Arquitectura de Cloud e Infraestructura

La arquitectura de Cloud responde una pregunta:

¿Dónde y cómo se ejecuta el sistema y cómo se opera a escala?

Una arquitectura típica:

flowchart TD
  I["Internet"] --> D["DNS / CDN"] --> LB["Load Balancer"] --> App["Application"]
  App --> DB[("Database")]
  App --> Ca[("Cache")]
  App --> MB["Message Broker"]
  App --> OS[("Object Storage")]

Cloud no equivale a “usar AWS”. Es el diseño de compute, networking, almacenamiento, escalabilidad, despliegue, seguridad, disponibilidad, recuperación ante desastres, operaciones y costos.

Compute

Las opciones principales son VM, Contenedores, Orquestación y Serverless.

VM

Más control sobre el entorno. Trade-off: más control + mayor carga operativa.

Contenedores

Empaquetan la aplicación, el runtime y las dependencias. Tecnología habitual: Docker.

Orquestación

Kubernetes aporta mecanismos para scheduling, service discovery, health checks, rolling deployment, scaling y gestión del estado deseado. Kubernetes no es una arquitectura por sí mismo: es una plataforma para operar determinadas arquitecturas.

Serverless

Ejemplos: AWS Lambda, Azure Functions, Google Cloud Functions.

Ventajas: infraestructura gestionada, escalado elástico y pago por uso. Trade-offs: límites de ejecución, cold starts en determinados escenarios, observabilidad/debugging y vendor lock-in.

Networking

Una arquitectura cloud habitual separa una zona pública de una privada:

flowchart TD
  subgraph Public["Public"]
      CDN["CDN"]
      LB["Load Balancer"]
      GW["API Gateway"]
  end
  subgraph Private["Private"]
      App["Application"]
      DB[("Database")]
      Ca[("Cache")]
      MB["Message Broker"]
  end
  GW --> App

DNS

Resuelve nombres:

flowchart LR
  N["api.example.com"] --> LB["Load Balancer"]

CDN

Acerca el contenido a los usuarios. Es especialmente útil para recursos estáticos, imágenes, videos y respuestas que pueden almacenarse en caché.

Load Balancer

Distribuye tráfico y puede realizar health checks:

flowchart TD
  LB["Load Balancer"] --> A1["App"]
  LB --> A2["App"]
  LB --> A3["App"]

API Gateway

Puede centralizar autenticación, rate limiting, routing, políticas de requests y observabilidad. Pero no debería convertirse en el lugar donde vive toda la lógica de negocio.

Regiones / Zonas de disponibilidad

Una región contiene múltiples zonas de disponibilidad:

flowchart TD
  R["Region"] --> A["AZ A"]
  R --> B["AZ B"]
  R --> C["AZ C"]

Podemos distribuir instancias de la aplicación entre las tres AZs para reducir el impacto de la caída de una AZ.

Multirregión

flowchart LR
  RA["Region A"] <--> RB["Region B"]

Puede mejorar la resiliencia frente a fallos regionales, pero introduce replicación, consistencia, routing, failover, residencia de datos, costos y complejidad operativa. No debería utilizarse solamente porque “más regiones es más robusto”.

Almacenamiento

Cloud ofrece múltiples tipos: bases de datos relacionales, bases de datos NoSQL, almacenamiento de objetos, almacenamiento de bloques, almacenamiento de archivos y caché. En AWS, por ejemplo: RDS/Aurora, DynamoDB, S3, EBS, ElastiCache. El servicio concreto es secundario respecto del workload.

Autoscaling

No siempre hay que escalar por CPU. Podemos hacerlo según CPU, memoria, requests/sec, latencia, profundidad de la cola o métricas personalizadas. Para un worker que procesa pagos asíncronos:

flowchart LR
  Q["Queue depth"] --> S["Scale workers"]

puede ser mucho mejor indicador que CPU.

IAM, Secrets y Cifrado

La arquitectura de Cloud debe contemplar identidad, control de acceso, secrets, cifrado, gestión de claves y auditoría. Una regla general:

Principio de mínimo privilegio

Un servicio debería tener solamente los permisos que necesita.

CI/CD

flowchart TD
  Dev["Developer"] --> Git["Git"] --> CI["CI"]
  CI --> B["Build"]
  CI --> T["Test"]
  CI --> S["Security checks"]
  CI --> Art["Artifact"] --> CD["CD"] --> Prod["Production"]

Estrategias de Deployment

Rolling: actualiza las instancias progresivamente.

Blue/Green: Blue es la versión actual y Green la nueva versión; se redirige el tráfico cuando Green está validada.

Canary: se expone la versión 2 a un porcentaje pequeño del tráfico (por ejemplo, 95% / 5%), se monitorean errores, latencia y métricas de negocio, y se aumenta progresivamente el porcentaje.

Infrastructure as Code

Herramientas: Terraform, OpenTofu, CloudFormation, Pulumi. La infraestructura pasa a ser código:

flowchart LR
  C["Code"] --> V["Version Control"] --> R["Review"] --> CD["CI/CD"] --> I["Infrastructure"]

Esto aporta reproducibilidad, facilidad de revisión, versionado y automatización.

Recuperación ante desastres

Dos conceptos fundamentales:

Estos objetivos condicionan los backups, la replicación, el failover, la infraestructura de respaldo y los procedimientos de recuperación.

Referencia

• AWS Well-Architected Framework — agrupa estos aspectos en seis pilares: excelencia operativa, seguridad, fiabilidad, eficiencia del rendimiento, optimización de costos y sostenibilidad.