6. Almacenamiento Externo

Con los clusters podemos procesar mucha más información que un ordenador independiente, pero ¿dónde guardamos esta información?
Una posibilidad es utilizar los sistemas de almacenamiento de los nodos, sus discos duros, por ejemplo. Pero existen otras alternativas que nos permitirán un control y una gestión mucho mayores sobre los datos procesados, como las tecnologías NAS y SAN.
El uso de cualquiera de estas tecnologías es independiente de la existencia de un cluster, aunque resulta idóneo como método de almacenamiento cuando se dispone de uno, especialmente si las complementamos con utilidades para la realización de copias de seguridad.

6.1. Network Attached Storage

Los dispositivos NAS (Network Attached Storage) son dispositivos de almacenamiento específicos, a los cuales se accede utilizando protocolos de red TCP/IP La idea consiste en que el usuario solicita al servidor un fichero completo y, cuando lo recibe, lo maneja localmente, lo cual hace que este tipo de tecnología sea ideal para el uso con ficheros de pequeño tamaño, ofreciendo la posibilidad de manejar una gran cantidad de ellos desde los equipos clientes.
El uso de NAS permite, con bajo coste, realizar balanceo de carga y tolerancia a fallos, por lo que es cada vez más utilizado en servidores Web para proveer servicios de almacenamiento, especialmente contenidos multimedia.
Hay otro factor que debemos tener en cuenta, y es que los sistemas NAS suelen estar compuestos por uno o más dispositivos que se disponen en RAID, como hemos visto anteriormente, lo que permite aumentar su capacidad, eficiencia y tolerancia ante fallos.

6.2. Storage Area Network

Una red SAN (Storage Area Network) o red con área de almacenamiento, está pensada para conectar servidores, discos de almacenamiento, que permite el uso del protocolo SCSI sobre redes TCP/IP).
El uso de conexiones de alta velocidad permite que sea posible conectar de manera rápida y segura los distintos elementos de esta red, independientemente de su ubicación física.

Un dispositivo de almacenamiento no es propiedad exclusiva de un servidor, lo que permite que varios servidores puedan acceder a los mismos recursos. El funcionamiento se basa en las peticiones de datos que realizan las aplicaciones al servidor, que se ocupa de obtener los datos del disco concreto donde estén almacenados. 

Dependiendo de lo cantidad de información manejada, podremos optar por el uso de una u otra tecnología. Paro grandes volúmenes, sería conveniente utilizar una red SAN, mientras que paro pequeñas compañías lo idóneo sería un dispositivo NAS. Esto no quiere decir que ambas tecnologías sean excluyentes; existe, de hecho, la posibilidad de combinarlas en sistemas cuyas características así lo requieran.

5. Cluster de Servidores

Un cluster de servidores en un conjunto de varios servidores que se construyen e instalan para trabajar como si fuesen uno solo. Es decir, un cluster es un grupo de ordenadores que se unen mediante una red de alta velocidad, de tal forma que el conjunto se ve como un único ordenador, mucho más potente que los ordenadores comunes.
Una de sus principales ventajas es que no es necesario que los equipos que lo integren sean iguales a nivel hardware ni que dispongan del mismo sistema operativo, lo que permite reciclar equipos que se encontraban anticuados o en desuso y rentabilizar su uso mediante un cluster de servidores.
Con este tipo de sistemas se busca conseguir cuatro servicios principales, aunque, en general, según el tipo de cluster que utilicemos, obtendremos una combinación de varios de ellos:

• Alta disponibilidad.
• Alto rendimiento.
• Balanceo de carga.
• Escalabilidad.

Interesante : Los clusters son sistemas tan fiables que organizaciones como Google y Microsoft los utilizan para poner en marcha sus portales. Por ejemplo, en el año 2003, el cluster Google llegó a estar conformado por más de 15 000 ordenadores personales.

