Desarrollo en la nube: fundamentos esenciales

Seguramente todos estarán de acuerdo en que:

Es realmente difícil entender los conceptos básicos del desarrollo en la nube.

Bueno, resulta que aprender los fundamentos esenciales del desarrollo en la nube no tiene porqué ser complicado...

...y en este artículo vas a ver una guía paso a paso para dominarlos.

Vas a conocer qué es el desarrollo en la nube, los distintos modelos de servicio, arquitecturas de aplicaciones, mejores prácticas, herramientas populares y más. Al final, tendrás una sólida base para empezar a construir aplicaciones en la nube.

Introducción al desarrollo en la nube

El desarrollo en la nube se refiere a la creación de aplicaciones alojadas en la nube utilizando los recursos de computación en la nube. Ofrece varios beneficios:

¿Qué es el desarrollo en la nube?

El desarrollo en la nube permite crear aplicaciones escalables que se pueden ajustar dinámicamente según la demanda. Los desarrolladores no tienen que preocuparse por la infraestructura subyacente.
Las aplicaciones en la nube son flexibles y se pueden actualizar continuamente sin causar tiempo de inactividad a los usuarios.
El desarrollo en la nube también permite una mayor colaboración entre equipos y la integración continua de código.

Modelos de servicio en la nube: IaaS, PaaS, SaaS

Existen 3 modelos principales:

IaaS (Infrastructure as a Service): se proveen recursos de computación básicos como máquinas virtuales, almacenamiento y redes. Los desarrolladores administran el sistema operativo y las aplicaciones. AWS EC2 es un ejemplo de IaaS.
PaaS (Platform as a Service): se provee un entorno de desarrollo e implementación ya configurado para construir y ejecutar aplicaciones sin gestionar la infraestructura subyacente. Ejemplos incluyen Heroku y AWS Elastic Beanstalk.
SaaS (Software as a Service): el proveedor de la nube administra todos los aspectos técnicos y el usuario solo necesita una conexión a internet y un navegador para usar la aplicación. Salesforce y Gmail son ejemplos de SaaS.

Arquitecturas de aplicaciones en la nube: Microservicios y FaaS

Dos arquitecturas populares son:

Microservicios: la aplicación se divide en servicios pequeños e independientes que se pueden implementar por separado. Permite escalar y actualizar partes específicas de la aplicación.
FaaS (Function as a Service): se ejecutan piezas pequeñas de código sin preocuparse por la infraestructura. Solo se paga por el tiempo de computación utilizado. AWS Lambda es un ejemplo de FaaS.

Principios de cloud computing y su impacto en el desarrollo

Algunos principios clave que afectan el desarrollo en la nube:

Escalabilidad horizontal: agregar más instancias en lugar de recursos a una sola instancia.
Infraestructura programable: la infraestructura se gestiona mediante código.
Tolerancia a fallos: diseñar aplicaciones que sigan funcionando ante fallas.
Elasticidad: aprovisionar y liberar recursos según sea necesario.

Estos principios permiten crear aplicaciones robustas, escalables y confiables en la nube.

¿Qué hace un desarrollador en la nube?

Un desarrollador en la nube se encarga de crear, implementar y administrar aplicaciones en la nube. Sus responsabilidades principales incluyen:

Desarrollo de aplicaciones

Diseñar y construir aplicaciones escalables y tolerantes a fallos utilizando arquitecturas en la nube como microservicios y sin servidor.
Elegir los servicios en la nube más adecuados (IaaS, PaaS, SaaS) para cada caso de uso. Por ejemplo, bases de datos en la nube, almacenamiento en la nube, etc.
Implementar prácticas modernas de desarrollo como DevOps e integración/implementación continua.

Implementación y operaciones

Empaquetar y desplegar aplicaciones en la nube en plataformas como AWS, Azure o Google Cloud.
Configurar y administrar la infraestructura en la nube subyacente (redes, servidores, escalado automático, etc).
Supervisar el rendimiento y disponibilidad de las aplicaciones implementadas.
Asegurarse de que las aplicaciones cumplan con los requisitos de seguridad y compliance.

