Un paso importante de cualquier proceso de diseño arquitectónico es la recomendación de un diseño físico para un sistema. El diseño físico se refiere generalmente a los detalles de hardware y configuración de los componentes reales que se despliegan basándose en un diseño de arquitectura lógica: los equipos virtuales, el almacenamiento, las bases de datos y los componentes de red que deben crearse para llevar el diseño a la implementación. Además, el diseño físico aborda cuestiones como el rendimiento, la escalabilidad y la implementación del sistema. La orientación técnica o de capacidad del concepto de diseño físico define con frecuencia especificaciones como el tipo de CPU, el tamaño y tipo de disco duro, los tipos y cantidades de memoria o las interfaces y capacidad de red.
Durante muchos años, el diseño cuidadoso de la definición de la capacidad de un sistema fue de crucial importancia, ya que la mayoría de los nuevos sistemas incluían un importante desembolso de capital para adquirir nuevos servidores u otros tipos de hardware. La compra y la implementación de equipos físicos en los centros de datos era una parte costosa del proceso de implementación y normalmente implicaba la expectativa de un periodo de uso de varios años, por lo que acertar con el tamaño en el primer intento era valioso e importante para el control de costes. El hardware físico de un entorno informático controlado se cambia o actualiza con poca frecuencia tras su implementación y conlleva importantes requisitos de soporte y administración, por lo que el coste de agregar capacidad a un sistema era tradicionalmente una carga importante.
Hoy en día, el uso de la tecnología de virtualización en todos los patrones de nubes públicas y privadas está muy extendido, y la importancia de la planificación de la capacidad por adelantado ha cambiado: ahora es más fácil cambiar el tamaño de un equipo virtual específico en términos de cómputo y memoria asignados a ese servidor virtual, mientras que agregar espacio en disco para almacenamiento o interfaces de red virtuales se ha convertido en una configuración de software en lugar de una adqusición de hardware. Los hosts físicos y la red sobre la que se construyen los servidores virtuales siguen siendo consideraciones importantes durante el diseño, pero la virtualización generalmente redujo el énfasis en diseñar un servidor de una especificación concreta al principio, en favor de un tamaño inicial con la opción de aumentar o disminuir los recursos en una revisión futura. Este cambio de planteamiento también sugiere un cambio de enfoque en el proceso de planificación de la capacidad, sin dejar de conservar la importancia y el valor de este paso.
Para obtener información sobre diversos patrones de sistema e implementación en ArcGIS, consulte Anatomía de un patrón de sistema.
Estas consideraciones de diseño físico son más relevantes para los sistemas basados en ArcGIS Enterprise, en los que la arquitectura y los recursos físicos son subjetivos y deben diseñarse como parte del proceso de arquitectura. Por el contrario, las consideraciones de diseño físico generalmente no se aplican a los sistemas totalmente administrados, en los que la infraestructura es administrada por usted, como las ofertas de ArcGIS Online (SaaS) y ArcGIS Location Platform (PaaS). Consulte las consideraciones específicas de ArcGIS y las opciones de nube en el ArcGIS Trust Center para obtener orientación adicional.
La fase de diseño físico del diseño global de un sistema debe producirse siempre después de haber planificado y comprendido la solución global. En esta fase, algunas de las decisiones que es posible que tenga que tomar al diseñar su sistema incluyen (entre otras):
Estos detalles ayudarán a orientar cómo se desarrolla el diseño físico, y cualquier pregunta en estas áreas deberá responderse como parte del proceso de diseño.
El planteamiento de las prácticas recomendadas para diseñar la arquitectura física de un sistema ArcGIS Enterprise moderno es el siguiente:
Este énfasis en la toma de decisiones informadas sobre el hardware se basa en planteamientos de pruebas claros y en la monitorización activa de los componentes de software y hardware. Este planteamiento es una de las prácticas recomendadas porque equilibra los costes iniciales (no invertir en exceso en un sistema antes de que haya pruebas de su necesidad) con la flexibilidad, teniendo en cuenta el impacto que el crecimiento y el uso cambiante de un sistema tendrán en los recursos de hardware.
Las consideraciones comunes para el diseño físico incluyen las relativas a la virtualización del sistema operativo, las CPU y GPU, el diseño de la red y el almacenamiento. Se proporcionan detalles adicionales para estas consideraciones.