 Cluster de raspberry pi

5.1 Clasificación de los Cluster.

Podemos realizar la clasificación de los clusters en función de varios conceptos, pero todos ellos relacionados con los servicios que ya hemos mencionado.
Atendiendo a estas características hablamos de tres tipos de clusters:

• Clusters de alto rendimiento (HC o High Performance Clusters). Este tipo de sistemas ejecutan tareas que requieren de una gran capacidad de cálculo o del uso de grandes cantidades de memoria.Cuando están realizando este tipo de tareas, los recursos del cluster son utilizados casi en exclusiva durante periodos de tiempo que pueden ser bastante largos.
• Clusters de alta disponibilidad (HA o High Availability). Con estos clusters se busca dotar de disponibilidad y confiabilidad a los servicios que ofrecen. Para ello se utiliza hardware duplicado, de modo que al no tener un único punto de fallos (aunque se produzca una avería en un componente siempre habrá otro que pueda realizar el mismo trabaja), se garantiza la disponibilidad del sistema. Por otra parte, incorporan software de detección y recuperación ante fallos, con objeto de hacer más confiable el sistema para su uso.
• Clusters de alta eficiencia (HT o High Throughput). En estos sistemas el objetivo central de diseño es que se puedan ejecutar el mayor número de tareas en el menor tiempo posible, entendiendo que hablamos de tareas individuales cuyos datos no tienen dependencia entre sí.

Otro tipo de clasificación de los clusters de servidores viene dada por su ámbito de uso, donde hablaremos de dos tipos:

• Clusters de infraestructuras comerciales, que conjugan la alta disponibilidad con la alta eficiencia. 
• Clusters científicos, que en general son sistemas de alto rendimiento. Lo cierto es que muchas de las características de las arquitecturas de hardware y software son las mismas en todos estos tipos de clusters, aunque luego los requisitos de las  aplicaciones que funcionen sobre ellos sean muy distintos. Esto hace que un determinado tipo de cluster pueda también presentar características de los otros.

5.2 Componentes de los Clusters

Los componentes no tienen por qué ser de la misma marca, modelo o características físicas. Entre estos componentes están:

• Nodos: es el nombre genérico que se dará a cualquier máquina que utilicemos para montar un cluster, como pueden ser ordenadores de sobremesa o servidores. Aún cuando podemos utilizar cualquier tipo de hardware para montar nuestro sistema, es siempre buena idea que haya cierto parecido entre las capacidades de todos los nodos  ya que, en caso contrario, habrá siempre cierta tendencia o enviar el trabajo a realizar a aquel equipo que disponga de una mayor capacidad de procesamiento. 

• Sistema operativo: podemos utilizar cualquier sistema operativo que tenga dos características básicas: debe ser multiproceso y multiusuario. Es también conveniente que sea fácil acceder o él y usarlo, para facilitar el trabajo sobre el mismo.

• Conexión de Red: es necesario que los distintos nodos de nuestra red estén conectados entre sí. Para ello podemos utilizar una conexión Ethernet u otros sistemas de alta velocidad.

• Middleware: es el nombre que recibe el software que se encuentra entre el sistema operativo y las aplicaciones. Su objetivo es que el usuario del cluster tenga la sensación de estar frente a un único superordenador ya que provee de una interfaz única de acceso al sistema. Mediante este software se consigue optimizar el uso del sistema y realizar operaciones de balanceo de carga, tolerancia de fallos, etc. Se ocupa, además, de detectar nuevos nodos que vayamos añadiendo al clúster, dotándolo de una gran posibilidad de escalabilidad.

• Sistema de almacenamiento: cuando trabajamos con clusters podemos hacer uso de un sistema de almacenamiento interno en los equipos, utilizando los discos duros de manera similar a como lo hacemos en un PC, o bien recurrir a sistemas de almacenamiento más complejos, que proporcionarán una mayor eficiencia y disponibilidad de los datos, como son los dispositivos NAS (Network Attaches Storage) o las redes SAN (Storage Area Network).

4. Almacenamiento redundante y reducido.

RAID consiste en un conjunto de técnicas hardware o software que utilizando varios discos proporcionan principalmente tolerancia a fallos, mayor capacidad y mayor fiabilidad en el almacenamiento. Se trata de un sistema de almacenamiento que utilizando varios discos y distribuyendo o replicando la información entre ellos consigue algunas de las siguientes características:

• Mayor capacidad: es una forma económica de conseguir capacidades grandes de almacenamiento. Combinando varios discos más o menos económicos podemos conseguir una unidad de almacenamiento de una capacidad mucho mayor que la de los discos por separado.
• Mayor tolerancia a fallos: en caso de producirse un error, con RAID el sistema será capaz en algunos casos de recuperar la información perdida y podrá seguir funcionando correctamente.
• Mayor seguridad: debido a que el sistema es más tolerante con los fallos y mantiene cierta información duplicada, aumentaremos la disponibilidad y tendremos más garantías de la integridad de los datos.
• Mayor velocidad: al tener en algunos casos cierta información repetida y distribuida, se podrán realizar varias operaciones simultáneamente, lo que provocará mayor velocidad.

