Skalabilitas Aplikasi – Memperkuat Aplikasi Anda di Masa Depan untuk Kesuksesan Jangka Panjang

Bayangkan membangun aplikasi fintech atau eCommerce setelah mempelajari kebutuhan pengguna, menambahkan fitur yang memenuhi harapan mereka, dan mengemas semua pengalaman dalam desain yang imersif. Setelah kerja keras dan promosi yang Anda lakukan untuk keberhasilan aplikasi, Anda meluncurkannya di pasar.

Segera, Anda akan menemukan bahwa setelah puncak awal pengunduhan aplikasi, jumlahnya mulai berkurang pada tingkat yang terlihat (sedikit tidak normal). Dan setelah tim pengujian perangkat lunak Anda bekerja, alasannya muncul – skalabilitas aplikasi yang menyebabkan masalah penurunan kinerja aplikasi.

Manfaat dari membangun aplikasi yang skalabel tidak dapat cukup ditekankan. Sebuah aplikasi – web atau seluler – yang dibangun dengan pendekatan skalabilitas diketahui membantu bisnis –

• Ekosistem yang siap menghadapi perubahan
• Pengalaman pengguna yang positif
• Penghematan biaya yang didorong oleh optimalisasi sumber daya
• Peningkatan kemungkinan ROI yang tinggi

Untuk mencapai hal ini dan banyak manfaat lainnya, penting untuk membangun aplikasi Anda agar dapat diskalakan.

Dalam artikel ini kita akan melihat berbagai aspek skalabilitas dalam pengembangan aplikasi dengan tujuan membantu aplikasi Anda tahan terhadap masa depan.

Tapi hal pertama yang pertama.

Kapan Anda Harus Mulai Khawatir Tentang Skalabilitas Aplikasi?

Skalabilitas dalam pengembangan aplikasi seluler adalah tentang menciptakan kemampuan untuk mengelola beban kerja atau permintaan pengguna yang lebih besar, seperti lalu lintas tinggi, penyimpanan data yang lebih besar, atau persyaratan komputasi yang lebih tinggi, tanpa mengorbankan kinerja aplikasi.

Tapi apa saja tanda peringatan yang menunjukkan sudah waktunya untuk mulai bertindak?

• Masalah kinerja sedang meningkat. Waktu muat yang lambat, waktu tunggu yang terus-menerus, atau kesalahan sistem yang sering terjadi merupakan indikasi bahwa aplikasi sedang berjuang dengan beban kerja yang berat.
• Sumber daya Anda beroperasi secara rutin pada kapasitas puncaknya. Infrastruktur yang beroperasi pada batas maksimumnya (misalnya, pada penggunaan CPU, memori, penyimpanan, atau jaringan maksimum) dapat menyebabkan seringnya waktu henti dan penurunan kinerja.
• Anda memiliki puncak lalu lintas dan latensi jaringan yang tinggi. Latensi yang tinggi pada beban pengguna yang besar dapat berarti bahwa aplikasi seluler atau web telah melampaui kemampuan infrastrukturnya, sehingga menyebabkan penurunan layanan.
• Anda sedang meningkatkan skala bisnis Anda. Jika Anda berencana memperkenalkan fitur atau memasuki pasar baru, penskalaan aplikasi menjadi penting untuk memenuhi permintaan yang terus meningkat dan mendukung skala pertumbuhan bisnis.

Opsi Apa yang Anda Miliki dalam Penskalaan Aplikasi?

Sekarang setelah Anda memutuskan sudah waktunya untuk melakukan penskalaan, mari kita lihat opsi yang harus Anda ambil.

1. Penskalaan Vertikal

Ini tentang memberi aplikasi Anda kemampuan arsitektur yang lebih besar. Di sini, Anda akan meningkatkan kapasitas server Anda dengan daya CPU, penyimpanan, atau memori yang lebih besar. Ini ideal untuk aplikasi berukuran kecil, karena memiliki keterbatasan dalam peningkatan perangkat keras tanpa batas.

