Escalabilidad de la aplicación: preparación de su aplicación para el futuro y lograr el éxito a largo plazo

Imagine crear una aplicación de tecnología financiera o de comercio electrónico después de estudiar los requisitos exactos de los usuarios, agregar funciones que satisfagan sus expectativas y empaquetar toda la experiencia en un diseño inmersivo. Publique el arduo trabajo y la promoción que puso en el éxito de la aplicación, la lanzará al mercado.

Pronto, descubre que después del pico inicial de descargas de aplicaciones, las cifras han comenzado a disminuir a un ritmo visible (ligeramente anormal). Y después de poner a trabajar a su equipo de pruebas de software, surge la razón: la escalabilidad de la aplicación que está generando problemas de degradación del rendimiento de la aplicación.

No se pueden enfatizar lo suficiente los beneficios de crear aplicaciones escalables. Se sabe que una aplicación (web o móvil) creada con un enfoque de escalabilidad ayuda a las empresas con:

• Un ecosistema preparado para el cambio
• Experiencia de usuario positiva
• Ahorro de costes gracias a la optimización de recursos
• Mayor probabilidad de un alto retorno de la inversión

Para lograr esto junto con muchos otros beneficios, es fundamental crear su aplicación para que sea escalable.

En este artículo, analizaremos las diferentes facetas de la escalabilidad en el desarrollo de aplicaciones con la intención de ayudar a que su aplicación esté preparada para el futuro.

Pero lo primero es lo primero.

¿Cuándo debería empezar a preocuparse por la escalabilidad de las aplicaciones?

La escalabilidad en el desarrollo de aplicaciones móviles consiste en crear la capacidad de gestionar una mayor carga de trabajo o demanda de los usuarios, como un alto tráfico, un mayor almacenamiento de datos o mayores requisitos informáticos, sin comprometer el rendimiento de la aplicación.

Pero, ¿cuáles son las señales de advertencia que indican que es hora de empezar a actuar?

• Los problemas de rendimiento van en aumento. Los tiempos de carga lentos, los tiempos de espera que se vuelven constantes o los errores frecuentes del sistema son indicios de que la aplicación está teniendo problemas con una gran carga de trabajo.
• Sus recursos funcionan regularmente a su máxima capacidad. Una infraestructura que funciona al límite (por ejemplo, con un uso máximo de CPU, memoria, almacenamiento o red) puede provocar tiempos de inactividad frecuentes y una disminución del rendimiento.
• Tiene altos picos de tráfico y latencia de red. Una alta latencia con grandes cargas de usuarios podría significar que la aplicación móvil o web ha superado sus capacidades de infraestructura, provocando una degradación del servicio.
• Estás ampliando tu negocio. Si planea introducir funciones o ingresar a mercados más nuevos, la ampliación de la aplicación se vuelve esencial para satisfacer las crecientes demandas y respaldar la escala del crecimiento empresarial.

¿Qué opciones tiene para escalar aplicaciones?

Ahora que ha decidido que es hora de escalar, analicemos las opciones que tendrá que considerar.

1. Escalado vertical

Se trata de darle a su aplicación una mayor capacidad arquitectónica. Aquí, aumentará la capacidad de su servidor con mayor potencia de CPU, almacenamiento o memoria. Es ideal para aplicaciones de tamaño pequeño, porque viene con limitaciones en infinitas actualizaciones de hardware.

2. Escala horizontal

Su aplicación tiene una variedad de funciones donde comparten recursos y carga operativa. Este es uno de los tipos populares de escalabilidad de aplicaciones en el que debe agregar servidores o instancias en su aplicación, extendiendo la solución operativa. Se considera mejor para aplicaciones a gran escala que tienen una gran cantidad de usuarios y hay que mantener todo funcionando sin fricciones.

3. Microservicios

Imagine su aplicación como un rompecabezas, donde cada pieza del rompecabezas funciona como un servicio individual. Escalar aplicaciones móviles a través de microservicios consiste en dividir tu aplicación en partes, que puedes escalar según la parte que necesites.