Este conjunto de técnicas están organizadas en niveles. Algunos de estos niveles son:

RAID nivel 0 (RAID 0)

En éste nivel los datos se distribuyen equitativamente y de forma transparente para los usuarios entre dos o más discos. Como podemos ver en la siguiente figura, los bloques de la unidad A se almacenan de forma alternativa entre los discos 0 y 1 de forma que los bloques impares de la unidad se almacenan en el disco 0 y los bloques pares en el disco 1.

• Esta técnica favorece la velocidad debido a que cuando se lee o escribe un dato, si el dato está almacenado en dos discos diferentes, se podrá realizar la operación simultáneamente. Para ello ambos discos tienen que estar gestionados por controladoras independientes.
• Hay que tener en cuenta que RAID 0 no incluye ninguna información redundante, por lo que en caso de producirse un fallo en cualquiera de los discos que componen la unidad provocaría la pérdida de información en dicha unidad.
   

3. Almacenamiento de la informacion

Otro de los factores clave de la seguridad de cualquier sistema es cómo y donde se almacena la información.Tratemos la seguridad física de la información: el rendimiento, la disponibilidad y la accesibilidad a la misma.

Existen numerosas técnicas , como son los sistemas RAID, los clusters de servidores y las arquitecturas SAN y NAS. 

Siempre que hablemos de rendimiento nos estaremos refiriendo a la capacidad de cálculo de información de un ordenador. El objetiva es obtener un rendimiento mayor, y esto se puede conseguir no solo can grandes y modernos ordenadores, sino utilizando arquitecturas que reciclan equipos que se han dejada de usar porque se encontraban anticuadas.

El concepto de disponibilidad hará referencia a la capacidad de las sistemas de estar siempre en funcionamiento. Un sistema de alta disponibilidad está compuesto por sistemas redundantes o que trabajan en paralelo, de modo que cuando se produzca un fallo en el sistema principal, se arranquen los sistemas secundarios automáticamente y el equipo no deje de funcionar en ningún momento.

Otra factor importante es la accesibilidad a la información; si nuestra información se encuentra duplicada y en lugar seguro, pera la accesibilidad a ella es mala, por ejemplo porque solo es posible acceder por carretera y se han almacenado las copias de seguridad a una distancia de varias horas de viaje, en caso de desastre el tiempo que se empleará en poner en marcha el plan de recuperación será mayor que con un sistema accesible.

2. Sistema de alimentacion ininterrumpida

Ningún equipo informático, está exento de sufrir un corte de luz y apagarse. Es por ello que es necesario cuando se esta procesando datos o dando servicios de alojamiento web u otros, utilizar sistemas auxiliares de alimentación.

2.1 Definición del SAI

Un SAl o sistema de alimentación ininterrumpida es un dispositivo electrónico que permite proteger a los equipos frente a los picos o caídas de tensión. De esta manera se dispone de una mayor estabilidad frente a los cambios del suministro eléctrico y de una fuente de alimentación auxiliar cuando se produce un corte de luz.

La idea consistía en proporcionar al usuario del equipo el tiempo suficiente para guardar la información y apagar correctamente los equipos cuando se producía un corte en el suministro eléctrico, aunque posteriormente se le ha agregado capacidad para poder continuar trabajando cierto tiempo, aunque no se disponga de suministro.

Las características de los SAl dependen de cada modelo en concreto, pero en la siguiente tabla tienes un resumen de sus funcionalidades:

Característica	Descripción
Alimentación de ordenadores	Se puede conectar de uno a varios equipos al mismo SAI.
Tiempo extra de trabajo	Permiten seguir trabajando con el ordenador de 15 a 270 minutos cuando se produce un corte en el suministro eléctrico.
Alimentación de otros equipos	No están diseñados para conectar dispositivos de alto consumo de energía (como grandes impresoras láser o plotters).
Regulador de voltaje	Integrado en algunos modelos para evitar que los picos de tensión que se producen en la línea afecten a la alimentación de los equipos.
Otros conectores	Algunos incorporan conectores para conectar el módem, router u otros dispositivos imprescindibles en la comunicación y protegerlos.