Aunque se admite la instalación del software ArcGIS directamente en el sistema operativo del hardware físico, la mayoría de los diseños modernos se basan en la virtualización del sistema operativo, en la que el software ArcGIS se instala en un equipo virtual.
Este planteamiento permite un mejor uso de los recursos de hardware, ya que proporciona entidades clave como las instantáneas de las máquinas virtuales, la ampliación del disco, la reasignación de recursos o la virtualización de la red. Por lo general, el software de virtualización también proporciona excelentes herramientas de monitorización y perfilado del hardware para ayudar a realizar más ajustes en el diseño físico en función de la actividad de los usuarios y el aprovechamiento del sistema.
El software ArcGIS es compatible con cualquier sistema de virtualización, siempre que ofrezca un sistema operativo compatible con ese componente y versión concretos. Por ello, se recomienda a las organizaciones que utilicen las experiencias y los recursos de virtualización existentes siempre que sea posible.
En cualquier implementación, ya sea en hardware físico o en equipos virtuales, el tipo y la capacidad de los recursos de CPU asignados al sistema desempeñan un rol fundamental en el rendimiento del sistema, su escalabilidad y el correcto manipulador de la carga de usuarios prevista.
Los recursos de la CPU se utilizan para procesar todas las solicitudes de los usuarios, ya se trate de archivos estáticos, solicitudes REST o recursos complejos y flujos de trabajo asíncronos. En cambio, los recursos de la GPU están más especializados y son más aplicables a las cargas de trabajo de ArcGIS Pro, a los flujos de trabajo de aprendizaje automático y profundo, como los de los servicios de análisis de ráster, y a las herramientas de geoprocesamiento que hacen uso de los recursos de la GPU cuando se publican en un sitio de ArcGIS Server.
Las GPU se suministran generalmente como infraestructura virtual (emulación por software de una GPU) o recursos físicos que se adjuntan y dedican a un equipo virtual. Aunque la emulación puede bastar para algunos flujos de trabajo básicos como la simple administración de datos o la publicación de un servicio, cualquier uso serio de ArcGIS Pro o de paquetes de aprendizaje profundo probablemente se beneficiará de un recurso de GPU de hardware. Para obtener más información sobre las consideraciones relativas a la CPU y la GPU en ArcGIS Pro, consulte Computación general en una GPU.
La arquitectura de la red es otra consideración importante para el proceso de diseño físico. Aunque la estructura, la conectividad y los recursos de la red suelen definirse a nivel organizativo y son heredados por un sistema empresarial específico como ArcGIS, algunas consideraciones de diseño físico pueden introducirse o reforzarse en el diseño de la red durante el proceso de diseño. Se ofrecen recomendaciones en el contexto del diseño de redes.
Ubicar a los clientes cerca de los sistemas y los datos: en este contexto, la palabra cerca significa dentro de la misma red o subred de baja latencia, donde los clientes pueden comunicarse rápidamente con los componentes del sistema ArcGIS y con cualquier fuente de datos o almacenamiento relevante. Muchas aplicaciones de ArcGIS envían varias solicitudes o solicitudes paralelas al almacenamiento, las bases de datos y otros componentes, por lo que la latencia puede tener un impacto significativo en el rendimiento del sistema.
Mantener los límites de la red y vigilar el acceso externo: las redes deben diseñarse con una mentalidad de seguridad y un planteamiento de privilegios mínimos. La documentación de ArcGIS Enterprise proporciona un amplio conjunto de puertos y patrones de comunicación que deben permitirse entre los componentes de ArcGIS Enterprise para que funcionen correctamente, junto con el correspondiente diagrama de requisitos de conectividad.
Utilizar WAFs, firewalls y filtrado de red con cuidado: muchos sistemas utilizan firewalls de aplicaciones web u otro software de protección y filtrado de la red para protegerse de solicitudes o actividades maliciosas. Estos componentes pueden proporcionar una funcionalidad excelente, pero deben diseñarse e implementarse cuidadosamente para garantizar que las acciones de protección no afecten negativamente a la funcionalidad de ArcGIS.
