Almacenamiento en la nube: ¿Qué es? y ¿Cómo funciona?

Los datos se han convertido en el elemento vital de casi todas las empresas hoy en día y, a medida que la nube ha surgido como una solución clave, la demanda de servicios de almacenamiento de datos confiables, flexibles y seguros continúa aumentando. Los sistemas de almacenamiento locales tradicionales a menudo tienen dificultades para seguir el ritmo del crecimiento exponencial de los datos y del panorama normativo y de cumplimiento en rápida evolución. En consecuencia, las empresas almacenan, acceden y gestionan cada vez más sus datos a través del almacenamiento en la nube.

El almacenamiento en la nube es un modelo de almacenamiento de datos basado en la nube en el que los datos residen en servidores remotos, propiedad y operado por un proveedor de servicios en la nube (CSP) y a los que se accede a través de una conexión de red. Las organizaciones están recurriendo al almacenamiento en la nube debido a su conveniencia, escalabilidad, rentabilidad y funciones adicionales.

Centro Infra proporciona una descripción general completa del almacenamiento en la nube, profundizando en su funcionamiento, importancia y cómo supera a los métodos de almacenamiento tradicionales. También exploramos sus variados tipos, arquitecturas, numerosas ventajas y proveedores líderes. Este análisis ayuda a las organizaciones a seleccionar un sistema de almacenamiento en la nube que se alinee con los requisitos individuales y verticales específicos de su industria.

¿Qué es el almacenamiento en la nube?

El almacenamiento en la nube es un modelo de almacenamiento de datos como servicio (STaaS) que permite a los usuarios guardar y acceder a datos en servidores remotos en la nube a través de una conexión de red, generalmente Internet. Estos servidores de almacenamiento en la nube se basan en técnicas de virtualización, lo que permite la asignación dinámica de recursos, el equilibrio de la carga de trabajo y la escalabilidad instantánea basada en la demanda en respuesta a las demandas fluctuantes de los usuarios.

Los proveedores de servicios de almacenamiento en la nube suelen ofrecer una amplia gama de ofertas adicionales que añaden valor al servicio de almacenamiento básico. Estos incluyen copia de seguridad de datos, que ayuda a proteger los datos contra pérdidas o daños; sincronización de archivos, que garantiza la coherencia de los datos en múltiples dispositivos o usuarios; y alojamiento de aplicaciones, que puede reducir significativamente los costos de infraestructura para las empresas.

En general, las organizaciones pueden optar por utilizar el almacenamiento en la nube para varios fines, entre ellos:

• Almacenamiento de uso general para casos de uso empresarial cotidianos
• Protección de datos y continuidad del negocio a través de funcionalidades de replicación y respaldo de datos, reduciendo los riesgos asociados con la pérdida de datos y el tiempo de inactividad.
• Archivado de datos para la retención de datos a largo plazo para cumplir con estrictos requisitos normativos y de cumplimiento, como el Reglamento general de protección de datos (GDPR) en la Unión Europea.

¿Cómo funciona el almacenamiento en la nube?

El almacenamiento en la nube funciona de manera similar a otros servicios basados ​​en la nube. Básicamente, un proveedor de servicios en la nube (CSP) como Amazon Web Services (AWS) posee y opera una vasta red de centros de datos distribuidos globalmente y ofrece capacidad de almacenamiento a sus clientes a través de una conexión de red pública o privada, cobrando solo por el espacio de almacenamiento real utilizado.

Este sistema abstrae la infraestructura de almacenamiento físico, incluidos componentes como discos duros y unidades de estado sólido (SSD), lo que permite a los usuarios interactuar a través de una interfaz bien definida. Permite la gestión de autoservicio, lo que significa que los usuarios pueden gestionar sus necesidades de almacenamiento sin necesidad de interacción directa con el hardware subyacente.

