Arquitectura nativa de la nube:el futuro del desarrollo

La nube nativa ya ha demostrado ser el futuro del desarrollo de software. Para 2025, el 80 % de las aplicaciones empresariales se basarán en la nube o estarán en proceso de transferencia a aplicaciones nativas de la nube.

Los departamentos de TI están migrando a la nube para ahorrar dinero y mantener sus diseños seguros fuera del sitio. Antes de comenzar a pensar en un cambio de este tipo, asegúrese de comprender la arquitectura detrás de tales aplicaciones.

¿Qué es la arquitectura nativa de la nube?

Las aplicaciones nativas de la nube consisten en microservicios empaquetados en contenedores que se ejecutan en la infraestructura de computación en la nube. Estas aplicaciones se desarrollan, prueban e implementan en la nube. Por lo tanto, se ejecutan en una infraestructura privada, pública, híbrida o multinube.

Una aplicación nativa de la nube tiene un diseño arquitectónico de microservicio :una colección de servicios acoplados de forma flexible que funcionan juntos. Cada servicio tiene su funcionalidad y representa un componente independiente. Un sistema de orquestación de contenedores administra estos modelos de funcionalidad reutilizables, resistentes y escalables. Con un sistema de este tipo implementado, una aplicación nativa en la nube puede escalar recursos horizontalmente al agregarlos o eliminarlos cuando sea necesario.

Desarrollar y ejecutar una aplicación utilizando la arquitectura nativa de la nube implica que es compatible con varias plataformas y proveedores de la nube. Esto le da a su empresa la flexibilidad que necesita, así como una amplia gama de recursos que puede utilizar. Por ejemplo, la nube Bare Metal de phoenixNAP es una plataforma IaaS preparada para la nube nativa que puede utilizar e integrar con su infraestructura existente.

Dicho sistema proporciona a los desarrolladores una plataforma con la que pueden garantizar una integración continua y una entrega continua. Al configurar una aplicación siguiendo los principios de la arquitectura nativa de la nube, los desarrolladores trabajan para mejorar la experiencia del usuario y agregar nuevas funciones sin preocuparse por el tiempo de inactividad o la disponibilidad.

Tipos de diseños nativos de la nube

• Básico. El diseño básico nativo de la nube realiza copias de seguridad periódicas del sistema en la nube. Te conectas a una aplicación a través de DNS. El DNS accede a uno de los balanceadores de carga que lo lleva a la aplicación. Los datos clave se mantienen en la base de datos maestra y esclava que se comunican con la aplicación.
• Multinube. Un componente de la aplicación puede ejecutarse en múltiples plataformas en la nube. Se accede a él a través de DNS. Tal configuración no requiere sistemas duplicados. Los datos se almacenan en su plataforma mientras los componentes funcionan en múltiples entornos.
• Híbrido. Acceda a su aplicación a través de DNS. El DNS se conecta a uno de los balanceadores de carga que lo lleva a la aplicación. Mientras la aplicación se envía a una base de datos maestra, las réplicas se almacenan en una base de datos esclava, otra plataforma en la nube o su edificio.

5 principios de la arquitectura nativa de la nube

Diseñar y ejecutar una aplicación basada en la arquitectura nativa de la nube implica seguir ciertos principios para garantizar un rendimiento optimizado y una entrega rápida.

Contenedores autosuficientes

La arquitectura nativa de la nube consta de contenedores que contienen todo lo necesario para un microservicio específico:bibliotecas, dependencias y un tiempo de ejecución ligero. Con todos los requisitos empaquetados dentro del contenedor aislado, los desarrolladores pueden moverlo rápidamente de un entorno a otro.

Tal movilidad e independencia también son el resultado de tener una configuración externalizada. El contenedor en sí tiene una infraestructura inmutable que está configurada para un entorno específico.

La tecnología de contenedores más utilizada es Docker, mientras que Kubernetes se usa para implementar, escalar y administrar aplicaciones en contenedores.