4. Sin servidor

Imagine un escenario en el que no tenga que preocuparse en absoluto por el mantenimiento de la aplicación. El software funciona cuando lo necesita. De eso se trata un modelo sin servidor para crear una aplicación web escalable. Maneja directamente el escalado de su aplicación. Se considera rentable y perfecto para cargas de trabajo impredecibles.

Si bien le dejamos a usted la elección entre los diferentes tipos de escalabilidad de la aplicación dependiendo de cuáles sean los objetivos de su aplicación, las formas de abordar la actividad son más o menos las mismas.

Estas son las diferentes formas y consejos que puede aplicar para crear aplicaciones escalables divididas en categorías web y móviles.

Consejos para crear una aplicación móvil escalable

La escalabilidad en el desarrollo de aplicaciones se puede introducir mediante una serie de enfoques. Estos son algunos de los que seguimos.

1. Escalar el almacenamiento de datos

Uno de los aspectos más difíciles de la escalabilidad en el desarrollo de aplicaciones es la base de datos. El desafío central puede entenderse analizando el enfoque de la PAC:

• Coherencia : cada lectura recibe la escritura más reciente o un error.
• Disponibilidad : cada solicitud recibe una respuesta (sin errores), sin garantía de que tendrá la escritura más reciente.
• Tolerancia de partición : el sistema funciona a pesar de que la red entre los nodos elimina (o retrasa) un número arbitrario de mensajes.

Sólo puede elegir dos de los tres puntos anteriores para un sistema de base de datos. Por ejemplo, si valora la coherencia y la disponibilidad, renuncia a la tolerancia a las particiones. Como resultado, su sistema de base de datos generaría una instancia de un solo nodo (potencialmente con respaldos/espejos de solo lectura).

Antes de trabajar en hardware, debe considerar la optimización del software. Por lo general, las consultas de bases de datos y las operaciones de escritura se pueden optimizar fácilmente. Esto no sólo ahorra dinero en el hardware necesario, sino que también permite que la aplicación administre más usuarios. Por último, recomendamos agregar una capa de caché eficaz para lograr más con menos recursos.

2. Ampliar el almacenamiento de archivos

Al igual que el almacenamiento de datos, también debes planificar el almacenamiento distribuido de archivos. Si bien el uso de almacenamiento conectado a la red (NAS) o una red de área de almacenamiento (SAN) puede resultar útil para los sistemas locales, también puede utilizar servicios en la nube.

Los proveedores de la nube tienen servicios dedicados para la gestión de archivos, incluido el almacenamiento en caché, la distribución geográfica, las comprobaciones, la fragmentación y más; también permiten la configuración de políticas para el acceso a los archivos.

Un aspecto clave a tener en cuenta aquí es que los costos de la nube pueden volverse demasiado caros con demasiada rapidez, especialmente cuando se crean aplicaciones móviles a escala, así que asegúrese de calcular el ancho de banda esperado con anticipación para evitar sorpresas.

3. Optimice el tráfico

Incluso aunque el almacenamiento de archivos y datos se haya distribuido y sea fácil de escalar, es posible que su aplicación no funcione a su máxima capacidad. Esto puede suceder debido a que un único punto de entrada forma un cuello de botella. Hay dos formas de manejar esto al planificar la escalabilidad en el desarrollo de aplicaciones móviles.

La rotación de DNS elimina la situación en la que solo una IP recibe todas las solicitudes que van al dominio.

Otra técnica es el equilibrio de carga, como el equilibrador de carga integrado de Kubernetes para desviar el tráfico a múltiples eventos en ejecución. Aquí también se considera útil la asociación con proveedores de nube. Tienen servicios que utilizan balanceadores de carga. Por ejemplo, en AWS, puede utilizar Amazon Elastic Load Balancer para dividir todo el tráfico entrante.

4. Prepárese para mercados más nuevos

Cuando se esté preparando para la escalabilidad en el desarrollo de aplicaciones móviles para llevar su aplicación más allá del mercado actual, concéntrese en la localización, incluida la compatibilidad con idiomas a través de Unicode, elementos culturales y aspectos legales. Un enfoque exitoso de ampliación del mercado también implicaría realizar una investigación de mercado local, siguiendo el cumplimiento de las regulaciones locales como el GDPR.