Las organizaciones generalmente establecen su conexión al almacenamiento en la nube a través de Internet o una conexión física dedicada como AWS Direct Connect o Azure ExpressRoute. Una vez que los datos se cargan en el servicio de almacenamiento en la nube, se distribuyen y replican automáticamente en Múltiples servidores y ubicaciones geográficas, conocidas como regiones y zonas de disponibilidad. Esta redundancia es una característica crítica del almacenamiento en la nube, ya que proporciona tolerancia a fallas y garantiza la disponibilidad de los datos incluso en caso de interrupciones localizadas.

El acceso a los datos almacenados es versátil: los usuarios pueden recuperar o cargar datos a través de diversos medios, como portales web, aplicaciones y herramientas de gestión de almacenamiento. Además, las aplicaciones pueden utilizar protocolos de transferencia de archivos estándar como FTP o API como la API REST de Amazon S3, lo que permite a los desarrolladores integrar sin problemas sus aplicaciones de software directamente con el servicio de almacenamiento en la nube.

¿Por qué es importante el almacenamiento en la nube?

En la era digital actual, los sistemas de almacenamiento empresarial se enfrentan a volúmenes de datos en crecimiento exponencial que se originan en diversas fuentes, como dispositivos IoT, aplicaciones móviles y operaciones comerciales. Cumplir los estrictos requisitos de seguridad, rendimiento y resiliencia de los datos, y al mismo tiempo proporcionar la [infraestructura y recursos] necesarios (https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5565955), normalmente genera los costos continuos más altos para la mayoría de las organizaciones. Aquí es donde interviene el almacenamiento en la nube, transformando la forma en que las organizaciones almacenan y administran datos al permitir un fácil acceso desde cualquier ubicación con conexión a Internet.

El almacenamiento en la nube ofrece escalabilidad, elasticidad y flexibilidad inmediatas. Este sistema basado en la nube permite a las organizaciones ajustar su capacidad de almacenamiento en tiempo real según sea necesario, eliminando la carga de los costos iniciales de adquisición de hardware y los largos plazos asociados con la expansión de la infraestructura física. Ofrece la rentabilidad de un modelo de precios de pago por uso, junto con sólidas de seguridad como medidas de cifrado en reposo y en tránsito, así como autenticación multifactor. Además, muchos proveedores ofrecen soluciones de continuidad empresarial y recuperación ante desastres, lo que garantiza que los datos se puedan restaurar de forma rápida y sin problemas en caso de una eventualidad.

Las características emergentes en el ámbito del almacenamiento en la nube, como la inteligencia artificial (IA), el aprendizaje automático (ML) y el análisis avanzado, mejoran aún más la propuesta de valor de la nube, ofreciendo información predictiva sobre tendencias de datos, patrones de uso y posibles anomalías. Como tal, el almacenamiento en la nube se está volviendo rápidamente esencial para las organizaciones líderes, transformando su gestión de datos y eficiencia operativa.

Almacenamiento en la nube versus almacenamiento tradicional

La principal diferencia entre el almacenamiento en la nube y el almacenamiento de hardware local tradicional radica en la ubicación del almacenamiento y el método de accesibilidad. El almacenamiento en la nube almacena datos en servidores remotos a los que se puede acceder a través de una conexión a Internet. Este modelo facilita el acceso global, la escalabilidad instantánea y la copia de seguridad automática.

Por el contrario, el almacenamiento tradicional (como servidores locales o discos duros externos) puede requerir gestión manual, espacio físico dedicado y una inversión inicial en adquisiciones. Sin embargo, el almacenamiento tradicional proporciona un acceso directo más rápido y más control sobre los datos, lo que lo hace adecuado para operaciones sensibles a los datos y redes locales de alta velocidad.

Las organizaciones pueden elegir un modelo de almacenamiento en función de sus necesidades específicas de accesibilidad, costo, control, espacio y seguridad. Por ejemplo, el almacenamiento local tradicional puede ser más rentable en determinadas circunstancias, como cuando las organizaciones mueven o recuperan con frecuencia grandes cantidades de datos. Por el contrario, el modelo de pago por uso de almacenamiento en la nube puede resultar costoso cuando se tienen en cuenta los cargos por transferencia de datos y salida, lo que aumenta significativamente el costo total del uso de dichos servicios.

