OPENSTACK, PLATAFORMA PARA IMPLEMENTAR UNA INFRAESTRUCTURA COMO SERVICIO OPENSTACK, PLATAFORM TO IMPLEMENT AN INFRAESTRUCTURE AS A SERVICE
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OPENSTACK, PLATAFORMA PARA IMPLEMENTAR UNA
INFRAESTRUCTURA COMO SERVICIO
OPENSTACK, PLATAFORM TO IMPLEMENT AN
INFRAESTRUCTURE AS A SERVICE
Cristian Rodríguez Gutiérrez1, Luis Felipe Domínguez Vega2, Carlos Baños Oliva3
1 Empresa de Aplicaciones Informáticas, Cuba, cristian.rodriguez@desoft.cu
2 Empresa de Aplicaciones Informáticas, Cuba, Luis.dominguez@desoft.cu
3 Empresa de Aplicaciones Informáticas, Cuba, carlos.banos@desoft.cu
RESUMEN: La computación en la nube es un paradigma que permite ofrecer cualquier tipo de servicio relacio-
nado con el hospedaje de información a través de una red, que usualmente es internet. La Empresa de Aplica-
ciones Informáticas, Desoft, como empresa de alta tecnología, y no ajena al desarrollo de esta tecnología, ha
trazada una estrategia de implementación de un modelo de negocio basado en la comercialización del Software
como Servicio utilizando todas las potencialidades de la computación en la nube.
Bajo este enfoque, Desoft ha desarrollado productos que han sido ubicados en una nube pública en el Centro de
Datos de ETECSA, pero necesitaba implementar una nube privada que permitiera el continuo desarrollo median-
te una liberación continua del producto y que redundaran una mejor calidad del servicio que se brinda, por lo
que se realizando innumerables esfuerzos que permitieron adquirir tecnología de punta para implementar una
solución que cumpla con los requerimientos infraestructura necesarios.
Sobre este equipamiento, ubicado físicamente en modalidad de Housing en los Centros de Datos de DataCimex
perteneciente a la Corporación Cimex, se implementó una plataforma de computación en la nube, que permitía
la configuración de un esquema basado en Infraestructura como Servicio (IaaS).
La plataforma utilizada es OpenStack, la cual está basada en software gratuito y de código abierto y consta de
componentes interrelacionados que controlan diversos grupos de hardware de procesamiento, memoria, alma-
cenamiento y recursos de red administrados todos a través de un tablero basado en servicios web.
Palabras Clave: SaaS, IaaS, Ecosistema, Openstack,
ABSTRACT: Cloud computing is a paradigm that allows offering any type of service related to the hosting of
information through a network, which is usually the internet. The Computer Applications Company, Desoft, as a
high-tech company, and not oblivious to the development of this technology, has drawn up a strategy for imple-
menting a business model based on the commercialization of the Software as a Service using all the potential of
computing in cloud.
Under this approach, Desoft has developed products that have been located in a public cloud in the ETECSA
Data Center, but it needed to implement a private cloud that would allow continuous development through conti-
nuous product release and that would result in better service quality than It is provided, so countless efforts were
made that allowed the acquisition of cutting-edge technology to implement a solution that meets the necessary
infrastructure requirements.
On this equipment, physically located in Housing mode in the DataCimex Data Centers belonging to the Cimex
Corporation, a cloud computing platform was implemented, which allowed the configuration of a scheme based
on Infrastructure as a Service (IaaS).
“Informatica 2020”
“OPENSTACK, PLATAFORMA PARA IMPLEMENTAR INFRAESTRUCTURA COMO SERVICIO”
The platform used is OpenStack, which is based on free and open source software and consists of interrelated
components that control various groups of processing hardware, memory, storage and network resources all
managed through a dashboard based on web services.
KeyWords: SaaS, IaaS, Ecosystem, OpenStack.
