TEMA 57

Cloud Computing: IaaS, PaaS y SaaS

Modelos de Nube, Hiperconvergencia, Virtualización y Contenedores en el Servicio Andaluz de Salud

1. Introducción al Cloud Computing

Cloud Computing o computación en la nube es un paradigma de provisión de recursos informáticos bajo demanda a través de Internet, con pago basado en el uso real (pay-as-you-go). En lugar de adquirir, configurar y mantener infraestructura física, las organizaciones pueden acceder a recursos virtualizados gestionados por proveedores especializados.

El concepto no es nuevo – servicios de tiempo compartido en mainframes de los años 60 ya implementaban ideas similares – pero la convergencia de virtualización madura, redes de alta velocidad, automatización y modelos comerciales innovadores ha permitido su explosión desde mediados de los años 2000.

1.1. Definición del NIST

El National Institute of Standards and Technology (NIST) proporciona la definición estándar más aceptada de Cloud Computing:

1.2. Características Esenciales del Cloud Computing

Según el NIST, un servicio debe cumplir cinco características esenciales para considerarse Cloud Computing:

1. Autoservicio bajo demanda (On-demand self-service): Los usuarios pueden aprovisionar recursos computacionales automáticamente sin requerir interacción humana con el proveedor. Ejemplo: crear una máquina virtual desde un portal web en minutos.
2. Acceso amplio a la red (Broad network access): Los servicios están disponibles a través de la red mediante mecanismos estándar que permiten el acceso desde dispositivos heterogéneos (móviles, tablets, portátiles, estaciones de trabajo).
3. Pool de recursos (Resource pooling): Los recursos del proveedor se agrupan para servir a múltiples clientes mediante un modelo multi-tenant, con recursos físicos y virtuales asignados y reasignados dinámicamente según la demanda. Los clientes generalmente no conocen la ubicación exacta de los recursos.
4. Elasticidad rápida (Rapid elasticity): Los recursos pueden aprovisionarse y liberarse elásticamente, en algunos casos automáticamente, para escalar rápidamente hacia arriba o hacia abajo según la demanda. Para el usuario, los recursos disponibles parecen ilimitados y pueden adquirirse en cualquier cantidad en cualquier momento.
5. Servicio medido (Measured service): Los sistemas cloud controlan y optimizan automáticamente el uso de recursos mediante capacidades de medición apropiadas al tipo de servicio (almacenamiento, procesamiento, ancho de banda, cuentas de usuario activas). El uso de recursos puede ser monitorizado, controlado y reportado, proporcionando transparencia tanto al proveedor como al consumidor.

1.3. Evolución Histórica del Cloud Computing

• 1960s – Time-sharing: Compartición de tiempo en mainframes, pionera del concepto de recursos compartidos
• 1990s – ASP (Application Service Providers): Primeros modelos de aplicaciones alojadas centralmente
• 2002 – Amazon Web Services (AWS): Inicio de servicios web de infraestructura
• 2006 – AWS EC2: Lanzamiento del servicio de computación elástica que marca el inicio moderno del cloud
• 2008 – Google App Engine: Primera plataforma PaaS pública importante
• 2010 – Microsoft Azure: Microsoft entra en el mercado cloud público
• 2010s – Maduración: Explosión de servicios cloud, consolidación de proveedores, adopción empresarial masiva
• 2020s – Cloud-native: Arquitecturas diseñadas específicamente para cloud, microservicios, contenedores, serverless

1.4. Ventajas del Cloud Computing

Ventaja	Descripción	Impacto en la Organización
Reducción de CAPEX	No requiere inversión inicial en hardware, software, CPD	Conversión de costes de capital a operacionales (OPEX)
Escalabilidad	Escalar recursos hacia arriba/abajo según demanda	Adaptación ágil a picos de carga sin sobreaprovisionamiento
Agilidad	Aprovisionamiento de recursos en minutos vs semanas/meses	Aceleración del time-to-market de proyectos
Enfoque en core business	El proveedor gestiona infraestructura y operaciones	El equipo TI se enfoca en innovación vs mantenimiento
Alta disponibilidad	SLAs de 99.9%-99.99%, infraestructura redundante	Mejora de continuidad de negocio sin inversión propia
Alcance global	Despliegue en múltiples regiones geográficas	Baja latencia para usuarios globales
Innovación continua	Acceso a tecnologías de vanguardia (IA, ML, IoT)	Experimentación sin inversión en infraestructura especializada
Disaster Recovery	Respaldo geográfico y recuperación automatizada	DR empresarial al alcance de cualquier organización

1.5. Desafíos del Cloud Computing

2. Mapa Conceptual del Tema

3. Modelos de Servicio Cloud

Los modelos de servicio definen qué capas de la pila tecnológica gestiona el proveedor cloud y cuáles gestiona el cliente. Existe un espectro desde infraestructura pura (IaaS) hasta aplicaciones completas (SaaS).

3.1. IaaS – Infrastructure as a Service

IaaS proporciona recursos de computación, almacenamiento y red virtualizados bajo demanda. El cliente gestiona desde el sistema operativo hacia arriba, mientras el proveedor gestiona la infraestructura física.

