¿Qué es la infraestructura hiperconvergente? Una guía detallada

¿Qué ves cuando imaginas un centro de datos tradicional? Probablemente una configuración de arquitectura en capas: módulos independientes de servidor, almacenamiento, gestión, redes y virtualización. No puedes operar un centro de datos sin estas infraestructuras de TI. Pero la gestión de centros de datos no es fácil con tantos bloques de construcción. La operación torpe de un centro de datos ralentiza el manejo de cargas de trabajo en la nube, lo que te impide satisfacer las demandas del negocio.

Afortunadamente, existe la infraestructura hiperconvergente (HCI). HCI es un marco de TI que unifica el almacenamiento definido por software, la red virtualizada y la computación para facilitar la centralización y gestión de recursos del centro de datos. Los centros de datos recurren a soluciones HCI para combinar su pila tecnológica en una sola plataforma, minimizar la complejidad y aumentar la escalabilidad.

La infraestructura hiperconvergente virtualiza recursos de hardware de almacenamiento heredados como matrices de almacenamiento, redes y servidores en un solo sistema. Esta integración del hardware del servidor del centro de datos y los dispositivos de almacenamiento local ayuda a automatizar la provisión de TI y la configuración de la pila de redes.

El resultado es una reducción del hardware de almacenamiento dedicado y del costo operativo. Por eso, la hiperconvergencia es la primera opción para llevar una experiencia similar a la nube a sistemas locales y desplegar una nube híbrida o nube privada.

Fuente: VMware Cloud Foundation

HCI te permite ejecutar almacenamiento definido por software y cargas de trabajo de computación juntas en un servidor. Un grupo de recursos de computación y almacenamiento virtualizados une servidores a través de redes Ethernet. Estos servidores utilizan controladores de almacenamiento virtual para gestionar el almacenamiento en la capa del hipervisor o del sistema operativo. Puede escalar rápidamente según tus necesidades, lo que mejora la gestión del almacenamiento, las capacidades de conmutación por error y la resiliencia.

¿Por qué es importante la infraestructura hiperconvergente?

La infraestructura hiperconvergente ofrece un entorno unificado y definido por software para ayudarte a implementar mejoras de rendimiento. También elimina la complejidad y los riesgos asociados con la adición de nuevo hardware o la reestructuración de sistemas existentes.

Hoy en día, las empresas utilizan más datos y aplicaciones que nunca. Esto se traduce en una mayor potencia de computación y soporte de infraestructura. Construir estas capacidades hace que el entorno del centro de datos sea complejo. La infraestructura tradicional del centro de datos depende de múltiples administradores, equipos y sistemas para la gestión de componentes de computación, almacenamiento y redes.

Por ejemplo, un equipo de almacenamiento solo trabaja con un proveedor de hardware de almacenamiento para mantener subsistemas de almacenamiento. Estos equipos utilizan múltiples interfaces de gestión para manejar diferentes componentes.

¿El resultado? Costos de mantenimiento más altos y dificultades para obtener soporte de los proveedores.

La complejidad de gestionar múltiples sistemas frustra a los equipos de TI. Quieren una infraestructura escalable y flexible que proporcione recursos instantáneamente y ofrezca servicios más rápidos. Ahí es donde entra la infraestructura hiperconvergente.

¿Cómo funciona la infraestructura hiperconvergente?

Una solución HCI utiliza una capa de software distribuida para converger el hardware del servidor del centro de datos de productos básicos con dispositivos de almacenamiento localmente adjuntos como discos giratorios o flash. Esta convergencia de componentes de almacenamiento, computación, virtualización y redes de almacenamiento en una sola caja de hardware preconfigurada minimiza los costos operativos mientras facilita la configuración y el mantenimiento de la infraestructura.

La infraestructura hiperconvergente se basa en una plataforma distribuida para reemplazar la infraestructura heredada costosa. Utiliza servidores de productos básicos estándar de la industria que cuentan con procesadores x86, unidades de estado sólido (SSD) y discos duros híbridos (HHD). Estos servidores pueden comenzar pequeños y luego escalar como un servidor a la vez, según las necesidades del negocio. Las herramientas de software en estos servidores distribuyen funciones operativas en todo el clúster (un grupo de nodos o servidores) para mejorar el rendimiento y construir resiliencia.