Tipos de almacenamiento en la nube

El almacenamiento en la nube puede ser de diferentes tipos (almacenamiento en bloques, almacenamiento de objetos y almacenamiento de archivos), cada uno diseñado para casos de uso específicos. Utilizan interfaces y protocolos distintos, pero todos tienen el propósito común de almacenar datos sin procesar.

Almacenamiento en bloque

El almacenamiento en bloques, una forma tradicional de almacenamiento de datos, guarda datos en unidades de tamaño fijo conocidas como bloques. Cada bloque se gestiona individualmente y se manipula de forma independiente, lo que proporciona un control granular sobre el almacenamiento de datos. Esta característica distintiva permite que las aplicaciones, especialmente aquellas con uso intensivo de E/S, como bases de datos SQL o máquinas virtuales (VM) de alta demanda, interactúen directamente con el medio de almacenamiento. Elimina la necesidad de procesamiento adicional o traducciones de protocolos, lo que resulta en una reducción de la latencia y mejoras en los tiempos de respuesta.

Operando de manera similar a un disco duro tradicional en una PC, cada bloque en el almacenamiento en bloque puede acomodar cualquier tipo de sistema de archivos, desde NTFS hasta ext4. Esta versatilidad hace que el almacenamiento en bloque sea una solución ideal para aumentar el almacenamiento de instancias informáticas, como las de Amazon EC2, que tienen almacenamiento adjunto limitado o nulo. Los usuarios pueden crear, asignar y ampliar bloques de almacenamiento de manera flexible, y adjuntarlos o desconectarlos de estas instancias informáticas según la demanda computacional.

Si bien el almacenamiento en bloque tiende a ser más costoso que otros tipos de almacenamiento, como el almacenamiento de objetos o archivos, su rendimiento superior lo convierte en una excelente opción para aplicaciones que requieren almacenamiento de alta velocidad. Ofrece ventajas notables, que incluyen baja latencia, alto rendimiento de E/S, escalabilidad e integridad de datos.

Almacenamiento de objetos

El almacenamiento de objetos, también conocido como almacenamiento de blobs, es el tipo de almacenamiento más común en la nube. Organiza y gestiona datos como objetos discretos, que pueden ser archivos de cualquier tamaño o forma. Cada objeto contiene no solo los datos en sí, sino que también contiene metadatos extensos y un identificador único a nivel mundial para facilitar el acceso y la recuperación a través de Internet. A diferencia de los sistemas de archivos tradicionales que utilizan una estructura de carpetas jerárquicas, el almacenamiento de objetos, como Amazon S3, mantiene los datos en un espacio de nombres plano, lo que promueve una fácil escalabilidad. Dentro de cada espacio de nombres, los objetos se compartimentan en depósitos, que son contenedores lógicos diseñados para organizar objetos según temas como proyecto, propósito o propiedad.

El almacenamiento de objetos suele introducir una mayor latencia en comparación con el almacenamiento en bloques o los sistemas de almacenamiento de archivos. Esto se debe a que el almacenamiento de objetos opera en un nivel más alto de abstracción, lo que implica la gestión de capas de metadatos adicionales y procesos complejos de recuperación de datos. A pesar de esto, la alta escalabilidad y rentabilidad del almacenamiento de objetos lo convierten en la opción preferida para almacenar grandes cantidades de datos no estructurados. Esto abarca varios tipos de datos, como documentos, medios digitales (imágenes y vídeos), copias de seguridad del sistema y archivos de registro de aplicaciones.

Sin embargo, una característica clave de los sistemas de almacenamiento de objetos es que la modificación de archivos normalmente requiere volver a cargar el archivo completo. Por lo tanto, resulta más adecuado para casos de uso que requieren modificaciones poco frecuentes, como archivado a largo plazo, copias de seguridad, almacenamiento de instantáneas o clones de volúmenes en bloque, archivos estáticos que sirven para aplicaciones web y lagos de datos para análisis de big data.