Servicios gestionados diseñados para la interacción y la colaboración

Los servicios nativos de la nube necesitan comunicarse entre sí y con aplicaciones de terceros. Una aplicación nativa de la nube utiliza API, como RESTful API, para establecer una comunicación entre un servicio y una aplicación externa o un programa heredado.

En cuanto a la comunicación interna y la gestión, los microservicios ofrecen la posibilidad de agregar una capa de infraestructura dedicada que maneja toda la comunicación interna. Esta capa se llama malla de servicio. Su función principal es conectar, proteger y observar los servicios dentro de la arquitectura nativa de la nube. Existe una amplia gama de implementaciones de malla de servicios de código abierto, siendo Istio la opción más popular.

Componentes sin estado y escalables

La arquitectura nativa de la nube requiere que una aplicación tenga componentes independientes del estado. Esto significa que almacena el estado externamente, por lo que cualquier instancia dentro del servicio puede procesar una solicitud determinada. Al diseñar una aplicación nativa de la nube distribuida, desea tantos componentes sin estado como sea posible.

Sin mantener la persistencia de los datos o las sesiones, el sistema puede escalar, reparar, revertir y equilibrar la carga fácilmente. Según la carga de trabajo, una aplicación nativa de la nube se escala horizontalmente y agrega y elimina instancias cuando es necesario. Además, su naturaleza sin estado permite a los desarrolladores reparar las instancias existentes con un tiempo de inactividad mínimo activando los reemplazos. Con componentes sin estado, también es más sencillo volver a una versión anterior de la aplicación, así como equilibrar la carga entre instancias.

Procesos automatizados y canalización de CI/CD

Una de las principales ventajas de los sistemas nativos en la nube es que su infraestructura es más fácil de automatizar. Los desarrolladores pueden utilizar la automatización a través de una canalización de CI/CD para reparaciones, escalado e implementación más rápidos. Por lo tanto, la creación, las pruebas y la implementación deben automatizarse. Además, las reversiones, las implementaciones canary, la ampliación y reducción, la supervisión y la recuperación son procesos que se pueden automatizar.

Arquitectura resiliente

Un enfoque principal en el desarrollo de aplicaciones es diseñar una aplicación resistente. Se trata de construir y configurar un sistema, con alta disponibilidad y un plan de recuperación ante desastres eficiente. Como las fallas son inevitables, la mejor manera de lidiar con problemas potenciales en el futuro es planificar con anticipación.

La arquitectura nativa de la nube centrada en los microservicios proporciona un sistema sólido que garantiza la resiliencia. Con la recuperación automatizada y los componentes escalables sin estado, varias instancias pueden hacerse cargo de las tareas cuando sea necesario. Por lo tanto, puede minimizar el tiempo de inactividad y mantener la aplicación en ejecución para brindar la mejor experiencia de usuario.

Ventajas y desventajas de la arquitectura nativa de la nube

Después de conocer los principios básicos y la arquitectura de las aplicaciones nativas de la nube, examine sus principales ventajas y posibles dificultades.

Beneficios:

• Con microservicios poco acoplados, los desarrolladores trabajan en cada microservicio de forma independiente, sin afectar a toda la aplicación.
• El uso de una plataforma de orquestación de contenedores, como Kubernetes, simplifica la resolución de problemas, ya que los desarrolladores pueden encontrar errores sin desarmar toda la aplicación.
• Como los microservicios son independientes de la plataforma, se pueden escribir en el lenguaje y el marco que mejor se adapte a los requisitos de la aplicación.
• Un orquestador de contenedores central mejora el rendimiento mediante la gestión de la programación automática y la asignación de recursos en función de la demanda.
• Las empresas no tienen que depender de un solo proveedor. La arquitectura de microservicio les permite emplear una estrategia de nube múltiple o nube híbrida.

Inconvenientes:

• El equipo debe establecer y adaptarse a una canalización de DevOps para garantizar la CI/CD de los microservicios.
• Los microservicios deben supervisarse y gestionarse debido a los riesgos de seguridad derivados del rápido escalado y la naturaleza dinámica de la arquitectura nativa de la nube.
• Algunos microservicios pueden requerir capacidades específicas que los hacen dependientes de un sistema operativo o máquina.

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