Infraestructura Hiperconvergente definida por software seguridad y evolución del centro de datos

Hyper-convergent infrastructure defined by software security and evolution of the data center

Infraestrutura hiperconvergente definida pelo software de segurança e evolução do data center

En esta publicación se presentan los resultados de la implementación de una Infraestructura definida por software para un centro de datos moderno SDDC, la utilización de capas de soluciones hiperconvergente como redes definidas por software NSX. SDN brindando seguridad a nivel de aplicaciones o host, almacenmemiento definido por software SDC logrando garantizar la disponibilidad de los datos y entregas de información eficientes mediante la creación de clúster de almacenamiento generando un solo datastore, aprovechar el procesamiento de la infraestructura física desacoplándola con sistemas hipervisores que permiten el despliegue de sistemas virtuales. Para ejecutar cada uno de los procesos, se empleó, como estrategia, la metodología ciclo en V. como conclusión los sistemas de hiperconvergencia aportan a los centros de datos basados en software SDDC, integrando el potencial de las redes definidas por software y el almacenamiento definido por software brindando seguridad en todos los niveles de un centro de dato moderno.

Palabras Claves: Infraestructura, Redes definidas por software, almacenamiento definido por software, hiperconvergente, procesamiento.

This publication presents the results of the implementation of a Software Defined Infrastructure for a modern SDDC data center, the use of hyperconverged solution layers as networks defined by NSX software. SDN providing security at the application or host level, storage defined by SDC software, ensuring data availability and efficient information delivery by creating a storage cluster generating a single datastore, taking advantage of physical infrastructure processing by decoupling it with hypervisor systems that allow the deployment of virtual systems. To execute each of the processes, the V-cycle methodology was used as a strategy. In conclusion, the hyperconvergence systems contribute to the data centers based on SDDC software, integrating the potential of the networks defined by software and the defined storage. by software providing security at all levels of a modern data center.

Keywords: Infrastructure, Software defined networks, software defined storage, hyperconverged, processing

Esta publicação apresenta os resultados da implementação de uma infra-estrutura definida por software para um data center moderno de SDDC, o uso de camadas de soluções hiperconvergentes, como as redes definidas pelo software NSX. SDN fornecendo segurança no nível do aplicativo ou do host, armazenamento definido pelo software SDC, garantindo a disponibilidade de dados e entrega de informações eficiente criando um cluster de armazenamento que gera um único armazenamento de dados, aproveitando o processamento da infraestrutura física ao desacoplá-lo com sistemas hipervisor que permitem a implantação de sistemas virtuais. Para executar cada um dos processos, a metodologia do ciclo V foi usada como uma estratégia como conclusão, os sistemas de hiperconvergência contribuem para os datacenters baseados no software SDDC, integrando o potencial das redes definidas por software e do armazenamento definido por software fornecendo segurança em todos os níveis de um data center moderno.

Palavras-chave: Infraestrutura, Redes definidas por software, armazenamento definido por software, hiperconvergente, processamento.

Una Infraestructura moderna definida por software que abstraiga y conecte silos de hardware tradicionales para ofrecer una plataforma cohesiva que pueda responder a las necesidades dinámicas del negocio, que sea compatible con aplicaciones nuevas y existentes y que se amplíe a la nube. esta infraestructura definida por software ayuda al centro de dato adoptar una estrategia hiperconvergente la Virtualización del procesamiento, que utiliza el software para simular la existencia de hardware y crear un sistema informático virtual que puede ejecutar más de un sistema virtual y varios sistemas operativos y aplicaciones en un solo servidor con el fin de reducir costes por medio de la consolidación del servidor, aumentar la disponibilidad y rendimiento de la carga de trabajo, y minimizar o eliminar los tiempos de inactividad. (John Wiley, 2018).

Una infraestructura definida por software permite consolidar los silos de hardware adaptarse rápidamente a los cambios en cuanto a los requisitos de las aplicaciones o las exigencias empresariales eliminando la dependencia de las aplicaciones de la infraestructura física, Implementar y gestionar un conjunto completo de aplicaciones, sin requisitos complejos de infraestructura.