Componentes de IaaS

• Máquinas virtuales (VMs): Servidores virtuales con CPU, RAM y disco configurables
• Almacenamiento: Bloques (SAN virtual), objetos (S3-like), ficheros (NFS/SMB)
• Redes virtuales: VPCs, subredes, routers, load balancers, firewalls
• Servicios adicionales: DNS, CDN, VPN, DDoS protection

Principales Proveedores IaaS (2024-2025)

Proveedor	Cuota de Mercado	Servicios Principales	Fortalezas
AWS (Amazon)	~32%	EC2 (VMs), S3 (storage), VPC (networking)	Líder del mercado, mayor ecosistema, innovación continua
Microsoft Azure	~23%	Virtual Machines, Blob Storage, Virtual Network	Integración Microsoft, híbrido (Azure Stack), enterprise
Google Cloud (GCP)	~10%	Compute Engine, Cloud Storage, VPC	Fortaleza en IA/ML, networking global, Kubernetes
Alibaba Cloud	~4%	ECS, OSS, VPC	Dominio Asia-Pacífico, precios competitivos
Oracle Cloud	~2%	Compute, Object Storage, Networking	Integración Oracle BBDD, workloads enterprise

Casos de Uso IaaS

• Lift and shift: Migración de aplicaciones on-premise a cloud con cambios mínimos
• Entornos de desarrollo/testing: Aprovisionamiento rápido de entornos temporales
• Backup y DR: Almacenamiento de respaldos, sitio de recuperación ante desastres
• Big Data y Analytics: Clusters de procesamiento masivo (Hadoop, Spark)
• Hosting web: Servidores web escalables con balanceadores de carga

3.2. PaaS – Platform as a Service

PaaS proporciona una plataforma completa para desarrollar, ejecutar y gestionar aplicaciones sin la complejidad de gestionar la infraestructura subyacente. Incluye sistema operativo, middleware, runtime y herramientas de desarrollo.

Componentes de PaaS

• Runtime de aplicaciones: Node.js, Python, Java, .NET, PHP, Ruby
• Bases de datos gestionadas: PostgreSQL, MySQL, MongoDB, Redis como servicio
• Middleware: Message queues, caching, API management
• Herramientas de desarrollo: IDEs cloud, CI/CD pipelines, repositorios Git
• Servicios de integración: Conectores a sistemas externos, ETL

Ejemplos de Plataformas PaaS

• Azure App Service: Hosting de aplicaciones web, APIs, mobile backends
• Google App Engine: Plataforma PaaS pionera, escalado automático
• Heroku: PaaS enfocado en desarrolladores, despliegue mediante git push
• AWS Elastic Beanstalk: Orquestación de recursos AWS para aplicaciones
• Red Hat OpenShift: PaaS basado en Kubernetes, hybrid cloud
• Cloud Foundry: PaaS open-source, multi-cloud

Casos de Uso PaaS

• Desarrollo de aplicaciones modernas: APIs REST, microservicios, apps móviles
• Prototipado rápido: MVPs sin gestionar infraestructura
• Aplicaciones con demanda variable: Escalado automático según carga
• Equipos DevOps: CI/CD integrado, despliegue continuo
• Integración de sistemas: Conectar aplicaciones SaaS y on-premise

3.3. SaaS – Software as a Service

SaaS proporciona aplicaciones completas accesibles vía web, gestionadas completamente por el proveedor. El usuario solo consume la funcionalidad sin preocuparse de infraestructura, plataforma o mantenimiento de software.

Características de SaaS

• Acceso vía navegador: No requiere instalación, acceso desde cualquier dispositivo
• Multi-tenancy: Única instancia de la aplicación sirve a múltiples clientes
• Actualizaciones automáticas: El proveedor actualiza la aplicación sin intervención del usuario
• Suscripción: Modelo de pago mensual/anual por usuario
• Configurabilidad: Parametrización sin necesidad de programar

Ejemplos de Aplicaciones SaaS por Categoría

• Productividad y colaboración: Microsoft 365, Google Workspace, Zoom
• CRM (Customer Relationship Management): Salesforce, HubSpot, Dynamics 365
• ERP (Enterprise Resource Planning): SAP S/4HANA Cloud, Oracle ERP Cloud, NetSuite
• Gestión de proyectos: Jira, Asana, Monday.com, Trello
• Recursos Humanos: Workday, BambooHR, SAP SuccessFactors
• Marketing: Mailchimp, HubSpot, Adobe Marketing Cloud
• Comunicaciones: Slack, Microsoft Teams, Telegram Business
• Almacenamiento: Dropbox, Google Drive, OneDrive

Ventajas de SaaS

• Despliegue inmediato: Usuarios productivos en minutos/horas vs meses de implementación tradicional
• Coste predecible: Suscripción mensual sin costes ocultos de infraestructura
• Escalabilidad de usuarios: Añadir/quitar licencias según necesidad
• Mantenimiento cero: Actualizaciones, parches, backups gestionados por proveedor
• Acceso ubicuo: Trabajo remoto, movilidad, BYOD

Desafíos de SaaS

• Personalización limitada: Configuración dentro de límites establecidos por el proveedor
• Integración: Conectar múltiples SaaS y sistemas legacy puede ser complejo
• Dependencia del proveedor: Datos y procesos críticos en manos de terceros
• Compliance: Verificar que el SaaS cumple normativas aplicables (RGPD, HIPAA, etc.)
• Rendimiento: Dependiente de conectividad a Internet

3.4. Otros Modelos XaaS

Además de los tres modelos principales, han surgido numerosas variantes «as a Service»:

• FaaS (Function as a Service) / Serverless: AWS Lambda, Azure Functions – ejecutar código sin gestionar servidores
• CaaS (Container as a Service): AWS ECS, Azure Container Instances – ejecutar contenedores gestionados
• DBaaS (Database as a Service): Amazon RDS, Azure SQL Database – bases de datos completamente gestionadas
• DRaaS (Disaster Recovery as a Service): Soluciones de DR en cloud
• BPaaS (Business Process as a Service): Procesos de negocio completos (payroll, HR)
• AIaaS (AI as a Service): APIs de IA (vision, NLP, ML) – AWS SageMaker, Azure AI

4. Modelos de Despliegue Cloud

Los modelos de despliegue definen dónde reside la infraestructura cloud y quién tiene acceso a ella.

