如何确保 2023 年的云可扩展性

内容

随着计算系统上的常见负载量越来越大，它们在基本架构方面会适应并变得更加复杂。 添加了用于性能优化的新软件工具和集成，扩展了服务器容量等。

所有这些系统优化过程都由一个概念定义——扩展——DevOps 专家的关键专业之一。 什么是可扩展性，更重要的是，在您的特定业务中，大多数运营能力都集中在云中，如何确保可扩展性？ 让我们深入探讨这个主题。

图片来源：Static.bluepiit

什么是可扩展性？

可伸缩性的最终定义是什么？ 基本上，它是一种以最合理的方式提高系统性能的能力。 在实践中，这通常是通过增加计算资源来实现的，包括硬件和/或软件。 然而，在大多数情况下，重写现有代码是一个相当激进的解决方案，因此在十分之九的情况下，公司会停止增加服务器数量或提高现有服务器系统的能力。

请注意，扩展的需求不仅出现在整体系统性能变得滞后和不足时。 现有和正在运行的架构可能运行良好，但由于用户流量的快速增长，滞后仍可能阻碍流程。

如果您想检查手头的网络协议和 Web 服务器资源的执行效率，您可以使用任何可用的负载测试器实用程序（例如 siege），它会模拟人工用户涌入您的服务器并发出大量请求。 您只需跟踪两个关键参数：n - 定义请求总数，c - 表示并发请求数。

结果，您会得到一个 RPS（每秒请求数）读数，显示您的服务器系统目前能够处理多少请求。 这是最大用户数的反映，如果他们试图同时与您的服务器进行交互，则可能会使您的系统崩溃。 该测试例程最终向您展示了预期结果以及建立易于扩展的架构的重要性。

但另一方面，请仔细考虑一下。 也许，在您的特定情况下定制一些服务器配置和优化兑现程序会更实惠。 这样，您就可以安全地将扩展推迟到更好的时机。

为什么我们需要特别注意可扩展性？

企业一旦开始发展，就必须尽可能灵活和足智多谋。 初创公司需要能够快速适应不断变化的趋势和市场条件，才能受欢迎和具有竞争力。 当您的应用程序具有可扩展性时，它将加速您的发展、改善用户体验并覆盖更多的受众。 就其核心而言，可扩展性使您能够更好地管理您的应用程序并适应新的需求。 在为您的企业制定增长战略时，构建可扩展的应用程序应该是首要任务之一。

缩放类型

主要和最常见的缩放程序类型包括：

垂直可扩展性 - 向上扩展

图片来源：Dzone

垂直扩展是指通过提高内部服务器资源（CPU、内存、驱动器和网络容量）的性能来提高整体业务能力。 服务器的基本形式保持不变。

横向扩展——向外扩展

图片来源：Dzone

该领域有一个真正的立场——向上扩展与向外扩展。 什么更好？

特别是，随着数字负载和流量的不断增长，垂直扩展迟早会面临服务器技术规范形式的限制。 这就是水平缩放发挥作用的地方。 该术语的基本含义定义为通过在现有节点之上添加相同的节点来提高计算能力。 当有调整的服务器基础设施（特定情况 - 数据中心）以及服务器之间的固定交互方案时，水平扩展最常被解决。

对角缩放

这是一个相对较新的术语，由 John Allspaw 提出，他是 Adaptive Capacity Labs 的作者和联合创始人。 因此，对角扩展结合了两个世界的优点，并定义了已在现有服务器基础架构中实现的水平扩展节点的垂直扩展。

如何确保最大的可扩展性

现在，一些实用技巧可帮助您以最少的费用最恰当地执行云计算可扩展性过程。

进行负载均衡

负载平衡意味着在集中在一个插槽或集群中的多个硬件-软件资源（驱动器、CPU 或单独的服务器）之间分配计算网络进程的一系列努力。 这里的主要目标是优化计算能力的开销，提高网络输出，减少网络请求处理过程中的时间开销，以及降低某个服务器在某个美妙时刻回复DDoS的几率。