1. INTRODUCCIÓN 2. CONTENIDO
La Computación en la nube es un término general Desoft, como empresa de alta tecnología, requería
para cualquier cosa que implique brindar un servicio la necesidad de disponer de un lugar donde hospe-
alojado en Internet. Según el Diccionario de la Real dar las aplicaciones desarrolladas por la entidad las
Academia Española, la computación en la nube, o cuales brindarían servicios a terceros. En un primer
simplemente la nube, ¨es un espacio de almacena- paso se procedió a la contratación de los recursos
miento y procesamiento de datos y archivos ubicado de hardware necesarios en el Centro de Datos de
en Internet, al que puede acceder el usuario desde ETECSA que permitiera implementar los productos
cualquier dispositivo¨. Tiene grandes ventajas con que ha desarrollado de cara al cliente.
respecto a la computación tradicional tales como: Además, también se identificó la necesidad de dis-
Disponibilidad de la información en todo mo- poner de un espacio propio que permitiera la mejora
mento. y liberación continua de estas aplicaciones y el
Escalabilidad y elasticidad de recursos según desarrollo de otras con un enfoque de computación
las necesidades. en la nube, y así de esta forma implementar una
Reducción de los costos en tecnología de nube privada.
software y hardware. Es por esto que la empresa realizó una inversión
Rendimiento y productividad del resultado fi- considerable en la compra de servidores profesio-
nal. nales que cumplieran con las necesidades mínimas
La nube tiene tres tipos principales de servicios que requeridas. La primera compra realizada fue de 12
se pueden brindar en un esquema de computación servidores HP Prolian ML350 G9 y la segunda com-
en la nube: Infraestructura como servicio (IaaS), pra realizada fue de 10 servidores HP Prolian
Plataforma como servicio (PaaS) y Software como DL380 G10.
servicio (SaaS). La primera solución que se analizó fue una imple-
La Empresa de Aplicaciones Informáticas, Desoft, mentación similar a la existente en los Centros de
como parte del proceso de implementación de su Datos Virtuales contratados a ETECSA mediante la
nuevo modelo de negocio basado en la comerciali- plataforma ESXi de la compañía norteamericana
zación de Software como Servicio, se trazó como VMWare, una plataforma muy robusta y de amplio
objetivo la creación de un Ecosistema Digital con- uso a nivel mundial. Además, era perfecta ya que
formado por la nube publica ya existente y una nube existían una amplia experiencia y conocimiento de
privada mediante un servicio IaaS. la mayoría del personal técnico de la Empresa (en-
tre los que se incluye dos de los autores).
Pero existían argumentos de peso que impedían el
despliegue de este producto. Lo fundamental es
que, al ser una plataforma propietaria, requería de
la compra de licencias de algunos de sus productos
necesarios para la implementación de una nube, y
al ser de una compañía norteamericana se hacía
muy difícil de solventar debido al bloqueo impuesto
por los EEUU a nuestro país. Otro aspecto de im-
portancia es que el país aboga por la independencia
tecnológica con la implementación de productos
basados en Software Libre y Código Abierto
(SLCA).
Una de las alternativas encontradas en la investiga-
Figura 1: Esquema general de la computación en ción realizada es la plataforma OpenStack, la cual
la nube cumplía con los requisitos necesarios para la im-
plementación de una nube y de la política del país.
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Por otro lado, también se disponía de un conoci- Keystonne (Identity Service): Controla la
miento previo por parte de uno de los autores. identificación y acceso de los diferentes
Realizar una comparativa entre estos dos productos usuarios que se conectan a la infraestructu-
es muy difícil, ya que OpenStack pertenece a la ra. Ofrece un directorio central de usuarios
categoría Nube de código abierto, mientras que asignado a los servicios que se pueden ac-
ESXi se clasifica como Plataforma de virtualización. ceder actuando como un sistema de auten-
Lo primero que tenemos que conocer es el concep- ticación.
to. OpenStack es una plataforma de Computación Glance (Image Service): Servicio de gestión
en la Nube (Cloud Computing) basada en SLCA que de imágenes de discos y servidores. Tam-
proporciona una Infraestructura como Servicio bién gestiona las plantillas de imágenes de
(IaaS). Es un proyecto distribuido bajo la licencia los sistemas. Puede manejar diferentes
Apache 2.0 en la cual están involucrada más de 200 formatos de imágenes. Otro uso que tiene
empresas entra las que destacan Huawei, Cisco, es que puede almacenar y catalogar un
Canonical, Dell, HP, IBM, Intel, inclusive hasta número limitado de copias de seguridad.
