Cloud Federation: Qué es, actualidad y futuro

Qué es Cloud Federation

Cloud Federation, también conocida como “Federated Cloud” o “Nube Federada” en español, consiste en el despliegue y la gestión de varios servicios de computación en nube externos e internos para satisfacer las necesidades de una empresa u organización.

Una nube federada es entonces un sistema de nube global que integra nubes privadas, comunitarias y públicas distribuidas en múltiples servidores, es decir, es una nube compuesta de distintos entornos en nube de diferentes proveedores interconectados utilizando un protocolo o estándar común.

La necesidad de una nube federada

La nube federada es un modelo actualmente popular y sobre el que se están realizando diversos productos por diferentes empresas, ya que es una forma de, utilizando un sistema completamente distribuido, aumentar el número de usuarios al que una organización puede servir su contenido sin encontrar un cuello de botella o invertir un mayor número de recursos computacionales.

Existen ejemplos importantes en la administración pública, la asistencia sanitaria y el transporte/la movilidad y la investigación, ya que necesitan permitir el acceso seguro, la colaboración y el análisis de datos sensibles que ya están siendo almacenados y gestionados por múltiples actores de la comunidad, que a menudo residen en una infraestructura de nube privada, ya sea de la agencia o la universidad concreta.

Actualmente la propia Unión Europea tiene planes ya en funcionamiento para conectar sus servicios entre los diferentes miembros para poder compartir datos con facilidad entre las plataformas públicas de cada país. Esta iniciativa, llamada “A European Strategy for Data” (EUSD), busca no sólo lograr esta conexión sino invertir en investigación sobre la propia nube federada.

Por otro lado, otras grandes empresas que se basan en servir y compartir grandes volúmenes de datos ya están invirtiendo en esta tecnología para lograr mantener el servicio y bajar costes, como es el caso de Netflix o Zalando.

Arquitectura de una nube federada

La arquitectura básica de una nube federada consta de tres partes diferenciadas:

Cloud coordinator o coordinador de nubes

El coordinador de la nube asigna los recursos de la nube a los usuarios remotos en función de la calidad del servicio que demandan y del tiempo de acceso asignado a cada uno. Los miembros de la nube, sus permisos y su acceso a los recursos son por tanto gestionados por el coordinador de la nube.

Cloud broker o agente de la nube

El agente de la nube interactúa con el coordinador de la nube, analiza el acuerdo de nivel de servicio y los recursos ofrecidos por varios proveedores de la nube en el intercambio de nubes. El agente de la nube finaliza el acuerdo más adecuado para su cliente. Esto es, determina el acceso a los recursos y negocia el resultado con el coordinador de nubes para gestionar las entradas y salidas de la misma.

Cloud exchange o intercambio de la nube

El Cloud Exchange actúa como mediador entre el coordinador de la nube y el agente de la nube. El intercambio de nubes asigna las demandas del agente de la nube a los servicios disponibles proporcionados por el coordinador de la nube. El intercambio de nubes tiene un registro de cuál es el coste actual, los patrones de demanda y los proveedores de nubes disponibles, y esta información es actualizada periódicamente por el propio coordinador de nubes.

Ventajas de la nube federada

Pese a que la arquitectura añade una nueva capa sobre nuestros servicios, el uso de la nube federada puede compensar el mantenimiento extra del nuevo sistema aportándonos una serie de ventajas que debemos analizar si son adecuadas para nuestros casos de uso.

• En la nube federada, los usuarios pueden interactuar con la arquitectura de forma centralizada o descentralizada. En la interacción centralizada, el usuario interactúa con un intermediario que media entre él y la organización. La interacción descentralizada permite al usuario interactuar directamente con las nubes de la federación.
• La existencia de esta capa de nube federada ayuda al usuario a visualizar las diferentes nubes a las que puede acceder, así como los permisos y la pertenencia de cada una de ellas a una organización distinta.
• La nube federada minimiza el uso de energía al gestionar de forma inteligente los recursos para cada organización o fuente de datos interconectada.
• Conecta a múltiples proveedores de servicios en la nube a nivel mundial para que los proveedores puedan comprar y vender sus servicios bajo demanda.
• Al haber una serie de comprobaciones extra se incrementa la fiabilidad del sistema, así como el tiempo y el coste de cada uno de los proveedores dada la escalabilidad dinámica del propio sistema.
• Por esta escalabilidad también puede realizarse una gestión inteligente sobre el acceso a los recursos y la escalabilidad también de estos.
• La asignación de servicios y recursos ofrecidos por el proveedor de la nube al cliente a través de la federación puede hacerse de forma manual o automática. De forma automática, se elige el mejor proveedor para asignar los recursos y servicios al cliente. En la forma manual, la entidad en la federación selecciona el proveedor para asignar los recursos y servicios.