Además, para asegurarse de que el contenido estático se entregue a los usuarios rápidamente, independientemente de la ubicación, utilice los servicios CDN. Esto también puede ayudarle a reducir la latencia y mejorar la experiencia del usuario.

5. Escale mediante una gestión de datos eficiente

Al crear aplicaciones escalables, la intención principal es gestionar la creciente base de usuarios y el gran volumen de datos que la acompañarán. Puede manejar esto implementando soluciones de bases de datos escalables como MongoDB o Cassandra, que crecen con su aplicación y manejan grandes conjuntos de datos de manera efectiva.

También puede utilizar enfoques de optimización de bases de datos, como indexación, fragmentación de datos, etc., para garantizar un acceso rápido a los conjuntos de datos y el mantenimiento del rendimiento de la aplicación.

6. Plan de escalabilidad de la infraestructura

La infraestructura debe manejar el crecimiento menos la degradación del rendimiento. Aquí es donde se recomienda utilizar soluciones basadas en la nube como Compute Engine de Google Cloud o AWS Elastic Compute Cloud (EC2): prometen escalabilidad bajo demanda para gestionar la carga creciente.

Además, durante esta fase de escalado de aplicaciones móviles, se pueden implementar técnicas como la orquestación con Kubernetes y la contenedorización con Docker, lo que conduciría a un escalado fluido de los servicios y un uso eficaz de los recursos.

7. Conozca su base de usuarios

El último factor crítico a tener en cuenta al escalar aplicaciones móviles es tener un conocimiento profundo de la base de usuarios: sus patrones de uso de aplicaciones, momentos de pico, funciones favoritas/usadas con frecuencia y los desafíos que enfrentan. Recopile este conjunto de información a través de encuestas, herramientas de análisis y comentarios.

Estos puntos de datos centrados en el usuario ayudarían a informar qué funciones deben priorizarse al escalar las aplicaciones móviles y garantizarían que el software esté alineado con los requisitos cambiantes de los usuarios.

Consejos para crear una aplicación web escalable

La escalabilidad de las aplicaciones web está influenciada por una variedad de factores:

• Diseño y arquitectura
• Recursos e infraestructura
• Patrones de tráfico y comportamiento de los usuarios.
• API y otros servicios de terceros
• Efectividad y optimización del código.

La manera de conseguirlo a la perfección pasa por aplicar una serie de consejos.

1. Seleccione el mejor hardware

La selección de hardware sienta las bases de la aplicación web. Las empresas deben contar con recursos que puedan respaldar la expansión de los servicios de bases de datos distribuidas durante un período de tiempo.

El hardware que elija debe tener indicaciones claras de métricas clave, como el porcentaje de memoria y utilización de la CPU, un conjunto de información que ayudaría a determinar la necesidad de escalabilidad en cualquier etapa.

2. Opte por la arquitectura de microservicios

Las aplicaciones monolíticas tienden a estar estrechamente acopladas y contienen una gran base de código que puede volverse compleja. La arquitectura también limita el escalado de componentes individuales cuando sea necesario sin afectar a toda la aplicación. Además, ampliar las aplicaciones creadas sobre una arquitectura monolítica puede resultar costoso.

El uso de la arquitectura de microservicios permite escalar solo los elementos web necesarios mediante la división del código base de la aplicación en módulos independientes para cumplir con los requisitos de la carga de trabajo.

[Lea también: Sin servidor versus microservicios: ¿qué arquitectura deberían elegir las empresas?]

3. Introducir el almacenamiento en caché en el sistema

Las aplicaciones web con muchos datos tienden a limitar el rendimiento. Una solución a esto puede ser el almacenamiento en caché. Un caché almacena datos durante un breve período para que todas las solicitudes futuras de datos puedan entregarse más rápido al cliente, eliminando la dependencia de conectarse y consultar la base de datos cuando el cliente solicita algo. Esto también es eficaz al escalar aplicaciones web de lectura intensiva, ya que reduce el tiempo total de consulta y proporciona un acceso a los datos más rápido.

Al seleccionar una estrategia de almacenamiento en caché, es fundamental asegurarse de que se alinee con la naturaleza de los datos. Por ejemplo, si los datos cambian con frecuencia, la estrategia debe ser coherente con las actualizaciones de la base de datos, como el uso de una red de entrega de contenido (CDN) para activos estáticos como imágenes y HTML.