4.1. Nube Pública

La nube pública es propiedad y está operada por un proveedor de servicios cloud de terceros, que ofrece recursos a múltiples clientes a través de Internet. Los recursos (servidores, almacenamiento) se comparten entre múltiples organizaciones (multi-tenancy).

Características

• Propiedad: Proveedor tercero (AWS, Azure, Google Cloud)
• Ubicación: Data centers del proveedor en múltiples regiones globales
• Acceso: Cualquier organización puede contratar el servicio
• Recursos: Compartidos entre múltiples clientes (multi-tenant)
• Modelo de pago: Pay-as-you-go, sin compromiso mínimo (típicamente)

Ventajas de la Nube Pública

• Sin inversión inicial: No se requiere CAPEX en infraestructura
• Escalabilidad masiva: Recursos prácticamente ilimitados
• Alcance global: Presencia en decenas de regiones y países
• Innovación continua: Nuevos servicios constantemente (IA, ML, IoT, blockchain)
• Alta disponibilidad: SLAs de 99.9-99.99% garantizados
• Elasticidad automática: Auto-scaling según demanda

Desventajas de la Nube Pública

• Menor control: No se controla la infraestructura física
• Preocupaciones de seguridad: Datos en servidores compartidos
• Cumplimiento normativo: Puede no cumplir regulaciones específicas (ubicación de datos)
• Latencia: Si usuarios están lejos de data centers del proveedor
• Costes variables: Pueden ser impredecibles sin gestión adecuada

4.2. Nube Privada

La nube privada es infraestructura cloud dedicada exclusivamente a una organización. Puede estar alojada en el data center propio (on-premise) o en instalaciones de un proveedor (hosted private cloud), pero los recursos no se comparten con otras organizaciones.

Características

• Propiedad: La propia organización o proveedor dedicado
• Ubicación: On-premise o data center dedicado del proveedor
• Acceso: Exclusivo de la organización
• Recursos: Dedicados (single-tenant)
• Modelo de pago: CAPEX (on-premise) o suscripción mensual fija (hosted)

Tecnologías de Nube Privada

• VMware vCloud Suite: Plataforma líder enterprise, integración con vSphere
• OpenStack: Plataforma open-source, modular, gran flexibilidad
• Microsoft Azure Stack: Azure en on-premise, API consistente con Azure público
• Red Hat OpenShift: PaaS privado basado en Kubernetes
• Nutanix: Hiperconvergencia con cloud management integrado

Ventajas de la Nube Privada

• Control total: Sobre hardware, software, configuración, seguridad
• Seguridad: Datos en infraestructura propia, no compartida
• Cumplimiento: Más fácil cumplir normativas estrictas (ENS, RGPD en sanidad)
• Personalización: Configuración a medida según requisitos específicos
• Latencia predecible: Infraestructura cercana a usuarios
• Costes predecibles: CAPEX amortizado, sin sorpresas en factura

Desventajas de la Nube Privada

• Inversión inicial elevada: CAPEX en hardware, software, CPD
• Escalabilidad limitada: Limitada a capacidad adquirida
• Gestión compleja: Requiere equipo especializado para operar
• Responsabilidad de mantenimiento: Actualizaciones, parches, soporte
• Menor agilidad: Aprovisionamiento más lento que cloud pública

4.3. Nube Híbrida

La nube híbrida combina infraestructuras de nube pública y privada, interconectadas para permitir que datos y aplicaciones se compartan entre ellas. Las cargas de trabajo pueden moverse entre nubes según necesidades de coste, rendimiento o cumplimiento.

Características

• Composición: Nube privada + una o más nubes públicas
• Orquestación: Gestión unificada de recursos en ambos entornos
• Portabilidad: Aplicaciones pueden ejecutarse en cualquiera de las nubes
• Integración: Conexión segura (VPN, líneas dedicadas) entre entornos

Casos de Uso de Nube Híbrida

1. Cloud bursting: Aplicación corre on-premise normalmente, pero escala a cloud pública ante picos de demanda
2. Separación por sensibilidad: Datos sensibles en privada, datos menos críticos en pública
3. Disaster Recovery: Producción on-premise, DR en cloud pública (más económico)
4. Dev/Test en cloud: Desarrollo y testing en cloud pública, producción on-premise
5. Migración gradual: Transición progresiva de aplicaciones a cloud pública
6. Edge computing: Procesamiento local en privada, agregación y analytics en pública

Tecnologías de Nube Híbrida

• Azure Arc: Gestión unificada de recursos en Azure, on-premise y multi-cloud
• AWS Outposts: Infraestructura AWS en el data center del cliente
• Google Anthos: Plataforma para aplicaciones híbridas y multi-cloud basada en Kubernetes
• VMware Cloud: VMware en AWS, Azure, Google Cloud con gestión unificada
• Red Hat OpenShift: Kubernetes híbrido con gestión consistente