La infraestructura hiperconvergente lleva la virtualización a toda la infraestructura usando hardware común que se gestiona con herramientas y habilidades ya existentes permitiendo a las organizaciones acelerar las implementaciones, unificando y facilitando las operaciones, la monitorización y la gestión informática, mejorando al mismo tiempo la capacidad de escalabilidad lo que permite evolucionar a la nube cloud moderna definida por software que debería ser el objetivo final de las organizaciones, lo que les permite conseguir implementaciones más rápidas y con mayor capacidad de respuesta, mayor unificación y sencillez de las operaciones, la monitorización y la gestión informática con escalabilidad y adaptabilidad de forma continuada a las cambiantes demandas empresariales. (INTEL V. , 2018).

La tecnología hiperconvergente definida por software, integra procesos de virtualización del almacenamiento, las redes y los recursos informáticos integradas de forma nativa permite acelerar la capacidad de respuesta de TI, proporcionando la flexibilidad y la agilidad operativa necesarias para ayudar a la empresa a obtener una ventaja competitiva. Si la dinámica del mercado cambia o las necesidades de los clientes evolucionan, podrá adaptarse más fácilmente y ofrecer las soluciones adecuadas en el momento oportuno. Para las organizaciones modernas y los centros de datos en evolución constante que desean estar preparadas ante cualquier necesidad empresarial futura la adopción e incorporación de tecnologías de virtualización y automatización define la utilización de cualquier tipo de cloud privado Publio e hibrido con un enfoque automatizado de la gestión y una menor dependencia de componentes específicos, pero con una coherencia operativa y una previsibilidad considerablemente mayores.

Las soluciones de hiperconvergencia, son una evolución o están en un nivel superior a las soluciones convergentes, aplicando en ellas conceptos como redes definidas por software o SDN (Software Defined Networks), almacenamiento definido por software o SDS (Software Defined Storage) y centros de datos definidos por software o SDDC, estos conceptos clave permiten que las capacidades de almacenamiento, cómputo y redes no estén atadas a un hardware específico, sino que son llevadas a un entorno virtualizado y homogéneo.

De esta forma, los sistemas de convergencia tradicionales se basan en componentes diseñados para trabajar en conjunto de servidores, equipos de red, almacenamientos, plataforma de virtualización, los sistemas hiperconvergente son sistemas modulares, basados en componentes específicamente diseñados para ser sumados o apilados, permitiendo agregar cada vez más módulos en la medida que las aplicaciones requieran más recursos completamente integrados y visibles para una única consola de administración.

El desarrollo de la presente investigación se plantea un modelo de solución hiperconvergente para un centro de datos moderno con infraestructura tecnológica, exponiendo parámetros importantes tales como rendimiento, consumo y seguridad mediante infraestructura definida por software.

La investigación se realizó en la Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí. Los materiales utilizados fueron: la Infraestructura tecnológica, el sistema de virtualización hipervisores, sistemas de almacenamiento masivo, sistemas de administración vCenter, componente instalado de nsx en esxi y sistemas operativos tradicionales con la finalidad de proveer una alta disponibilidad y confiabilidad de operatividad de los servicios que ofrece la ESPAM. La ejecución se realizó mediante el método informático ciclo en V, y se contemplaron las fases de: especificaciones, diseño de alto nivel y de detalle, implementación, y finalmente la del test unitario de integración y operacional. Las plataformas en nube de IaaS son la tecnología innovadora, que garantiza la estabilidad de aplicaciones críticas, implementando el verdadero criterio de sistemas distribuidos que actualmente está alcanzando un nivel prometedor a las soluciones informáticas, garantizando seguridad y escalabilidad a través de mecanismos de redundancia.

En esta fase de detalla el análisis de una infraestructura moderna y definida por software permite a los administradores de TI reducir los costes al aprovechar las inversiones existentes, sacar partido de los conocimientos de TI actuales y agilizar la prestación de servicios. A diferencia de las soluciones de cloud basadas en infraestructura de hardware, que crean silos dispares y dependen de procesos manuales especializados, un cloud privado definido por software permite obtener nuevos niveles de eficiencia y agilidad.

En las soluciones de sistemas computacionales basados en la nube se debe considerar diferentes modelos en capas SaaS, PaaS, IaaS, ACS, ECS, pero para esta soluciones se están desarrollando nuevas tecnologías basadas en centros de datos hiperconvergente definidos por software SDDC, redes definidas por software SDN/NSX, almacenamiento definido por software SDS, brindando soluciones de infraestructura hiperconvergente HCI. (VMware, Intel, 2018).

