Масштабованість хмари: горизонтальне та вертикальне масштабування ІТ-інфраструктур
Щоб підтримувати безперебійну роботу, вам потрібно масштабувати свої ресурси. У цій статті розглядаються дві основні стратегії масштабування — горизонтальне (розосередження) та вертикальне (нарощування інфраструктури).
Навіть якщо компанія призупиняє свої процеси, не росте і не розвивається, кількість даних все одно буде накопичуватися, а інформаційні системи ставатимуть складнішими. Обчислювальні запити вимагають зберігання великих обсягів даних у пам'яті сервера та виділення значних ресурсів.
Коли корпоративні сервери вже не справляються з навантаженням, у компанії є два варіанти: придбати додаткові потужності для існуючого обладнання або купити ще один сервер, щоб зняти частину навантаження. У цій статті ми обговоримо переваги та недоліки обох підходів до побудови ІТ-інфраструктури.
Масштабованість хмари
Що таке масштабування? Це можливість за мінімальний час збільшити продуктивність проекту за рахунок додавання ресурсів.
Тому одним з пріоритетних завдань ІТ-спеціалістів є забезпечення масштабованості інфраструктури, тобто можливості швидко і без зайвих витрат розширювати об'єм і продуктивність ІТ-рішення.
Зазвичай масштабування передбачає не переписування коду, а додавання серверів, або збільшення ресурсів існуючого. За цим типом розрізняють вертикальне та горизонтальне масштабування.
Вертикальне масштабування або нарощування інфраструктури
Вертикальне масштабування передбачає додавання оперативної пам'яті, дисків тощо до існуючого сервера. Цей підхід використовується, коли ліміт продуктивності елементів інфраструктури вичерпано.
Переваги вертикального масштабування:
- Якщо компанії не вистачає ресурсів наявного обладнання, його компоненти можна замінити на більш потужні.
- Збільшення продуктивності кожного компонента в межах одного вузла підвищує продуктивність ІТ-інфраструктури в цілому.
Однак вертикальне масштабування має і недоліки. Найочевидніший з них — обмеження у збільшенні продуктивності. Коли компанія досягає своєї межі, їй потрібно буде придбати потужнішу систему, а потім перенести на неї свою ІТ-інфраструктуру. Таке перенесення вимагає часу і грошей, а також збільшує ризики простою під час перенесення системи.
Другий недолік вертикального масштабування полягає в тому, що якщо віртуальна машина вийде з ладу, програмне забезпечення перестане працювати. Компанії знадобиться час для відновлення його функціональності. Тому при вертикальному масштабуванні часто обирають дороге обладнання, яке буде працювати без простоїв.
Коли варто масштабувати інфраструктуру
Хоча горизонтальне масштабування пропонує переваги в багатьох сценаріях, масштабування інфраструктури (вертикальне) залишається актуальним у певних ситуаціях. Ось кілька ключових факторів, які слід враховувати при прийнятті рішення про масштабування:
Обмежене зростання
Якщо ваш додаток має передбачуваний і обмежений ріст, масштабування може бути простішим і ефективнішим рішенням. Модернізація існуючого апаратного забезпечення за рахунок збільшення обчислювальної потужності, пам'яті та сховища часто може впоратися з очікуваним зростанням без складнощів управління розподіленою системою.
Вузьке місце одного сервера
Масштабування може бути ефективним, якщо ви відчуваєте вузьке місце в продуктивності, обмежене одним сервером або типом ресурсу. Наприклад, якщо ваш додаток в першу чергу страждає від обмежень процесора, додавання додаткових ядер до існуючого сервера може бути достатнім для усунення вузького місця.
Простота і звичність
Якщо ваша команда володіє знаннями та досвідом управління одним серверним середовищем, масштабування може бути більш звичним і керованим підходом у порівнянні зі складнощами налаштування та управління розподіленою системою з декількома вузлами.
Обмежені ресурси
У сценаріях з обмеженими фінансовими або фізичними ресурсами масштабування може бути більш доцільним варіантом порівняно з початковими інвестиціями, необхідними для додаткового обладнання, і поточними витратами, пов'язаними з управлінням розподіленою системою.
Чутливі до затримок додатки
Додатки з вимогами до обробки даних у реальному часі та низькою затримкою, такі як високочастотні торгові платформи або сервери онлайн-ігор, можуть отримати вигоду від зменшення накладних витрат на зв'язок, пов'язаних з архітектурою з одним сервером. Масштабування за допомогою високопродуктивного обладнання може забезпечити мінімальну затримку та швидкість відгуку.
