Arquitectura cloud-native: El futuro del desarrollo moderno

Cloud-native ya ha demostrado ser el futuro del desarrollo de software. Para 2025, el 80% de las apps empresariales serán cloud-based o en proceso de transferencia a apps cloud-native.

Los departamentos TI están migrando a la nube para ahorrar dinero y mantener sus diseños seguros off-site. Antes de empezar a pensar en tal cambio, asegúrese de entender la arquitectura detrás de tales aplicaciones.

¿Qué es la arquitectura cloud-native?

Las aplicaciones cloud-native consisten en microservicios empaquetados en contenedores que se ejecutan en infraestructura de computación en la nube. Dichas aplicaciones se desarrollan, prueban y despliegan en la nube. Por tanto, se ejecutan en infraestructura privada, pública, híbrida o multi-cloud.

Una aplicación cloud-native tiene un diseño arquitectónico de microservicios – una colección de servicios débilmente acoplados que trabajan juntos. Cada servicio tiene su funcionalidad y representa un componente independiente. Un sistema de orquestación de contenedores gestiona estos modelos de funcionalidad reutilizables, resilientes y escalables. Con tal sistema en lugar, una aplicación cloud-native puede escalar recursos horizontalmente añadiéndolos o quitándolos cuando sea necesario.

Desarrollar y ejecutar una app usando la arquitectura cloud-native implica que es compatible con varias plataformas y proveedores cloud. Esto da a su negocio la flexibilidad que requiere, así como una amplia gama de recursos que puede utilizar. Por ejemplo, Bare Metal Cloud de phoenixNAP es una plataforma IaaS cloud-native lista para integrar con su infraestructura existente.

Tal sistema proporciona a los desarrolladores una plataforma con la que pueden asegurar integración continua y entrega continua. Al configurar una aplicación siguiendo los principios de la arquitectura cloud-native, los desarrolladores trabajan en mejorar la experiencia de usuario y añadir nuevas características sin preocuparse por downtime o disponibilidad.

Tipos de diseños cloud-native

• Básico. El diseño cloud-native básico hace backup periódico del sistema en la nube. Se conecta a una aplicación vía DNS. El DNS accede a uno de los balanceadores de carga que le lleva a la app. Los datos clave se mantienen en la base de datos master y slave que se comunican con la aplicación.
• Multi-cloud. Un componente de aplicación puede ejecutarse en múltiples plataformas cloud. Se accede vía DNS. Tal configuración no requiere sistemas duplicados. Los datos se almacenan en su plataforma mientras los componentes trabajan en múltiples entornos.
• Híbrido. Acceda a su aplicación vía DNS. El DNS se conecta a uno de los balanceadores de carga que le lleva a la app. Mientras la app empuja a una base de datos master, las réplicas se almacenan en una base de datos slave, otra plataforma cloud o su edificio.

5 Principios de la arquitectura cloud-native

Diseñar y ejecutar una aplicación basada en la arquitectura cloud-native implica seguir ciertos principios para asegurar rendimiento optimizado y entrega rápida.

Contenedores auto-suficientes

La arquitectura cloud-native consiste en contenedores que contienen todo lo requerido para un microservicio específico – librerías, dependencias y un runtime ligero. Con todos los requisitos empaquetados dentro del contenedor aislado, los desarrolladores pueden moverlo rápidamente de un entorno a otro.

Tal movilidad e independencia son también resultados de tener configuración externalizada. El contenedor en sí tiene infraestructura inmutable configurada para un entorno específico.

La tecnología de contenedores más usada es Docker, mientras que Kubernetes se usa para desplegar, escalar y gestionar aplicaciones contenedorizadas.

Servicios gestionados diseñados para interacción y colaboración

Los servicios cloud-native necesitan comunicarse entre sí y con aplicaciones de terceros. Una app cloud-native usa APIs, como RESTful API, para establecer comunicación entre un servicio y una aplicación externa o programa legacy.

En cuanto a comunicación interna y gestión, los microservicios ofrecen la posibilidad de añadir una capa de infraestructura dedicada que maneje toda la comunicación interna. Esta capa se llama service mesh. Su papel principal es conectar, asegurar y observar servicios dentro de la arquitectura cloud-native. Hay una amplia gama de implementaciones open source de service mesh, siendo Istio la opción más popular.

Componentes sin estado y escalables

La arquitectura cloud-native requiere que una aplicación tenga componentes independientes del estado. Esto significa que almacena el estado externamente, para que cualquier instancia dentro del servicio pueda procesar una solicitud dada. Al diseñar una aplicación cloud-native distribuida, quiere tantos componentes sin estado como sea posible.

Sin mantener persistencia de datos o sesiones, el sistema puede escalar, reparar, hacer rollback y balancear carga fácilmente. Dependiendo de la carga de trabajo, una app cloud-native escala horizontalmente, añadiendo y quitando instancias cuando sea necesario. Además, su naturaleza sin estado permite a los desarrolladores reparar instancias existentes con downtime mínimo levantando reemplazos. Con componentes sin estado, también es más simple hacer rollback a una versión anterior de la aplicación, así como balancear carga entre instancias.

Procesos automatizados y pipeline CI/CD

Una de las principales ventajas de los sistemas cloud-native es que su infraestructura es más fácil de automatizar. Los desarrolladores pueden utilizar automatización a través de un pipeline CI/CD para reparaciones, escalado y despliegue más rápidos. Por tanto, construir, probar y desplegar debería ser automatizado. Adicionalmente, rollbacks, despliegues canary, escalado arriba y abajo, monitorización y recuperación son procesos que pueden automatizarse todos.

Arquitectura resiliente

Un foco principal en desarrollo de apps es diseñar una aplicación resiliente. Implica construir y configurar un sistema, con alta disponibilidad y un plan eficiente de recuperación ante desastres. Como los fallos son inevitables, la mejor forma de lidiar con problemas potenciales en el futuro es planificar con antelación.

La arquitectura cloud-native centrada en microservicios proporciona un sistema fuerte que asegura resiliencia. Con recuperación automatizada y componentes escalables sin estado, múltiples instancias pueden tomar tareas cuando sea necesario. Por tanto, puede minimizar downtime y mantener la app corriendo para proporcionar la mejor experiencia de usuario.

Beneficios e inconvenientes de la arquitectura cloud-native

Después de aprender sobre los principios básicos y arquitectura de aplicaciones cloud-native, examine sus principales ventajas y dificultades potenciales.

Beneficios:

• Con microservicios débilmente acoplados, los desarrolladores trabajan en cada microservicio independientemente, sin afectar la app completa.
• Usar una plataforma de orquestación de contenedores, como Kubernetes, simplifica la resolución de problemas ya que los desarrolladores pueden encontrar bugs sin desmontar toda la aplicación.
• Como los microservicios son platform-agnostic, pueden escribirse en el lenguaje y framework que mejor se adapte a los requisitos de la aplicación.
• Un orquestador de contenedores central mejora el rendimiento gestionando programación automática y asignación de recursos basada en demanda.
• Las empresas no tienen que depender de un solo proveedor. La arquitectura de microservicios les permite emplear una estrategia multi-cloud o hybrid-cloud.

Inconvenientes:

• El equipo necesita establecer y adaptarse a un pipeline DevOps para asegurar CI/CD de microservicios.
• Los microservicios necesitan ser monitorizados y gestionados debido a riesgos de seguridad del escalado rápido y la naturaleza dinámica de la arquitectura cloud-native.
• Algunos microservicios pueden requerir capacidades específicas que los hacen dependientes de un sistema operativo o máquina.

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