4. Utilice equilibradores de carga

Otra estrategia para escalar aplicaciones web puede ser implementar balanceadores de carga. El enfoque optimiza la distribución del tráfico mediante el enrutamiento estratégico de las solicitudes entrantes hacia múltiples servidores para un procesamiento rápido.

5. Seleccione la base de datos adecuada

La base de datos es una parte integral de cualquier proceso de escalabilidad de una aplicación web. La elección y definición de la "base de datos correcta" depende completamente del tipo de datos que la empresa necesita guardar y almacenar.

Como referencia, en Appinventiv, cuando trabajamos con datos relacionales, sugerimos elegir Microsoft SQL, MySQL o PostgreSQL, mientras que para el uso de datos no estructurados, las sugerencias se parecen a bases de datos NoSQL como MariaDB o MongoDB.

[Lea también: MongoDB vs MySQL: qué base de datos es mejor para su negocio]

6. Adopte un enfoque centrado en las API

La estrategia convierte a las API en una parte modular y discreta del desarrollo de aplicaciones web. Garantiza que se puede acceder completamente a las funciones de la aplicación a través de una API. El proceso también facilita el escalado de aplicaciones web, ya que las aplicaciones creadas a partir de pequeñas partes desagregadas pueden escalarse de manera eficiente trabajando solo en las partes necesarias.

Las puertas de enlace API tienden a servir como un único punto de entrada en la aplicación web. Combina diferentes solicitudes provenientes del usuario y luego las enruta a sus puntos finales correctos. Luego, la puerta de enlace fusiona los resultados provenientes de múltiples solicitudes antes de enviarlos al usuario final, reduciendo así la cantidad de interacciones entre las aplicaciones web y su usuario.

7. Cree una arquitectura de software de varios niveles

En esta arquitectura, la aplicación web se divide en varios niveles, como el servidor de aplicaciones, el servidor web y el servidor de bases de datos. Luego, cada uno de los niveles se ejecuta individualmente en múltiples hardware y servidores, lo que facilita el proceso de creación de una aplicación web escalable.

A través del enfoque de software de múltiples niveles, también puede modificar la configuración del servidor o del hardware para cada nivel sin que esto afecte el rendimiento de los otros niveles. Esto también demuestra ser una solución rentable ya que los cambios sólo se realizan en el nivel afectado.

¿Qué desafíos puede enfrentar al crear aplicaciones escalables? ¿Cuáles son las soluciones propuestas?

A continuación se detallan algunos desafíos que puede encontrar al planificar la escalabilidad en el desarrollo de aplicaciones móviles y las formas en que los resolvemos.

Inescalabilidad de la arquitectura actual

Las aplicaciones creadas sobre una arquitectura monolítica o mal diseñada dependen de tecnologías heredadas y de un estrecho acoplamiento de componentes, lo que puede resultar difícil para implementar la escalabilidad en el desarrollo de aplicaciones móviles sin grandes esfuerzos de reelaboración.

La solución que seguimos aquí es migrar el software a microservicios o una arquitectura orientada a servicios que permita una fácil implementación, escalamiento y administración de componentes de aplicaciones independientes.

Inconsistencia de datos

A medida que una aplicación procesa más datos, garantizar la coherencia se vuelve más desafiante para las aplicaciones de escalamiento. Esto es especialmente cierto para los sistemas distribuidos, donde diferentes versiones de la misma información pueden terminar almacenándose en diferentes servidores. Esto da como resultado información obsoleta y valores contradictorios.

Para gestionar esto, implementamos enfoques eficientes de sincronización de datos. Utilizar las mejores arquitecturas de bases de datos, integrar protocolos de consenso distribuido y aplicar enfoques de resolución de conflictos son algunas de las formas en que garantizamos la coherencia de los datos en todos los componentes de la aplicación.

Limitaciones de recursos

Las restricciones de memoria, potencia informática, almacenamiento o ancho de banda de la red tienden a afectar la escalabilidad de las aplicaciones web. Por ejemplo, menos recursos pueden provocar una degradación del rendimiento de la aplicación durante las horas pico de uso.