Ventajas de la Nube Híbrida

• Flexibilidad: Elegir el mejor entorno para cada workload
• Optimización de costes: Workloads estables on-premise, variables en cloud
• Compliance: Datos sensibles on-premise, resto en cloud
• Escalabilidad: Escalar a cloud pública sin límites cuando necesario
• Modernización gradual: Migrar aplicaciones progresivamente

Desafíos de la Nube Híbrida

• Complejidad de gestión: Herramientas unificadas para múltiples entornos
• Seguridad: Políticas consistentes en ambos entornos
• Conectividad: Enlaces de alta velocidad y fiables entre nubes
• Costes: Gestionar presupuestos en múltiples proveedores
• Habilidades: Personal con conocimientos de múltiples plataformas

4.4. Nube Comunitaria y Multi-Cloud

Nube Comunitaria

Infraestructura cloud compartida por varias organizaciones con intereses comunes (seguridad, compliance, jurisdicción). Ejemplo: cloud para sector sanitario, financiero o administraciones públicas.

Multi-Cloud

Uso simultáneo de múltiples proveedores de cloud pública (ej: AWS + Azure + Google Cloud) para diferentes aplicaciones. Motivaciones:

• Evitar vendor lock-in: No depender de un único proveedor
• Best-of-breed: Usar el mejor servicio de cada proveedor
• Negociación: Leverage en negociaciones comerciales
• Resiliencia: No afectado por caída de un solo proveedor
• Compliance geográfico: Datos en jurisdicciones específicas

5. Virtualización: Fundamento del Cloud

La virtualización es la tecnología fundamental que permite el cloud computing. Permite ejecutar múltiples sistemas operativos y aplicaciones aisladas sobre un único hardware físico, maximizando la utilización de recursos.

5.1. Concepto de Virtualización

Virtualización es la creación de una versión virtual (en lugar de física) de recursos computacionales: servidores, almacenamiento, redes. Una capa de software (hipervisor) abstrae el hardware físico y lo presenta a múltiples máquinas virtuales.

Beneficios de la Virtualización

• Consolidación: Múltiples VMs en un servidor físico (ratio típico 10:1 o superior)
• Aislamiento: Fallos en una VM no afectan a otras
• Movilidad: VMs pueden migrar entre servidores sin downtime (vMotion)
• Provisioning rápido: Crear una VM en minutos desde plantillas
• Snapshots: Copias instantáneas del estado de una VM
• Eficiencia: Mejor utilización de hardware (típicamente de 10-15% a 60-80%)

5.2. Tipos de Virtualización

Virtualización de Servidores

La más común. Un hipervisor ejecuta múltiples VMs sobre hardware físico.

Hipervisor Tipo 1 (Bare-metal):

• Se ejecuta directamente sobre hardware sin sistema operativo host
• Mayor rendimiento y eficiencia
• Ejemplos: VMware ESXi, Microsoft Hyper-V, KVM, Xen
• Uso: Entornos de producción, data centers

Hipervisor Tipo 2 (Hosted):

• Se ejecuta como aplicación sobre un sistema operativo host
• Menor rendimiento pero más fácil de usar
• Ejemplos: VMware Workstation, VirtualBox, Parallels
• Uso: Desarrollo, testing, escritorios

Virtualización de Almacenamiento

Abstrae el almacenamiento físico (discos, SANs) presentando un pool lógico unificado. Beneficios:

• Thin provisioning: asignar más capacidad lógica que física
• Snapshots y clones instantáneos
• Migración de datos sin downtime
• Replicación y DR simplificados

Virtualización de Redes

Abstrae redes físicas creando redes virtuales superpuestas (overlay networks). Tecnologías:

• VLANs: Segmentación básica de redes (Capa 2)
• VXLAN: Extensión de VLANs sobre Capa 3, hasta 16M redes virtuales
• SDN (Software-Defined Networking): Programación de la red mediante software
• NFV (Network Functions Virtualization): Funciones de red (firewall, load balancer) como VMs

Virtualización de Escritorios (VDI)

Desktop as a Service: escritorios completos ejecutándose en data center, acceso remoto:

• VMware Horizon: Solución enterprise líder
• Citrix Virtual Apps and Desktops: Aplicaciones y escritorios virtuales
• Microsoft Azure Virtual Desktop (AVD): VDI en cloud
• Casos de uso: Trabajo remoto, BYOD, contratistas, call centers

5.3. Principales Plataformas de Virtualización

Plataforma	Proveedor	Cuota de Mercado	Características Principales
VMware vSphere	VMware (Broadcom)	~70%	Líder del mercado, vMotion, DRS, HA, ecosistema maduro
Microsoft Hyper-V	Microsoft	~20%	Integración Windows, gratuito con Windows Server, Live Migration
KVM	Red Hat / Open Source	~5%	Open source, integrado en Linux, usado por Google/AWS
Citrix Hypervisor	Citrix	~3%	Basado en Xen, enfocado en VDI
Nutanix AHV	Nutanix	~2%	Hipervisor integrado en plataforma hiperconvergente

5.4. VMware vSphere – Líder del Mercado

VMware vSphere es la plataforma de virtualización enterprise más utilizada, especialmente en el sector sanitario público como el SAS.