Almacenamiento de archivos

El almacenamiento de archivos organiza y gestiona datos utilizando una estructura jerárquica tradicional, similar a un sistema de archivos típico con archivos y directorios. Estos archivos, complementados con metadatos como nombres, tamaños, permisos y marcas de tiempo, se almacenan en carpetas basadas en la nube. Esta jerarquía agiliza la organización y navegación de archivos, algo crucial para la gestión de datos a gran escala en la nube. Aunque tiende a tener una latencia más alta que el almacenamiento en bloque, un tipo de almacenamiento en la nube más orientado al rendimiento, el almacenamiento de archivos es generalmente una opción más rentable.

El almacenamiento de archivos y el almacenamiento de objetos, dos tipos de claves de almacenamiento en la nube, manejan datos como archivos. Sin embargo, el almacenamiento de archivos está diseñado específicamente para administrar archivos que se modifican con frecuencia, como los de una base de datos en vivo basada en la nube. Esto lo convierte en una opción ideal para aplicaciones y conjuntos de datos en la nube que requieren acceso simultáneo a archivos y manipulación por parte de Múltiples usuarios o sistemas.

Arquitecturas de almacenamiento en la nube

El almacenamiento se implementa en la nube a través de varias arquitecturas y sistemas, incluido el almacenamiento conectado a la red (NAS), la red de área de almacenamiento (SAN), los sistemas de archivos distribuidos (DFS) y el almacenamiento definido por software (SDS).

Almacenamiento conectado a la red (NAS)

El almacenamiento conectado a la red (NAS) se refiere a una arquitectura de almacenamiento de archivos dedicada donde los discos duros o SSD están conectados a una red, lo que facilita el acceso a los datos a nivel de archivos. Es una configuración ventajosa que permite que múltiples usuarios o aplicaciones accedan y compartan archivos simultáneamente a través de una red. Los proveedores de servicios en la nube (CSP) ofrecen con frecuencia NAS como servicio, presentando los beneficios del almacenamiento de archivos escalables, de pago por uso y compartido dentro del entorno de la nube. Este servicio permite a las organizaciones almacenar, administrar y realizar copias de seguridad de sus archivos en una ubicación segura y centralizada, accesible globalmente a través de Internet.

Los clientes o aplicaciones pueden acceder al Cloud NAS mediante protocolos estándar basados ​​en archivos, como el Sistema de archivos de red (NFS) o el Bloque de mensajes del servidor (SMB). Esta compatibilidad garantiza una integración perfecta con aplicaciones existentes y sistemas heredados que dependen exclusivamente del acceso basado en archivos, simplificando así la gestión de datos y mejorando la eficiencia operativa.

Red de área de almacenamiento (SAN)

Una red de área de almacenamiento (SAN) es una red dedicada de alta velocidad que consta de dispositivos de almacenamiento interconectados, como discos duros, unidades de estado sólido (SSD) o unidades de disco óptico. Estos dispositivos proporcionan almacenamiento en bloque tanto a individuos como a organizaciones. Al reconocer la necesidad de soluciones de almacenamiento en bloques escalables y confiables, muchos proveedores de servicios en la nube (CSP) ofrecen SAN como servicio. Este servicio es crucial para las organizaciones que manejan grandes bases de datos o cargas de trabajo con muchas transacciones y necesitan un acceso rápido a nivel de bloque a sus datos.

El acceso a una SAN en la nube se habilita a través de protocolos específicos como Fibre Channel, un protocolo de red de alta velocidad diseñado específicamente para SAN, e Internet Small Computer Systems Interface (iSCSI), que facilita el acceso al almacenamiento a nivel de bloque a través de redes IP compartidas.

Aunque las SAN pueden implicar una configuración compleja que requiere una configuración significativa y soporte continuo, ofrecen una clara ventaja en términos de velocidad sobre alternativas como el almacenamiento conectado a la red (NAS), especialmente crítica para aplicaciones en tiempo real basadas en la nube.

