如何確保 2023 年的雲可擴展性

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隨著計算系統上的常見負載量越來越大，它們在基本架構方面會適應並變得更加複雜。 添加了用於性能優化的新軟件工具和集成，擴展了服務器容量等。

所有這些系統優化過程都由一個概念定義——擴展——DevOps 專家的關鍵專業之一。 什麼是可擴展性，更重要的是，在您的特定業務中，大多數運營能力都集中在雲中，如何確保可擴展性？ 讓我們深入探討這個主題。

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什麼是可擴展性？

可伸縮性的最終定義是什麼？ 基本上，它是一種以最合理的方式提高系統性能的能力。 在實踐中，這通常是通過增加計算資源來實現的，包括硬件和/或軟件。 然而，在大多數情況下，重寫現有代碼是一個相當激進的解決方案，因此在十分之九的情況下，公司會停止增加服務器數量或提高現有服務器系統的能力。

請注意，擴展的需求不僅出現在整體系統性能變得滯後和不足時。 現有和正在運行的架構可能運行良好，但由於用戶流量的快速增長，滯後仍可能阻礙流程。

如果您想檢查手頭的網絡協議和 Web 服務器資源的執行效率，您可以使用任何可用的負載測試器實用程序（例如 siege），它會模擬人工​​用戶湧入您的服務器並發出大量請求。 您只需跟踪兩個關鍵參數：n - 定義請求總數，c - 表示並發請求數。

結果，您會得到一個 RPS（每秒請求數）讀數，顯示您的服務器系統目前能夠處理多少請求。 這是最大用戶數的反映，如果他們試圖同時與您的服務器進行交互，則可能會使您的系統崩潰。 該測試例程最終向您展示了預期結果以及建立易於擴展的架構的重要性。

但另一方面，請仔細考慮一下。 也許，在您的特定情況下定制一些服務器配置和優化兌現程序會更實惠。 這樣，您就可以安全地將擴展推遲到更好的時機。

為什麼我們需要特別注意可擴展性？

企業一旦開始發展，就必須盡可能靈活和足智多謀。 初創公司需要能夠快速適應不斷變化的趨勢和市場條件，才能受歡迎和具有競爭力。 當您的應用程序具有可擴展性時，它將加速您的發展、改善用戶體驗並覆蓋更多的受眾。 就其核心而言，可擴展性使您能夠更好地管理您的應用程序並適應新的需求。 在為您的企業製定增長戰略時，構建可擴展的應用程序應該是首要任務之一。

縮放類型

主要和最常見的縮放程序類型包括：

垂直可擴展性 - 向上擴展

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垂直擴展是指通過提高內部服務器資源（CPU、內存、驅動器和網絡容量）的性能來提高整體業務能力。 服務器的基本形式保持不變。

橫向擴展——向外擴展

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該領域有一個真正的立場——向上擴展與向外擴展。 什麼更好？

特別是，隨著數字負載和流量的不斷增長，垂直擴展遲早會面臨服務器技術規範形式的限制。 這就是水平縮放發揮作用的地方。 該術語的基本含義定義為通過在現有節點之上添加相同的節點來提高計算能力。 當有調整的服務器基礎設施（特定情況 - 數據中心）以及服務器之間的固定交互方案時，水平擴展最常被解決。

對角縮放

這是一個相對較新的術語，由 John Allspaw 提出，他是 Adaptive Capacity Labs 的作者和聯合創始人。 因此，對角擴展結合了兩個世界的優點，並定義了已在現有服務器基礎架構中實現的水平擴展節點的垂直擴展。

如何確保最大的可擴展性

現在，一些實用技巧可幫助您以最少的費用最恰當地執行雲計算可擴展性過程。

進行負載均衡

負載平衡意味著在集中在一個插槽或集群中的多個硬件-軟件資源（驅動器、CPU 或單獨的服務器）之間分配計算網絡進程的一系列努力。 這裡的主要目標是優化計算能力的開銷，提高網絡輸出，減少網絡請求處理過程中的時間開銷，以及降低某個服務器在某個美妙時刻回复DDoS的機率。