Componentes Principales

• ESXi: Hipervisor bare-metal que se instala directamente en servidores físicos
• vCenter Server: Plataforma centralizada de gestión de infraestructura virtual
• vMotion: Migración en vivo de VMs entre hosts sin downtime
• DRS (Distributed Resource Scheduler): Balanceo automático de carga entre hosts
• HA (High Availability): Reinicio automático de VMs ante fallo de host
• vSAN: Storage definido por software, hiperconvergencia
• NSX: Virtualización de red, microsegmentación de seguridad

Ventajas de vSphere

• Ecosistema maduro con amplio soporte de hardware y software
• Alta disponibilidad con SLAs de 99.99% (52.6 minutos downtime/año)
• Herramientas avanzadas de gestión y automatización
• Seguridad robusta con microsegmentación (NSX)
• Amplia adopción en sector sanitario y administraciones públicas
• Integración con cloud híbrido (VMware Cloud on AWS/Azure)

6. Hiperconvergencia

La hiperconvergencia (HCI – Hyper-Converged Infrastructure) es una arquitectura que integra computación, almacenamiento, red y virtualización en una única solución de hardware modular gestionada mediante software.

6.1. Concepto de Hiperconvergencia

En infraestructuras tradicionales, se adquieren por separado: servidores, storage (SAN/NAS), switches de red, software de virtualización. Cada componente requiere gestión independiente y especialización.

HCI integra todo en appliances (nodos) que contienen:

• Servidores (CPU, RAM)
• Almacenamiento local (SSD, HDD)
• Networking integrado
• Hipervisor y software de gestión

Múltiples nodos se agrupan en un cluster que se presenta como un único pool de recursos.

6.2. Arquitectura de Hiperconvergencia

Software-Defined Storage (SDS)

El almacenamiento se abstrae del hardware mediante software que:

• Agrega discos locales de todos los nodos en un pool compartido
• Distribuye datos entre nodos (similar a RAID pero distribuido)
• Proporciona redundancia mediante réplicas
• Ofrece características enterprise: thin provisioning, deduplicación, compresión, snapshots

Nodos y Escalabilidad

• Escalado horizontal: Añadir nodos al cluster incrementa computación y almacenamiento simultáneamente
• Granularidad: Crecer de nodo en nodo (vs comprar SAN completa)
• Start small: Comenzar con 3-4 nodos y crecer según necesidad
• Equilibrio: Ratio fijo CPU:RAM:Storage por nodo

6.3. Principales Proveedores HCI

Proveedor	Producto	Hipervisor	Fortalezas
Nutanix	Nutanix AOS	AHV, vSphere, Hyper-V	Líder del mercado, gestión simplificada, multi-hypervisor
VMware	vSAN	vSphere	Integración nativa con ecosistema VMware
Dell EMC	VxRail	vSphere	Appliance certificado VMware, soporte Dell
HPE	SimpliVity	vSphere	Deduplicación en línea, backup integrado
Cisco	HyperFlex	vSphere, Hyper-V	Integración con networking Cisco
Microsoft	Azure Stack HCI	Hyper-V	Integración Azure, administraciones públicas

6.4. Ventajas de la Hiperconvergencia

• Simplicidad: Gestión unificada desde una única consola para todos los recursos
• Escalabilidad predecible: Añadir nodos estándar según crezca la demanda
• Reducción de CAPEX: No se requiere SAN dedicada, ahorro en hardware
• Despliegue rápido: Cluster operativo en horas vs días/semanas de infraestructura tradicional
• Footprint reducido: Menor espacio en CPD, menor consumo energético
• Resiliencia: Redundancia automática de datos entre nodos
• Rendimiento: Storage local (SSD) más rápido que SAN sobre red
• Menos silos: Equipos de servidores y storage pueden converger

6.5. Casos de Uso de HCI

• Virtualización general: Workloads de servidor tradicionales (80% de casos)
• VDI (Virtual Desktop Infrastructure): Miles de escritorios virtuales
• Branch offices (ROBO): Oficinas remotas con IT limitado
• Entornos de desarrollo/testing: Provisionamiento ágil de entornos
• Edge computing: Nodos en ubicaciones remotas con gestión centralizada
• Disaster Recovery: Site secundario de DR sin replicar complejidad del principal

7. Contenedores: Virtualización Ligera

Los contenedores representan una evolución de la virtualización hacia un modelo más ligero y portable. En lugar de virtualizar hardware completo (VMs), los contenedores virtualizan el sistema operativo, compartiendo el kernel del host.

7.1. Concepto de Contenedores

Un contenedor empaqueta una aplicación junto con todas sus dependencias (librerías, configuración, archivos) en una unidad estandarizada que puede ejecutarse de forma consistente en cualquier entorno que tenga un runtime de contenedores.

Contenedores vs Máquinas Virtuales

Aspecto	Máquinas Virtuales	Contenedores
Virtualización	Hardware completo (CPU, RAM, disco, red)	Sistema operativo (procesos, sistema de archivos)
Sistema operativo	Cada VM tiene su propio OS completo	Comparten kernel del host
Tamaño	GBs (OS + aplicación)	MBs (solo aplicación y dependencias)
Arranque	Minutos (boot del OS)	Segundos (arranque del proceso)
Densidad	10-20 VMs por host típicamente	100-1000 contenedores por host
Portabilidad	Formatos propietarios (VMDK, VHD)	Estándar OCI, portable entre plataformas
Aislamiento	Fuerte (hardware virtualizado)	Medio (namespaces, cgroups del kernel)
Casos de uso	Workloads tradicionales, múltiples OS	Microservicios, cloud-native, CI/CD

7.2. Docker: Plataforma de Contenedores

Docker es la plataforma de contenedores más popular, que estandarizó y democratizó el uso de contenedores desde 2013.

