Arquitectura Tradicional

GRID: Servicios de computación y almacenamiento en red
Javier García Pérez, Jaime González Rodríguez, Miguel Manjón Torres y Juan José Perdiguero Tenaguillo
Servicios
¿Qué son las tecnologías grid computing y de virtualización? ¿Qué ventajas aporta para el aprovechamiento de recursos? Descúbralo. en este artículo
Descargar archivo de audio (11:06 min / 2,54 Mb) En este artículo se describen las ventajas que presentan las tecnologías grid computing y de virtualización para la
definición de nuevos modelos de negocio, que una vez implementados como mercado representarán una oportunidad para el operador telefónico. SITUACIÓN Y
PROBLEMÁTICA ACTUAL Actualmente la mayoría, si no la totalidad, de los sistemas orientados a comercialización de soluciones TIC se encuentran soportados por
arquitecturas de proceso independientes. Por ello, cada sistema debe dotarse, de elementos que proporcionen conectividad, almacenamiento y la capacidad de proceso
necesaria con el fin de garantizar la prestación del servicio de forma continuada (independientemente de las condiciones de carga, incidencias ocurridas, ). Este modelo
de funcionamiento, basado en " islas" de computación independientes (figura Arquitectura Tradicional ), presenta como principal inconveniente la baja optimización de
recursos , produciéndose situaciones de duplicidad de servidores (en muchas ocasiones infrautilizados), consumo elevado de potencia eléctrica, necesidad de espacio
físico para su ubicación, etc. Estas limitaciones repercuten, generalmente, en el incremento de las acciones inversoras para la creación, administración y crecimiento de
los Data Center (CPD), condicionando, de forma indirecta, las tarifas de las soluciones TIC comercializadas.
Arquitectura Tradicional
El objetivo que se persigue es la implantación de un modelo Data
Center que permita la integración y colaboración de recursos disponibles, lo que implicará la superación
de las limitaciones actuales: • Infrautilización de recursos : los sistemas se deben dimensionar según el
pico máximo de trabajo (cpu, almacenamiento, ), lo que obliga a incorporar hardware lo suficientemente
potente como para asumir este pico aunque solamente se alcance en ocasiones excepcionales. •
Saturación de recursos : se alcanzan situaciones de saturación en los sistemas cuando no se ha realizado
correctamente el dimensionado para su capacidad máxima, o bien se ha producido un incremento en la
demanda. • Compartimentación : cada sistema es una isla de computación independiente con poca, o
nula, capacidad para ofrecer o compartir sus recursos con sistemas adyacentes más necesitados.
Imposibilidad, por tanto, para definir y establecer entornos colaborativos. • Fiabilidad, duplicación de
recursos y tolerancia a fallos : normalmente los sistemas hardware se deben duplicar con objeto de
garantizar la continuidad del servicio ( Business Recovery Service ) en caso de incidencia. Esto, además,
genera i nfrautilización de recursos por la replicación de hardware con criterios autónomos, diferenciados
e independientes en cada sistema. • Caducidad : el equipamiento, cada vez con mayor frecuencia, se
queda obsoleto. En ocasiones esta situación se produce por un incremento en las necesidades de proceso.
