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Tecnologías y Arquitectura de Sistemas

Tema 11: Cloud Computing: modelos IaaS, PaaS, SaaS y su aplicabilidad en entornos gubernamentales

Cloud Computing: modelos IaaS, PaaS, SaaS y su aplicabilidad en entornos gubernamentales.

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Art. 4

Virtualización de sistemas y puestos

TAI Bloque 4 · Tema 402

Virtualización de sistemas y puestos de usuario

La virtualización es la tecnología que permite crear versiones lógicas (software) de recursos físicos —servidores, almacenamiento, redes o escritorios— de modo que un mismo hardware pueda ser compartido y aprovechado por varias cargas de trabajo aisladas entre sí. Su propósito principal es ejecutar múltiples sistemas operativos simultáneamente sobre un único servidor físico para optimizar los recursos (CPU, memoria, disco), aumentar la consolidación, reducir costes y ganar flexibilidad. Es importante destacar que la virtualización NO requiere aumentar la inversión en hardware específico: al contrario, reduce el número de máquinas físicas necesarias y exprime el hardware ya disponible.

El hipervisor

El componente central es el hipervisor (VMM, Virtual Machine Monitor), que crea, ejecuta y gestiona las máquinas virtuales (VM) y reparte los recursos físicos entre ellas. Existen dos tipos:

Hipervisor de tipo 1 (nativo o "bare-metal"): se ejecuta directamente sobre el hardware físico, sin necesidad de un sistema operativo anfitrión. Ofrece mayor rendimiento y es el habitual en entornos de servidor. Ejemplos: VMware ESXi, Microsoft Hyper-V, Citrix Hypervisor (XenServer), KVM.
Hipervisor de tipo 2 (alojado): se ejecuta como una aplicación sobre un sistema operativo anfitrión ya instalado. Ejemplos: VMware Workstation, Oracle VirtualBox.

Un rasgo clave del aislamiento es que el reinicio o fallo de una máquina virtual no tiene ningún efecto sobre el resto de máquinas virtuales que conviven en el mismo servidor: cada VM es independiente.

Principales soluciones de virtualización

Solución	Fabricante
ESXi / vSphere / vCenter	VMware
Hyper-V	Microsoft
PowerVM	IBM
Citrix (Hypervisor / XenDesktop)	Citrix
Nutanix	Nutanix (hiperconvergencia)
KVM / RHV	Red Hat

Todas ellas son soluciones de virtualización. Nutanix destaca por ofrecer infraestructura hiperconvergente (HCI) en la nube, integrando cómputo, almacenamiento y red, y permitiendo el almacenamiento en un Data store único.

Entorno VMware

VMware es el referente del mercado. Sus conceptos habituales en el examen:

vSphere: es la plataforma de virtualización de computación en nube de VMware (suite que engloba el hipervisor ESXi y vCenter Server).
Datastore: es un espacio de almacenamiento independiente que centraliza los datos físicos de una máquina virtual (ficheros de configuración, discos VMDK, snapshots, logs). Se apoya en sistemas de ficheros como VMFS o en NFS.
VMDK (Virtual Machine Disk): fichero que representa el disco duro virtual de una VM.
vmkfstools: comando del ESXi Shell que se utiliza para crear un archivo de disco virtual (VMDK) y gestionar volúmenes VMFS. La opción -c crea el disco (formatos: zeroedthick, eagerzeroedthick, thin).
Snapshot: es la instantánea del estado de una máquina virtual en un momento determinado, que permite volver a ese punto (preserva disco, memoria y configuración).

Virtualización de puestos de usuario: VDI

La VDI (Virtual Desktop Infrastructure) es una tecnología de virtualización de escritorio que almacena y ejecuta el sistema operativo del puesto de usuario en un servidor centralizado de un centro de datos (CPD), en lugar de en el equipo físico del usuario. El usuario accede a su escritorio de forma remota desde un cliente ligero, PC o dispositivo móvil.

Ventajas: centralización de la gestión y las copias de seguridad, refuerzo de la seguridad (los datos no salen del CPD), rápido aprovisionamiento y acceso desde cualquier dispositivo. Conviene matizar un mito frecuente: la principal ventaja de VDI NO es el ahorro de costes de almacenamiento en el servidor (de hecho concentra el almacenamiento en el CPD); sus ventajas reales son la gestión centralizada y la seguridad.

Existen dos modalidades de escritorio virtual:

VDI persistente: cada usuario tiene su propia imagen de escritorio, que conserva su configuración y cambios una vez cerrada la sesión (escritorio personalizado, uno a uno).
VDI no persistente: los usuarios comparten una imagen maestra común y, al cerrar la sesión, el escritorio se restablece y NO conserva la configuración personalizada del usuario. (Por tanto, es FALSO afirmar que en modo no persistente cada usuario mantiene su propia imagen y configuración tras cerrar sesión: eso describe el modo persistente.)