2.2 Tipos de SAI

En general, podemos identificar dos tipos de SAl, en función de su forma de trabajar:

• Sistemas de alimentación en estado de espera o Stand-by Power Systems (SPS). Este tipo de SAl activa la alimentación desde baterías automáticamente cuando detecta un fallo en el suministro eléctrico.

•   SAI en línea (on-line), que alimenta el ordenador de modo continuo, aunque no exista un problema en el suministro eléctrico, y al mismo tiempo recarga su batería. Este dispositivo tiene la ventaja de que ofrece una tensión de alimentación constante, ya que filtra los picos de la señal eléctrica que pudiesen dañar el ordenador, si bien el tiempo extra de trabajo que ofrece es menor que el de los SPS.  

 

2.3 Modos de Funcionamiento

Un SAI es un dispositivo auxiliar que alimenta un ordenador, bien de modo continuo o bien quedando a la espera hasta que es necesario (cuando hay un corte de luz).

• Las siguientes figuras ilustran este funcionamiento. En la figura  podemos ver una representación de un SAI en línea, en una situación normal donde hay suministro eléctrico. El SAI está conectado, por un lado, a un enchufe de la red, a través del cual recibe la corriente con la que va cargando sus baterías, y por otro se conecta al equipo o equipos a los que vaya a proteger. 

 

• En la figura de la parte inferior podemos ver cuál es la situación cuando se produce un corte de luz, y la alimentación del ordenador depende únicamente de las baterías internas del SAI. Disponemos de alimentación el tiempo que estas baterías tarden en descargarse.

1. Ubicación y protección física

El primer paso para establecer la seguridad de un servidor o un equipo es decidir adecuadamente dónde vamos a instalarlo. Los planes de seguridad física se basan en proteger el hardware de los posibles desastres naturales, de incendios, inundaciones, sobrecargas eléctricas, robos y otra serie de amenazas.

Se trata de aplicar barreras físicas y procedimientos de control, como medidas de prevención y contra medidas para proteger las recursos y la información, tanta para mantener la seguridad dentro y alrededor del Centro.

Cuando hablemos del plan de seguridad física no podemos pensar que existe un plan de seguridad general aplicable a cualquier tipo de instalación.

Teniendo en cuenta que estas deben personalizarse para cada empresa y cada edificio. Además, no es lo mismo establecer las características de una sala técnica en una zona donde los terremotos son habituales, por ejemplo, a hacerlo para una zona donde apenas hay temblores apreciables.

1.1 Factores para elegir una Ubicación

 Existen una serie de factores que dependen de las instalaciones propiamente dichas, como son:

• El edificio. Debemos evaluar aspectos como el espacio del que se dispone, cómo es el acceso de equipos y personal, y qué características tienen las instalaciones de suministro eléctrico, acondicionamiento térmico, etc. Igualmente, hemos de atender a cuestiones de índole física como la altura y anchura de los espacios disponibles para la instalación, si tienen columnas, cómo es el suelo, la iluminación, etc.

• Tratamiento acústico. En general, se ha de tener en cuenta que habrá equipos, como los de aire condicionado, necesarios para refrigerar los servidores, que son bastante ruidosos. Deben instalarse en entornos donde el ruido y la vibración estén amortiguados.

• Seguridad física del edificio. Se estudiará el sistema contra incendios, la protección contra inundaciones y otros peligros naturales que puedan afectar a la instalación.

• Suministro eléctrico propio del CPD. La alimentación de los equipos de un centro de procesamiento de datos tiene que tener unas condiciones especiales, ya que no puede estar sujeta a las fluctuaciones o picos de la red eléctrica que pueda sufrir el resto del edificio. No suele ser posible disponer de toda una red de suministro eléctrico propio, pero siempre es conveniente utilizar una sistema independiente del resto de la instalación y elementos de protección y seguridad específicos, como sistemas de alimentación ininterrumpida.

• Existen otra serie de factores inherentes a la localización, es decir, condiciones ambientales que rodean al local donde vayamos a instalar el CPD. Los principales son los factores naturales (frío, calor, inundaciones, incendios o terremotos); los servicios disponibles, especialmente de energía eléctrica y comunicaciones (antenas, líneas telefónicas, etc.), y otras instalaciones de la misma zona; y la seguridad del entorno, ya que la zona donde vaya situarse el CPD debe ser tranquila, pero no un sitio desolado. Otros factores que han de tenerse en consideración son el vandalismo, el sabotaje y el terrorismo.

¿Donde instalar un CPD?

