Cum să asigurați scalabilitatea în cloud în 2023

Conţinut

Pe măsură ce volumele comune de sarcină pe sistemele de calcul cresc din ce în ce mai mult, acestea se adaptează și devin mai complexe în ceea ce privește arhitectura de bază. Sunt adăugate noi instrumente software și integrare pentru optimizarea performanței, capacitățile serverului sunt extinse etc.

Toate aceste procese de optimizare a sistemului sunt definite de o singură noțiune - scalarea - una dintre specializările cheie ale experților DevOps. Ce este scalabilitatea și, mai important, cum să o asigurați în cazul afacerii dvs., cu majoritatea capacităților de operare concentrate în cloud? Să ne afundăm în subiect.

Sursa imagine: Static.bluepiit

Ce este scalabilitatea?

Care este definiția finală a scalabilității? Este, practic, o capacitate de a crește performanța sistemului în cel mai rațional mod posibil. În practică, acest lucru se realizează de obicei prin adunarea resurselor de calcul, atât hardware cât și/sau software. Cu toate acestea, rescrisul codului existent este o soluție destul de drastică în majoritatea cazurilor, astfel încât în ​​9 din 10 cazuri companiile se opresc la multiplicarea numărului de servere sau la creșterea capacităților sistemului de server existent.

Observați că nevoia de scalare nu apare numai atunci când performanța generală a sistemului devine întârziată și insuficientă. Arhitectura existentă și cea de operare pot funcționa foarte bine, dar întârzierile pot încă împiedica procesele din cauza creșterii rapide a traficului utilizatorilor.

Dacă doriți să verificați cât de eficient funcționează protocoalele de rețea și resursele serverului web la îndemână, puteți utiliza orice utilitar de testare a încărcăturii disponibil (cum ar fi asediu, de exemplu) care va emula un aflux artificial de utilizatori pe serverul dvs. cu o mulțime de solicitări. Va trebui doar să urmăriți doi parametri cheie: n - definește un număr total de cereri și c - indică numărul de solicitări simultane.

Ca rezultat, obțineți o citire RPS (cereri pe secundă) care arată câte solicitări este capabil să gestioneze sistemul dvs. server în acest moment. Aceasta este reflectarea numărului maxim de utilizatori care, dacă încearcă să interacționeze cu serverul dvs. dintr-o dată, probabil că vă vor prăbuși sistemul. Această rutină de testare vă arată în cele din urmă la ce să vă așteptați și cât de important este să stabiliți o arhitectură predispusă la scalabilitate.

Pe de altă parte, totuși, gândiți-vă la asta pentru o secundă. Poate că va fi mai accesibil să personalizați unele configurații de server și să optimizați procedurile de încasare în cazul dvs. În acest fel, puteți amâna în siguranță scalarea până la vremuri mai bune.

De ce trebuie să acordăm o atenție deosebită scalabilității?

Odată ce o afacere începe să se dezvolte, aceasta trebuie să fie cât mai flexibilă și plină de resurse. Startup-urile trebuie să se poată adapta rapid la tendințele în schimbare și la condițiile pieței pentru a fi populare și competitive. Când aplicația dvs. este scalabilă, vă va accelera creșterea, va îmbunătăți experiența utilizatorului și va ajunge la un public mai larg. În esență, scalabilitatea vă permite să vă gestionați mai bine aplicația și să vă adaptați la noile cerințe. Când construiți o strategie de creștere pentru afacerea dvs., construirea unei aplicații scalabile ar trebui să fie una dintre primele priorități.

Tipuri de scalare

Tipurile majore și cele mai comune de proceduri de scalare includ:

Scalabilitate verticală - extindere

Sursa imagine: Dzone

Scalare verticală este atunci când puterile generale ale afacerii sunt crescute prin creșterea performanței resurselor interne ale serverului - procesoare, memorie, unități și capacități de rețea. Serverul în forma sa de bază rămâne neschimbat.

Scalare orizontală - scalare

Sursa imagine: Dzone

Există o poziție reală pe teren - scale up vs scale out. Ce e mai bine?

În special, pe măsură ce încărcarea și traficul digital cresc din ce în ce mai mult, mai devreme sau mai târziu scalarea verticală se confruntă cu limite sub forma specificațiilor tehnice ale serverelor. Acolo intră în joc scalarea orizontală. Sensul de bază al termenului definește că puterile de calcul sunt mărite prin adăugarea de noduri identice peste cele existente. Scalarea orizontală este stabilită cel mai frecvent atunci când există o infrastructură de server ajustată (caz special - centre de date), precum și schema stabilită de interacțiune între servere.

Scalare diagonală

Acesta este un termen relativ nou cu care a venit John Allspaw - un autor și co-fondator al Adaptive Capacity Labs. Astfel, scalarea diagonală combină cel mai bun dintre cele două lumi și definește scalarea verticală a nodurilor scalate orizontal care sunt deja implementate în infrastructura serverului existent.

Cum să asigurați o scalabilitate maximă

Acum, pentru câteva sfaturi practice care să vă ajute să desfășurați o procedură de scalabilitate cloud computing cel mai corect, cu cheltuieli minime.

Efectuați echilibrarea sarcinii

Echilibrarea sarcinii implică un set de eforturi pentru distribuirea proceselor de rețea de calcul între mai multe resurse hardware-software (unități, procesoare sau servere separate) care sunt concentrate într-un singur socket sau cluster. Scopul principal aici este de a optimiza cheltuielile cu capacitățile de calcul, de a spori randamentul rețelei, de a reduce cheltuielile de timp în timpul procesării cererilor de rețea, precum și de a reduce șansele ca un anumit server să răspundă la DDoS într-un moment minunat.

