Salta el contingut

3. Cloud i sistemes connectats

1. Introducció a la computació en el núvol

La computació en el núvol representa un model tecnològic en què els recursos informàtics es proporcionen de manera remota a través d’Internet. Aquest paradigma es consolida gràcies a l’evolució dels sistemes centralitzats, a l’expansió de les xarxes distribuïdes i, sobretot, a la virtualització, que permet abstraure els recursos físics i convertir-los en serveis flexibles i escalables.

La computació en el núvol ha transformat el funcionament dels sistemes digitals, ja que facilita l’accés sota demanda a capacitat de processament, emmagatzematge i eines de desenvolupament, tot amb un model de pagament per ús que millora l’eficiència i la rendibilitat empresarial.

Infraestructura on-promises

Infraestructura on-premises és el conjunt de recursos informàtics —servidors, xarxes, emmagatzematge, sistemes de seguretat i altres equips— instal·lats físicament dins de les instal·lacions de l’organització i gestionats directament pel seu personal tècnic.

2. Models de núvol i nivells de servei

Els serveis en el núvol es classifiquen en diferents nivells segons el grau d’abstracció proporcionat a l’usuari.

2.1. Infrastructure as a Service (IaaS)

En aquest model, el proveïdor ofereix infraestructura virtualitzada com servidors, xarxes i emmagatzematge i s'encarrega de gestionar i mantindre els components de la infraestructura física.

L’usuari manté el control del sistema operatiu i de les aplicacions que instal·la. Aquest model és adequat per a entorns que requereixen una configuració específica o la migració d’infraestructura física.

Com que el model d'IaaS representa recursos de computació amb propòsit general podem trobar casos d'ús de tota mena. Alguns podrien ser els següents:

  • Desenvolupament i proves d'aplicacions. Permet configurar ràpidament entorns de desenvolupament i proves, a més de la possibilitat d'escalar-los ràpidament, el que facilita llançar noves aplicacions més ràpidament.

  • Backup i recuperació davant desastres. Proporciona solucions de còpia de seguretat i recuperació de desastres basades en el núvol, cosa que permet a les organitzacions replicar i fer còpies de seguretat dels seus sistemes i dades al núvol. Per exemple, les organitzacions poden duplicar aplicacions en diversos servidors. Si un servidor falla, un altre pren el relleu, cosa que ajuda a garantir la continuïtat del negoci.

  • Allotjament d'aplicacions web. Proporciona una manera rendible d'allotjar llocs web i aplicacions web orientades al client que són segures, escalables i es poden personalitzar per optimitzar les experiències dels usuaris.

2.2. Platform as a Service (PaaS)

Mentre IaaS abstrau la capa física necessària per a virtualitzar recursos de computació. El model Platform as a service (PaaS) va una passada més enllà i abstrau la gestió del sistema operatiu, el middleware i l'entorn d'execució.

Proporciona una plataforma completa per desenvolupar i desplegar aplicacions sense gestionar la infraestructura subjacent.

Un exemple podria ser Red Hat® OpenShift®. Un PaaS popular construït al voltant de contenidors de Docker i Kubernetes.

PaaS afavoreix i impulsa diverses iniciatives TIC:

1. Desenvolupament i lliurament d'aplicacions

PaaS simplifica el cicle de desenvolupament proporcionant un marc d'aplicació personalitzat que gestiona automàticament: els sistemes operatius, les actualitzacions de programari, l'emmagatzematge, i la infraestructura de suport.

Això accelera tant la creació com la distribució de les aplicacions.

Un exemple podria ser Google App Engine, que permet desplegar directament aplicacions basades en Node.js, Java, Ruby, C#, Go, Python o PHP sense tindre que preocupar-te per la infraestructura.

2. Desenvolupament i gestió d'APIs

Gràcies als seus frameworks integrats, PaaS facilita la creació, execució i administració d'APIs (Application Programming Interfaces), essencials per compartir dades i funcionalitats entre aplicacions. També proporciona eines per millorar-ne la seguretat i el control.

Azure API Management (APIM) és una plataforma PaaS per crear, publicar, protegir i monitorar APIs.