Optimización de costos y eficiencia

Analizar y optimizar el uso de recursos en la nube para reducir costos.
Automatizar tareas manuales para mejorar la eficiencia operativa.
Aprovechar managed services en la nube para delegar tareas que no generan valor al negocio.

En resumen, el desarrollador en la nube es responsable del ciclo de vida completo de las aplicaciones en la nube, desde el código hasta la infraestructura, con foco en la escalabilidad, confiabilidad, eficiencia y reducción de costos.

¿Qué es el desarrollo de aplicaciones en la nube?

El desarrollo de aplicaciones en la nube se refiere a la creación de software que se ejecuta en la nube en lugar de en servidores locales o equipos de los usuarios. Algunas características clave:

Las aplicaciones en la nube se acceden principalmente a través de internet desde un navegador web o app móvil. Esto significa que la infraestructura y los recursos para ejecutar la app están hospedados en la nube.
Se utilizan servicios de computación en la nube como IaaS, PaaS y SaaS durante el ciclo de desarrollo de software. Por ejemplo, bases de datos cloud, almacenamiento cloud, etc. Esto agiliza el desarrollo y reduce costos.
La escalabilidad y elasticidad son aspectos clave. Las apps en la nube pueden escalar rápidamente para manejar más tráfico y usuarios según sea necesario.
Existe más énfasis en arquitecturas de microservicios y contenedores para permitir escalabilidad y portabilidad.
Se utilizan metodologías ágiles de desarrollo en la nube y DevOps para entrega e implementación continua.

En resumen, el desarrollo de aplicaciones en la nube implica construir software nativo en la nube, aprovechando al máximo los servicios y la infraestructura cloud. Esto permite crear apps escalables, elásticas y accesibles desde cualquier lugar.

¿Qué es la nube y un ejemplo?

La nube se refiere a la provisión de servicios de computación a través de internet. En lugar de poseer el hardware y el software localmente, estos recursos se alojan en data centers remotos que los usuarios pueden acceder bajo demanda.

Algunos ejemplos de servicios en la nube incluyen:

Infraestructura como servicio (IaaS): permite alquilar infraestructura de TI como servidores, almacenamiento y redes. Por ejemplo, Amazon Web Services (AWS) y Microsoft Azure.
Plataforma como servicio (PaaS): ofrece un entorno de desarrollo e implementación de aplicaciones sin necesidad de gestionar la infraestructura subyacente. Por ejemplo, Heroku y Google App Engine.
Software como servicio (SaaS): entrega aplicaciones a través de internet como un servicio. Por ejemplo, Office 365, Gmail y Salesforce.

En resumen, la computación en la nube permite acceder a recursos de TI escalables y elásticos a demanda a través de internet en lugar de poseerlos localmente. Esto reduce costos de infraestructura y permite enfocarse en innovar aplicaciones en lugar de gestionar data centers.

¿Cómo se trabaja en la nube?

Trabajar en la nube implica utilizar herramientas y servicios alojados en la nube para realizar tareas laborales de manera remota a través de internet. Esto presenta varias ventajas:

Flexibilidad

Los servicios en la nube permiten acceder a aplicaciones y archivos desde cualquier dispositivo con conexión a internet. Esto permite trabajar desde cualquier lugar y en cualquier momento.

Colaboración

Las herramientas en la nube facilitan el trabajo en equipo y la colaboración. Los miembros del equipo pueden acceder a los mismos archivos y aplicaciones para trabajar en ellos simultáneamente.

Escalabilidad

Los recursos en la nube se pueden escalar fácilmente según las necesidades del negocio. Esto reduce los costos de infraestructura y permite adaptarse rápidamente a los cambios.

Seguridad

Los proveedores en la nube invierten grandes sumas en medidas de seguridad, lo que reduce el riesgo de pérdida de datos y ataques informáticos.

En resumen, trabajar en la nube incrementa la productividad, reduce costos y permite adaptarse rápidamente a las necesidades cambiantes del negocio.