2. Penskalaan Horisontal

Aplikasi Anda memiliki serangkaian fitur tempat mereka berbagi sumber daya dan beban operasional. Ini adalah salah satu jenis skalabilitas aplikasi yang populer di mana Anda harus menambahkan server atau instance di aplikasi Anda, sehingga menyebarkan solusi operasional. Ini dianggap terbaik untuk aplikasi berskala besar yang memiliki banyak pengguna, dan Anda harus menjaga semuanya berjalan tanpa hambatan.

3. Layanan Mikro

Bayangkan aplikasi Anda sebagai sebuah teka-teki, di mana setiap potongan teka-teki berfungsi sebagai layanan individual. Menskalakan aplikasi seluler melalui layanan mikro adalah tentang membagi aplikasi Anda menjadi beberapa bagian, yang dapat Anda skalakan bergantung pada bagian yang Anda perlukan.

4. Tanpa server

Bayangkan sebuah skenario di mana Anda tidak perlu khawatir tentang pemeliharaan aplikasi sama sekali. Perangkat lunak ini berfungsi saat Anda membutuhkannya. Itulah inti dari model tanpa server dalam membangun aplikasi web yang dapat diskalakan. Ini secara langsung menangani penskalaan untuk aplikasi Anda. Ini dianggap hemat biaya dan cocok untuk beban kerja yang tidak terduga.

Meskipun kami menyerahkan pilihan antara berbagai jenis skalabilitas aplikasi kepada Anda bergantung pada tujuan aplikasi Anda, cara pendekatan aktivitasnya kurang lebih sama.

Berikut adalah berbagai cara dan tip yang dapat Anda terapkan untuk membangun aplikasi skalabel yang terbagi dalam kategori web dan seluler.

Kiat untuk Membangun Aplikasi Seluler yang Skalabel

Skalabilitas dalam pengembangan aplikasi dapat diperkenalkan melalui serangkaian pendekatan. Berikut beberapa di antaranya yang kami ikuti.

1. Skala Penyimpanan Data

Salah satu aspek skalabilitas tersulit dalam pengembangan aplikasi adalah database. Tantangan inti dapat dipahami dengan melihat pendekatan CAP:

• Konsistensi – setiap pembacaan mendapatkan penulisan atau kesalahan terbaru.
• Ketersediaan – setiap permintaan mendapat respons (bukan kesalahan), tanpa jaminan bahwa permintaan tersebut akan memiliki penulisan terbaru.
• Toleransi partisi – sistem tetap beroperasi meskipun ada sejumlah pesan yang dibuang (atau ditunda) oleh jaringan di antara node.

Anda hanya dapat memilih dua dari tiga poin di atas untuk sistem database. Misalnya, jika Anda menghargai konsistensi dan ketersediaan, Anda mengabaikan toleransi partisi. Akibatnya, sistem database Anda akan menghasilkan satu instance node (berpotensi dengan mirror fallback/read-only).

Sebelum mengerjakan perangkat keras, Anda harus mempertimbangkan optimalisasi perangkat lunak. Biasanya, kueri database dan operasi penulisan dapat dioptimalkan dengan mudah. Hal ini tidak hanya menghemat uang untuk perangkat keras yang diperlukan, namun juga memungkinkan aplikasi mengelola lebih banyak pengguna. Terakhir, kami menyarankan untuk menambahkan lapisan cache yang efektif untuk mencapai lebih banyak hal dengan sumber daya yang lebih sedikit.

2. Skala Penyimpanan File

Seperti halnya penyimpanan data, Anda juga harus merencanakan penyimpanan file terdistribusi. Meskipun memanfaatkan penyimpanan terpasang jaringan (NAS) atau jaringan area penyimpanan (SAN) terbukti bermanfaat untuk sistem lokal, Anda juga dapat menggunakan layanan cloud.