Mai mult, distribuția sarcinii între mai multe noduri (în loc să exploateze complet un singur nod) sporește accesibilitatea serviciilor oferite de compania ta. În special, cu unele numere excesive de server sub mâneca cuiva, chiar dacă o unitate de lucru eșuează, aveți gata o înlocuire automată.

Procedura de echilibrare este implementată cu ajutorul unui întreg set de algoritmi și metode, fiecare corespunzător următoarelor straturi de model OSI: Rețea, Transport și Aplicație. În practică, acestea necesită utilizarea mai multor servere fizice împreună cu software specializat similar cu serverul web Nginx.

Accesați scalabilitatea automată a serviciilor web

Auto-scaling este o abordare specială a scalarii dinamice în contextul serviciilor cloud (adică scalarea care implică personalizarea puterilor de calcul în funcție de volumul de încărcare a rețelei). În special, utilizatorii de servicii care includ proceduri de auto-scaling (dintre care cele mai renumite sunt Amazon Web Service, Google Cloud Platform și Microsoft Azure) beneficiază de mașini virtuale suplimentare dacă este necesar (care pot fi excluse automat din cluster sau container). pe măsură ce traficul şi intensitatea solicitărilor se stabilesc).

Datorită unei astfel de abordări, companiile obțin o accesibilitate îmbunătățită, o capacitate operațională de eșec, precum și oportunități finale de economisire a bugetului. Cu astfel de servicii, folosiți atâta putere de server cât aveți nevoie în acest moment. Aceasta este o opțiune destul de câștigătoare, spre deosebire de scalarea fizică, atunci când trebuie să cumpărați și să întrețineți în continuare hardware scump.

Observați că scalabilitatea automată în cloud merge întotdeauna mână în mână cu soluțiile de echilibrare a sarcinii.

Containere de microservicii, clusterizare

Puteți folosi proceduri eficiente din punct de vedere al resurselor, care sporesc performanța, care împachetează serviciile în containere, apoi adună aceste containere în clustere. Clusterizarea este urmată de definirea de scripturi care fie adaugă resurse (instanțe) lipsite, dacă este necesar, fie minimizează dedicarea resurselor pentru a evita excesul.

Implementați memorarea în cache

În timpul scalării orizontale, memorarea simplă a memoriei nu poate fi implementată pentru mai multe noduri simultan, deci este necesar să fie optimizată. În special, stocarea precum Memcached sau Redis poate fi utilizată pentru distribuția combinată a datelor cache între iterațiile aplicației. Aceste instrumente funcționează în funcție de diferiți algoritmi, astfel încât datele de stocare în cache să fie reduse în cantitate. Stocările cache sunt, de asemenea, bine protejate împotriva erorilor de replicare și de stocare a datelor.

Folosind stocarea cache, este esențial să preveniți situația în care diferite iterații ale aplicației solicită simultan date necache. Pentru aceasta, trebuie să actualizați datele de stocare în cache în afara fluxului de performanță al aplicației și să le utilizați direct în aplicație.

Ca atare, cu o abordare adecvată, memorarea în cache poate ajuta sistemele dvs. să obțină o capacitate de scalare în cloud pentru a gestiona sarcinile intensive și pentru a obține o ieșire optimă.

Folosiți servicii CDN

CDN este o rețea de computere la distanță fizică care transferă conținut către utilizatorii de servicii. Cu alte cuvinte, este o stocare distribuită și o utilizare a cache-ului. De obicei, apelarea la CDN este cea mai relevantă atunci când un serviciu web, un site web sau o aplicație completă vizează un public de utilizatori care este distribuit pe teritoriul mai multor țări. Prețul CDN depinde direct de volumele de trafic care trec prin serviciu.

Alternativ, CDN poate fi o soluție neprofitabilă dacă TA, în ciuda distribuției sale teritoriale largi, are localizări cu concentrarea anumitor utilizatori. Adică, să presupunem că aproximativ 60% din TA are sediul în SUA, 30% la Londra, iar restul de 10% sunt împrăștiate pe toată planeta. Într-un astfel de caz, utilizarea CDN-ului va fi o decizie rațională numai pentru ultimii 10% (în timp ce alte locații vor necesita instalarea de noi servere).

Cum gestionăm problemele de scalare?

În prezent, printre exemplele noastre cele mai strălucitoare de scalare realizate de experți interni se numără construirea unei arhitecturi de scalabilitate ridicată pentru stocarea publică în cloud precum AWS, Microsoft Azure, Google Cloud și Digital Ocean. Utilizăm scripturi de implementare a mediului automatizat cu ajutorul Terraform - un sistem de ultimă generație pentru crearea, gestionarea și configurarea infrastructurii cloud. Ne bazăm clusterele de servere pe software-ul de scalare automată Kubernetes și pe tehnologia de asistare a containerizării Docker.

Concluzie

Sursa imagine: CDN.Lynda

Valorificând scalabilitatea în mediul cloud computing prin metodele de mai sus și prin alte metode, puteți crește mai rapid și mai ușor și puteți rămâne agil pe tot parcursul. Dacă vă străduiți să adoptați doar abordarea complet conștiincioasă a scalarii, cu siguranță ar trebui să apelați la experți. Lăsați-ne să vă găsim specialiștii DevOps care ar oferi cea mai optimă infrastructură de server pentru afacerea dvs., care va fi adaptată pentru a face față sarcinilor de orice intensitate.