Sin embargo, también es debida a la rápida evolución del software/hardware y la necesidad por parte de
las empresas de mantener actualizados los contratos de reparación de sus equipos. • Administración : se
requieren tareas de administración y mantenimiento (CPDs y PCs), lo que obliga a disponer de recursos
humanos con perfiles de administrador o analista de sistemas. Con un modelo de funcionamiento basado
en la integración de recursos (figura: Arquitectura Integrada ), las aplicaciones no se ejecutan de forma
directa sobre los elementos físicos, sino que lo hacen sobre una abstracción que las independiza del
hardware existente, lo cual representa claras ventajas para la recuperación de incidencias ( Business
Recovery Service ) al no existir una relación unívoca entre hardware físico y aplicativo. Por otra parte, al
disponer de una visión agregada de los recursos, se pueden establecer políticas de utilización en función
de las necesidades , evitándose con ello situaciones de infrautilización de recursos. Este modelo se basa
en dos tecnologías que se complementan. La tecnología grid computing que permite la colaboración de
todos los recursos disponibles en una o rganización para crear una capacidad de servicio global, como
pueden ser servicios de proceso y almacenamiento, y la tecnología de virtualización que permite la
creación de una capa de abstracción que independiza el nivel funcional o de aplicación del hardware
existente
Arquitectura Integrada
La incorporación de estrategias y tecnologías de
Virtualización , así como tecnologías Grid Computing , en la definición e implementación del modelo
Data Center permitirá que los nuevos CPD garanticen: • Independencia de la configuración física : el
nivel de aplicación debe ser independiente del nivel hardware o estructural. • Capacidad de proceso
compartida : los sistemas que constituyen el CPD deben colaborar con objeto de proporcionar una visión
agregada y "deslocalizada" de la capacidad de proceso global. • Capacidad de almacenamiento
compartida : los sistemas que constituyen el CPD deben colaborar con objeto de proporcionar una visión
agregada y "deslocalizada" de la capacidad de almacenamiento global. • Sistema de Control Centralizado
: el objetivo es proporcionar a los administradores del sistema un punto de control unificado para la
administración y distribución (de forma desacoplada) de procesos sobre el conjunto de capacidades (cpu,
almacenamiento, ). Existen, por otra parte, fuertes motivaciones que apoyan la evolución, tanto en la
gestión, como en la implementación de los CPDs: • la importancia de la informática en los negocios, y de
las TIC en general, es un hecho indiscutible. La pérdida de servicio para las empresas no es ya un mero
inconveniente sino una potencial fuente de pérdidas que debe evitarse. Las empresas (independientemente
de su tamaño) empiezan a considerar las TIC como una necesidad de forma análoga a como se consideran
las " utilities " (agua, electricidad, etc). A medida que esta dependencia en las TIC crece, la expectación
respecto a la fiabilidad y capacidad del servicio lo hace de forma paralela. Pero en este aspecto todavía
hay mucho por hacer. El software , por ejemplo, sigue siendo una fuente importante de inestabilidad. A
este inconveniente hay que añadir la creciente complejidad tanto en el software como en la gestión de los
sistemas informáticos, caracterizados por su heterogeneidad (en sistemas operativos, aplicaciones,
característica s, etc). La complejidad y la inestabilidad reducen la fiabilidad de las TIC, a lo que hay que
sumar los problemas de seguridad a los que se enfrentan las actuales redes y equipos informáticos
conectados a las mismas. Es decir, crece la expectación y al mismo tiempo la dificultad de satisfacerla con
los medios tradicionales. • el importante ritmo de mejora de las capacidades del hardware, del software,
de las redes y de los accesos de banda ancha; así como la creciente importancia en la usabilidad de los
equipos, que todavía no han alcanzado el grado de sencillez en su uso al que estamos acostumbrados con
los electrodomésticos. En definitiva, los equipos tienen cada vez mayor capacidad y mejora su facilidad
de uso al tiempo que las redes que los conectan son más rápidas. Esto se une a la situación de
infrautilización habitual de los equipos informáticos (sobredimensionados en general para poder soportar
los picos de demanda); tanto los sistemas que podemos encontrar en un CPD (que se estima en media no
superan un 30% de utilización), como los ordenadores de uso personal (que se estima no superan el 10%
de utilización media). • el grado de madurez que están alcanzando las tecnologías que permiten
aprovechar los recursos infrautilizados ( Grid Computing , Virtualización, P2P, etc) y las que permiten un
mayor grado de interoperabilidad entre aplicaciones ( Web Services ). Tecnologías que permiten pensar en
la implementación eficiente del modelo de negocio conocido como Utility Computing , que vendría a
paliar las necesidades expuestas. ESCENARIO Y EVOLUCIÓN FUTURA Por el momento,
únicamente se ha realizado un planteamiento para la evolución del Modelo de CPD tradicional. Sin
embargo, la aplicación de nuevas tecnologías ( Grid Computing , Virtualización, ) y la optimización de
recursos permitirán a las empresas disponer de una gran cantidad de recursos (capacidad de
almacenamiento, ciclos de reloj de computación, ) que podrán ofrecerse como servicio a los clientes, o
bien utilizarse como moneda en un mercado de intercambio de capacidades de proceso distribuidas como
muestra la figura siguiente.
