Cuando se crea una buena aplicación web, eventualmente atareará a más y más usuarios, los cuales esperan un buen rendimiento y disponibilidad de la misma aplicación en todo momento.
A medida que la aplicación crece conforme pasa el tiempo, esta tiende a manejar más solicitudes por minuto. Y si la aplicación, base de datos y los componentes externos que la componen (servidor, red, etc.) no están preparados para esto, tarde o temprano el rendimiento de la aplicación disminuía y posiblemente perderá audiencia.
En este articulo daré algunas recomendaciones al momento de crear una aplicación escalable.
¿Qué es la escalabilidad de aplicaciones?
La escalabilidad de una aplicación, se refiere al potencial que tiene una aplicación para crecer conforme pasa el tiempo, pudiendo manejar de manera eficiente un mayor numero de solicitudes por minuto. Aquí no es solo un simple ajuste que de pueda activar o desactivar, es un proceso prolongado que toca casi todos los elementos de su pila, incluidos los lados del sistema de hardware y software.
De modo que puedes seguir aumentado los limites de memoria, CPU’s, etc. pero al hacerlo, simplemente estará aumentando el rendimiento de los dispositivos mas no de la aplicación.
Esta no es la forma en que debe de inclinarse cuando ve que la aplicación empieza a tener problemas de eficiencia. Escalar una aplicación no es una tarea fácil y, por tal motivo, debe de conocerla muy bien antes de comenzar a pensar en cómo y cuándo escalarla..
¿Cuáles son los principales problemas con el escalado de aplicaciones?
Algunos desarrolladores comentan que ciertos lenguajes de programación presentan problemas de escalabilidad cuando esta crece demasiado, pero la capacidad de escalar aplicaciones tiene más que ver con toda la arquitectura del sistema, y no solo con el lenguaje en sí.
A modo que planificar y desarrollar una aplicación de manera adecuada no tiene precio, independientemente de la naturaleza de los problemas potenciales.
Puede enfrentar una serie de diferentes problemas cuando se trata de escalar, algunos de estos problemas pueden estar relacionados con:
- Un motor de base de datos ineficiente
- Esquema de base de datos complicado, mala indexación
- Consultas de base de datos mal realizadas
- Una mala programación de la aplicación
- Mal manejo de procesos en segundo plano
- Demasiadas dependencias externas
- Recursos físicos limitados como memoria y CPU, etc.
- Configuración de servidor incorrecta
- Gestión incorrecta de la memoria
- Limitaciones del servidor de aplicaciones
- Almacenamiento en caché ineficiente
- Falta de herramientas de monitoreo
- Etc.
¿Cómo escalar con éxito una aplicación web?
El escalado exitoso de una aplicación web depende de muchos factores diferentes. Es un proceso complejo que afecta a la mayoría de los elementos de su aplicación, incluidas las bases de datos, la arquitectura moderna, la calidad del código, la velocidad de carga, los servidores, etc.
Aunque existen muchas soluciones efectivas para mejorar la capacidad de una aplicación web, no todas se adaptan a cualquier aplicación. Ciertos elementos de escalabilidad pueden ser una combinación perfecta en una situación y una perdida de tiempo en otras.
A fin de elegir en enfoque correcto, debe priorizar los detalles de la aplicación y abordar los problemas de rendimiento que esta experimentando actualmente. Ya sea código desactualizado, bases de datos poco confiables, velocidad de carga insuficiente, entre otros, cada uno de los elementos mencionados requiere ciertos métodos de escalado.
A continuación describo algunas de las formas más eficientes y populares para el escalado de una aplicación.
Cloud Computing
El cloud computing es una de las soluciones más confiables que permite escalar servidores de manera eficiente.
Ya sea una migración total o parcial, ayudará con muchos problemas relacionados con la escalabilidad, ofreciendo un almacenamiento de datos seguro y una mejora general en el rendimiento del sistema. En este tipo de escalado se puede presentar de dos formas:
Vertical: El escalado vertical tiene como objetivo aumentar las métricas de RPM y CPU.
Horizontal: Implica expandir la cantidad de servidores para aumentar la confiabilidad y brindar opciones de respaldo adicionales en caso de una emergencia.
Sin embargo, aquí viene una decisión importante que tomar. Puede elegir un enfoque de escalado horizontal o vertical, según sus necesidades actuales y la naturaleza de la aplicación web.
Gestión de base de datos
La gestion de base de datos es un componente indispensable del escalado de las aplicaciones. Si usted elige un enfoque horizontal, el motor de base de datos debería ser lo suficientemente eficiente para manejar numerosas consultas. Un sistema complejo de múltiples servidores requiere una bases de datos separada que se integre sin problemas en la arquitectura de la aplicación. Puede proporcionar una administración de base de datos confiable con la ayuda de enfoques de replicación o fragmentación.