Стейтлес додатки
Для стейтлес додатків, які не потребують зберігання даних на окремих серверах, масштабування може бути життєздатним варіантом. Такі програми зазвичай можна легко перенести на потужніший сервер без значних змін у конфігурації.
Масштабування (або вертикальне масштабування) є достатнім і керованим рішенням для ваших конкретних потреб та інфраструктурних обмежень.
Приклади ситуацій, коли варто масштабуватися:
Платформа електронної комерції (інтернет магазин) має підвищений трафік під час святкових сезонів
Розглянемо платформу електронної комерції, трафік якої різко зростає під час свят або спеціальних розпродажів. Оскільки все більше користувачів заходять на сайт, щоб зробити покупки, існуюча інфраструктура може не впоратися з раптовим напливом запитів, що призводить до повільної реакції і потенційних простоїв.
Щоб вирішити цю проблему, платформа електронної комерції може вирішити масштабувати свої ресурси, модернізувавши сервери або додавши більш потужні процесори. Посилюючи свою інфраструктуру, платформа може краще впоратися з підвищеним трафіком, гарантуючи, що користувачі зможуть безперешкодно переглядати, додавати товари до кошика та завершувати транзакції без затримок і перебоїв.
Система управління базами даних для зростаючої платформи соціальних мереж
Уявіть собі платформу соціальних мереж, яка швидко набирає користувачів і генерує величезну кількість користувацького контенту, такого як пости, коментарі та завантаження медіафайлів. У міру того, як база даних платформи накопичує все більше даних, продуктивність системи управління базами даних (СУБД) може почати погіршуватися, що призведе до уповільнення часу виконання запитів і зниження швидкості реагування.
У відповідь на це зростання соціальна мережева платформа може вирішити масштабувати свою інфраструктуру баз даних, розгорнувши потужніші сервери з вищими обчислювальними можливостями та додатковою ємністю для зберігання даних. Модернізувавши апаратне забезпечення СУБД, платформа може ефективно обробляти зростаючі обсяги даних користувачів, гарантуючи, що користувачі зможуть швидко отримувати контент та взаємодіяти з ним на платформі без затримок або простоїв.
Фінансова установа, яка обробляє зростаючу кількість транзакцій
Уявіть собі фінансову установу, наприклад, банк або компанію з випуску кредитних карток, яка щодня обробляє велику кількість транзакцій. Оскільки клієнтська база установи розширюється, а кількість транзакцій продовжує зростати, існуюча процесингова інфраструктура може не встигати за зростаючим навантаженням, що призводить до затримок в обробці транзакцій і потенційних збоїв в роботі системи.
Щоб підтримувати безперебійну та ефективну роботу, фінансова установа може вирішити масштабувати свої системи обробки транзакцій, інвестуючи в більш надійні апаратні рішення. Модернізуючи свої сервери, мережеве обладнання та системи баз даних, установа може розширити свої можливості обробки, гарантуючи, що транзакції будуть оброблятися швидко і точно, а клієнти матимуть безперебійний доступ до банківських послуг.
Горизонтальне масштабування або розосередження
Горизонтальне масштабування передбачає додавання нових вузлів до ІТ-інфраструктури. Замість того, щоб збільшувати потужність окремих компонентів вузла, компанія додає нові сервери. З кожним додатковим вузлом навантаження перерозподіляється між усіма вузлами.
Переваги горизонтального масштабування:
Цей тип масштабування дозволяє використовувати недороге обладнання, яке забезпечує достатню потужність для робочих навантажень.
Немає необхідності в міграції інфраструктури.
При необхідності віртуальні машини можуть бути перенесені на іншу інфраструктуру без зупинки роботи.
Компанія може організувати роботу без простоїв завдяки тому, що екземпляри програмного забезпечення працюють на декількох вузлах ІТ-інфраструктури. Якщо один з них вийде з ладу, навантаження розподілиться між вузлами, що залишилися, і програма продовжить працювати.
Завдяки горизонтальному масштабуванню можна відмовитися від закупівлі дорогого обладнання та зменшити витрати на апаратне забезпечення в 20 разів.