Fundamentos del desarrollo de Software en la nube

El desarrollo de software en la nube presenta ventajas únicas en comparación con los enfoques tradicionales. Al aprovechar la escalabilidad y flexibilidad de la nube, los desarrolladores pueden crear aplicaciones más ágiles y receptivas. Sin embargo, para tener éxito, es importante comprender algunos conceptos clave.

Entornos de desarrollo estandarizados y su importancia

Los entornos de desarrollo estandarizados son esenciales para la productividad en la nube. Al usar las mismas herramientas y configuraciones en todos los entornos (desarrollo, pruebas, producción), se reducen los problemas de compatibilidad y se acelera el despliegue. Los entornos estandarizados facilitan prácticas como la integración y despliegue continuos.

Por ejemplo, el uso de contenedores y herramientas como Kubernetes permite encapsular el software y sus dependencias para que se ejecuten de manera consistente en cualquier infraestructura. Esto simplifica enormemente el desarrollo y las operaciones.

Interfaces de programación de aplicaciones (APIs) en la nube

Las APIs son fundamentales para conectar servicios en la nube y crear aplicaciones compuestas. Por ejemplo, una aplicación web puede usar APIs para acceder a funciones de bases de datos, procesamiento de imágenes, inteligencia artificial, etc. de forma modular.

Las APIs permiten que las aplicaciones aprovechen fácilmente capacidades de nube bajo demanda sin preocuparse por la infraestructura subyacente. Esto promueve la arquitectura orientada a servicios.

La importancia de la arquitectura orientada a servicios (SOA)

La arquitectura SOA permite construir aplicaciones como conjuntos de servicios débilmente acoplados que se comunican a través de APIs. Por ejemplo, un servicio de gestión de usuarios, un servicio de procesamiento de pagos, etc.

Esto presenta varios beneficios: los servicios son altamente escalables y portables entre plataformas de nube, se pueden actualizar de forma independiente sin afectar el sistema completo y permite reutilizar capacidades comunes entre aplicaciones.

SOA es especialmente útil para aplicaciones complejas desarrolladas con microservicios.

Malla de servicios: facilitando la comunicación en arquitecturas de microservicios

Las arquitecturas de microservicios involucran muchos pequeños servicios que deben comunicarse. La malla de servicios ayuda a gestionar esta complejidad proporcionando funciones como:

Descubrimiento de servicios - encuentra automáticamente instancias de servicios disponibles
Enrutamiento - envía solicitudes al servicio apropiado
Equilibrio de carga - distribuye tráfico entre instancias de un servicio
Supervisión - rastreo de métricas y logs

Al enrutar todo el tráfico de red a través de la malla de servicios, se simplifica enormemente la comunicación entre servicios.

En resumen, aprovechar los patrones y herramientas adecuados es clave para un desarrollo en la nube exitoso y escalable.

Mejores prácticas para el desarrollo en la nube

Consejos prácticos para crear aplicaciones escalables, flexibles y confiables en la nube.

Diseño para escalabilidad horizontal

Para diseñar aplicaciones escalables en la nube, es clave adoptar una arquitectura orientada a servicios y sin estado (stateless). Esto significa dividir la aplicación en pequeños servicios independientes que se comuniquen a través de API. Cada servicio se ejecuta en su propio contenedor o instancia, permitiendo escalarlos por separado según la demanda.

Algunas buenas prácticas incluyen:

Usar bases de datos distribuidas como DynamoDB en lugar de bases de datos monolíticas.
Almacenar estado de sesión y caché en servicios externos como ElastiCache.
Desacoplar componentes para minimizar dependencias.
Utilizar colas de mensajes y eventos para comunicación asíncrona.

Con este enfoque es fácil escalar horizontalmente agregando más instancias de los servicios, mejorando mucho la capacidad y rendimiento.

DevOps: La integración y la implementación continuas

DevOps y sus prácticas como la integración y implementación continuas son clave para acelerar el ciclo de publicación de aplicaciones en la nube.