3. Internet de les Coses (IoT)

PaaS admet de forma nativa una gran varietat de llenguatges de programació ---com Java, Python, Swift i altres---, juntament amb eines i entorns especialitzats per al desenvolupament d'aplicacions IoT. A més, facilita el processament en temps real de les dades generades pels dispositius connectats.

En l'ecosistema d'AWS podem trobar AWS IoT Core que permet la gestió i connexió de dispositius IoT. En arribar-li una dada podria activar una funció de AWS Lambda per a reaccionar d'una u altra forma.

4. Desenvolupament Àgil i DevOps

PaaS pot oferir entorns completament configurats per a l'automatització del cicle de vida del programari, integrant processos com: la integració contínua (CI), el lliuriment continu (CD), les proves, la seguretat, i el desplegament.

Això facilita l'adopció de metodologies àgils i pràctiques DevOps, millorant l'eficiència de l'equip de desenvolupament.

Heroku, que a l'igual que Google App Engine permet desplegar aplicacions web. A més incorpora fluxes de treball (_pipeline) que automatitzen el desplegament.

Un exemple concret podria ser que una aplicació en Heroku es connectara amb un repositori de Github, en detectar canvis realitzaria un push de la branca principal i Heroku executaria tot el pipeline (CI), proves unitàries, proves d'integració, de seguretat, etc., si passa les proves el repositori passa una àrea intermitja que permet la validació per part de l'equip de desenvolupament i/o el client i si tot està correcte es pot promoure a producció (CD).

2.3. Software as a Service (SaaS)

Ofereix aplicacions completes directament en el núvol, accessibles des del navegador. Les actualitzacions i el manteniment són centralitzats, cosa que redueix la càrrega tècnica local.

Tipus d'aplicacions SaaS més comuns:

  • CRM (Gestió de la relació amb el client)
    • Salesforce
    • HubSpot CRM
  • ERP (Planificació de recursos empresarials)
    • SAP S/4HANA Cloud
    • Oracle NetSuite
  • Programari de màrqueting per correu electrònic
    • Mailchimp
    • Sendinblue (Brevo)
  • Programari de comptabilitat
    • QuickBooks Online
    • Holded
  • Programari de recursos humans (HR / HCM)
    • Workday
    • Factorial
  • Programari de seguretat
    • Okta
    • CrowdStrike
  • Eines de col·laboració
    • Trello
    • Asana
  • Serveis d'edició de documents
    • Google Docs (Google Workspace)
    • Microsoft 365 Online
  • Programari de comunicació
    • Zoom
    • Slack
  • Programari de centre de contacte (CCaaS)
    • Genesys Cloud
    • Zendesk

3. Funcions principals del núvol en els sistemes digitals

La computació en el núvol permet dur a terme funcions essencials per als sistemes connectats moderns:

  • Processament de dades de manera escalable i distribuïda.
  • Intercanvi d’informació entre dispositius i usuaris de forma global.
  • Execució d’aplicacions sense dependències de maquinari local.
  • Gestió integrada de serveis, com monitoratge, seguretat i automatització.

4. Edge computing i la seua relació amb el núvol

L’edge computing desplaça el processament i l’anàlisi de dades cap a la perifèria de la xarxa, on es generen les dades.
Aquesta aproximació redueix la latència, disminueix el trànsit d’informació cap al núvol i millora la resposta en aplicacions sensibles al temps.

Tot i això, l’edge computing no substitueix el núvol. Ambdós models operen conjuntament: l’edge gestiona operacions immediates, mentre que el núvol realitza processament massiu, anàlisi complexa i emmagatzematge a llarg termini.

Exemples

Vehicles autònoms (cotxes de Tesla, Waymo, Cruise…)

Els vehicles autònoms generen terabytes de dades per hora provinents de càmeres, radar i LIDAR. Enviar tota aquesta informació al núvol seria massa lent i perillós, així que el processament es fa al mateix vehicle, és a dir, en el edge.

El processar en l'edge és necessari en aquest cas perquè el temps de resposta ha de ser molt ràpid, mil·lisegons, per prendre decisions (frenar, accelerar, evitar obstacles). Es requerix menys dependència de la connexió a internet i millora la seguretat: les dades sensibles no ixen del cotxe.