Los dispositivos hiperconvergentes cuentan con controladores de red de área de almacenamiento virtual (SAN) preinstalados, que son esencialmente máquinas virtuales (VM) que se ejecutan en hipervisores ubicados en servidores. Estos controladores SAN virtuales gestionan el tráfico de entrada/salida (I/O) y tareas a nivel de almacenamiento como:

• Almacenamiento en caché de I/O
• Instantáneas
• Auto-clasificación
• Desduplicación
• Migración de datos
• Código de borrado
• Provisión delgada
• Espejo sincrónico
• Replicación de datos asincrónica

La infraestructura hiperconvergente también te permite escalar de manera independiente las unidades centrales de procesamiento (CPU), la memoria de acceso aleatorio (RAM) y los recursos de almacenamiento con configuraciones de plataforma de hardware. También puedes aprovechar estas configuraciones, incluso si no utilizas una unidad de procesamiento gráfico (GPU) para la aceleración gráfica.

Las soluciones HCI también ofrecen una consola de gestión única que te brinda una vista de 360° de nodos, clústeres y controladores SAN virtuales. Esta interfaz única te permite ejecutar trabajos diarios sin iniciar sesión en múltiples entornos SAN.

Arquitectura de infraestructura hiperconvergente

La arquitectura de infraestructura hiperconvergente combina servicios de computación, almacenamiento y red en una capa de software integrada.

Dependiendo de las ofertas del proveedor, encontrarás dos tipos de arquitecturas de almacenamiento hiperconvergente: dispositivo de almacenamiento virtual (VSA) y virtualización de almacenamiento incrustada en el hipervisor. Una plataforma HCI típica también utiliza un chasis de hardware, un hipervisor y un controlador SAN.

Las máquinas virtuales ejecutan el grupo de recursos de infraestructura en un modelo de almacenamiento basado en VSA. Toman el almacenamiento físico del hipervisor y dan acceso a otras VMs a ese almacenamiento. Las VMs leen y escriben datos a través de dispositivos de almacenamiento virtual que estructuralmente viven en la ruta de I/O.

Un proceso a nivel de hipervisor gestiona el almacenamiento físico y lo pone a disposición de las VMs en virtualización de almacenamiento incrustada en el hipervisor. En este modelo, el hipervisor es responsable de gestionar los dispositivos de almacenamiento.

En ambos casos, una plataforma de infraestructura hiperconvergente ofrece virtualización de almacenamiento para garantizar un control completo sobre la pila de infraestructura.

Ahora, veamos cada capa de software en detalle.

La virtualización de computación crea versiones virtuales de hardware de computación y redes. Consolida servidores que luego se consideran como un grupo de recursos por las VMs. Los equipos de TI pueden compartir y acceder a esta infraestructura centralizada desde cualquier lugar. Como resultado, pueden reducir el número de dispositivos físicos detrás de una arquitectura.

La virtualización de almacenamiento utiliza una consola central para agrupar el almacenamiento físico de múltiples dispositivos de almacenamiento en un solo dispositivo de almacenamiento. Las máquinas virtuales dependen de la virtualización de almacenamiento para detectar y agregar la capacidad de almacenamiento disponible de dispositivos físicos.

Las soluciones de almacenamiento virtual deben ser capaces de interceptar y enviar solicitudes de I/O entrantes de las VMs a los dispositivos de almacenamiento apropiados en un entorno virtualizado, o todo el proceso se desmoronará. Los usuarios no ven el almacenamiento virtual; para ellos, solo parece una única unidad física o número de unidad lógica (LUN) que lee y escribe.

La virtualización de redes combina los recursos de red disponibles con tres propósitos: agregar redes físicas en una red virtual, conectar VMs con redes de software o dividir una red en segmentos. Elimina la necesidad de configuración de red antes de mover VMs a través de dominios. Los administradores de red diseñan capas de red virtuales aisladas que comparten el mismo tejido de red física utilizando software de virtualización de redes.

Infraestructura convergente vs. hiperconvergente vs. nube

La infraestructura convergente (CI) es un método basado en hardware, basado en bloques de construcción, que une dispositivos de servidor, almacenamiento y procesos en un conjunto de hardware compacto. La infraestructura hiperconvergente hace lo mismo, pero con un enfoque definido por software que simplifica el despliegue y la gestión de componentes de TI desde un solo panel de control. La infraestructura de computación en la nube pública o privada es una arquitectura única que integra almacenamiento físico, recursos de computación y red.