Los beneficios de contar con un centro de datos definido por software con infraestructura hiperconvergente definida por software, y tecnologías de virtualización del almacenamiento, las redes y los recursos informáticos integradas de forma nativa permite acelerar la capacidad de respuesta de TI, proporcionando la flexibilidad y la agilidad operativa necesarias para ayudar a obtener ventaja competitiva. Si la dinámica del mercado cambia o las necesidades de los clientes evolucionan, podrá adaptarse más fácilmente y ofrecer las soluciones adecuadas en el momento oportuno. Figura 2.

Bajo el modelo SDDC, toda la infraestructura se encuentra virtualizada, no sólo los recursos de cómputo (CPU y memoria), sino también los recursos de almacenamiento (storage), la red de datos (networking), la seguridad y la disponibilidad. Esta infraestructura es provista como un servicio, y el control de cada aspecto de este Data Center es administrado por un software basado en políticas, lo que vuelve al SDDC independiente del hardware. (Pozas, 2019).

En esta fase se diseñó de manera general el modelo físico de un centro de datos definido por software, existen varias representaciones de centro de datos definido por software (SDDC). Una de ellas es la agrupación y automatización de los recursos y servicios, logrando que todas las funcionalidades y tecnologías de la información (TI) sean presentadas como servicios (ITaaS, Information Technologies as a Service). Es decir, en un centro de datos definido por software, los recursos de TI, como procesamiento, red, almacenamiento y seguridades, se virtualizan y se entregan como un servicio (Jhingran, 2015). Tal como se muestra en la figura 3.

Cabe mencionar que la estructura tradicional de las redes de datos, a lo largo de la historia, han involucrado todo tipo de equipos (switches, concentradores, ruteadores, dispositivos de red inalámbrica, etc.). Cada uno de estos dispositivos con su propia configuración, muchas veces en lenguaje propio de cada fabricante, haciendo que las tareas de configuración, implementación y administración consuman bastantes horas técnico, con el desarrollo de la tecnología y la llegada de nuevas soluciones, el auge de la virtualización y la implementación de servidores se volvió más ágil y dinámica lo que demanda que las comunicación debían mantener esa agilidad y dinamismo lo que conllevo a que surja la necesidad de poder configurar y administrar la capa de red con tal rapidez que vaya de la mano con las tareas antes descritas.

Las redes definidas por software llegaron para suplir esta necesidad de los administradores de TI, con el objetivo de brindar conectividad y seguridad constantes y generalizada para las aplicaciones y los datos que residan en diferentes nubes e infraestructuras, aumentando el valor de una red definida por software automatizada, programable e intrínsecamente segura a todos los que participan en el nuevo mundo de las aplicaciones, admite niveles más altos de escala de la nube, resistencia y rendimiento, de datos acelerado por hardware de alta disponibilidad.

El almacenamiento definido por software (SDS) supone el abandono del uso tradicional del almacenamiento conectado a la red (NAS) y las redes de área de almacenamiento (SAN). En contraste con las NAS y las SAN, que se centran en el hardware, el SDS emplea la virtualización del almacenamiento para controlar el almacenamiento mediante una capa de software abstraída de los dispositivos de almacenamiento. Este enfoque permite la generación de grupos de almacenamiento y la automatización de la gestión del almacenamiento. El software SDS puede gestionar políticas para la deduplicación de datos, la replicación, el aprovisionamiento ligero, la creación de copias de seguridad.

Se fortalecen los conceptos de almacenamiento NAS y de almacenamiento SAN se da lugar a lo que se denomina Virtual Storage Área Network o vSAN, haciendo referencia a la virtualización del almacenamiento por medio de herramientas de virtualización el hypervisor permite agrupar la capa de almacenamiento los cuales pueden ser discos locales SSD o mecánicos o pueden ser parte de una SAN y presentarlo a la capa de cómputo para su utilización. Cabe indicar que el tipo de discos o almacenamiento, es transparente para los recursos de cómputo, ya que el SDS se presenta a modo de un recurso más de la estructura, al igual que la red o procesamiento.