La replicación involucra una base de datos central y algunas adicionales que almacenan los datos copiados. Cualquier solicitud realizada en la base de datos central se replicará instantáneamente en las bases de datos subordinadas a través de una red. Las principales ventajas de la replicación de bases de datos son la confiabilidad, la recuperación robusta y el rendimiento de lectura mejorado.
A su vez, el método de fragmentación implica la distribución de datos entre numerosas bases de datos más pequeñas. Las piezas de datos separados se almacenan en múltiples nodos, lo que aumenta significativamente la capacidad de su aplicación y reduce las cargas causadas por una sola ubicación de almacenamiento.
Para que su sistema sea aún más confiable, puede combinar soluciones de replicación y fragmentación. De esta manera, dividirá los datos en segmentos y luego replicará cada uno para mejorar el rendimiento de la base de datos.
Configuración de caché
Conforme el numero de consultas aumenta, el motor de base de datos corre el riesgo de sobrecargarse. Sin importar cuan poderosa sea la solución de base de datos, debe de encontrar una manera de reducir esta carga para logra una escalabilidad exitosa. Aquí es donde entra el almancenamiento en cache la cual es la forma más común y eficaz de hacer frente a este problema.
Esta técnica permite almacenar datos solicitados con frecuencia en una memoria temporal separada, que se actualiza constantemente. Ayudando a la base de datos a procesar y operar de una manera más rápida, ya que la mayoría de las partes se redireccionan inmediatamente a los cachés.
Red de entrega de contenidos
La red de entrega de contenidos o Content Delivery Network (CDN) también aprovecha el caché. Pero de un modo diferente. El CDN funciona como una red de servidores que distribuye contenido en múltiples ubicaciones geográficas. Con la ayuda de esta tecnología, las solicitudes de los usuarios finales son procesada por el servidor más cercano. Comúnmente es utilizado cuando una aplicación web contiene mucho contenido pesado, como imágenes, video, archivos de audio, etc. CDN simplifica los procesos de enrutamiento de contenido, satisfaciendo a los usuarios y mejorando el rendimiento de su plataforma.
Buena calidad del código
Aunque ya hemos hablado de la calidad de código en artículos anteriores (Calidad del código: qué es y cómo verificarlo y El impacto de la calidad del código) ninguna solución avanzada tendrá sentido al crear una aplicación escalable si el código es de mala calidad y no funciona bien. Todas las etapas del desarrollo de aplicaciones web, incluida la pila tecnológica, la arquitectura del producto, el diseño de UX y la implementación, afectan directamente la capacidad de escalar de su aplicación.
Por tal motivo es de suma importancia contar con controles de calidad constantes y múltiples sesiones de prueba de control de calidad en todas las etapas del desarrollo de dicho software.
Con la finalidad de mejorar algoritmos, patrones de sueño apropiados, entre otros.
Patrones de arquitectura
Al momento de crear un plan sobre cómo escalar su aplicación, debe prestar especial atención a la elección del patrón de arquitectura adecuado. Ya que este trendra un gran impacto en la estabilidad de una aplicación. Recordando que la elección dependerá de la naturaleza del producto, objetivos, las demandas del mercado, etc.
Estos son los tipos de arquitectura más comunes adecuados para aplicaciones de gran escalabilidad.
Arquitectura en capas: El patrón consta de varias capas de datos. Las aplicaciones con una arquitectura de este tipo pueden ser difíciles de escalar, ya que no involucran múltiples servidores y bases de datos.
Arquitectura dirigida por eventos. Este patrón depende de ciertos eventos (cambios de estado) que desencadenan los cambios de datos y las interacciones.
Arquitectura de microkernel (complemento). Dicha arquitectura implica un sistema operativo central mínimo que puede enriquecer agregando más funciones. Asegura una distinción clara entre características básicas y adicionales.
Arquitectura de microservicios. Este tipo de arquitectura consta de múltiples módulos que no dependen unos de otros. De modo que puede desarrollar, implementar y cambiar ciertos elementos de la aplicación sin cambiar toda la aplicación.q
Entonces… ¿Qué camino debo de seguir?
No existe un camino especifico a seguir para escalar una aplicación, debido a que cada aplicación es un sistema único.
Pero si se le presta mucha atención al momento de desarrollar su aplicación, puede ser muy fácil manejar su crecimiento. Gracias a una gran serie de herramientas y recursos disponibles, no tiene que ser un experto para escalar la aplicación.
En muchos casos, el código optimizado, las consultas SQL o NoSQL eficientes, una indexación adecuando en la base de datos y algo de almacenamiento en caché deberían de ser suficientes para comenzar.