此外，多個節點之間的負載分佈（而不是完全利用單個節點）提高了您公司提供的服務的可訪問性。 尤其是在一些服務器數量過多的情況下，即使某個工作單元出現故障，你也有自動替換的準備。

平衡過程是在一整套算法和方法的幫助下實現的，每個算法和方法對應於以下 OSI 模型層：網絡、傳輸和應用程序。 在實際實現中，這些需要使用多個物理服務器以及類似於 Nginx Web 服務器的專用軟件。

轉向自動 Web 服務可擴展性

自動縮放是一種在雲服務環境下動態縮放的特殊方法（即根據網絡負載量定制計算能力的縮放）。 特別是，如果需要，包括自動縮放程序（其中最著名的是亞馬遜網絡服務、谷歌云平台和微軟 Azure）的服務的用戶將獲得額外的虛擬機（可以自動從集群或容器中排除）隨著請求的流量和強度穩定下來）。

由於這種方法，公司獲得了增強的可訪問性、故障操作能力以及最終節省預算的機會。 有了這樣的服務，您就可以根據需要使用盡可能多的服務器功能。 當您必須購買並進一步維護昂貴的硬件時，與物理擴展相比，這是一個非常成功的選擇。

請注意，自動雲可擴展性始終與負載平衡解決方案齊頭並進。

微服務容器、集群化

您可以採用資源高效、性能提升的過程，將服務包裝到容器中，然後將這些容器聚集到集群中。 集群化之後是定義腳本，這些腳本可以根據需要添加缺少的資源（實例），或者最小化資源的投入以避免多餘的資源。

實現緩存

水平擴展時，簡單的內存緩存不能同時對多個節點實現，需要優化。 特別是，Memcached 或 Redis 等存儲可用於應用程序迭代之間緩存數據的組合分佈。 這些工具根據不同的算法工作，從而減少緩存數據的數量。 緩存存儲也得到了很好的保護，免受複製和數據存儲錯誤的影響。

使用緩存存儲，防止不同應用程序迭代同時請求未緩存數據的情況至關重要。 為此，必須在應用性能流之外更新緩存數據，並直接在應用內使用它們。

因此，通過適當的方法，緩存可以幫助您的系統獲得云擴展能力來處理密集負載並實現最佳輸出。

使用 CDN 服務

CDN 是一個物理遠程計算機網絡，可將內容傳輸給服務用戶。 換句話說，它是緩存的分佈式存儲和使用。 通常，當 Web 服務、網站或成熟的應用程序以分佈在多個國家/地區的用戶受眾為目標時，轉向 CDN 最為相關。 CDN 定價直接取決於通過該服務的流量。

或者，如果您的 TA 儘管地域分佈廣泛，但具有某些用戶集中的本地化，則 CDN 可能是無利可圖的解決方案。 即，假設您的 TA 中約有 60% 在美國，30% 在倫敦，其餘 10% 分散在全球各地。 在這種情況下，僅對後 10%（而其他位置將需要安裝新服務器）來說，使用 CDN 將是一個合理的決定。

我們如何處理縮放問題？

目前，我們內部專家進行的最出色的擴展示例包括為 AWS、Microsoft Azure、Google Cloud 和 Digital Ocean 等公共雲存儲構建高可擴展性架構。 我們在 Terraform 的幫助下採用自動化環境部署腳本——一種用於創建、管理和配置雲基礎設施的下一代系統。 我們的服務器集群基於自動擴展軟件 Kubernetes 和輔助容器化技術 Docker。

結論

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通過上述和其他方法利用雲計算環境中的可擴展性，您可以更快更輕鬆地成長，並始終保持敏捷。 如果你努力只採用完全認真的方法來擴展，你絕對應該求助於專家。 讓我們為您找到 DevOps 專家，他們將為您的特定業務提供最佳的服務器基礎設施，這些基礎設施將適應處理任何強度的負載。