Коли розосереджувати інфраструктуру
Існує кілька ключових факторів, які слід враховувати при прийнятті рішення про горизонтальне масштабування інфраструктури:
Горизонтальне зростання
Якщо ваш додаток або сервіс передбачає постійне зростання кількості даних, користувачів або робочого навантаження з часом, розосередження пропонує більш масштабований і економічно ефективний підхід, ніж багаторазове нарощування. Додавання нових вузлів дозволяє поступово нарощувати потужність за потреби, замість того, щоб щоразу інвестувати в значно більшу модернізацію обладнання.
Вузькі місця в продуктивності
Якщо ви відчуваєте вузькі місця в продуктивності через обмеження ресурсів (процесор, пам'ять, сховище), розподілених між кількома серверами, розосередження може допомогти розподілити робоче навантаження і усунути вузькі місця. Це особливо корисно для додатків зі станом, де дані потрібно зберігати на окремих серверах.
Розподілена обробка
При роботі з великими наборами даних або складними завданнями, які вимагають паралельної обробки, горизонтальне масштабування дозволяє розподілити робоче навантаження між декількома вузлами, значно скорочуючи час обробки і підвищуючи ефективність. Це часто використовується в обробці великих даних і наукових обчисленнях.
Відмовостійкість і надмірність
Горизонтальне масштабування може підвищити відмовостійкість і надмірність. Якщо один сервер виходить з ладу, інші вузли можуть впоратися з навантаженням, мінімізуючи час простою і забезпечуючи безперервність обслуговування. Це має вирішальне значення для критично важливих додатків, де простій може мати значні наслідки.
Архітектура мікросервісів
Якщо ваша програма використовує архітектуру мікросервісів, де кожен сервіс є незалежним і модульним, масштабування окремих мікросервісів дозволяє вам масштабувати певні функціональні можливості відповідно до їхніх конкретних потреб. Це забезпечує більшу гнучкість та ефективність у порівнянні з масштабуванням всього додатку як єдиного цілого.
Економічна ефективність
Хоча горизонтальне масштабування може вимагати початкових інвестицій у додаткові сервери, в довгостроковій перспективі воно може бути більш економічно вигідним, ніж багаторазове вертикальне масштабування. Крім того, хмарні рішення часто пропонують моделі оплати за фактом використання, які дозволяють динамічно масштабувати ресурси і платити лише за те, що ви використовуєте.
Таким чином, масштабування інфраструктури є хорошим вибором, якщо ви плануєте постійне зростання, стикаєтесь з вузькими місцями в продуктивності через обмеженість ресурсів, потребуєте розподіленої обробки великих завдань, надаєте пріоритет відмовостійкості та надмірності, використовуєте архітектуру мікросервісів або прагнете до економічно ефективної довгострокової масштабованості. Не забувайте ретельно оцінювати свої конкретні потреби та характеристики додатків, щоб визначити оптимальний підхід для вашої інфраструктури.
Приклади ситуацій, коли варто розосереджуватись
Хмарний софт як послуга (SaaS) стикається зі зростаючим попитом
Розглянемо хмарний SaaS-додаток, який надає інструменти управління проектами для компаній будь-якого розміру. У міру того, як додаток набуває популярності і залучає все більше користувачів, попит на його послуги може стрімко зростати, створюючи навантаження на існуючу інфраструктуру і викликаючи погіршення продуктивності.
Щоб задовольнити зростаючий попит і підтримувати оптимальну продуктивність, SaaS-провайдер може масштабувати свою інфраструктуру, використовуючи ресурси хмарних обчислень, такі як групи автоматичного масштабування і балансувальники навантаження. Динамічно додаючи більше віртуальних серверів або екземплярів контейнерів на основі попиту, провайдер може гарантувати, що користувачі матимуть доступ до функцій і можливостей програми без уповільнення роботи або перебоїв в обслуговуванні.
Мережа доставки контенту (CDN) справляється зі сплеском інтернет-трафіку
Уявіть собі мережу доставки контенту (CDN), яка доставляє мультимедійний контент, такий як відео, зображення та веб-сторінки, користувачам по всьому світу. У періоди пікового трафіку, наприклад, під час великих подій або поширення вірусного контенту, CDN може відчувати значне збільшення вхідних запитів, що призводить до перевантажень і затримок у доставці контенту.
Щоб впоратися зі сплеском інтернет-трафіку, CDN може масштабувати свою інфраструктуру, розгортаючи додаткові периферійні сервери або вузли кешування в стратегічно важливих місцях. Розширюючи свою мережу і поширюючи контент ближче до кінцевих користувачів, CDN може зменшити затримки і підвищити швидкість і надійність доставки контенту, забезпечуючи безперебійний перегляд для користувачів по всьому світу.
