Come garantire la scalabilità del cloud nel 2023

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Man mano che i volumi comuni di carico sui sistemi informatici aumentano, si adattano e diventano più complessi in termini di architettura di base. Vengono aggiunti nuovi strumenti software e l'integrazione per l'ottimizzazione delle prestazioni, le capacità del server vengono ampliate, ecc.

Tutti questi processi di ottimizzazione del sistema sono definiti da un'unica nozione, il ridimensionamento , una delle specializzazioni chiave degli esperti DevOps. Che cos'è la scalabilità e, soprattutto, come garantirla nel caso della tua particolare attività con la maggior parte delle capacità operative concentrate nel cloud? Entriamo nell'argomento.

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Cos'è la scalabilità?

Qual è la definizione definitiva di scalabilità? Si tratta, sostanzialmente, di una capacità di aumentare le prestazioni del sistema nel modo più razionale possibile. In pratica, ciò si ottiene solitamente sommando le risorse di calcolo, sia hardware che software. La riscrittura del codice esistente, tuttavia, è una soluzione piuttosto drastica nella maggior parte dei casi, quindi in 9 casi su 10 le aziende si fermano a moltiplicare il numero di server o potenziare le capacità del sistema di server esistente.

Si noti che la necessità di ridimensionamento non appare solo quando le prestazioni complessive del sistema diventano lente e insufficienti. L'architettura esistente e quella operativa possono funzionare bene e tuttavia i ritardi possono ancora ostacolare i processi a causa della rapida crescita del traffico degli utenti.

Se desideri verificare l'efficienza dei tuoi protocolli di rete e delle risorse del tuo server Web a portata di mano, puoi utilizzare qualsiasi utilità di tester di carico disponibile (come assedio, ad esempio) che emulerà un afflusso artificiale di utenti al tuo server con tonnellate di richieste. Dovrai solo tenere traccia di due parametri chiave: n - definisce un numero totale di richieste e c - indica il numero di richieste simultanee.

Di conseguenza, ottieni una lettura RPS (richieste al secondo) che mostra quante richieste il tuo sistema server è in grado di gestire al momento. Questo è il riflesso del numero massimo di utenti che, se tentano di interagire con il tuo server tutti in una volta, probabilmente causeranno il crash del tuo sistema. Questa routine di test alla fine mostra cosa aspettarsi e quanto sia importante stabilire un'architettura incline alla scalabilità.

D'altra parte, però, pensaci per un secondo. Forse sarà più conveniente personalizzare alcune configurazioni del server e ottimizzare le procedure di incasso nel tuo caso particolare. In questo modo, puoi tranquillamente rimandare il ridimensionamento fino a tempi migliori.

Perché dobbiamo prestare particolare attenzione alla scalabilità?

Una volta che un'azienda inizia a svilupparsi, deve essere il più flessibile e intraprendente possibile. Le startup devono essere in grado di adattarsi rapidamente alle mutevoli tendenze e condizioni di mercato per essere popolari e competitive. Quando la tua app è scalabile, accelererà la tua crescita, migliorerà l'esperienza utente e raggiungerà un pubblico più vasto. Fondamentalmente, la scalabilità ti consente di gestire meglio la tua applicazione e di adattarti ai nuovi requisiti. Quando crei una strategia di crescita per la tua azienda, la creazione di un'applicazione scalabile dovrebbe essere una delle prime priorità.

Tipi di ridimensionamento

I tipi principali e più comuni di procedure di ridimensionamento includono:

Scalabilità verticale: aumento di scala

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Il ridimensionamento verticale è quando i poteri aziendali complessivi vengono aumentati aumentando le prestazioni delle risorse interne del server: CPU, memoria, unità e capacità di rete. Il server nella sua forma base rimane invariato.

Ridimensionamento orizzontale: ridimensionamento

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C'è una vera e propria posizione in atto sul campo: ridimensionamento vs ridimensionamento. Cosa c'è di meglio?

In particolare, poiché il carico digitale e il traffico crescono sempre di più, prima o poi il ridimensionamento verticale incontra limiti sotto forma di specifiche tecniche dei server. È qui che entra in gioco il ridimensionamento orizzontale. Il significato di base del termine definisce che le potenze di calcolo vengono aumentate aggiungendo nodi identici sopra quelli esistenti. Il ridimensionamento orizzontale è più frequentemente risolto quando è presente un'infrastruttura di server adattata (caso particolare: data center) e lo schema stabilito di interazione tra i server.

Ridimensionamento diagonale

Questo è un termine relativamente nuovo che John Allspaw ha inventato, autore e co-fondatore di Adaptive Capacity Labs. Pertanto, il ridimensionamento diagonale combina il meglio di due mondi e definisce il ridimensionamento verticale dei nodi ridimensionati orizzontalmente che sono già implementati nell'infrastruttura server esistente.

Come garantire la massima scalabilità

Ora, per alcuni suggerimenti pratici per aiutarti a condurre una procedura di scalabilità del cloud computing nel modo più appropriato, con spese minime.

Eseguire il bilanciamento del carico

Il bilanciamento del carico implica una serie di sforzi sulla distribuzione dei processi di rete informatica tra diverse risorse hardware-software (unità, CPU o server separati) che sono concentrate in un socket o cluster. L'obiettivo principale qui è ottimizzare le spese delle capacità di calcolo, aumentare l'output della rete, ridurre i tempi durante l'elaborazione delle richieste di rete, nonché ridurre le possibilità che un determinato server risponda a DDoS in un momento meraviglioso.

