servicio claros y una responsabilidad compartida entre los equipos de DevOps en la creación de infraestructura nativa en la nube son cruciales.
Monitoreo y Observabilidad en un Entorno de Microservicios
En una arquitectura monolítica tradicional, el monitoreo era relativamente sencillo. Con los microservicios, una sola solicitud de usuario puede pasar por múltiples servicios. Por lo tanto, es difícil rastrear el flujo de la solicitud, identificar cuellos de botella o determinar la causa raíz de un problema. Las herramientas de monitoreo tradicionales suelen tener dificultades con la naturaleza dinámica y efímera de los contenedores y servicios.
Soluciones
Lograr una observabilidad efectiva en una infraestructura basada en la nube requiere un cambio: pasar de simplemente monitorear métricas conocidas a poder formular preguntas arbitrarias sobre el estado del sistema. Esto implica implementar:
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Registro Unificado: Centralizar los registros de todos los servicios y componentes de la infraestructura en una única plataforma para su análisis y búsqueda.
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Rastreo Distribuido: Instrumentar los servicios para rastrear la ruta de una solicitud a medida que se mueve por el sistema. Esto proporcionará visibilidad sobre la latencia y las dependencias.
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Métricas completas: Recopilación de métricas detalladas de aplicaciones e infraestructura, agregadas y visualizadas en paneles.
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AIOps: Utilización de IA y aprendizaje automático para analizar datos de monitorización, detectar anomalías, predecir posibles problemas y automatizar la respuesta a incidentes en infraestructura nativa de la nube.
Gestión y consistencia de datos
Gestionar datos en un entorno distribuido donde diferentes servicios pueden usar diferentes bases de datos o almacenes de datos presenta desafíos importantes. Esto es particularmente importante en lo que respecta a la consistencia de datos y la integridad transaccional. Por lo tanto, garantizar la consistencia de datos en múltiples servicios y gestionar transacciones distribuidas de forma fiable es complejo.
Enfoques
Varios patrones y tecnologías pueden ayudar a abordar los desafíos de la gestión de datos en infraestructuras nativas de la nube. Esto incluye:
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Consistencia eventual: Para muchos casos de uso, no se requiere una consistencia inmediata estricta. Adoptar patrones de consistencia eventual, a menudo facilitados por colas de mensajes y plataformas de transmisión de eventos como Kafka, permite que los servicios permanezcan disponibles mientras los datos se propagan por el sistema a lo largo del tiempo.
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Patrón Saga: Para transacciones distribuidas que requieren atomicidad en múltiples servicios, el patrón Saga ayuda a gestionar una secuencia de transacciones locales. También incluye acciones compensatorias para revertir los cambios si falla algún paso.
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Servicios de datos gestionados: Aprovechar los servicios de bases de datos gestionadas de los proveedores de infraestructura nativa de la nube puede ayudarle a afrontar este desafío. En concreto, las capas de caché y las plataformas de transmisión pueden reducir significativamente la carga operativa y proporcionar funciones integradas para la escalabilidad, la resiliencia y las copias de seguridad.
Adopte la automatización y la infraestructura como código
Si bien la infraestructura como código (IaC) y la automatización son principios fundamentales, el desafío radica en su implementación, adopción y mantenimiento exitosos en toda la organización. Esto incluye la gestión de archivos de estado para herramientas de IaC, la prevención de desviaciones de configuración y la integración de la automatización en los pipelines de CI/CD. Más importante aún, todos los equipos deben contar con las habilidades necesarias.
Enfoques
Para superar este desafío, las organizaciones deben:
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Imponer prácticas de IaC: Convertirlo en un requisito obligatorio para el aprovisionamiento y la configuración de toda la infraestructura.
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Implementar flujos de trabajo de GitOps: Utilizar Git como fuente única de verdad tanto para el código de la aplicación como para el código de la infraestructura. Lo ideal es automatizar las implementaciones basándose en las confirmaciones de Git.
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Automatizar las pruebas de los cambios en la infraestructura: Tratar el código de la infraestructura como código de aplicación, implementando pruebas unitarias, pruebas de integración y análisis estático.
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Invierta en capacitación: Los equipos de desarrollo y operaciones de infraestructura nativa en la nube deben recibir capacitación en herramientas de IaC (Infraestructura como Código) y en las mejores prácticas de automatización.
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Establezca responsabilidades y procesos claros: Defina claramente quién es responsable de administrar las diferentes partes del código de la infraestructura. Y no olvide establecer procesos claros para realizar cambios.
Descubrimiento de servicios y redes para un desarrollo más rápido
En un entorno dinámico nativo en la nube, las instancias de servicio se crean, destruyen y mueven constantemente. Por lo tanto, los servicios necesitan una forma confiable de encontrarse y comunicarse entre sí. La configuración manual de los puntos finales de red es poco práctica y dificulta la productividad de los desarrolladores.
Estrategias
El descubrimiento de servicios y las redes eficaces son esenciales para un desarrollo más rápido en la infraestructura nativa en la nube. Estos incluyen:
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Mecanismos de descubrimiento de servicios: Implementar registros de descubrimiento de servicios, que a menudo están integrados en orquestadores como Kubernetes. Estos permiten que los servicios se registren y busquen las ubicaciones de red de otros servicios por nombre.
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Malla de servicios: La implementación de una malla de servicios añade una capa programable para gestionar la comunicación entre servicios. En particular, proporciona funcionalidades como el balanceo de carga, el enrutamiento del tráfico, el cifrado y la autenticación sin necesidad de modificar el código de la aplicación.
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Puertas de enlace API: Sirven como punto de entrada único para el tráfico externo, enrutando las solicitudes a los servicios backend adecuados. También gestionan aspectos como la autenticación, la limitación de velocidad y la transformación de datos.
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Redes declarativas: Definir políticas y configuraciones de red mediante API declarativas permitirá la gestión automatizada de la red y la aplicación de la seguridad.
Datos recientes han revelado un aumento significativo del 60 % en la adopción de tecnologías nativas de la nube. En particular, el uso de Kubernetes sigue aumentando hasta el 96 %.https://edgedelta.com/company/blog/kubernetes-adoption-statisticsComo puede ver, existe una creciente dependencia de una infraestructura nativa de la nube robusta para impulsar las aplicaciones modernas.
Unas últimas palabras…
La infraestructura nativa de la nube es más que un conjunto de tecnologías. Es un enfoque fundamentalmente diferente para construir y gestionar la base de las aplicaciones modernas. Si bien la transición presenta desafíos, las soluciones existen y están en constante evolución. Su inversión se rentabiliza gracias a una innovación acelerada, una mayor fiabilidad y la capacidad de responder rápidamente a las cambiantes demandas del mercado.
El camino hacia la nube es transformador, y construir la infraestructura adecuada es un paso fundamental en ese proceso. Como empresa de desarrollo de software en la nube, HDWEBSOFT se compromete a ofrecer únicamente infraestructura de alta calidad que crecerá con su negocio. Contáctenos y solicite una demostración.