Recomendaciones:

Automatizar las pruebas unitarias y de integración.
Implementar CI/CD con Jenkins o CodePipeline.
Usar Infraestructura como código con CloudFormation.
Monitorear con CloudWatch.
Publicar actualizaciones con estrategia blue/green.

Con DevOps es posible detectar bugs rápidamente, entregar valor al cliente de forma continua e innovar más ágilmente.

Monitoreo y registro efectivos en aplicaciones desarrolladas en la nube

Es crítico monitorear métricas y recolectar logs de aplicaciones en la nube para poder responder ante problemas.

Habilitar CloudWatch para métricas como CPU, errores, etc.
Registrar eventos de aplicación con CloudWatch Logs.
Trazar requests con X-Ray.
Configurar alarmas para eventos críticos.
Agregar Dashboards de CloudWatch para visualizar métricas.

Esto permite entender el rendimiento, depurar rápidamente errores y mejorar la confiabilidad.

Organización en contenedores y patrones de Kubernetes

Los contenedores y orquestadores como Kubernetes facilitan el desarrollo en la nube:

Permite encapsular dependencias y configuraciones.
Simplifica despliegues y actualizaciones.
Kubernetes habilita alta disponibilidad y escalado.

Buenas prácticas:

Utilizar imágenes de contenedores optimizadas.
Definir recursos computacionales en los manifests.
Configurar health checks y auto-scaling.
Separar estado de lógica de negocio.

Los contenedores y Kubernetes son esenciales para el desarrollo moderno de aplicaciones en la nube.

Modelo de desarrollo de aplicaciones basado en contenedores y microservicios

Los contenedores y microservicios están transformando la forma en que se desarrollan aplicaciones en la nube. Ofrecen importantes beneficios en términos de portabilidad, escalabilidad y mantenibilidad.

Beneficios de los contenedores en el desarrollo en la nube

Los contenedores permiten empaquetar una aplicación con todas sus dependencias y configuraciones. Esto facilita:

Portabilidad entre entornos: los contenedores se pueden ejecutar sin cambios en entornos locales, nube pública, nube privada, etc.
Estandarización: los contenedores utilizan imágenes que siguen estándares, lo que simplifica su implementación.
Aislamiento: cada contenedor se ejecuta aislado del resto, evitando conflictos.
Escalabilidad: es sencillo escalar horizontalmente agregando o quitando instancias de contenedores.

En resumen, los contenedores traen grandes ventajas para crear aplicaciones portables y escalables en la nube.

Microservicios: Desacoplamiento y agilidad en arquitectura en la nube

Los microservicios son aplicaciones pequeñas, independientes y con una única responsabilidad, que se comunican a través de API. Sus ventajas incluyen:

Agilidad: al ser pequeños, son más fáciles de desarrollar y mantener.
Escalabilidad: se pueden escalar de forma independiente.
Resiliencia: si un servicio falla, el resto sigue funcionando.
Flexibilidad tecnológica: cada servicio puede usar la tecnología más adecuada.

Con microservicios es más fácil innovar y responder a cambios en los requisitos.

Registro de contenedores y su rol en la organización de imágenes

El registro de contenedores permite almacenar y distribuir imágenes de contenedores de forma segura. Sus funciones principales:

Almacenamiento centralizado de imágenes
Control de versiones
Seguridad y permisos
Optimización para la distribución eficiente

Tener un registro facilita la colaboración entre equipos y la reutilización de imágenes estandarizadas.

Sistemas con estado y sin estado: Consideraciones para microservicios

Sin estado: no guardan datos, simplificando escalabilidad y resiliencia. Útiles para funcionalidades independientes.
Con estado: mantienen estado en almacenamiento persistente. Apropiados para funciones con lógica de negocio compleja.

Es importante evaluar requisitos no funcionales y trade-offs. En algunos casos combinar ambos modelos es la mejor opción.

La tendencia hacia contenedores y microservicios está transformando los enfoques de desarrollo de aplicaciones en la nube, permitiendo innovación continua.