Existen otros tipos de almacenamiento relevantes para el diseño de la arquitectura física. El almacenamiento en disco se refiere generalmente a los discos adjuntos (virtuales o físicos) que están expuestos al sistema operativo de un equipo virtual o físico en una implementación tradicional de Windows o Linux. Por lo general, estos discos vienen en varios tipos diferentes e incluyen información sobre la capacidad de almacenamiento de datos y la velocidad del disco, a veces utilizando una métrica como Gigabytes por segundo (para velocidades de acceso al almacenamiento) o revoluciones por minuto (RPM, como 7,2 K o 10 K).
Otros tipos de almacenamiento son el almacenamiento adjunto a la red, las redes de área de almacenamiento (SAN), los sistemas de archivos virtuales de varios proveedores de software y hardware, diferentes configuraciones RAID para mayor durabilidad y fiabilidad, o sistemas de almacenamiento en la nube como AWS FSx o Azure Files. Cada uno de estos sistemas debe ser cuidadosamente consultado y considerado como parte de una recomendación de diseño físico, ya que tienen entidades diferentes, fortalezas y debilidades. Las configuraciones de almacenamiento NAS son especialmente importantes para los sitios ArcGIS Server, y la documentación del software proporciona orientación específica sobre la selección de un dispositivo NAS.
El almacenamiento es especialmente relevante para los componentes en los que se produce mucha actividad de lectura y escritura, como el almacén de configuración de ArcGIS Server o un disco que se utiliza para alojar una base de datos relacional. En estos casos, la velocidad y el rendimiento del almacenamiento pueden tener un impacto material significativo en el rendimiento del sistema. Asegúrese de que se puede monitorizar el aprovechamiento del almacenamiento que utiliza y, cuando se realicen las pruebas de rendimiento, compruebe que la velocidad de almacenamiento no crea cuellos de botella antes de que se maximice el rendimiento del cómputo.
Además de las consideraciones de diseño comunes explicadas arriba, otras consideraciones específicas de ArcGIS o del producto también se aplican al diseño físico, y se proporcionan los detalles para éstos.
Para las organizaciones que utilizan ArcGIS Online, hay menos opciones de diseño físico activo que tomar como parte del diseño de un sistema; como sistema SaaS, el diseño del backend de cómputo, almacenamiento o memoria está administrado en gran medida por Esri, y no es configurable ni ajustable por organización.
ArcGIS Online ofrece varias opciones para el almacenamiento de datos de entidades, entre ellas la estándar y varios tamaños Premium. El tipo de almacenamiento elegido puede afectar al rendimiento y al rendimiento general de los servicios de entidades alojados en una organización. El Premium Feature Data Store proporciona a una entidad capacidad de almacenamiento y cómputo dedicados, lo que puede ayudar con flujos de trabajo más complejos o procesos de mayor rendimiento. Para obtener información adicional, consulte las opciones para el Premium Feature Data Store.
Tenga en cuenta el impacto de la configuración del hardware del cliente en el uso que éste haga de ArcGIS Online. Por ejemplo, una aplicación web compleja que incluya contenido 3D y WebGL puede mostrarse de forma deficiente en un dispositivo con especificaciones de hardware inferiores y, aunque el cliente esté accediendo a los datos desde ArcGIS Online, la causa principal de un rendimiento percibido lento es la configuración del hardware del cliente, no un fallo en la configuración del alojamiento o del servicio en ArcGIS Online.
La mayoría de las arquitecturas de ArcGIS Enterprise incluyen una geodatabase corporativa, que se configura como parte de un sistema de administración de bases de datos relacionales (RDBMS) existente. Los recursos físicos dedicados a este componente de la base de datos pueden tener un impacto significativo en el rendimiento y la usabilidad del mismo, por lo que deben tenerse muy en cuenta durante el proceso de diseño. La mayoría de los paquetes de software RDBMS incluyen herramientas maduras de monitorización del rendimiento, y los profesionales de la administración de bases de datos también pueden consultar sobre el dimensionamiento apropiado de estos recursos.
En el pasado, Esri ha publicado y mantenido un conjunto de herramientas o recursos para el diseño físico, incluido el Kit de herramientas para la planificación de la capacidad. Estos recursos se centraban en un método tradicional de diseño físico en el que los núcleos de CPU y la configuración del sistema eran más fijos (y no virtualizados) y los flujos de trabajo implicaban sobre todo clientes de escritorio que se conectaban a bases de datos y servicios web. Estos recursos ya no se actualizan con las especificaciones de los nuevos procesadores y no captan con precisión los flujos de trabajo basados en la web más habituales de un sistema ArcGIS moderno.