La infraestructura convergente facilita la gestión de centros de datos con un paquete de sistema preempaquetado que cuenta con componentes de computación, almacenamiento y redes. Este sistema único elimina la necesidad de comprar componentes de hardware y software por separado de diferentes proveedores. Los elementos del sistema preconfigurados en el paquete te permiten desplegar la infraestructura más rápido.

La infraestructura hiperconvergente o infraestructura ultra-convergente utiliza redes definidas por software, almacenamiento y un hipervisor para gestionar recursos de computación. El software está a cargo de los recursos que existen en la parte superior del hipervisor. Este enfoque definido por software es flexible y admite cargas de trabajo modernas.

La infraestructura de computación en la nube se basa en una capa de abstracción para el agrupamiento de recursos físicos y la entrega de servicios. La nube facilita la configuración y el despliegue con interfaces de programación de aplicaciones (APIs) o interfaces de usuario. Los servicios en la nube minimizan los costos iniciales de infraestructura ya que no necesitan almacenamiento local para ejecutar programas o compartir datos. Pero puede ser complejo configurar la infraestructura en la nube.

Software de hiperconvergencia vs. hardware HCI: ¿qué es mejor?

Las empresas que buscan infraestructura hiperconvergente pueden elegir una plataforma de hiperconvergencia agnóstica de hardware o hardware HCI, también conocido como un dispositivo HCI integrado, de un solo proveedor. El software HCI te permite traer tu propia tecnología y desplegar la infraestructura. Con el hardware HCI, debes comprar el paquete de hardware/software de un solo proveedor.

Los dispositivos HCI plug-and-play tienen múltiples beneficios: configuración mínima, fácil solución de problemas y mejor optimización del rendimiento. Además, no necesitas especialistas en almacenamiento internos debido al soporte 24/7 del proveedor. Sin embargo, a veces ocurre el bloqueo del proveedor. También es posible que tengas que pagar extra si deseas agregar recursos adicionales de red y computación para mejorar la capacidad.

A diferencia de los dispositivos HCI, la configuración del software HCI es más compleja y lleva más tiempo. Pero no tienes que comprar una nueva licencia de software cada vez que actualizas el hardware. Las soluciones de software HCI también facilitan la adición de capacidad según las necesidades de almacenamiento. Tienes control total sobre qué hardware usas y cómo desacoplas o conectas capas de software-hardware.

Sin embargo, piensa en el tiempo que tu equipo de TI pasará rastreando errores, resolviendo problemas de integración y coordinando parches con múltiples proveedores. Además, mantén un ojo atento en las listas de compatibilidad de hardware (HCLs) para mantener las versiones de firmware actualizadas.

En general, es prudente considerar el caso de negocio y elegir la tecnología adecuada. Haz tu debida diligencia antes de elegir una infraestructura hiperconvergente.

Casos de uso de infraestructura hiperconvergente

La adopción de la hiperconvergencia comenzó con casos de uso como la infraestructura de escritorio virtual (VDI) y cargas de trabajo de propósito general. Hoy en día, las empresas utilizan soluciones HCI para la consolidación de centros de datos, computación en el borde, despliegue de oficinas remotas/sucursales (ROBO), migración a la nube y numerosas otras cargas de trabajo. El resultado es un despliegue y gestión eficientes de recursos de TI con mayores ventajas de gasto de capital y operativo.

VDI y escritorio como servicio (DaaS)

La implementación de VDI siempre ha sido un problema para los arquitectos de escritorio y los directores de información (CIO) debido a su complejidad arquitectónica y almacenamiento de bajo rendimiento. Con soluciones HCI, puedes agilizar cada elemento de VDI en un solo paquete y mantener la eficiencia de costos. Entonces, ¿cómo funciona eso?

Los escritorios virtuales consisten en cientos o más VMs que pueden estar ocupadas simultáneamente. Estos escritorios necesitan expansión de capacidad escalable para poder agregar nuevos recursos de hardware. Las soluciones de infraestructura hiperconvergente combinan diferentes elementos de VDI en un solo dispositivo.