Efectivamente, uno de los principales beneficios de esta abstracción del almacenamiento es que el mismo puede ser del tipo heterogéneo, es decir, que puede albergar varias tecnologías de discos, y presentar al administrador como una sola estructura compacta y homogénea. Esto permite que la administración de la granularidad pueda ser trasladada a nivel de máquina virtual o a nivel de disco virtual, permitiendo mayor flexibilidad y control en la estructura. (Hewlett Packard, 2019).

Para la ejecución, se realizaron pruebas de sistemas de virtualización libres como propietarios dentro de los cuales se utilizaron OpenNebula, OpenStack, Citrix Xen Server, y VMWare, demostrando este último ser más ergonómico y con más características para poder realizar una administración centralizada haciendo uso del sistema operativo nativo Esxi 5.0 y 6.5 que sería la base para correr las máquinas virtuales, naciendo de esta manera la nube privada de la ESPAM, mismo que contendrá todos los servidores que actualmente se mantienen operativos en la universidad. A raíz de esta implementación, las autoridades, personal docente, personal administrativo y estudiantes en general notaron el cambio tecnológico efectuado en la Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí, dando pauta al crecimiento de la institución. Además, se realizó la integración de las instancias virtuales con el almacenamiento masivo HP P2000, logrando de esta manera una distribución de sistemas estables, confiables, redundantes y de bajo costo todo centralizado y focalizado en un centro de datos definido por software, almacenamiento definido por software y redes definidas por software.

La segunda fase consistió en la configuración de los host esxi para la creación del único data storage definido por software, cabe indicar que para esta solución se contó con 10 discos iSCSI y 2 discos de estado sólido flash que es el requisito mínimo para implementar esta solución definida por software, se configuro la instalación de las máquinas virtuales y la instalación de los sistemas operativos VCenter y NSX que crear las redes definidas por software.

Figura 5. Storage de almacenamiento masivo para VSAN (Data Center ESPAM MFL)

Las ventajas a nivel técnico son fácilmente comprensibles y los beneficios económicos de igual manera. Mostrando mejoras en la efectividad y agilidad organizacional que permite ahorrar costos a las empresas e instituciones educativas brindando más seguridad, escalabilidad, redundancia y rapidez.

Esxi es el sistema operativo o hypervisor más potente de VMware que se instala sobre un servidor físico y crea particiones de múltiples máquinas virtuales, las cuales comparten los mismos recursos físicos que las demás y todas pueden ejecutarse al mismo tiempo sin interrumpirse una de las otras (VMware, 2014). Para las pruebas, realizamos la virtualización de tres servidor de cada uno con diferentes aplicaciones corriendo en simultáneo, lo que no permite visualizar el desempeño en un nivel óptimo.

Figura 6. Rendimiento y performance de una infraestructura virtualizada (Data Center ESPAM MFL)

El uso de un centro de datos definido por software SDDC mejoro las funcionabilidades a nivel de software, redes almacenamiento y procesamiento, con componentes y sistemas redundantes, la utilización de un sistema de almacenamiento eficaz conllevan a que se puedan generar volúmenes de almacenamiento masivo en cuestiones de segundos, mientras que, utilizando la tecnología tradicional, sistemas físicos, se requiere de horas, lo que demuestra la eficiencia de esta técnica.

Consolidar los silos de hardware que son el mayor problema de la infraestructura de TI. Adoptar la cloud privada definida por software permitió evolucionar hacia una infraestructura consolidada y unificada que elimino los silos aportando coherencia en clouds públicas y privadas. La infraestructura hiperconvergente (HCI) extiende la virtualización a los recursos informáticos, el almacenamiento y las redes, proporcionando visibilidad y control completos de las aplicaciones tradicionales y nativas de cloud, además de ahorrar dinero, Coherencia, facilidad de uso, Rapidez de Respuesta reduciendo así el riesgo operativo y garantizando que los equipos de TI siempre reciban indicaciones sobre cómo gestionar y respaldar sus entornos de cloud privada de forma óptima.

Utilizar la automatización para ofrecer nuevos niveles de agilidad coherente y segura para satisfacer las necesidades que demandan los usuarios. La automatización por medio del autoservicio lo hace posible. Simplificando la prestación de servicios. Ofrece servicios de infraestructura, contenedores, aplicaciones personalizadas basadas en políticas de modelos predefinidos que se pueden utilizar e incluso integrar en su totalidad obteniendo flexibilidad a la hora de asignar cargas de trabajo sin necesidad de preguntarse si es o no la elección adecuada, gracias al control personalizado basado en políticas, así como a la información que ofrecen los parámetros de rendimiento y operatividad.