Penyedia cloud memiliki layanan khusus untuk manajemen file, termasuk caching, distribusi geografis, pemeriksaan, fragmentasi, dan banyak lagi, mereka juga memungkinkan pengaturan kebijakan untuk akses file.

Hal utama yang perlu diperhatikan di sini adalah bahwa biaya cloud bisa menjadi terlalu mahal dalam waktu yang terlalu cepat, terutama saat Anda membuat aplikasi seluler dalam skala besar, jadi pastikan Anda menghitung bandwidth yang diharapkan sebelumnya untuk menghindari kejutan.

3. Optimalkan Lalu Lintas

Meskipun penyimpanan file dan data telah didistribusikan dan mudah untuk diskalakan, aplikasi Anda mungkin tidak berfungsi secara maksimal. Hal ini dapat terjadi karena adanya satu titik masuk yang membentuk kemacetan. Ada dua cara untuk menangani hal ini ketika merencanakan skalabilitas dalam pengembangan aplikasi seluler.

Rotasi DNS menghilangkan situasi di mana hanya satu IP yang menerima semua permintaan masuk ke domain.

Teknik lainnya adalah penyeimbangan beban seperti penyeimbang beban bawaan Kubernetes untuk mengalihkan lalu lintas ke beberapa peristiwa yang sedang berjalan. Di sinilah kemitraan penyedia cloud juga dianggap bermanfaat. Mereka memiliki layanan yang menggunakan penyeimbang beban. Misalnya, di AWS, Anda dapat menggunakan Amazon Elastic Load Balancer untuk membagi semua lalu lintas masuk.

4. Mempersiapkan Pasar Baru

Saat Anda mempersiapkan skalabilitas dalam pengembangan aplikasi seluler untuk membawa aplikasi Anda melampaui pasar saat ini, fokuslah pada pelokalan, termasuk dukungan bahasa melalui Unicode, elemen budaya, dan legalitas. Pendekatan penskalaan pasar yang sukses juga melibatkan pelaksanaan riset pasar lokal, mengikuti kepatuhan terhadap peraturan lokal seperti GDPR.

Selain itu, untuk memastikan konten statis terkirim ke pengguna dengan cepat, di mana pun lokasinya, manfaatkan layanan CDN. Ini juga dapat membantu Anda menurunkan latensi dan meningkatkan pengalaman pengguna.

5. Skalakan melalui Manajemen Data yang Efisien

Saat membangun aplikasi yang skalabel, tujuan utamanya adalah mengelola basis pengguna yang terus berkembang dan tingginya volume data yang menyertainya. Anda dapat mengatasinya dengan menerapkan solusi database terukur seperti MongoDB atau Cassandra yang tumbuh bersama aplikasi Anda dan menangani kumpulan data besar secara efektif.

Anda juga dapat menggunakan pendekatan pengoptimalan database seperti pengindeksan, sharding data, dll untuk memastikan akses cepat ke kumpulan data dan pemeliharaan kinerja aplikasi.

6. Rencana Skalabilitas Infrastruktur

Infrastruktur harus mampu menangani pertumbuhan dikurangi penurunan kinerja. Di sinilah disarankan untuk menggunakan solusi berbasis cloud seperti Compute Engine Google Cloud atau AWS Elastic Compute Cloud (EC2) – solusi tersebut menjanjikan skalabilitas sesuai permintaan untuk mengelola beban yang terus bertambah.

Selain itu, selama fase penskalaan aplikasi seluler ini, teknik seperti orkestrasi dengan Kubernetes dan containerisasi dengan Docker dapat diterapkan, yang akan menghasilkan penskalaan layanan yang lancar dan penggunaan sumber daya yang efektif.