Cada host HCI agrega recursos de computación y red al grupo de recursos de almacenamiento. Cuando tienes múltiples clústeres HCI, no necesitas diferentes recursos o nuevas matrices de almacenamiento para escalar. La flexibilidad de agregar más nodos te ayuda a hacer crecer tu negocio DaaS. Por eso, HCI sigue siendo la primera opción para diversas cargas de trabajo de datos del Internet de las Cosas (IoT), archivos, aplicaciones y videos.

Computación en el borde y modelo ROBO

Algunas empresas prefieren ejecutar algunas cosas en las instalaciones y otras prefieren la nube. Por ejemplo, pueden querer mantener sistemas de planificación de recursos empresariales (ERP), soluciones de punto de venta (POS) o herramientas de gestión de almacenes cerca de las estaciones de trabajo del cliente en las instalaciones. También pueden necesitar capacidades de administración robustas si su departamento de TI es pequeño. Las soluciones hiperconvergentes ayudan a crear entornos de borde que pueden escalar fácilmente hacia arriba o hacia abajo.

Las empresas con oficinas remotas y sucursales también utilizan la hiperconvergencia para crear clústeres de virtualización con un par de servidores físicos. Esto significa que los equipos de TI pueden gestionar fácilmente la infraestructura con una vista única de todas las ubicaciones ROBO.

Consolidación de centros de datos

Una mejor experiencia para el usuario final proviene de menos tiempo dedicado a gestionar la infraestructura. Por eso, los equipos de operaciones de TI prefieren soluciones HCI para fusionar servidores, redes y sistemas de almacenamiento. Consolidar las operaciones del centro de datos les ayuda a mejorar la planificación de capacidad de carga de trabajo y reducir los silos de infraestructura.

Algunas empresas también utilizan plataformas HCI para combinar servidores y matrices redundantes de discos independientes (RAIDs) para que puedan centrarse más en los servicios de máquinas virtuales.

Registro y análisis

Como sabes, una solución HCI escala almacenamiento, RAM y CPU al mismo tiempo. Pero, ¿qué pasa si una carga de trabajo requiere más de un recurso que de otro? ¿Terminarás comprando recursos innecesarios? No realmente.

La mayoría de las plataformas HCI hoy en día cuentan con nodos densos en almacenamiento, lo que aumenta la capacidad de almacenamiento sin computación y mejora la relación almacenamiento-computación. Por eso, las empresas también utilizan la hiperconvergencia para el registro y el análisis.

Las empresas que mantienen registros necesitan una infraestructura que soporte escrituras rápidas mientras maneja alta velocidad de datos. La plataforma subyacente debe ser capaz de expandir rápidamente la capacidad de almacenamiento. Del mismo modo, las empresas que extraen datos para obtener información necesitan un entorno de TI que soporte lecturas rápidas para ayudar a las plataformas de análisis a generar resultados más rápido.

Ambos casos de uso requieren una construcción de capacidad constante a lo largo del tiempo para soportar cargas de trabajo intensivas en escritura y lectura. Las soluciones HCI te permiten escalar a medida que creces. El costo total de propiedad (TCO) es, por lo tanto, más bajo que si tuvieras que pagar por adelantado por la capacidad de almacenamiento.

Respaldo, recuperación ante desastres y protección de datos

Los entornos hiperconvergentes también cuentan con capacidades de protección de datos. Utilizan replicación centrada en VM dentro de un clúster HCI o de un clúster a otro para respaldar y proteger datos. Las capacidades de almacenamiento escalables ayudan a replicar y almacenar datos en otro clúster o ubicación física. Las herramientas HCI generalmente ofrecen recuperación ante desastres (DR) automatización de conmutación por error o soluciones de conmutación por error de hipervisor.

Beneficios de la infraestructura hiperconvergente

Además de ofrecer un despliegue, gestión y actualizaciones de infraestructura fáciles, las soluciones de infraestructura hiperconvergente te mantienen ágil, ofrecen una experiencia similar a la nube y mantienen bajos costos.