VMware.
Tiene una arquitectura modular compuesta por va-
Existe una variedad de módulos o componentes
rios componentes que se pueden instalar juntos o
que no se han mencionado y que su implementa-
por separado y dependerán en gran medida del
ción tanto de los mencionados como los no men-
objetivo del sistema que se quiera implementar.
cionados dependerá del sistema que se quiere im-
Entre los componentes fundamentales se encuen-
plementar. Cabe destacar que OpenStack también
tran:
permite el uso de módulos no oficiales, por lo que
Nova (Compute): Modulo que controla toda cualquier entidad puede desarrollar un módulo a la
la estructura de la nube como parte funda- medida de sus necesidades. La figura 2 muestra el
mental de un sistema IaaS. Es la herra- despliegue un despliego tipo con los módulos men-
mienta de gestión y acceso a los recursos cionados y la interacción entre ellos.
de cómputo. Crea las instancias (máquinas
virtuales) y elige como gestionarlas, ade-
más puede trabajar con muchos hyperviso-
res.
Swift (Object Storage): Encargado del al-
macenamiento redundante y escalable. Al-
macena los archivos del sistema con alta
tolerancia a fallos, asegura su integridad y
los recopila por los diferentes discos que
están en la infraestructura de manera tal
que siempre estén disponibles y accesibles.
Cinder (Block Storage): Almacenamiento a
nivel de bloques para usarse en las instan-
cias. Útil para escenarios donde el rendi-
miento es sensible como el almacenamien- Figura 2: Ejemplo de despliego de los módulos de
to de bases de datos. Facilita el acceso al OpenStack
contenido alojado en las unidades de disco
que se encuentran en la nube. Cada módulo dispone de su propia API (Interfaces
de programación de aplicaciones) que utilizan para
Neutron (Networking): Encargado de la ges-
interactuar con el sistema y con otros módulos me-
tión de las redes y direcciones IP. Nos per-
diante el método de comunicación llamado API
mite crear redes virtuales con todos sus
RESTful, y esto es precisamente una de sus carac-
componentes de comunicación con Switch
terísticas más importantes ya que cualquier modulo
virtuales y Router virtuales, controlar el trá-
puede consumir los recursos de otros módulo sin
fico y conectar los servidores y dispositivos
importar como fueron creados. Estas API realizan
a una o más redes. Tiene un marco que
un intercambio de mensajes entre si utilizando el
permite la extensión de servicios adiciona-
estándar AMQP (Advances Message Queuing Pro-
les como IDS, balanceo de carga, cortafue-
tocol) que es un protocolo de comunicación de nivel
gos y VPN.
de aplicaciones según el modelo de interconexión
Horizon (Dashboard): Proporciona a los de sistemas abiertos (ISO-OSI)
administradores y usuarios de una interfaz La arquitectura de despliegue dependerá en gran
gráfica para el acceso, lo provisión y la au- medida del escenario disponible en la entidad don-
tomatización de los recursos basados en la de se va a implementar. La representación básica
nube y gestionar cualquier incidencia.