La implementación de redes definidas por software NSX, SDN, está diseñado para ejecutarse sobre cualquier hardware de red integrándose el mundo físico con el mundo virtual en un entorno hiperdinamico mejorando la seguridad permitiendo organizar grupos y sistemas de seguridad específicos, con políticas definidas para hosts, aplicaciones y entidades de red similares que cruzan las fronteras físicas y lógicas. Enfocada en la inteligencia a un nivel superior software en lugar hardware, permitiendo a los administradores de seguridad enfocarse en las políticas y no en mantener los sistemas corriendo en un nivel inferior.

Un centro de datos definido por software SDDC es la vía hacia la preparación al cloud pública y a depender menos de una capa específica de hardware. Permite crear nuevas eficiencias en el centro de datos al desvincular las capas de recursos informáticos, red y almacenamiento. Esto, junto con una gestión integral de la cloud, mejora la portabilidad de las aplicaciones, sin riesgos, pérdida tiempo o una complejidad innecesaria, de manera que esté preparado para abordar las necesidades futuras mediante la adopción de un centro basado totalmente en software.

Las crecientes innovaciones en hardware y software colocan a la TI en el núcleo de la búsqueda de una transformación empresarial digital rápida. VMware e Intel ofrecen a las organizaciones de TI una ruta hacia la transformación digital al presentar una infraestructura y unas operaciones coherentes en los centros de datos y nubes públicas con el fin de impulsar la velocidad y agilidad de la aplicación para obtener innovación y crecimiento para la empresa. Las soluciones de VMware e Intel, creadas a partir de arquitectura con infraestructura hiperconvergida definida por software de tecnologías de virtualización de procesamiento, redes y almacenamiento integradas de forma nativa, ofrecen a los clientes operaciones y gestión autónomas con la tecnología Intel estándar en el sector.

La solución de redes definidas por software permite abordar los desafíos actuales con infraestructura de redes físicas y aporta flexibilidad, agilidad y escalabilidad por medio de redes lógicas basadas en la Virtual eXtensible LAN VXLAN. Junto con la habilidad para crear redes lógicas según demanda usando VXLAN, la puerta de enlace de los servicios de NSX Edge permite que los usuarios implementen numerosos servicios de redes lógicas como el firewall, el protocolo de configuración del anfitrión dinámica (DHCP, Dynamic Host Configuration Protocol), la NAT y el equilibrio de carga en estas redes. Esto es posible debido a su capacidad para separar la red virtual de la red física y, luego, reproducir las propiedades y los servicios en el entorno virtual.

Los centros de datos en la actualidad, están evolucionando de forma acelerada hacia nuevas tecnologías, utilizando para ello equipamiento de última generación brindando servicios de disponibilidad basados en aplicaciones aplicando soluciones convergentes e hiperconvergente a la cual se están moviendo los centros de datos modernos y proveedores de servicios cloud.

Referencias Bibliográficas

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INTEL, V. (2018). Creación de una infraestructura moderna para la Empresa del futuro.

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Jhingran, P. (2015). Recuperado el 29 de 06 de 2019, de https://blog.dell.com/en-us/datacenter-

John Wiley, S. (2018). Infraestructura Denida por Software. APRENDER ES MUY FÁCIL, 6.

http://cio.com.mx/centros-de-datos-definidos-por-software-que-ventajas-ofrece-este-modelo/

VMware, Intel. (29 de 07 de 2019). DCMA-0546_VM_Intel_Agile-Consistent-and-Business-Aligned_EB_082218_ES_WEB. ÁGIL, COHERENTE Y ADAPTADA A LA EMPRESA

1 Magister en Redes y Comunicación. Ingeniero en Sistemas Informáticos. Administrador Centro de Datos ESPAM MFL. Docente Maestría en Tics ESPAM MFL Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí, Calceta – Ecuador.

2 Ingeniero en Sistemas Informáticos. Docente Virtual de la Universidad Técnica de Manabí, Portoviejo- Ecuador.

3 Ingeniero en Sistemas Informáticos, Magister en Redes y Comunicación, Docente de la Facultad de Computación Universidad Técnica del Norte Ibarra.