• Escala según lo necesites. La escalabilidad es una de las principales razones por las que las organizaciones eligen plataformas HCI. Puedes agregar o eliminar bloques de construcción preconfigurados o nodos a o desde clústeres HCI. Estos nodos facilitan la integración y superan los problemas de escalabilidad de la infraestructura tradicional.
• Mantén los sistemas confiables y disponibles. Cuando un nodo falla en una plataforma HCI, otros nodos están listos para asumir y distribuir funciones entre ellos. Incluso puedes reemplazar o agregar nodos sin interrupciones. El entorno definido por software cuenta con tolerancia a fallos preconstruida, recuperación ante desastres y capacidades de autocuración, todas clave para garantizar la confiabilidad y alta disponibilidad.
• Satisface las demandas de rendimiento. Los sistemas HCI pueden realizar cargas de trabajo variadas con SSDs y HDDs. No es necesario reconfigurar el hardware cada vez que cambian los requisitos de rendimiento. Como beneficio adicional, también te beneficias de una menor latencia ya que las unidades de almacenamiento y procesamiento permanecen en estrecha proximidad.
• Ofrece a los usuarios una experiencia similar a la nube. Las plataformas HCI actúan como soluciones en la nube porque abstraen y presentan recursos de hardware como servicios consumibles. Este comportamiento similar a la nube te ayuda a gestionar cargas de trabajo en múltiples plataformas. Además, HCI utiliza virtualización avanzada, por lo que la integración con plataformas en la nube es más fácil.
• Minimiza los gastos de TI. La infraestructura hiperconvergente integra recursos de hardware de productos básicos, por lo que no necesitas gastar en servidores especializados, redes o componentes de almacenamiento. El almacenamiento conectado directamente en HCI también te ayuda a evitar los costos de despliegue y gestión de SAN.

Despliegue de HCI

Considera revisar los tres tipos de modelos de despliegue de HCI a continuación cuando agregues infraestructura hiperconvergente a un centro de datos tradicional.

• Despliegue HCI de reemplazo completo reemplaza todo el entorno tradicional. Idealmente, no obtendrás aprobación para esta opción ya que causa el máximo desplazamiento de hardware y puede ser costoso. Este modelo de despliegue HCI es adecuado para proyectos de construcción de nuevos centros de datos que necesitan arquitectura de referencia.
• Despliegue HCI lado a lado se refiere a la coexistencia de una infraestructura en la nube hiperconvergente y una arquitectura heterogénea tradicional en un centro de datos. Este modelo de despliegue HCI te permite migrar la carga de trabajo a HCI a largo plazo. Como resultado, puedes reutilizar fácilmente el hardware desplazado.
• Despliegue HCI por aplicación significa que utilizas HCI para soportar aplicaciones específicas o iniciativas de computación en lugar de migrar la carga de trabajo a ella. Este modelo de despliegue es ideal para construir una nueva infraestructura de escritorio virtual o un clúster de procesamiento de big data.

Soluciones de infraestructura hiperconvergente

La infraestructura hiperconvergente es la columna vertebral de la TI moderna. Sin la solución adecuada, no puedes virtualizar sistemas tradicionales definidos por hardware. Consulta las principales soluciones HCI en 2023 aquí.

Para ser incluido en esta categoría, un producto de software debe:

• Virtualizar servidores, almacenamiento y redes de conexión.
• Respaldar y recuperar datos virtualizados.
• Escalar la infraestructura según las necesidades organizacionales.
• Conectar con otros software y hardware de infraestructura.

*Estas cinco principales soluciones de infraestructura hiperconvergente provienen del Informe Grid® de Invierno 2023 de G2. Algunas reseñas pueden estar editadas para mayor claridad.

1. Nutanix Cloud Infrastructure

Nutanix Cloud Infrastructure (NCI) cuenta con soluciones de virtualización integradas y una estructura de almacenamiento distribuido para consolidar cargas de trabajo y lograr localización de datos para un alto rendimiento.

Lo que más les gusta a los usuarios:

“La simplicidad y el poder del producto son más que fenomenales. Todo está dispuesto de manera infalible, y sin importar cuán simple parezca, todas las características que se requieren están justo frente a tu cara, y si necesitas algo más avanzado, se puede hacer desde la interfaz de línea de comandos (CLI).”

- Reseña de Nutanix Cloud Infrastructure (NCI), Jacob L.