7. Kenali Basis Pengguna Anda

Faktor penting terakhir yang perlu diperhatikan saat menskalakan aplikasi seluler adalah memiliki pemahaman mendalam tentang basis pengguna – pola penggunaan aplikasi mereka, waktu puncaknya, fitur favorit/sering digunakan, dan tantangan yang mereka hadapi. Kumpulkan kumpulan informasi ini melalui survei, alat analisis, dan umpan balik.

Titik data yang berpusat pada pengguna ini akan membantu menginformasikan fitur mana yang harus diprioritaskan saat menskalakan aplikasi seluler dan memastikan bahwa perangkat lunak tersebut selaras dengan kebutuhan pengguna yang terus berkembang.

Tip untuk Membangun Aplikasi Web yang Skalabel

Skalabilitas dalam aplikasi web dipengaruhi oleh berbagai faktor –

• Desain dan arsitektur
• Sumber daya dan infrastruktur
• Pola lalu lintas dan perilaku pengguna
• API dan layanan pihak ketiga lainnya
• Efektivitas dan pengoptimalan kode.

Cara untuk memastikan hal itu terjadi dengan sempurna memerlukan penerapan serangkaian tips.

1. Pilih Perangkat Keras Terbaik

Pemilihan perangkat keras menetapkan dasar aplikasi web. Perusahaan harus menggunakan sumber daya yang dapat mendukung perluasan layanan database terdistribusi selama periode waktu tertentu.

Perangkat keras yang Anda pilih harus memiliki indikasi yang jelas mengenai metrik utama, seperti persentase memori dan penggunaan CPU – kumpulan informasi yang akan membantu menentukan kebutuhan skalabilitas pada setiap tahap.

2. Pilih Arsitektur Layanan Mikro

Aplikasi monolitik cenderung digabungkan secara erat dan berisi basis kode besar yang dapat menjadi rumit. Arsitekturnya juga membatasi penskalaan komponen tunggal jika diperlukan tanpa memengaruhi keseluruhan aplikasi. Selain itu, penskalaan aplikasi yang dibangun di atas arsitektur monolitik dapat memakan biaya yang besar.

Penggunaan arsitektur layanan mikro memungkinkan penskalaan hanya elemen web yang diperlukan dengan basis kode aplikasi yang dibagi menjadi modul independen agar sesuai dengan persyaratan beban kerja.

[Baca Juga: Layanan Mikro Tanpa Server Vs – Arsitektur Mana yang Harus Dipilih Bisnis?]

3. Memperkenalkan Caching di Sistem

Aplikasi web yang banyak datanya cenderung membatasi kinerja. Solusi untuk ini bisa berupa caching. Cache menyimpan data untuk jangka waktu singkat sehingga semua permintaan data di masa mendatang dapat dilayani lebih cepat ke klien, menghilangkan ketergantungan pada koneksi dan kueri database saat klien meminta sesuatu. Hal ini juga efektif ketika menskalakan aplikasi web yang intensif membaca, karena menurunkan total waktu kueri dan menyediakan akses data yang lebih cepat.

Saat memilih strategi caching, penting untuk memastikan bahwa strategi tersebut selaras dengan sifat data. Misalnya, jika data sering berubah, strateginya harus konsisten dengan pembaruan database seperti menggunakan jaringan pengiriman konten (CDN) untuk aset statis seperti gambar dan HTML.

4. Gunakan Penyeimbang Beban

Strategi lain untuk menskalakan aplikasi web adalah dengan menerapkan penyeimbang beban. Pendekatan ini mengoptimalkan distribusi lalu lintas melalui perutean strategis dari permintaan masuk ke beberapa server untuk pemrosesan yang cepat.

5. Pilih Basis Data yang Tepat

Basis data merupakan bagian integral dari setiap proses skalabilitas aplikasi web. Pilihan dan definisi 'database yang benar' bergantung sepenuhnya pada tipe data yang perlu disimpan dan disimpan oleh bisnis.