Componentes de Docker

• Docker Engine: Runtime que ejecuta contenedores (dockerd daemon)
• Docker Image: Plantilla read-only con la aplicación y dependencias
• Docker Container: Instancia ejecutable de una imagen
• Dockerfile: Archivo de texto con instrucciones para construir una imagen
• Docker Registry: Repositorio de imágenes (Docker Hub, registries privados)
• Docker Compose: Herramienta para definir aplicaciones multi-contenedor

Ciclo de Vida de un Contenedor

1. Build: Crear una imagen desde un Dockerfile (docker build)
2. Push: Subir imagen a un registry (docker push)
3. Pull: Descargar imagen de registry (docker pull)
4. Run: Ejecutar un contenedor desde imagen (docker run)
5. Stop: Parar un contenedor en ejecución (docker stop)
6. Remove: Eliminar contenedor parado (docker rm)

Ventajas de Docker

• Portabilidad: «Build once, run anywhere» – mismo contenedor en dev, test y producción
• Consistencia: Elimina el problema «en mi máquina funciona»
• Ligereza: Arranque en segundos, bajo overhead
• Eficiencia: Mayor densidad que VMs, mejor utilización de recursos
• Versionado: Imágenes versionadas, rollback fácil
• Ecosistema: Docker Hub con millones de imágenes pre-construidas

7.3. Kubernetes: Orquestación de Contenedores

Kubernetes (K8s) es la plataforma de orquestación de contenedores líder, originalmente desarrollada por Google y ahora proyecto open-source de la CNCF (Cloud Native Computing Foundation).

¿Por qué Kubernetes?

Docker gestiona contenedores en un único host. Para producción necesitamos:

• Desplegar contenedores en clusters de múltiples servidores
• Escalar automáticamente según demanda
• Balancear carga entre contenedores
• Recuperarse automáticamente de fallos (self-healing)
• Hacer despliegues sin downtime (rolling updates)
• Gestionar configuración y secretos

Kubernetes automatiza todas estas operaciones.

Arquitectura de Kubernetes

Plano de Control (Control Plane):

• API Server: Punto de entrada, expone API REST de Kubernetes
• etcd: Base de datos clave-valor que almacena el estado del cluster
• Scheduler: Decide en qué nodo ejecutar cada pod
• Controller Manager: Ejecuta controladores que mantienen el estado deseado

Nodos Worker:

• kubelet: Agente en cada nodo que ejecuta pods
• Container Runtime: Docker, containerd, CRI-O
• kube-proxy: Gestiona networking y load balancing

Conceptos Fundamentales de Kubernetes

• Pod: Unidad mínima desplegable, agrupa uno o más contenedores
• Deployment: Define cómo desplegar y escalar pods
• Service: Abstracción que expone pods como servicio de red
• Namespace: Separación lógica de recursos en el cluster
• ConfigMap: Almacena configuración no confidencial
• Secret: Almacena información sensible (passwords, tokens)
• Ingress: Gestiona acceso HTTP/HTTPS externo a servicios
• PersistentVolume: Almacenamiento persistente para pods

Distribuciones de Kubernetes

• Kubernetes vanilla: Distribución oficial, requiere configuración manual
• Amazon EKS: Kubernetes gestionado en AWS
• Azure Kubernetes Service (AKS): Kubernetes gestionado en Azure
• Google Kubernetes Engine (GKE): Kubernetes gestionado en GCP, más maduro
• Red Hat OpenShift: Plataforma enterprise con Kubernetes + CI/CD + developer tools
• Rancher: Gestión multi-cluster de Kubernetes
• K3s: Kubernetes ligero para edge/IoT

7.4. Microservicios y Arquitecturas Cloud-Native

Los contenedores son la tecnología habilitadora de arquitecturas de microservicios, donde una aplicación se descompone en servicios pequeños e independientes.

Características de Microservicios

• Servicios pequeños: Cada microservicio implementa una capacidad de negocio específica
• Independencia: Cada servicio puede desarrollarse, desplegarse y escalarse independientemente
• Poliglota: Diferentes servicios pueden usar diferentes tecnologías
• Comunicación ligera: APIs REST, gRPC, mensajería asíncrona
• Descentralización: Datos, decisiones y governance descentralizados

Beneficios de Microservicios con Contenedores

• Agilidad: Equipos pequeños pueden desplegar cambios frecuentemente
• Escalabilidad granular: Escalar solo los servicios bajo demanda
• Resiliencia: Fallo de un servicio no derriba toda la aplicación
• Tecnología adecuada: Elegir la mejor tecnología para cada servicio
• Continuous deployment: Despliegues frecuentes con bajo riesgo

Desafíos de Microservicios

• Complejidad operacional: Gestionar cientos de servicios vs monolito
• Comunicación de red: Latencia, fallos de red, retry logic
• Transacciones distribuidas: Mantener consistencia entre servicios
• Testing: Probar interacciones entre múltiples servicios
• Observabilidad: Tracing distribuido, logs agregados
• Seguridad: Más superficie de ataque, autenticación entre servicios