Computación en la nube (Cloud Computing) y modelos de servicio

Según la definición del NIST (SP 800-145), la computación en la nube se compone de 5 características esenciales, 4 modelos de despliegue y 3 modelos de servicio:

SaaS (Software como Servicio): el proveedor ofrece la aplicación ya lista para usar. Los usuarios finales acceden a las aplicaciones a través de un navegador de Internet, sin instalar ni mantener nada. El proveedor se encarga del mantenimiento y la administración del servicio. Ejemplo típico: un programa de correo electrónico basado en la web (webmail).
PaaS (Plataforma como Servicio): proporciona a los desarrolladores un entorno completo para desarrollar y desplegar aplicaciones, eliminando la necesidad de gestionar el hardware y los sistemas operativos subyacentes. Su principal ventaja es que permite a los desarrolladores crear aplicaciones más rápidamente (mayor velocidad de desarrollo). Con PaaS no es necesaria la gestión del sistema operativo.
IaaS (Infraestructura como Servicio): ofrece recursos de infraestructura virtualizados (servidores, almacenamiento, red). Su objetivo es abstraer (indireccionar) los detalles de bajo nivel de la infraestructura, y su principal ventaja es proporcionar al cliente un mayor nivel de control sobre los recursos de infraestructura en comparación con PaaS o SaaS.

De menor a mayor control del cliente: SaaS → PaaS → IaaS. En IaaS el cliente gestiona SO, middleware y aplicaciones; en PaaS solo aplicaciones y datos; en SaaS únicamente el uso del software.

Fuentes

NIST — Special Publication 800-145, The NIST Definition of Cloud Computing (5 características, 3 modelos de servicio SaaS/PaaS/IaaS, 4 modelos de despliegue): https://csrc.nist.gov/pubs/sp/800/145/final
VMware / Broadcom TechDocs — Using vmkfstools in vSphere: Creating a Virtual Disk (comando vmkfstools, opción -c, datastore VMFS, formatos de disco VMDK): https://techdocs.broadcom.com/us/en/vmware-cis/vsphere/vsphere/8-0/vsphere-storage/using-vmkfstools-in-vsphere.html
Microsoft Learn — Hyper-V on Windows Server (hipervisor de Microsoft): https://learn.microsoft.com/en-us/windows-server/virtualization/hyper-v/hyper-v-technology-overview
Microsoft Learn / Azure — Persistent vs. non-persistent VDI y virtualización de escritorio (Azure Virtual Desktop): https://learn.microsoft.com/en-us/azure/virtual-desktop/environment-setup
Nutanix — Hyperconverged Infrastructure (HCI): https://www.nutanix.com/info/hyperconverged-infrastructure

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Art. 3

Copias de seguridad, RAID y almacenamiento en la nube

Copias de seguridad (Backup)

Una copia de seguridad (backup) es una réplica de los datos originales que se guarda en un soporte o ubicación distinta al original, con el fin de poder restaurarlos en caso de pérdida, corrupción o desastre. La realización periódica de copias de seguridad es una de las prácticas de seguridad informática más fundamentales.

Tipos de copia de seguridad

Tipo	Descripción	Espacio consumido	Tiempo de copia	Tiempo de restauración
Completa (Full)	Copia todos los datos seleccionados	Alto	Largo	Corto (un solo conjunto)
Incremental	Solo los datos modificados desde la última copia (completa o incremental)	Muy reducido	Rápido	Más largo (requiere la completa + todas las incrementales)
Diferencial	Solo los datos modificados desde la última copia completa	Intermedio	Intermedio	Intermedio (completa + última diferencial)

Regla 3-2-1

La estrategia 3-2-1 es la recomendación estándar del sector:

3 copias totales de los datos (la original más dos respaldos).
2 soportes de tipo diferente (por ejemplo, disco local y cinta).
1 copia en una ubicación remota o fuera de las instalaciones.

Soportes habituales para copias de seguridad

Discos duros externos (HDD/SSD).
Unidades de cinta magnética (LTO).
Medios ópticos (DVD, Blu-ray).
Almacenamiento en la nube.
Unidades NAS (Network Attached Storage).

RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks)

RAID son las siglas de Redundant Array of Inexpensive Disks (Conjunto Redundante de Discos Económicos), aunque también se lee como Independent Disks. Es una tecnología que combina múltiples unidades de disco duro en una sola unidad lógica con objetivos de rendimiento, redundancia o ambos.

Propiedades del sistema RAID

El sistema RAID presenta las siguientes características que lo hacen especialmente relevante para entornos que requieren alta disponibilidad:

Agiliza las operaciones del sistema, en especial en bases de datos: algunos niveles de RAID (como RAID 0 y RAID 5/6) distribuyen los datos entre varios discos (striping), lo que permite lecturas y escrituras en paralelo y mejora significativamente el rendimiento.
El sistema permite recuperar información sin intervención de un Administrador: en configuraciones con redundancia (RAID 1, RAID 5, RAID 6, RAID 10), si un disco falla, el sistema continúa operando de forma transparente, reconstruyendo automáticamente los datos desde la paridad o el espejo, sin necesidad de intervención manual inmediata del administrador.
Posibilita mantener copias en línea: al replicar los datos de forma continua en tiempo real, RAID actúa como una copia de seguridad «en vivo» o en línea (online), disponible de forma inmediata.