Кошик для електронної комерції
Платформа електронної комерції використовує архітектуру мікросервісів, де кожен сервіс є незалежним і відповідає за конкретні завдання, такі як управління кошиками для покупок. Масштабування окремих мікросервісів дозволяє впоратися зі зростаючим трафіком користувачів і обсягом замовлень, не впливаючи на інші функціональні можливості платформи. Такий підхід забезпечує кращу гнучкість і масштабованість порівняно з масштабуванням всієї системи як єдиного цілого.
Ці приклади демонструють ситуації, коли масштабування шляхом горизонтального додавання нових вузлів краще підходить для ситуацій з непередбачуваним робочим навантаженням, потребами в розподіленій обробці та незалежному масштабуванні сервісів в рамках більшої системи.
Вибір правильного підходу
Рішення між горизонтальним і вертикальним масштабуванням має ґрунтуватися на конкретних системних вимогах, обмеженнях і цілях.
Деякі міркування включають
Характеристики робочого навантаження: Подумайте про характер вашого робочого навантаження. Горизонтальне масштабування добре підходить для розподілених і нестаціонарних робочих навантажень, тоді як вертикальне масштабування може бути кращим для однопотокових або стаціонарних робочих навантажень.
Вартість і бюджет: Оцініть свій бюджет і доступність ресурсів. Горизонтальне масштабування може бути економічно вигідним, особливо при використанні звичайного обладнання, в той час як вертикальне масштабування може вимагати більш значних початкових інвестицій у високопродуктивне обладнання.
Продуктивність та обслуговування: Оцініть підвищення продуктивності та складність управління, пов'язані з кожним підходом. Подумайте, наскільки кожен варіант відповідає вашим операційним можливостям і цілям.
Майбутнє зростання: Подумайте про довгострокові потреби вашої системи в масштабуванні. Якщо ви очікуєте значного зростання, горизонтальне масштабування може забезпечити більшу гнучкість.
Ось кілька додаткових порад щодо вибору правильного підходу до масштабування:
Почніть з невеликого розгортання і відстежуйте продуктивність: Це допоможе вам зрозуміти вимоги вашого робочого навантаження та виявити будь-які потенційні вузькі місця.
Використовуйте комбінацію горизонтального та вертикального масштабування: Це може забезпечити найкращий баланс між продуктивністю, вартістю та гнучкістю.
Розгляньте можливість використання хмарної платформи: Хмарні провайдери пропонують різноманітні масштабовані та економічно ефективні рішення, які можна адаптувати до ваших конкретних потреб.
Ретельно зваживши всі ці фактори, ви зможете обрати найкращий підхід до масштабування для потреб вашої компанії.
Як Gart може допомогти вам з хмарним масштабуванням
Зрештою, визначальними факторами є ваші потреби в хмарі та структура витрат. Не маючи можливості передбачити справжні аспекти цих компонентів, кожен бізнес може потрапити в пастку вибору неправильної стратегії масштабування. Тому оцінка витрат повинна бути пріоритетним завданням. Крім того, оптимізація витрат на хмару залишається складним завданням незалежно від того, яку систему масштабування ви оберете.
Ось кілька способів, як Gart може допомогти вам з масштабуванням хмари:
- Оцінити ваші хмарні потреби та структуру витрат: Ми допоможемо вам зрозуміти, як ви використовуєте хмарні технології та визначити сфери, в яких ви можете оптимізувати свої витрати.
- Розробити стратегію масштабування хмари: Ми допоможемо вам обрати правильний підхід до масштабування відповідно до ваших конкретних потреб та бюджету.
- Реалізувати вашу стратегію масштабування хмари: Ми допоможемо вам реалізувати обрану стратегію масштабування та надамо постійну підтримку, щоб переконатися, що вона відповідає вашим потребам.
- Оптимізувати витрати на хмару: Ми можемо допомогти вам визначити та впровадити заходи з економії коштів, щоб зменшити ваші витрати на хмарні сервіси.
Gart має команду досвідчених хмарних експертів, які можуть допомогти вам з усіма аспектами масштабування хмарних технологій. Ми маємо перевірений досвід допомоги бізнесу в оптимізації витрат на хмарні технології та підвищенні продуктивності хмарних сервісів.
Зв'яжіться з Gart сьогодні, щоб дізнатися більше про те, як ми можемо допомогти вам з масштабуванням хмарних технологій.
Ми з нетерпінням чекаємо на повідомлення від вас!