Inoltre, la distribuzione del carico tra diversi nodi (invece di sfruttare completamente un singolo nodo) aumenta l'accessibilità dei servizi forniti dalla tua azienda. In particolare, con alcuni numeri di server eccessivi sotto la manica, anche se qualche unità funzionante si guasta, hai una sostituzione automatica pronta.

La procedura di bilanciamento viene implementata con l'aiuto di un intero insieme di algoritmi e metodi, ciascuno corrispondente ai seguenti livelli del modello OSI: rete, trasporto e applicazione. Nella realizzazione pratica, questi richiedono l'impiego di diversi server fisici insieme a software specializzato simile al server Web Nginx.

Passa alla scalabilità automatica dei servizi web

Il ridimensionamento automatico è un approccio speciale al ridimensionamento dinamico nel contesto dei servizi cloud (ovvero, il ridimensionamento che implica la personalizzazione delle potenze di calcolo in base al volume di carico della rete). In particolare, agli utenti di servizi che prevedono procedure di auto-scaling (tra i quali i più noti sono Amazon Web Service, Google Cloud Platform e Microsoft Azure) vengono fornite all'occorrenza macchine virtuali aggiuntive (che possono essere automaticamente escluse dal cluster o dal container man mano che il traffico e l'intensità delle richieste diminuiscono).

Grazie a tale approccio, le aziende ottengono una maggiore accessibilità, capacità operative in caso di errore e opportunità di risparmio sul budget. Con tali servizi, utilizzi tutta la potenza del server di cui hai bisogno al momento. Questa è un'opzione piuttosto vincente rispetto al ridimensionamento fisico quando è necessario acquistare e mantenere ulteriormente hardware costoso.

Si noti che la scalabilità cloud automatica va sempre di pari passo con le soluzioni di bilanciamento del carico.

Contenitori di microservizi, clusterizzazione

È possibile utilizzare procedure efficienti in termini di risorse e di potenziamento delle prestazioni che racchiudono i servizi in contenitori, quindi raccolgono questi contenitori in cluster. La clusterizzazione è seguita dalla definizione di script che aggiungono le risorse mancanti (istanze) se necessario o riducono al minimo la dedizione delle risorse per evitare l'eccesso.

Implementa la memorizzazione nella cache

Durante il ridimensionamento orizzontale, la semplice memorizzazione nella cache della memoria non può essere implementata per più nodi contemporaneamente, quindi è necessario ottimizzarla. In particolare, storage come Memcached o Redis possono essere utilizzati per la distribuzione combinata dei dati della cache tra le iterazioni dell'applicazione. Questi strumenti funzionano secondo diversi algoritmi in modo da ridurre la quantità di dati memorizzati nella cache. Gli archivi cache sono anche ben protetti dagli errori di replica e archiviazione dei dati.

Utilizzando l'archiviazione della cache, è fondamentale prevenire la situazione in cui diverse iterazioni dell'app richiedono contemporaneamente dati non memorizzati nella cache. Per questo, è necessario aggiornare i dati di memorizzazione nella cache al di fuori del flusso delle prestazioni dell'app e utilizzarli direttamente all'interno dell'app.

Pertanto, con un approccio adeguato, la memorizzazione nella cache può aiutare i tuoi sistemi a ottenere una capacità di ridimensionamento del cloud per gestire carichi intensivi e ottenere un output ottimale.

Utilizza i servizi CDN

CDN è una rete di computer fisicamente remoti che trasferiscono contenuti agli utenti del servizio. In altre parole, è uno storage distribuito e l'utilizzo della cache. Di solito, rivolgersi a CDN è più rilevante quando un servizio Web, un sito Web o un'applicazione completa si rivolge a un pubblico di utenti distribuito su tutto il territorio di più paesi. Il prezzo del CDN dipende direttamente dai volumi di traffico che passano attraverso il servizio.

In alternativa, la CDN può essere una soluzione poco redditizia se la tua TA, nonostante la sua ampia distribuzione territoriale, presenta localizzazioni con la concentrazione di determinati utenti. Ad esempio, supponiamo che circa il 60% della tua AT abbia sede negli Stati Uniti, il 30% a Londra e il restante 10% sia sparso in tutto il pianeta. In tal caso, l'utilizzo di CDN sarà una decisione razionale solo per l'ultimo 10% (mentre altre posizioni richiederanno l'installazione di nuovi server).

Come gestiamo i problemi di ridimensionamento?

Attualmente, tra i nostri esempi più brillanti di ridimensionamento condotto da esperti interni c'è la creazione di un'architettura ad alta scalabilità per lo storage su cloud pubblico come AWS, Microsoft Azure, Google Cloud e Digital Ocean. Utilizziamo script di distribuzione dell'ambiente automatizzati con l'aiuto di Terraform, un sistema di nuova generazione per la creazione, la gestione e la configurazione dell'infrastruttura cloud. Basiamo i nostri cluster di server sul software di scalabilità automatica Kubernetes e sulla tecnologia di containerizzazione assistita Docker.

Conclusione

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Sfruttando la scalabilità nell'ambiente di cloud computing attraverso i metodi di cui sopra e altri, puoi crescere più rapidamente e più facilmente e rimanere agile fino in fondo. Se ti sforzi di adottare solo un approccio assolutamente coscienzioso al ridimensionamento, dovresti assolutamente rivolgerti agli esperti. Lascia che ti troviamo gli specialisti DevOps che forniscano l'infrastruttura server più ottimale per la tua particolare attività, che sarà adattata per gestire carichi di qualsiasi intensità.