Lo que no les gusta a los usuarios:

“Necesita mejorar su interfaz de usuario. El costo inicial puede ser más alto que otros proveedores. Además, no me gustó mucho su función de un solo clic para entender más sobre cada concepto.”

- Reseña de Nutanix Cloud Infrastructure (NCI), Sumit K.

2. StarWind Virtual SAN

StarWind Virtual SAN es una solución de infraestructura hiperconvergente de primera categoría que te permite construir un grupo de almacenamiento tolerante a fallos con espejado entre discos duros internos y servidores de hipervisor. También puedes desplegarlo o agregarlo a la infraestructura de TI existente.

Lo que más les gusta a los usuarios:

“Convierte discos de servidor y unidades flash en un grupo de almacenamiento de alto rendimiento, proporcionando almacenamiento escalable y rentable para entornos virtualizados. La alta disponibilidad y la tolerancia a fallos también están incluidas con esta solución. Solo necesitas 2 servidores para comenzar, lo que te permite crear cualquier tipo de clúster altamente disponible que puedas imaginar que requiera almacenamiento compartido, ya sea virtualización o clústeres de servidores de lenguaje de consulta estructurado (SQL).”

- Reseña de StarWind Virtual SAN, Georgian M.

Lo que no les gusta a los usuarios:

“Aunque tiene un precio razonable, sería bueno si fuera aún más asequible. En estos días, cada centavo cuenta. Además, una vez tuve que agregar soporte de emergencia las 24 horas. Pagué por el soporte (una tarifa anual) pero solo fue válido hasta la próxima renovación (solo por un par de meses). Eso no fue genial. Ese tipo de soporte debería ser prorrateado o permitido para llevarse a cabo.”

- Reseña de StarWind Virtual SAN, Chris T.

3. Huawei FusionCube BigData Machine

Huawei FusionCube BigData Machine ofrece tecnologías de aceleración innovadoras para ayudar a las empresas a construir almacenamiento de datos de alta densidad y conectar plataformas de Big Data.

Lo que más les gusta a los usuarios:

“Es bueno para la computación y muy útil cuando proporcionan un paquete único para la virtualización. El despliegue es más rápido que otros.”

- Reseña de Huawei FusionCube BigData Machine, Arpit B.

Lo que no les gusta a los usuarios:

“Requiere mucho dinero para almacenar. No es útil para ejecuciones cortas. A veces los datos estarán desajustados y desestructurados.”

- Reseña de Huawei FusionCube BigData Machine, Pradeep N.

4. VMware HCI Software

VMware HCI Software te permite converger almacenamiento físico con servidores x86 para facilitar la escalabilidad.

Lo que más les gusta a los usuarios:

“Proporciona estructura de computación, redes y almacenamiento desde una sola plataforma de servidor que es x86. Es una especie de bloque de construcción y permite a los centros de datos con varios accesos y características de escalabilidad.”

- Reseña de VMware HCI Software, Anurag K.

Lo que no les gusta a los usuarios:

“A veces había un poco de confusión sobre qué computadora estaba controlando con mis dispositivos de entrada.”

- Reseña de VMware HCI Software, Ron W.

5. VxRail

VxRail de Dell simplifica la gestión de operaciones de TI con dispositivos de infraestructura hiperconvergente completamente preconfigurados e integrados.

Lo que más les gusta a los usuarios:

“Tiene almacenamiento completamente en flash, lo que lo hace muy rápido y ofrece un alto rendimiento de operaciones de entrada/salida por segundo (IOPS). Combina almacenamiento, computación y redes en un solo dispositivo, reduciendo así el costo general y proporcionando una gestión fácil. Lo estoy usando con VMware, por lo que tenemos todas las características disponibles en VMware. El soporte de Dell también fue bueno durante la implementación.”

- Reseña de VxRail, Anurag P.

Lo que no les gusta a los usuarios:

“Falta de material de estudio y guías para ayudar con el despliegue.”

- Reseña de VxRail, Hussein H.

¿Listo para transformar tu centro de datos?

Los centros de datos están adoptando cada vez más HCI para mejorar la seguridad, facilitar la gestión, la eficiencia operativa y la consolidación de infraestructura. Imaginaste la configuración tradicional del centro de datos al comienzo de este artículo. Ahora, es tu turno de adoptar y transformar.

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