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es disponer de dos nodos, uno que actuaría como la instalación de diversos paquetes de software,
controlador (gestiona todos los componentes) y otro además se encarga de solicitarle al MaaS los nodos
que realizaría las tareas de computación (gestiona de cómputo (servidores físicos). De esta manera el
las máquinas virtuales). Pero la más recomendada despliegue queda automatizado desde la propia
es el empleo de tres nodos, donde además de los instalación del Sistema Operativo en el servidor.
anteriores se incluye el nodo de red (conectividad Para un entorno de producción como el que se ne-
de red). La figura 3 muestra un ejemplo de tres cesita, MaaS recomienda que a la hora de su inte-
nodos. gración con Openstack se disponga de un mínimo
de 7 nodos o servidores físicos, esto sin implemen-
tar alta disponibilidad. Este aspecto está resuelto
pues se dispone de un total de 22 servidores para
realizar el despliegue lo cual permitió realizar una
configuración de alta disponibilidad con redundancia
triple, de forma tal que pueden verse afectado hasta
2 servidores físico sin perder la integridad de los
datos. Para lograr esta alta disponibilidad, cada
servicio API de los módulos instalados se analiza
Figura 3: Despliegue de tres nodos como un nodo independiente ejecutándose en 3
servidores físicos.
OpenStack dispone de instalaciones en varias dis- Los módulos que se implementaron en esta solu-
tribuciones Linux ente las que se encuentran: Ca- ción son Nova, Cinder, Neutron, Horizon, Keyston-
nonical (Ubuntu), RedHat, SUSE, HPE, IBM, Oracle. ne, Glance, los cuales ya se vieron con anterioridad,
y se incluye ademas Designate. Este último modulo
2.1 Implementación en Desoft mencionado tiene como función realizar un DNS
como Servicio (DNSaaS) el cual permite que cada
La solución aplicada en Desoft está basada en la proyecto tenga su propio registro DNS en la nube.
distribución de Canonical mediante Ubuntu 18.04 Acompañado a estos módulos se implementaron
LTS. Se escogió esta distribución pues Openstack otros servidores tales como:
puede combinarse con otro producto llamado Ubun- NTP: Servicio de tiempo que permite sin-
tu MaaS (Metal as a Service). Este es un producto cronizar los relojes del sistema.
de Canonical que se puede utilizar para el desplie-
Ceph: Sistema para el almacenamiento de
gue de una infraestructura Cloud con servidores
físicos de manera tal que puedan ser tratados como archivos distribuidos diseñado para el ma-
máquinas virtuales en lugar de administrarlos indivi- nejo de gran cantidad de datos, muy enfo-
dualmente. MaaS permite simplificar la gestión de cado para el uso con Big Data. Incluye los
toda la infraestructura física de manera que se cen- demonios Ceph-Mon(controla las activida-
traliza la gestión a nivel de centro de datos, rack y des y fallos en los nodos del cluster) y
servidores físicos. Ceph-OSD (almacena el contenido de los
archivos).
Con MaaS se puede realizar un aprovisionamiento
Rabbitmq: Servicio de suscripción de men-
de los servidores físicos y desplegar cualquier Sis-
tema Operativo de manera rápida gracias a que sajes que sirve para la recopilación de los
detecta automáticamente los dispositivos de red mensajes que interactúan entre todos los
utilizando los protocolos IPMI de encendido por red módulos del sistema. Utiliza para este pro-
incluyendo las variantes especializadas como el de ceso de intercambios el estándar AMQP.
los servidores HP (iLO) adquiridos por la entidad, de Memcached: Servidor de cache de datos u
esta forma nos evitamos la engorrosa tarea de ha- objetos basado en memoria RAM, evitando
cer este despliegue servidor por servidor. así las necesidades de acceso a un origen
Otro aspecto importante de MaaS es que permite la de datos externos.
configuración de las interfaces de red mediante la MySQL: Servidor de base de datos utilizado
asignación de direcciones IP utilizando el protocolo para el almacenamiento de la información.
DHCP, la creación de redes virtuales (VLAN) y las Pacemaker y CoroSync: Servicios que tra-
configuraciones de DNS. También nos da la posibi- bajan en conjunto para realizar cluster de
lidad de incrementar más servidores sin la necesi- servidores en alta disponibilidad.
dad de realizar otras operaciones, así como la inte- El diagrama de despliegue de todas las herramien-
gración con herramientas de Devops. tas y módulos implementados es el que se muestra
en la siguiente figura.
