Infraestructuras y servicios básicos

1. Tolerancia a fallos

El ejemplo del capítulo Aplicación standalone, que es el tema principal de este libro, ha puesto de manifiesto una serie de problemas que se deben corregir.

Para que un servicio siga estando disponible, debe ser tolerante a fallos. Esto significa que, en caso de problemas de hardware o software, la aplicación y sus dependencias deben seguir siendo accesibles, hasta el límite de lo razonable: si apaga todo, es obvio que nada funcionará. Pero si apaga unos cuantos servidores, si pierde unos cuantos servicios, si corta unos cuantos cables de red, si pierde una fuente de alimentación, ¿puede encontrar la manera de seguir trabajando?

2. Tasa de disponibilidad

Se dice que un sistema informático tiene alta disponibilidad (High Availability - HA) cuando presenta un alto índice de disponibilidad. Disponibilidad significa que el servicio se presta de forma adecuada.

Por lo general, se trata de un elemento contractual: un proveedor se compromete a ofrecer una disponibilidad del 99,9%, lo que significa que el servicio se debe prestar el 99,9% del tiempo durante un periodo determinado (año, mes, semana, día, etc.). A lo largo de un año, esto corresponde a menos de 9 horas de interrupción. El método utilizado para calcular la disponibilidad puede variar. Puede decidir, por ejemplo, no contar las interrupciones programadas o los microcortes (que duran menos de unos minutos o segundos).

He aquí una tabla con algunos valores máximos de indisponibilidad en función de la tasa de disponibilidad deseada:

1. Ejemplo de arquitectura

Este diagrama muestra una arquitectura típica de alta disponibilidad para una infraestructura informática, diseñada para ser lo más tolerante posible a fallos.

Figura 1: Infraestructura de alta disponibilidad

El equipo es redundante:

Las conexiones en sí son redundantes:

2. Características del hardware del servidor

En un datacenter, los servidores se instalan como blades en racks. Estos servidores tienen una serie de características especiales, en comparación con los ordenadores convencionales:

1. Red VirtualBox

En VirtualBox, tiene que crear una red privada de host.

Figura 3: Creación de una red privada de host en VirtualBox

A la hora de configurar las máquinas virtuales, el punto más importante se refiere a las interfaces de red. A excepción de los dos servidores infra01 e infra02, todos los servidores tienen una sola interfaz de red. Configúrela con los siguientes parámetros:

infra01 e infra02 son diferentes. Están expuestos en la red del usuario (empresa, intranet, red de cajas), la primera interfaz está configurada de forma diferente:

Por último, para las simulaciones de exposición a Internet, estos dos servidores disponen de una tercera interfaz, completamente interna a las máquinas virtuales:

Figura 4: Configuración de las interfaces de las máquinas virtuales

2. Red Hyper-V

Hyper-V es el hipervisor predeterminado de Microsoft, disponible en las versiones Server, Windows 10 y 11. También es el hipervisor de la plataforma Azure Cloud. Para conocer los pasos de activación, consulte la página: https://support.microsoft.com/es-es/windows/habilitar-la-virtualizaci%C3%B3n-en-windows-c5578302-6e43-4b4b-a449-8ced115f58e1

1. Velocidad y tolerancia a fallos

Las conexiones de red de los servidores deben ser tolerantes a fallos. Linux permite agregar varias interfaces de red físicas en una única interfaz lógica creando un enlace lógico (bonding) entre varias interfaces de red (adaptadores). Si se pierde un enlace en una tarjeta, el tráfico se puede conmutar a otra.

El modo de funcionamiento de este agregado de interfaces depende de su configuración y abarca distintas posibilidades. El bonding permite:

En Linux existen dos métodos para gestionar agregados: mediante bonding, que es el método histórico gestionado por el núcleo y mediante teamd, que es el método que apareció con los núcleos 3.3, con un servicio (demonio) en el espacio de usuario. Es la versión histórica la que se presenta aquí, totalmente soportada en el conjunto de versiones de Ubuntu. Sin embargo, el principio sigue siendo el mismo, sea cual sea el método.

2. Consideraciones materiales

El uso de determinados modos de agregación requiere una configuración específica de los puertos de los switchs a los que están conectadas las interfaces del servidor, pero incluso un modelo básico permite el uso de determinados modos de funcionamiento. La configuración de los switchs gestionados es responsabilidad de los equipos de red y no se tratará en este libro. La descripción de los modos de funcionamiento indica cuándo se debe aplicar una configuración determinada.

3. Modos de funcionamiento

Un agregado define una interfaz de red lógica denominada maestro, en la que se configuran las distintas direcciones IP del servidor. Las interfaces de red que componen el agregado se denominan adaptadores o tarjetas esclavas. Existen varios modos de agregación:

1. ¿Cómo resuelve Linux las direcciones?

Una de las muchas funciones de los servidores infra01 e infra02 es proporcionar un servicio de resolución de nombres de dominio a través de un DNS (Domain Name System). Linux tiene varias formas de asociar y resolver nombres de host y direcciones IP. Los comandos y herramientas estándar utilizan la función gethostbyname de la librería C estándar. Este es el resolvedor. El orden de búsqueda se define en /etc/nsswitch.conf:

hosts:          files dns 

Con esta línea, la función busca primero una coincidencia en el archivo /etc/hosts, y después con el servicio DNS. La ventaja de la primera solución es que es local y, por tanto, rápida, y no se ve afectada por la pérdida de otro servicio. La desventaja es también que es local. El contenido del archivo /etc/hosts se debe sincronizar con todos los servidores cada vez que se modifica. En grandes infraestructuras, esto es insostenible.

DNS resuelve este problema proporcionando un servicio de red jerárquico y distribuido de resolución de nombres: dado un nombre, devuelve la dirección correspondiente y viceversa (resolución inversa). Las ventajas son numerosas: ahora sólo hay un lugar donde actualizar las asociaciones y, según la configuración, si el servidor no encuentra el nombre, puede reenviar la petición a otro.

La desventaja es que, si se pierde el servicio de resolución, Linux ya no puede resolver direcciones, lo que conlleva la pérdida de muchos otros servicios. Una segunda desventaja es una posible latencia en la velocidad de resolución. En ambos casos, el problema se puede superar utilizando los siguientes elementos:

Configurar un DNS primario y un DNS secundario es bastante sencillo y responde al objetivo de configurar un servicio de alta disponibilidad, dejando que sea el propio servicio DNS el que replique su información en uno o varios servidores secundarios.

2. DNS primarios y secundarios

No entraremos aquí en los detalles de configuración de un servidor DNS completo; nos centraremos en poner en marcha lo necesario para garantizar que la implementación del servicio cumple...