Sistemas de archivos distribuidos (DFS)

Los sistemas de archivos distribuidos (DFS) representan una arquitectura de sistema de archivos que distribuye archivos y datos entre múltiples nodos o servidores dentro de una red, un elemento crucial de la infraestructura moderna de almacenamiento en la nube. Adoptados principalmente en aplicaciones nativas de la nube a gran escala, como servicios de streaming o análisis de big data, atienden eficazmente operaciones con uso intensivo de datos.

DFS se puede implementar de manera eficiente tanto en entornos de almacenamiento conectados a la red (NAS), que es óptimo para compartir archivos a través de una red, como en entornos de red de área de almacenamiento (SAN), donde el almacenamiento a nivel de bloque es esencial. Al aprovechar DFS, los proveedores de servicios en la nube (CSP) pueden gestionar y difundir datos estratégicamente entre diversos nodos de almacenamiento, regiones o zonas de disponibilidad.

Esta estrategia proporciona alta disponibilidad, promueve la tolerancia a fallas y facilita el acceso eficiente a los datos, una medida clave del rendimiento para las soluciones de almacenamiento basadas en la nube.

Almacenamiento definido por software (SDS)

El almacenamiento definido por software (SDS) representa una arquitectura de almacenamiento en la que los recursos de almacenamiento y las funcionalidades de gestión se abstraen de la infraestructura física del hardware. Este desacoplamiento permite a las organizaciones virtualizar sus recursos de almacenamiento, un método que proporciona mayor flexibilidad, escalabilidad, optimización de recursos y facilidad de administración.

Los proveedores de servicios en la nube (CSP) ofrecen un plano de control de almacenamiento que está completamente desacoplado de sus dispositivos de almacenamiento físico. Este diseño exponen la infraestructura subyacente como un conjunto virtualizado de recursos de almacenamiento. Como resultado, simplifica la agregación de capacidad de almacenamiento y la asignación dinámica en función de requisitos fluctuantes, ya sea que provengan de aplicaciones con uso intensivo de datos o de las necesidades de los usuarios individuales dentro de una organización.

Ventajas del almacenamiento en la nube

El almacenamiento en la nube ofrece numerosas ventajas para individuos y empresas, incluyendo escalabilidad, rentabilidad, recuperación ante desastres, actualizaciones y copias de seguridad automáticas, requisitos de TI reducidos y accesibilidad.

1. Escalabilidad: los servicios de almacenamiento en la nube ofrecen escalabilidad dinámica, lo que permite a los usuarios ajustar rápidamente su capacidad de almacenamiento según los requisitos. Esta flexibilidad ayuda a las organizaciones a adaptarse a las cambiantes necesidades de almacenamiento sin temor a quedarse sin espacio o desperdiciar recursos en almacenamiento no utilizados.
2. Eficiencia de costos: al operar con un modelo de pago por uso, los sistemas de almacenamiento en la nube como Amazon S3 eliminan la necesidad de importantes desembolsos de capital inicial. Los usuarios solo pagan por la cantidad exacta de almacenamiento que utilizan, lo que mejora la rentabilidad.
3. Recuperación ante desastres: al actuar como una sólida solución de recuperación ante desastres, el almacenamiento en la nube permite a las organizaciones realizar copias de seguridad de sus datos en la nube. Esto evita la necesidad de una expansión continua de los sistemas de almacenamiento locales. En caso de falla del sistema local, los datos aún permanecen almacenados de forma segura en la nube.
4. Actualizaciones y copias de seguridad automáticas: muchos servicios de almacenamiento en la nube actualizan y realizan copias de seguridad de los archivos automáticamente. Esto no sólo garantiza la integridad de los datos, sino que también proporciona una red de seguridad contra la pérdida de datos, con funciones como opciones de restauración y retención de basura.
5. Requisitos de TI reducidos: al minimizar la necesidad de una amplia infraestructura de TI local, los servicios de almacenamiento en la nube alivian la carga de trabajo del personal de TI, lo que genera mayores ahorros de costos y les permite concentrarse en tareas estratégicas en lugar del mantenimiento de rutina.
6. Accesibilidad: mediante una conexión a Internet, se puede acceder a los servicios de almacenamiento en la nube desde cualquier lugar. Esto el promueve el trabajo remoto y fomenta la colaboración efectiva entre equipos geográficamente dispersos, con carpetas compartidas e historial de versiones de archivos.