Mercado Intercambio Capacidades de Proceso
Este nuevo mercado incorporará,
especialmente en el sector Telco, nuevos agentes o roles a desempeñar: • Consumidor (clientes y
usuarios) : cliente u organización que demanda capacidad de proceso y/o almacenamiento en red con
características de consumo bajo demanda.
• Proveedor : entidad con capacidad de proceso y/o almacenamiento "sobrante" que la ofrece para su
venta y utilización.
• Agregador : operador que realiza la integración de las diferentes capacidades de proceso y/o
almacenamiento en red disponibles para su comercialización y/o intercambio.
• Broker de Servicios de Computación en Red (BSC) : intermediario entre la oferta de recursos
disponibles y la demanda por parte de los consumidores. Deberá incorporar servicios de valor añadido
que le permitan diferenciarse del Agregador. Estos servicios pueden ser la validación y confianza en la
provisión del servicio, mecanismos de certificación,
• Proveedor de Red : entidad encargada de establecer conectividad entre los elementos. De entre los
nuevos roles, quizás los de mayor interés para un Operador de Telecomunicaciones sean el de Broker de
Servicios de Computación en Red (BSC) y el de Agregador de recursos distribuidos. Un Operador de
Telecomunicaciones, con sus capacidades como consumidor y proveedor de TIC se presenta como un
importante agente potencial que asuma dichos roles. Esto permitiría tanto la evolución en la gestión
interna de sus CPDs, como la provisión de nuevos servicios inicialmente dirigidos a empresas pero con
potenciales salidas hacia el mundo residencial. CONCLUSIONES La arquitectura actual de proceso
tiene un grado de aprovechamiento de recursos muy bajo, provocando un gasto inútil en energía,
ocupación de espacio, duplicidad de servidores infrautilizados, y complejidad en la gestión y
administración de los centros de proceso de datos, elevando con su ineficiencia la factura de las
tecnologías TIC. El modelo expuesto en este artículo, basado en las tecnologías grid computing y de
virtualización, permite la integración y utilización de los recursos en función de las necesidades,
rebajando considerablemente esa factura y evitando la infrautilización de los recursos. También podemos
añadir que la viabilidad del modelo está fuera de dudas. Hoy en día existen claros ejemplos en
funcionamiento, entre los que sobresale el gestionado por el CERN para el tratamiento de los datos de su
acelerador de partículas, que produce una cantidad ingente de datos, del orden de un gigabyte por
segundo. Javier García Pérez, Jaime González Rodríguez, Miguel Manjón Torres y Juan José
Perdiguero Tenaguillo. Telefónica Investigación y Desarrollo. GLOSARIO • Data Center . Un Data
Center o Centro de Proceso de Datos (CPD) es una instalación donde se encuentran los ordenadores y
componentes asociados necesarios para el funcionamiento de una empresa. Generalmente incluye aire
acondicionado, sistema de antiincendio, sistema de alimentación ininterrumpido, conexiones a Internet y
sistema de seguridad.
• Grid computing es una tecnología que permite la colaboración de todos los recursos disponibles en una
organización para crear una capacidad de servicio global, como pueden ser servicios de proceso y
almacenamiento.
• Virtualización es una tecnología que permite progresar en la creación de una capa de abstracción que
independiza el nivel funcional o de aplicación del hardware existente. Descargar archivo de audio (11:06
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