Herramientas populares para el desarrollo en la nube

El desarrollo en la nube se ha vuelto cada vez más popular en los últimos años. Existen varias plataformas y herramientas que permiten a los desarrolladores construir y alojar aplicaciones en la nube de manera sencilla y escalable. Algunas de las opciones más populares incluyen:

AWS y sus servicios para desarrollo en la nube

Amazon Web Services (AWS) ofrece una amplia gama de servicios en la nube que permiten a los desarrolladores crear aplicaciones sin preocuparse por la infraestructura subyacente. Algunos servicios clave de AWS para el desarrollo en la nube incluyen:

EC2: Máquinas virtuales que proporcionan capacidad informática en la nube. Permite escalar fácilmente recursos según sea necesario.
S3: Almacenamiento de objetos altamente escalable y seguro. Útil para alojar assets de aplicaciones.
DynamoDB: Base de datos NoSQL totalmente administrada que ofrece un rendimiento rápido y predecible.
Lambda: Permite ejecutar código sin provisionar ni administrar servidores. Es la base de la informática sin servidor.
API Gateway: Facilita la creación, publicación, mantenimiento, monitoreo y protección de API a cualquier escala.

Estos y otros servicios de AWS permiten a los desarrolladores enfocarse en construir aplicaciones innovadoras en la nube.

Azure: Plataforma de desarrollo en la nube de Microsoft

Microsoft Azure es otra plataforma en la nube muy popular que ofrece una amplia gama de herramientas y servicios para desarrolladores. Algunos aspectos destacados de Azure para el desarrollo en la nube son:

Máquinas virtuales, contenedores y entornos sin servidor para alojar aplicaciones.
Base de datos relacionales y NoSQL para almacenar datos.
Azure DevOps para la integración y la implementación continuas.
Azure Kubernetes Service (AKS) para la orquestación de contenedores.
Azure Functions para crear aplicaciones sin servidor basadas en eventos.

Azure también tiene una gran cantidad de herramientas y marcos de trabajo para lenguajes populares como .NET, Java, Python y JavaScript.

Google Cloud: Creando aplicaciones escalables

Google Cloud Platform (GCP) es otra opción excelente para crear aplicaciones escalables en la nube. Al igual que AWS y Azure, GCP ofrece una amplia gama de servicios, pero se destaca en áreas como:

Informática sin servidor con Cloud Functions
Machine Learning a través de AI Platform
Analítica de Big Data mediante BigQuery
Contenedores y Kubernetes con GKE

Una ventaja clave de GCP es que aprovecha la misma infraestructura que Google utiliza internamente para sus productos a gran escala. Esto permite a los desarrolladores crear aplicaciones altamente escalables en la nube.

Kubernetes y la orquestación de contenedores

Kubernetes se ha convertido en el estándar de facto para administrar contenedores en producción. Proporciona características cruciales como:

Despliegue y escalado automático de aplicaciones contenerizadas
Distribución de contenedores entre hosts
Escalado horizontal de aplicaciones para satisfacer demandas cambiantes
Balanceo de carga y enrutamiento de red
Actualizaciones y reversión de aplicaciones sin downtime

Tanto AWS, Azure y GCP ofrecen servicios administrados de Kubernetes que facilitan su uso para los desarrolladores. Dominar Kubernetes es clave para construir aplicaciones nativas de la nube altamente escalables y portables.

En resumen, existen excelentes opciones de plataformas y herramientas para crear aplicaciones modernas en la nube. AWS, Azure, GCP y Kubernetes lideran el mercado actualmente y permiten a los desarrolladores innovar rápidamente en la nube.

Casos de uso comunes para aplicaciones en la nube

Las aplicaciones en la nube ofrecen grandes beneficios de escalabilidad, flexibilidad y reducción de costos. Algunos casos de uso común incluyen:

Aplicaciones web y su escalabilidad en la nube

Las aplicaciones web pueden escalar fácilmente en la nube para manejar picos de tráfico. Por ejemplo, un sitio de comercio electrónico puede aumentar recursos para la temporada navideña.
Servicios como AWS Auto Scaling permiten agregar o quitar instancias según la demanda. Esto reduce costos cuando el tráfico es bajo.
Tecnologías como los contenedores y Kubernetes facilitan el despliegue y la administración de aplicaciones web escalables.