7.5. Implantación de Contenedores en el SAS

El Servicio Andaluz de Salud está iniciando la adopción de contenedores y Kubernetes en su estrategia de modernización:

Estrategia de Adopción

1. Fase 1 – Aprendizaje: Clusters de desarrollo/testing, formación de equipos
2. Fase 2 – Aplicaciones nuevas: Nuevos desarrollos en arquitectura cloud-native
3. Fase 3 – Modernización: Migración gradual de aplicaciones existentes a contenedores
4. Fase 4 – Producción crítica: Workloads críticos en Kubernetes cuando la plataforma esté madura

Casos de Uso en SAS

• APIs REST: Servicios de integración entre sistemas, expuestos como APIs contenedorizadas
• Microservicios de negocio: Nuevas funcionalidades como microservicios independientes
• Jobs batch: Procesamiento por lotes en contenedores efímeros
• Entornos CI/CD: Pipelines de integración continua con contenedores
• Aplicaciones web: Frontends de aplicaciones no críticas

Tecnologías Consideradas

• Azure Kubernetes Service (AKS): Para workloads en cloud pública
• OpenShift: Para on-premise, con soporte enterprise de Red Hat
• Rancher: Para gestión multi-cluster híbrida
• GitOps (ArgoCD, Flux): Despliegue declarativo desde Git
• Istio/Linkerd: Service mesh para observabilidad y seguridad

8. Cloud Computing en el Servicio Andaluz de Salud

8.1. Contexto y Desafíos del SAS

El SAS gestiona uno de los sistemas sanitarios más grandes de Europa, con requisitos particulares:

• Escala: 8.5 millones de ciudadanos, 100,000+ profesionales sanitarios
• Criticidad: Sistemas 24/7 que impactan directamente en atención al paciente
• Datos sensibles: Historias clínicas, datos de salud (categoría especial RGPD)
• Compliance estricto: ENS Alto, RGPD, LOPD, normativas autonómicas
• Legacy: Sistemas críticos con décadas de antigüedad que no pueden reemplazarse fácilmente
• Presupuesto limitado: Sector público con restricciones presupuestarias
• Interoperabilidad: Integración con Sistema Nacional de Salud y otros sistemas

8.2. Estrategia Cloud del SAS

Modelo Híbrido Selectivo

El SAS ha adoptado una estrategia de nube híbrida que balancea seguridad, cumplimiento y modernización:

Nube Privada (On-Premise) – 70% de workloads:

• Sistemas críticos: Diraya (HSE), Receta XXI, PACS/RIS
• Plataforma: VMware vSphere con vSAN para storage
• Justificación: Control total sobre datos sensibles, cumplimiento ENS Alto, latencia óptima

Nube Híbrida (Azure) – 20% de workloads:

• Entornos desarrollo/testing: Ambientes temporales sin datos reales de pacientes
• Analytics y BI: Azure Synapse para análisis de datos anonimizados
• Backup secundario: Azure Backup para respaldos off-site
• Justificación: Elasticidad, coste-eficiencia para entornos no productivos

SaaS – 10% de workloads:

• Office 365: Correo electrónico, SharePoint, Teams para colaboración
• Aplicaciones corporativas: Herramientas de gestión, formación online
• Justificación: Reducción de costes de gestión, actualizaciones automáticas

8.3. Arquitectura Cloud del SAS

8.4. Casos de Uso Cloud en el SAS

1. Entornos de Desarrollo Elásticos

Aprovisionamiento rápido de entornos de desarrollo y testing en Azure, destruyéndolos cuando no se usan para optimizar costes.

2. Analytics y Business Intelligence

Azure Synapse Analytics para análisis de datos anonimizados de pacientes, identificar patrones, mejorar procesos clínicos.

3. Telemedicina y Apps Móviles

Backends de aplicaciones móviles para pacientes (citas, resultados) desplegados en Azure App Service con escalado automático.

4. Disaster Recovery as a Service

Replicación de VMs críticas a Azure Site Recovery para recuperación ante desastre del CPD principal.

5. Modernización de Aplicaciones

Migración progresiva de aplicaciones legacy a arquitecturas basadas en contenedores y microservicios en AKS.

8.5. Seguridad y Cumplimiento en Cloud

Controles de Seguridad Implementados

• Cifrado:
  • Datos en tránsito: TLS 1.3, VPN IPSec, ExpressRoute cifrado
  • Datos en reposo: Azure Storage Service Encryption, BitLocker
• Gestión de Identidades:
  • Azure Active Directory integrado con AD on-premise
  • MFA obligatorio para acceso a recursos cloud
  • Privileged Identity Management (PIM) para cuentas administrativas
• Network Security:
  • Network Security Groups con reglas restrictivas
  • Azure Firewall para tráfico saliente
  • Private Endpoints para servicios PaaS
• Monitorización y Auditoría:
  • Azure Security Center para postura de seguridad
  • Azure Sentinel (SIEM) para detección de amenazas
  • Logs centralizados en Azure Monitor