此外，多个节点之间的负载分布（而不是完全利用单个节点）提高了您公司提供的服务的可访问性。 尤其是在一些服务器数量过多的情况下，即使某个工作单元出现故障，你也有自动替换的准备。

平衡过程是在一整套算法和方法的帮助下实现的，每个算法和方法对应于以下 OSI 模型层：网络、传输和应用程序。 在实际实现中，这些需要使用多个物理服务器以及类似于 Nginx Web 服务器的专用软件。

转向自动 Web 服务可扩展性

自动缩放是一种在云服务环境下动态缩放的特殊方法（即根据网络负载量定制计算能力的缩放）。 特别是，如果需要，包括自动缩放程序（其中最著名的是亚马逊网络服务、谷歌云平台和微软 Azure）的服务的用户将获得额外的虚拟机（可以自动从集群或容器中排除）随着请求的流量和强度稳定下来）。

由于这种方法，公司获得了增强的可访问性、故障操作能力以及最终节省预算的机会。 有了这样的服务，您就可以根据需要使用尽可能多的服务器功能。 当您必须购买并进一步维护昂贵的硬件时，与物理扩展相比，这是一个非常成功的选择。

请注意，自动云可扩展性始终与负载平衡解决方案齐头并进。

微服务容器、集群化

您可以采用资源高效、性能提升的过程，将服务包装到容器中，然后将这些容器聚集到集群中。 集群化之后是定义脚本，这些脚本可以根据需要添加缺少的资源（实例），或者最小化资源的投入以避免多余的资源。

实现缓存

水平扩展时，简单的内存缓存不能同时对多个节点实现，需要优化。 特别是，Memcached 或 Redis 等存储可用于应用程序迭代之间缓存数据的组合分布。 这些工具根据不同的算法工作，从而减少缓存数据的数量。 缓存存储也得到了很好的保护，免受复制和数据存储错误的影响。

使用缓存存储，防止不同应用程序迭代同时请求未缓存数据的情况至关重要。 为此，必须在应用性能流之外更新缓存数据，并直接在应用内使用它们。

因此，通过适当的方法，缓存可以帮助您的系统获得云扩展能力来处理密集负载并实现最佳输出。

使用 CDN 服务

CDN 是一个物理远程计算机网络，可将内容传输给服务用户。 换句话说，它是缓存的分布式存储和使用。 通常，当 Web 服务、网站或成熟的应用程序以分布在多个国家/地区的用户受众为目标时，转向 CDN 最为相关。 CDN 定价直接取决于通过该服务的流量。

或者，如果您的 TA 尽管地域分布广泛，但具有某些用户集中的本地化，则 CDN 可能是无利可图的解决方案。 即，假设您的 TA 中约有 60% 在美国，30% 在伦敦，其余 10% 分散在全球各地。 在这种情况下，仅对后 10%（而其他位置将需要安装新服务器）来说，使用 CDN 将是一个合理的决定。

我们如何处理缩放问题？

目前，我们内部专家进行的最出色的扩展示例包括为 AWS、Microsoft Azure、Google Cloud 和 Digital Ocean 等公共云存储构建高可扩展性架构。 我们在 Terraform 的帮助下采用自动化环境部署脚本——一种用于创建、管理和配置云基础设施的下一代系统。 我们的服务器集群基于自动扩展软件 Kubernetes 和辅助容器化技术 Docker。

结论

图片来源：CDN.Lynda

通过上述和其他方法利用云计算环境中的可扩展性，您可以更快更轻松地成长，并始终保持敏捷。 如果你努力只采用完全认真的方法来扩展，你绝对应该求助于专家。 让我们为您找到 DevOps 专家，他们将为您的特定业务提供最佳的服务器基础设施，这些基础设施将适应处理任何强度的负载。