Las tres afirmaciones anteriores son correctas simultáneamente, por lo que la respuesta «Todas las respuestas anteriores son correctas» es la opción acertada cuando se pregunta por las características del método de recuperación RAID.

Niveles RAID más comunes

Nivel	Nombre	Descripción	Redundancia	Rendimiento
RAID 0	Striping	Distribuye datos entre discos, sin redundancia	No	Muy alto
RAID 1	Mirroring	Espejo exacto entre dos discos	Sí (1 disco falla tolerado)	Lectura alta
RAID 5	Paridad distribuida	Distribuye datos y paridad entre 3+ discos	Sí (1 disco falla tolerado)	Alto
RAID 6	Doble paridad	Paridad en dos discos; tolera 2 fallos	Sí (2 discos fallos tolerados)	Alto
RAID 10	Espejo + Striping	Combinación de RAID 1 y RAID 0	Sí	Muy alto

RAID hardware vs. RAID software

RAID hardware: implementado mediante una controladora RAID dedicada. Ofrece mayor rendimiento y transparencia respecto al sistema operativo.
RAID software: gestionado por el sistema operativo. Más económico, pero consume recursos de la CPU.

Limitaciones del RAID

Importante: RAID no sustituye a las copias de seguridad. RAID protege frente a fallos de disco, pero no frente a borrado accidental, corrupción lógica, ransomware o desastres que afecten al sistema completo. Por ello, RAID y backups son estrategias complementarias, no alternativas.

Almacenamiento en la nube (Cloud Storage)

El almacenamiento en la nube permite guardar, acceder y compartir datos a través de Internet en servidores remotos gestionados por un proveedor de servicios. Los datos se almacenan en centros de datos distribuidos geográficamente, lo que proporciona disponibilidad y tolerancia a fallos.

Características principales

Accesibilidad remota: disponible desde cualquier dispositivo con conexión a Internet.
Escalabilidad: la capacidad puede ampliarse o reducirse bajo demanda.
Redundancia: los proveedores replican los datos en múltiples ubicaciones.
Pago por uso: modelo de coste variable según el espacio consumido.

Modelos de servicio

Modelo	Descripción	Ejemplos
Almacenamiento público	Servicio de uso general para consumidores y empresas	Google Drive, OneDrive, Dropbox
Almacenamiento privado	Infraestructura exclusiva para una organización	Nube privada corporativa
Almacenamiento híbrido	Combinación de nube pública y privada	Soluciones empresariales mixtas

Proveedores destacados

Amazon S3 (Simple Storage Service): almacenamiento de objetos de alta disponibilidad.
Microsoft Azure Blob Storage: servicio de objetos de Microsoft.
Google Cloud Storage: servicio de Google con almacenamiento de objetos.
OneDrive / Google Drive / Dropbox: orientados al usuario final y la colaboración.

Consideraciones de seguridad

Los datos en la nube deben cifrarse en tránsito (TLS/SSL) y en reposo (AES-256).
Es fundamental establecer políticas de control de acceso y autenticación multifactor.
Los contratos de nivel de servicio (SLA) deben especificar disponibilidad, recuperación ante desastres y jurisdicción de los datos.

Estrategia integral de protección de datos

Una política robusta de continuidad de negocio combina las tres tecnologías estudiadas:

RAID para tolerancia a fallos de hardware en tiempo real y mejora del rendimiento operativo.
Copias de seguridad periódicas (completas + incrementales/diferenciales) para proteger frente a errores lógicos y desastres.
Almacenamiento en la nube como destino externo de los backups, garantizando la copia fuera de las instalaciones exigida por la regla 3-2-1.

Esta combinación garantiza tanto la alta disponibilidad (RAID + nube) como la recuperabilidad ante cualquier escenario de pérdida de datos (backups multicapa).

Hacer test Art. 3

Tema 11: Cloud Computing: modelos IaaS, PaaS, SaaS y su aplicabilidad en entornos gubernamentales

Administración de Bases de Datos y Backup

Administración de Bases de Datos y Backup

Virtualización de sistemas y puestos

Virtualización de sistemas y puestos de usuario

El hipervisor

Principales soluciones de virtualización

Entorno VMware

Virtualización de puestos de usuario: VDI

Computación en la nube (Cloud Computing) y modelos de servicio

Fuentes

Almacenamiento Datos

Almacenamiento Datos

Copias de seguridad, RAID y almacenamiento en la nube

Copias de seguridad, RAID y almacenamiento en la nube

Copias de seguridad (Backup)

Tipos de copia de seguridad

Regla 3-2-1

Soportes habituales para copias de seguridad

RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks)

Propiedades del sistema RAID

Niveles RAID más comunes

RAID hardware vs. RAID software

Limitaciones del RAID

Almacenamiento en la nube (Cloud Storage)

Características principales

Modelos de servicio

Proveedores destacados

Consideraciones de seguridad

Estrategia integral de protección de datos

Vence AI