Para el despliegue de la nube se hace uso Juju, otro
producto de Canonical que se integra perfectamen-
te con MaaS. Este es el orquestador encargado de
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Horizon
2.1.2 Supervisión
Pacemaker
Cluste HA Keystone El título en inglés deberá estar en Arial 14 puntos,
MySQL
Cinder-Ceph
negrita, versales, centrado, debajo del título y por
Momcached
Ceph-OSD
encima de las dos columnas. Deberá tener 12 pts
Ceph-Mon de espacio superior e inferior.
En entornos de producción, la disponibilidad no solo
Cinder se logra con la calidad del software de servidor, se
Glance
requiere además de un sistema de monitoreo y
alertas que esté funcional 24x7. En el caso de la
Nova-Cloud
Controler
Nova-Compute
implementación de la nube en Desoft, se utilizaron
Designate-bing varias herramientas (todas libres) con el propósito
Designate
de lograr proactividad en la tarea con el objetivo de
Nova-Gateway
Rabbitmq
NTP
no ver afectados los servicios y así cumplir con los
Neutron-API Acuerdos de Nivel de Servicio (SLA, Service Level
Agreements). Las aplicaciones implementadas fue-
Figura. 4: Despliegue escenario Desoft ron:
Prometheus: Utilizado para guardar los
2.1.1 Almacenamiento datos de las métricas en un TSDB (Base
de Datos de Series de Tiempo)
Como se comentaba con anterioridad, el almace- AlertManager: Parte de Prometheus en-
namiento de la nube corre a cargo de Ceph, el cual cargada de enviar las alertas hacia varios
nos permite utilizar todos los Discos Duros (HDD) tipos de destinos como email, webhook,
de los servidores físicos como un Disco de gran Slack, Telegram, entre otros.
capacidad al cual se le pueden crear particiones sin
ElasticSearch: Encargado de almacenar
importar el lugar físico en donde recaen los datos.
toda la bitácora de los sistemas, incluida
Uno de los aspectos analizados fue lograr una re- la información de auditoría de acceso y
dundancia de datos sin afectar la cantidad de espa- manipulación de objetos en la nube.
cio disponible (aspecto contradictorio, puesto que LogStash: Es quien se encuentra entre los
son inversamente proporcionales). Se quiso lograr servicios que generan logs y Elas-
una redundancia a nivel de servidor de 3, permitien- ticSearch, brindando el servicio de formato
do que cada objeto copiado se clonara y se copiara y alerta ante reglas definidas.
a la vez en 3 servidores físicos distintos, permitien- Gotify: Sistema encargado de tramitar
do la rotura total de 2 servidores sin que los datos mensajes, que en el caso pertinente son
se corrompieran. las alertas generadas por AlertManager y
Pero lo anterior traía consigo dividir por 3 el total de LogStash, debido a que presenta una apli-
espacio disponible, por lo que se investigó otra va- cación para móviles, además, es muy útil
riante brindada por el mismo sistema, en este caso para mantener los administradores aten-
el Erasure Coding, que no es más que un método tos ante posibles eventos.
de protección de datos en el que los datos se divi- Grafana: Sistema ampliamente usado pa-
den en fragmentos, se expanden y codifican con ra la construcción de cuadros de mandos
piezas de datos redundantes y se almacenan en un enriquecidos, con lo que se puede tener
conjunto de diferentes ubicaciones o medios de en todo momento un conocimiento del es-
almacenamiento. Debido a dicha redundancia, se tado general y particular de los objetos
configuró que incluso con una cantidad de 3 clones que inciden en la nube de OpenStack.
(4 copias totales) se consuma solo el 1.5x de los
A continuación, se muestran algunas capturas de
datos, permitiendo además una caída total de 3
cuadros de mando realizados en Grafana.
servidores físicos sin pérdida alguna de datos.