Para evitar esto, realizamos un seguimiento continuo del uso de recursos y lo optimizamos de acuerdo con la demanda. Además, sugerimos invertir en una infraestructura de nube escalable y bien equipada, ya que ofrece una mayor flexibilidad en términos de asignación de recursos.

Vulnerabilidades de seguridad

En el camino hacia la ampliación de aplicaciones web y soluciones móviles, el sistema puede quedar expuesto a ataques y violaciones de seguridad. A medida que el software crece, los piratas informáticos podrían explotar los problemas en el código de la aplicación, el proceso de manejo de datos y la infraestructura.

Para evitar esto, seguimos diferentes enfoques:

• Prácticas de codificación segura
• Evaluaciones de seguridad periódicas, programadas y espontáneas
• Rigurosas pruebas de penetración
• Fuertes mecanismos de autorización y autenticación.
• Asegúrese de que todas las API y el software de terceros estén actualizados para detectar vulnerabilidades conocidas.

Estos pasos ayudan a proteger su aplicación y a los usuarios de posibles amenazas cibernéticas.

Alto costo de escalabilidad de aplicaciones

Adoptar un método único o diferente para escalar aplicaciones puede inevitablemente aumentar los gastos de licencias y suscripciones. Sin embargo, la cantidad de ignorar la escalabilidad en el desarrollo de aplicaciones es mucho mayor, ya que se corre el riesgo de sobreaprovisionar los recursos y agregar gastos innecesarios y desafíos de rendimiento.

Para manejar los costos de manera eficiente, debe diseñar cuidadosamente una estrategia de escalado en función de las tendencias de uso reales y modificarla para equilibrar el costo y la eficiencia del rendimiento.

Para rectificar con éxito estos obstáculos relacionados con la escalabilidad se requiere un conocimiento integral de los requisitos y la arquitectura de la aplicación, una planificación proactiva y un monitoreo continuo a medida que la aplicación crece. Aquí es donde asociarse con una empresa de desarrollo de software confiable como Appinventiv, con un historial comprobado en la creación de aplicaciones móviles a escala, puede marcar la diferencia.

A continuación se muestra un ejemplo de cómo ayudamos a escalar una aplicación Fintech.

Una startup de tecnología financiera con sede en Canadá se acercó a nosotros para solicitar servicios de desarrollo de aplicaciones web y móviles. El objetivo a corto plazo para ellos era recaudar fondos de inversores, para lo cual querían comenzar con un MVP que luego se ampliaría basándose en pruebas de hipótesis.

Para lograr esto, creamos una arquitectura sólida y escalable con la capacidad de manejar enormes cargas de tráfico. Nuestro equipo de desarrollo creó un MVP en un plazo ajustado de dos semanas utilizando Storybook y React Native. Cuando la aplicación comenzó a recibir mucha atención y demanda, realizamos la transición del backend completo a React, lo que permitió compartir código fácilmente entre el sitio web y la aplicación móvil.

Hoy en día, la aplicación tiene más de 1 millón de descargas y no hay signos de problemas de rendimiento.

Preguntas frecuentes

P. ¿Qué es la escalabilidad de las aplicaciones?

R. La escalabilidad de la aplicación define la capacidad de una aplicación para gestionar una mayor carga de trabajo o la demanda de los usuarios sin comprometer el rendimiento o la confiabilidad.

P. ¿Por qué crear una aplicación escalable?

R. Crear aplicaciones escalables es crucial por varias razones:

• Manejar el crecimiento repentino
• Mantener el rendimiento
• Eficiencia de costo
• Las empresas están preparadas para el futuro
• Ventaja competitiva

P. ¿Cómo escalar una aplicación?

R. El proceso de ampliación de aplicaciones difiere en las plataformas móviles y web. Al escalar aplicaciones web, puede considerar optar por una arquitectura de microservicios, usar cachés, seleccionar la base de datos adecuada y adoptar un enfoque basado en API. En el caso de las aplicaciones móviles, puede optar por estrategias como escalar el almacenamiento de datos y archivos, optimizar el tráfico, escalar mediante una gestión eficiente de los datos y planificar la escalabilidad de la infraestructura.