Proveedores de almacenamiento en la nube

Muchos proveedores de servicios en la nube (CSP) ofrecen opciones flexibles de almacenamiento en la nube, junto con funciones como copia de seguridad de datos y sincronización de archivos. Si bien los distintos proveedores pueden utilizar terminología distinta para describir conceptos de almacenamiento similares, la idea central sigue siendo la misma: almacenar y gestionar datos en la nube.

A continuación se describen ejemplos de las ofertas de almacenamiento en bloques, almacenamiento de objetos y almacenamiento de archivos de los principales CSP:

Cómo acceder al almacenamiento en la nube

Un aspecto fundamental de cualquier sistema de almacenamiento es la velocidad y facilidad con la que se puede acceder a los datos cuando sea necesario. Las organizaciones tienen varias opciones para acceder al almacenamiento en la nube, según sus requisitos específicos de accesibilidad a los datos, sus preocupaciones de seguridad y el proveedor de servicios en la nube (CSP) elegido:

1. Portales web y aplicaciones móviles y de escritorio: Los CSP ofrecen portales o paneles de control basados ​​en web que las organizaciones pueden usar a través de navegadores web para acceder y administrar sus datos almacenados. También pueden ofrecer aplicaciones dedicadas a crear una carpeta sincronizada en las computadoras y dispositivos móviles de los usuarios, permitiéndoles acceder y administrar archivos directamente desde sus dispositivos. Estos portales y aplicaciones utilizan protocolos HTTP/HTTPS para establecer una conexión entre el dispositivo del usuario y los servidores en la nube del proveedor.
2. API de servicios web: Los CSP suelen ofrecer API que permiten a los desarrolladores de software integrar la funcionalidad de almacenamiento en la nube en sus propias aplicaciones y sistemas, proporcionando así acceso y control personalizado. Estas API, a menudo de naturaleza RESTful, ofrecen una forma simplificada de interactuar con los servicios de almacenamiento en la nube, lo que permite una integración perfecta, una gestión de datos eficiente y, a menudo, operaciones de datos automatizadas. La API de servicios web específicos utilizados puede variar según el CSP, pero la mayoría utiliza protocolos HTTP/HTTPS seguros para su API.
3. Protocolos de transferencia de archivos: muchos CSP admiten protocolos de transferencia de archivos estándar, como el sistema de archivos de red (NFS), el sistema de archivos común de Internet (CIFS), FTP (protocolo de transferencia de archivos), SFTP (protocolo seguro de transferencia de archivos) y creación y control de versiones distribuidas basadas en web (WebDAV). WebDAV, una extensión de HTTP, facilita el acceso colaborativo y la gestión de archivos en un servidor remoto. Estos protocolos suelen proporcionar un acceso a los datos más rápido que las API de servicios web, especialmente para grandes conjuntos de datos.
4. API basada en bloques: más allá de las API de servicios web, los CSP también pueden ofrecer API basadas en bloques para la interacción de datos de nivel inferior. Estas API otorgan a los usuarios y a las aplicaciones acceso directo a bloques de almacenamiento: fragmentos de datos de tamaño fijo, que brindan un control más granular y un manejo eficiente de grandes conjuntos de datos. Las API basadas en bloques utilizan protocolos como Internet Small Computer System Interface (iSCSI) y Non-Volatile Memory Express (NVMe) sobre Fabrics para operaciones de datos sólidos y rápidos.