Una de las desventajas de dicha técnica es su re-
querimiento de procesamiento de CPU, pues el
código de redundancia no son más que funciones
hash muy precisas y por lo tanto necesitan ejecutar
cálculos robustos, dicha limitante se redujo gracias
a que los servidores utilizan procesadores Intel
Xeon, para el cual la empresa fabricante de éstos
creó un plugin para Ceph (llamado ISA) que utiliza
una función específica de estos microprocesadores
para el cálculo de la paridad, por lo que la carga Figura. 5: Estado general de almacenamiento
sobre el CPU del Erasure Coding es ínfima. Ceph
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Figura. 6: Estado general de la nube de Desoft
Figura. 8: Página de inicio del OpenStack
Esta página de inicio fue una modificación al tema
original para adaptarla al entorno empresarial.
En la siguiente imagen se muestran algunos de los
proyectos, los que se encuentran encerrados en un
cuadro rojo son los creados y el resto son propios
de la implementación.
Figura. 7: Estado de un proyecto de OpenStack
Otro aspecto de la supervisión es la posibilidad de
una administración de todos los servicios de la nube
sin la presencia física. Al encontrarse el equipa-
miento físico ubicado en la modalidad de Housing y
la implementación de la nube disponer de un en-
torno Web, la administración se realiza a distancia
desde cualquier parte de la red corporativa de Figura. 9: Página que muestra los proyectos
Desoft.
Además, el sistema permite crear usuarios con La implementación de esta solución ha traído varios
derechos administrativo por cada proyecto, inclusive beneficios a la entidad entre los que se destaca:
un usuario puede administrar varios proyectos. Es- Despliegue de una nube privada accesible
tos usuarios pueden ser capaces de crear redes, desde todas las UEB de la empresa.
activar direcciones IP y hasta configurar cortafue- Disponibilidad de recursos de hardware
gos. según las necesidades.
Continuidad del servicio 24x7x365.
3. CONCLUSIONES Seguridad y monitoreo de la información.
Ahorro económico por concepto de com-
Se presentarán las conclusiones que se deriven del pras de licencias.
trabajo realizado. Toda conclusión debe estar fun- Introducción de nuevas tecnologías que
damentada en lo expuesto y discutido en el trabajo permiten la independencia tecnológica.
y debe reflejar el cumplimiento de los objetivos. Además, no se conoce de la existencia otras nubes
implementadas en otras entidades que están del
Actualmente este despliegue se encuentra dando sector empresarial del país y que estén basadas en
servicio a varios proyectos de la empresa y existen Software Libre y Código Abierto.
otros en proyección. Se puede acceder al mismo
mediante la dirección https://cloud.desoft.cu mos- 4. AGRADECIMIENTOS
trando la siguiente página de autenticación.
Agradecemos a todos aquellos que de una forma u
otra han colaborado con la implementación de la
nube Desoft.
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Nombre: Carlos Baños Oliva
TORES
Correo: carlos.banos@desoft.cu
Nombre: Cristian Rodriguez Gutierrez La Habana, Cuba, 12 de Julio de 1974
Correo: cristian.rodriguez@desoft.cu Licenciado en Informática, Instituto Superior Pedagógico para la
La Habana, Cuba, 22 de Octubre de 1972 Enseñanza Técnico Profesional, ISPETP, 2012
Ingeniero en Telecomunicaciones, Universidad Tecnológica de Competencias: Instalación y Administración de servicios sobre
la Habana, CUJAE, 1999 MS Windows y GNU/Linux, redes de computadoras,
Cortafuegos, Sistemas contra intrusos, Auditor en seguridad
Categoría Docente: Asistente, CUJAE, 2005 informática y redes.
Competencias: Administración Redes MS Windows y Trabajos: Profesor Politécnico, ACERPROT
GNU/Linux, Instalación y configuración de Servicios
Telemáticos, Proyectos e instalación de Redes, Configuracion Actualmente: Especialista Superior, Dirección Desarrollo
de router y switch Cisco, Redes Inalámbricas, Virtualización, Tecnológico, Empresa de Aplicaciones Informáticas, Desoft.
Cortafuegos, Direccionamiento IP.
Trabajos: Tecnomatica, Unión Eléctrica, Banco Exterior de
Cuba.
“Informática 2020”También puede leer