Gràcies a esta tecnologia el cotxe pot reaccionar immediatament, fins i tot sense cobertura, i es garanteix una conducció autònoma segura.

Ciutats intel·ligents (Smart Cities) – Semàfors i trànsit

Moltes ciutats (Barcelona, Amsterdam, Singapur…) utilitzen dispositius edge en semàfors, càmeres i sensors de trànsit per analitzar en temps real els fluxos de vehicles i persones.

Aquest dispositius permeten el recomptar de vehicles o vianants, la detecció d'embussos i la identificació de situacions de risc (accidents, retencions).

La informació no s'envia al núvol perquè:

  • es necessita decidir en temps real (variar la fase d’un semàfor no pot dependre d’un núvol llunyà).
  • es redueix el cost en amplada de banda (no cal enviar vídeo contínuament).
  • cal protegir la privatitat de la ciutadania.

Gràcies a esta tecnologia els semàfors s'adapten automàticament segons el trànsit, reduint embussos i emissions.

5. Fog i mist computing: extensions de l’edge

5.1. Fog computing

El fog computing introdueix una capa de processament intermèdia entre l’edge i el núvol. Aquesta capa distribuïda gestiona fluxos massius de dades procedents de múltiples dispositius, redueix la latència i facilita la presa de decisions en temps quasi real.

És habitual en entorns industrials, ciutats intel·ligents i xarxes àmplies de sensors IoT.

Arquitectura típica

L'arquitectura típica és la següent:

  1. Sensors / IoT: generen dades contínuament.
  2. Capa Fog: gateways, routers, microdatacenters que processen parcialment.
  3. Cloud: anàlisi massiva, models IA, emmagatzematge de llarga duració.

5.2. Mist computing

El mist computing s’ubica fins i tot més a prop del dispositiu final. El processament es realitza en microcontroladors o dispositius ultra lleugers, proporcionant respostes immediates i minimitzant el consum de recursos.

Aquesta arquitectura és ideal per a dispositius IoT de molt baixa potència i sistemes que necessiten reaccions instantànies.

Per què existeix?

Moltes aplicacions IoT no poden esperar ni tan sols al node fog. Necessiten:

  • detecció immediata (alarma d’incendi, caiguda d’un pacient, frenada d’emergència),
  • reduir dràsticament el volum de dades enviades.

Exemples típics

  • Wearables mèdics: detecció immediata d'arrítmies.
  • Sensors industrials: parada automàtica d’una màquina davant vibració anòmala.
  • Dispositius smart home: reconeixement local de veu bàsic (activar llums, obrir porta).

6. Avantatges del núvol en els sistemes connectats

La integració del núvol aporta beneficis significatius:

  • Escalabilitat dinàmica dels recursos. Ofereix elasticitat i aprovisionament en autoservei, de manera que, en lloc de comprar capacitat excedent que queda sense utilitzar durant els períodes de poca activitat, pots augmentar o reduir la capacitat en resposta als pics i descensos de trànsit.
  • Alta disponibilitat gràcies a la redundància i distribució geogràfica.
  • Reducció de costos, ja que permet descarregar part o tota la despesa i l’esforç de comprar, instal·lar, configurar i gestionar ordinadors mainframe i altra infraestructura local (on-premises). Només pagues per la infraestructura basada en el núvol i per la resta de recursos de computació a mesura que els utilitzes.
  • Facilitat d’integració amb altres serveis i sistemes.
  • Millores en seguretat i recuperació davant desastres.
  • Rendibilitat empresarial, gràcies al pagament per ús i la flexibilitat operativa.

7. Síntesi final

Els models de computació en el núvol —IaaS, PaaS i SaaS—, combinats amb arquitectures com l’edge, el _fog i el mist computing, conformen un ecosistema tecnològic essencial per entendre els sistemes connectats actuals.

Aquestes tecnologies distribueixen la càrrega de treball, optimitzen el processament de dades i incrementen l’eficiència global de les organitzacions modernes.

8. Webgrafia