Cumplimiento Normativo

Normativa	Requisitos Clave	Implementación en Cloud
ENS Alto	Control de acceso, auditoría, cifrado, copias de respaldo	Azure certificado ENS Alto, controles configurados según guías CCN-STIC
RGPD	Datos en UE, DPO, DPIA, derechos de usuarios, notificación brechas	Datos solo en datacenters Azure UE, acuerdos de procesamiento de datos firmados
Ley 41/2002	Confidencialidad historia clínica, consentimiento informado	Cifrado, control de acceso basado en roles, auditoría de accesos
ISO 27001	SGSI documentado, análisis de riesgos, controles de seguridad	Azure certificado ISO 27001, integración con SGSI del SAS

8.6. Gobernanza Cloud en el SAS

Estructura Organizativa

• Cloud Center of Excellence (CCoE): Equipo transversal que define estrategia, estándares y mejores prácticas
• Cloud Architects: Diseñan soluciones cloud siguiendo estándares
• DevOps Teams: Desarrollan y operan aplicaciones en cloud
• FinOps Team: Optimiza costes cloud, reportes de consumo
• Security Team: Define y audita controles de seguridad

Políticas de Gobernanza

• Tagging obligatorio: Recursos etiquetados con centro de coste, proyecto, responsable
• Límites de coste: Alertas cuando consumo supera umbrales
• Regiones permitidas: Solo datacenters en España/UE
• Tipos de recursos: Catálogo aprobado de servicios cloud
• Aprobaciones: Flujo de aprobación para nuevos proyectos cloud

8.7. Retos y Futuro del Cloud en el SAS

Desafíos Actuales

• Gestión de costes: Control de gastos cloud sin comprometer capacidades
• Competencias: Formar equipos en tecnologías cloud-native
• Resistencia al cambio: Cultura organizacional adaptándose a nuevos modelos
• Integración legacy: Conectar sistemas antiguos con servicios cloud
• Vendor lock-in: Dependencia de Azure, evaluar multi-cloud

Iniciativas Futuras

• Kubernetes en producción: Adopción masiva de contenedores para aplicaciones críticas
• IA y Machine Learning: Azure AI para diagnóstico asistido, optimización de recursos
• IoT y Edge: Dispositivos médicos conectados, procesamiento en hospitales
• Blockchain: Trazabilidad de medicamentos, gestión de consentimientos
• Serverless: Funciones Azure para procesamiento event-driven eficiente

9. Preguntas de Test – 25 Preguntas

📝 Instrucciones: A continuación se presentan 25 preguntas tipo test que abarcan todo el contenido del tema. Cada pregunta tiene 4 opciones (A, B, C, D) y una única respuesta correcta. Las soluciones se encuentran al final de esta sección.

10. Referencias Bibliográficas

Estándares y Documentación Oficial

• NIST (2011). The NIST Definition of Cloud Computing (SP 800-145). National Institute of Standards and Technology
• ISO/IEC 17788:2014. Cloud computing — Overview and vocabulary
• ISO/IEC 17789:2014. Cloud computing — Reference architecture
• Real Decreto 311/2022. Esquema Nacional de Seguridad (ENS)
• Reglamento (UE) 2016/679. RGPD – Reglamento General de Protección de Datos

Libros Técnicos

• Armbrust, M. et al. (2010). A view of cloud computing. Communications of the ACM, 53(4), 50-58
• Erl, T., Puttini, R., & Mahmood, Z. (2013). Cloud Computing: Concepts, Technology & Architecture. Prentice Hall. ISBN: 978-0133387520
• Portnoy, M. (2012). Virtualization Essentials. Sybex. ISBN: 978-1118176719
• Burns, B., Beda, J., & Hightower, K. (2022). Kubernetes: Up and Running (3rd Edition). O’Reilly. ISBN: 978-1098110208
• Nickoloff, J., & Kuenzli, S. (2019). Docker in Action (2nd Edition). Manning. ISBN: 978-1617294761
• Newman, S. (2021). Building Microservices (2nd Edition). O’Reilly. ISBN: 978-1492034025

Documentación de Proveedores

• AWS (2024). AWS Well-Architected Framework. https://aws.amazon.com/architecture/well-architected/
• Microsoft Azure (2024). Azure Architecture Center. https://docs.microsoft.com/azure/architecture/
• Google Cloud (2024). Cloud Architecture Framework. https://cloud.google.com/architecture/framework
• VMware (2024). vSphere 8.0 Documentation. https://docs.vmware.com/
• Kubernetes (2024). Kubernetes Documentation. https://kubernetes.io/docs/

Documentación del Sector Sanitario

• Servicio Andaluz de Salud (2024). Plan Director de Transformación Digital del SAS 2024-2027
• Ministerio de Sanidad (2023). Estrategia de Salud Digital del SNS
• CCN-CERT (2024). Guía CCN-STIC 825: Seguridad en Cloud Computing
• ENISA (2023). Cloud Security Guide for SMEs

White Papers y Recursos Técnicos

• Gartner (2024). Magic Quadrant for Cloud Infrastructure and Platform Services
• Forrester (2024). The Forrester Wave: Hybrid Cloud Management
• CNCF (2024). Cloud Native Landscape. https://landscape.cncf.io/
• Docker (2024). Best practices for writing Dockerfiles. https://docs.docker.com/develop/

Recursos Web y Comunidades

• Cloud Native Computing Foundation (CNCF): https://www.cncf.io/
• Docker Hub: https://hub.docker.com/
• Kubernetes Community: https://kubernetes.io/community/
• VMware Community: https://communities.vmware.com/
• AWS Training and Certification: https://aws.amazon.com/training/
• Microsoft Learn (Azure): https://docs.microsoft.com/learn/azure/