Procesamiento de big data con infraestructura en la nube

La nube permite procesar grandes conjuntos de datos de forma rentable. Servicios como Amazon EMR ofrecen clústeres de Hadoop listos para analizar terabytes de datos.
Otras herramientas como AWS Glue y Athena permiten extraer, transformar y analizar datos sin necesidad de administrar la infraestructura.
El procesamiento serverless con AWS Lambda es ideal para tareas por lotes como ETL, clasificación de datos y generación de informes.

Desarrollo de aplicaciones móviles para empresas con servicios en la nube

Plataformas como AWS Amplify y Azure App Service simplifican la creación de aplicaciones iOS y Android con funciones en la nube integradas.
Los desarrolladores pueden agregar características como notificaciones push, almacenamiento en la nube y sincronización de datos sin preocuparse por la infraestructura.
La nube también permite implementar lógica de backend compleja con funciones sin servidor para admitir aplicaciones móviles.

Modernización de las aplicaciones Java en la nube

Migrar aplicaciones Java heredadas a la nube puede mejorar el rendimiento y la escalabilidad.
AWS ofrece herramientas para contenerizar aplicaciones Java, lo que facilita su implementación en la nube.
Plataformas como AWS Elastic Beanstalk y Azure App Service permiten implementar aplicaciones Java en contenedores sin necesidad de administrar servidores.
El uso de bases de datos administradas como Amazon Aurora puede mejorar el rendimiento de aplicaciones Java.

En resumen, la nube permite crear aplicaciones escalables, flexibles y de alto rendimiento para diversos casos de uso. Desde sitios web hasta procesamiento de datos y aplicaciones móviles, la nube agrega valor en cualquier industria.

Conclusión: Resumen y próximos pasos en el desarrollo en la nube

El desarrollo en la nube ofrece muchas ventajas, como escalabilidad, flexibilidad y eficiencia de costos. Al adoptar una estrategia de nube, las empresas pueden acelerar el tiempo de comercialización, probar nuevas ideas más rápido y enfocarse en ofrecer valor al cliente en lugar de administrar infraestructura.

Claves para el éxito en el desarrollo en la nube

Adoptar una arquitectura de microservicios permite que las aplicaciones sean flexibles y escalables. Los microservicios pueden implementarse y actualizarse de forma independiente.
Usar contenedores como Docker para empaquetar servicios facilita el despliegue y la portabilidad entre entornos. Los contenedores proporcionan consistencia.
Automatizar procesos de integración y entrega continua con herramientas como Jenkins acelera los ciclos de desarrollo y reduce riesgos.
Monitorear aplicaciones con métricas y registrar eventos ayuda a mantener la disponibilidad y rápidamente detectar problemas.
Aprovechar servicios administrados como bases de datos, almacenamiento, redes y computación elimina la necesidad de administrar infraestructura.

Mantenerse actualizado con las tendencias de cloud computing

Dado el rápido ritmo de innovación en la informática en la nube, es importante mantenerse al día con las últimas tendencias y tecnologías. Algunas áreas clave para seguir son:

Nuevos servicios de proveedores de nube como AWS, Azure y Google Cloud.
Avances en contenedores y orquestación con Docker, Kubernetes y OpenShift.
Serverless y Function-as-a-Service (FaaS) para ejecutar código sin administrar servidores.
Herramientas y prácticas de DevOps como CI/CD, infraestructura como código, y monitoreo.
Tecnologías emergentes como edge computing, inteligencia artificial y aprendizaje automático.

Mantenerse informado sobre estas áreas ayudará a identificar nuevas oportunidades y optimizar aplicaciones en la nube. Conferencias, blogs, cursos en línea y comunidades de desarrolladores son excelentes recursos para esta educación continua.

AWS Seguridad: Fundamentos Esenciales