Desventajas de la nube federada

Como es una tecnología emergente y una propuesta reciente existen aún varios desafíos que son necesarios superar para poder tener una nube federada en funcionamiento, y que también pueden disuadirnos de implementarla en nuestros sistemas.

• En la federación de nubes, es habitual que haya más de un proveedor para procesar las demandas entrantes. En estos casos se hace necesario crear un esquema para distribuir las demandas entrantes de forma equitativa entre los proveedores de servicios en la nube. Esto implica crear una estrategia personalizada de acceso y distribución de recursos por proveedor.
• El aumento de las solicitudes en la federación de la nube ha dado lugar a una infraestructura más heterogénea, lo que dificulta la interoperabilidad. Por tanto, al final hace que sea más importante seleccionar al proveedor de nube adecuado y en cierta manera el sistema se ata a él de una forma más permanente.
• Una nube federada significa construir un entorno de nube sin fisuras que pueda interactuar con personas, diferentes dispositivos, varias interfaces de aplicaciones y otras entidades. Esto puede resultar un reto adicional para el que, en muchos casos, implica una gran inversión de recursos que no en todos los casos de uso será recomendable.

Tecnologías de Cloud Federation disponibles

Open Nebula

Licencia comercial

Open Nebula es una plataforma de cloud computing o computación en nube utilizado para gestionar infraestructuras de centros de datos distribuidos y de diferentes proveedores. Puede acceder a los recursos disponibles, estableciendo contratos de acceso y exponiendo una API para consultar directamente entre los servicios.

Internamente el producto orquesta tecnologías de almacenamiento, red, virtualización, monitorización y seguridad para desplegar servicios de varios niveles (por ejemplo, clústeres de computación) como máquinas virtuales en infraestructuras distribuidas, combinando recursos de centros de datos y recursos remotos en la nube, según las políticas de asignación. Actualmente es el producto comercial más completo en cuanto al desarrollo de la nube federada y el usado por múltiples negocios.

Meshy Cloud Federation

Licencia Open source

Meshy es una librería para Python 3 (aún en desarrollo y pendiente de release) que promete el desarrollo de una Cloud federation de forma rápida y sencilla, tanto para solucionar los casos de mayor complejidad arquitectural como para ofrecer una solución ligera para implementar nuestra propia nube federada entre cualquier número de nuestros servicios.

Esta librería, profundamente inspirada en otras librerías de cliente-servidor como Flask, permite no sólo generar el servidor encargado de procesar los contratos con el cliente sino también de ofrecer un cliente que podemos utilizar para conectar directamente con nuestra nube. La release de esta librería se espera para 2023, según confirmó su creador por varios medios.

Aneka Coordinator

Licencia comercial

La nube federada basada en Aneka es un conjunto de recursos físicos y virtualizados conectados a través de una red, que ya puede ser Internet o una intranet privada. Cada uno de estos recursos alberga una instancia del contenedor Aneka que representa el entorno de ejecución donde se ejecutan las aplicaciones distribuidas.

El contenedor proporciona las funciones básicas de gestión del nodo único y aprovecha todas las demás operaciones de los servicios que aloja. Los servicios se dividen en servicios de tejido, de base y de ejecución. Estos servicios de ejecución se ocupan directamente de la programación temporal y ejecución de las aplicaciones en la nube.

Conclusiones

Cada vez más empresas hacen uso de diferentes servicios de nube para almacenar o procesar sus recursos, esto unido al balance de carga y la interoperabilidad entre diferentes servicios dentro de la misma empresa u organización y el número de usuarios cada vez mayor de ciertos servicios requiere de algún sistema superior de gestión y de optimización del servicio.

La nube federada surge por tanto como una solución o un paliativo a todos estos problemas, actuando como un súper orquestador de servicios que facilite la comunicación y cree una capa opaca para asumir qué recursos necesita cada actor del servicio en cada momento.

Es esperable por tanto que en unos cuantos años todas las empresas dedicadas a la gestión de datos y de recursos, así como aquellas que sirven un gran volumen de datos terminen adaptando sus sistemas para incorporar esta capa adicional que pueda garantizar la optimización del servicio así como la disponibilidad de todos sus recursos.

Si quieres saber más sobre cloud y cloud computing échale un vistazo a nuestro Taller de Conceptos Cloud, Servicios y Soluciones fundamentales de Azure y a nuestro anterior artículo sobre Evolución y futuro de los proveedores Cloud.