Atendiendo solo a estos factores ya podemos obtener las primeras conclusiones para instalar el CPD en una ubicación de características idóneas. Así pues, siempre que podamos, tendremos en cuenta que:

• Deben evitarse áreas con fuentes de interferencia de radiofrecuencia, tales como transmisores de radio y estaciones de TV.

• El CPD no debe estar contiguo a maquinaria pesada o almacenes con gas inflamable o nocivo.

• El espacio deberá estar protegido ante entornos peligrosos, especialmente inundaciones.

Se buscará descartar:

• Zonas cercanas a paredes exteriores, planta baja o salas de espera, ya que son más propensas al vandalismo o los sabotajes.

• Sótanos, que pueden dar problemas de inundaciones debido a cañerías principales, sumideros o depósitos de agua.

•  Última planta, evitando desastres aéreos, etc.

• Encima de garajes de vehículos de motor, donde el fuego se puede originar y extender más fácilmente.

Según esto, la ubicación más conveniente se sitúa en las plantas intermedias de un edificio o en ubicaciones centrales en entornos empresariales.

 

1.2 Control de acceso 

Dependiendo del tipo de instalación y de la inversión económica que se realice se dispondrá de distintos sistemas de seguridad, como los siguientes:

• Servicio de vigilancia, donde el acceso es controlado por personal de seguridad que comprueban la identificación de todo aquel que quiera acceder a una ubicación.

• Detectores de metales y escáneres de control de pertenencias, que permite controlar a las personas, evitando su acceso a las instalaciones con instrumentos peligrosos o armas.

• Utilización de sistemas biométricos, como sus huellas digitalizadas o su iris para el acceso.

• Protección electrónica, basada en el uso de sensores conectados a centrales de alarma. Cuando un sensor detecta un riesgo, informa a la central que procesa la información y responde según proceda, por ejemplo emitiendo señales sonoras que alerten de la situación.

 

1.3 Sistema Climatización y Protección del CPD.

Es imprescindible que se instalen en su interior, junto con los equipos propios de procesamiento de datos, sistemas de climatización, de protección contra incendios (PCI) y sistemas de alarma apropiados.
Los equipos de un centro de proceso de datos disipan mucha energía calorífica y hay que refrigerarlos adecuadamente paro mantener las condiciones interiores de temperatura y humedad estables, ya que altas temperaturas podrían dañar estos equipos.

Por ello debemos situar el servidor o rock a lo altura adecuada para que le alcance la circulacián de aire, y de modo que el aire frío de lo máquina se dirija a lo parte del equipo que absorbe aire, no a la que lo expulsa.

Podemos, por ejemplo, utilizar un ventilador que expulsa el aire caliente al exterior para refrigerar un servidor como el que ves en la figura inferior izquierda. Se trata de una opción bastante económica en la que debes tener en cuenta que haya recirculación del aire, es decir, que el aire debe atravesar el servidor.

Para un CPD que tenga varios racks, podemos optar por el uso de equipos murales o equipos de techo. En la figura inferior derecha puedes ver este tipo de instalación, donde también se ha instalado un secuenciador en una zona de temperatura característica. Este secuenciador proporciona un sistema de seguridad adicional, ya que alterna el uso de cada uno de los splits instalados, y, en caso de que suba la temperatura, ambos equipos se pondrán en funcionamiento para enfriar el CPD.

1.4 Recuperación en caso de desastre.

Nuestro objetivo debe ser siempre evitar daños en el CPD, pero hay que tener preparado un plan de contingencia que debe ponerse en marcha en caso de desastre. 

Una opción que ha de tenerse en cuenta es tener un centro de backup independiente, de modo que aunque los equipos del CPD queden fuera de servicio por una avería muy grave, la organización podrá seguir realizando su actividad con cierta normalidad. 

Dentro de los planes de contingencia debemos tener en cuenta la realización de sistemas redundantes, como los sistemas RAID  y el uso de copias de seguridad. En caso de que se produzca un desastre, el primer paso es que se reúna el comité de crisis para evaluar los daños. Si se decide poner en marcha el plan de contingencia, es importante que los trabajos comiencen por recuperar las bases de datos y ficheros esenciales, así como desviar las comunicaciones más críticas al centro alternativo, desde donde se comenzará a operar en las áreas que sean prioritarias, ya que de no hacerlo las consecuencias podrían ser desastrosas.

Imangen de un RAID