Sebagai referensi, di Appinventiv ketika kami mengerjakan data relasional, kami menyarankan untuk memilih Microsoft SQL, MySQL, atau PostgreSQL, sedangkan untuk penggunaan data tidak terstruktur, sarannya terlihat seperti database NoSQL seperti MariaDB atau MongoDB.

[Baca Juga: MongoDB vs MySQL: Database Mana yang Lebih Baik untuk Bisnis Anda]

6. Mengadopsi Pendekatan yang mengutamakan API

Strategi ini menjadikan API sebagai bagian modular dan terpisah dari pengembangan aplikasi web. Ini menjamin bahwa fungsi aplikasi dapat diakses sepenuhnya melalui API. Proses ini juga memudahkan penskalaan aplikasi web, karena aplikasi yang dibangun dari bagian-bagian kecil yang terpilah dapat melakukan penskalaan secara efisien dengan hanya mengerjakan bagian-bagian yang diperlukan.

Gateway API cenderung berfungsi sebagai titik masuk tunggal dalam aplikasi web. Ini menggabungkan berbagai permintaan yang datang dari pengguna dan kemudian mengarahkannya ke titik akhir yang benar. Gateway kemudian menggabungkan keluaran yang masuk dari beberapa permintaan sebelum mengirimkannya ke pengguna akhir, sehingga menurunkan jumlah interaksi antara aplikasi web dan penggunanya.

7. Membangun Arsitektur Perangkat Lunak Multi-tier

Dalam arsitektur ini, aplikasi web dibagi menjadi beberapa tingkatan, seperti server aplikasi, server web, dan server database. Masing-masing tingkatan kemudian dijalankan secara individual di beberapa perangkat keras dan server, sehingga membuat proses pembuatan aplikasi web yang skalabel menjadi mudah.

Melalui pendekatan perangkat lunak multi-tingkat, Anda juga dapat memodifikasi konfigurasi server atau perangkat keras untuk setiap tingkat tanpa memengaruhi kinerja tingkat lainnya. Hal ini juga terbukti menjadi solusi hemat biaya karena perubahan hanya dilakukan pada tingkat yang terkena dampak.

Tantangan Apa yang Dapat Anda Hadapi saat Membangun Aplikasi yang Skalabel? Apa Solusi yang Diusulkan?

Berikut beberapa tantangan yang mungkin Anda temui saat merencanakan skalabilitas dalam pengembangan aplikasi seluler dan cara kami menyelesaikannya.

Ketidakmampuan Skalabilitas Arsitektur Saat Ini

Aplikasi yang dibuat dengan desain yang buruk atau arsitektur monolitik bergantung pada teknologi lama, dan komponen yang digabungkan secara ketat, yang terbukti sulit untuk menerapkan skalabilitas dalam pengembangan aplikasi seluler tanpa upaya pengerjaan ulang yang besar.

Solusi yang kami ikuti di sini adalah memigrasikan perangkat lunak ke layanan mikro atau arsitektur berorientasi layanan yang memungkinkan penerapan, penskalaan, dan pengelolaan komponen aplikasi independen dengan mudah.

Inkonsistensi Data

Saat aplikasi memproses lebih banyak data, memastikan konsistensi menjadi lebih menantang untuk menskalakan aplikasi. Hal ini terutama berlaku untuk sistem terdistribusi, di mana versi berbeda dari informasi yang sama dapat disimpan di server berbeda. Hal ini mengakibatkan informasi ketinggalan jaman dan nilai-nilai yang bertentangan.

Untuk mengelola hal ini, kami menerapkan pendekatan sinkronisasi data yang efisien. Menggunakan arsitektur database terbaik, mengintegrasikan protokol konsensus terdistribusi, dan menerapkan pendekatan resolusi konflik adalah beberapa cara kami menjamin konsistensi data di setiap komponen aplikasi.

Kendala Sumber Daya

Keterbatasan memori, daya komputasi, penyimpanan, atau bandwidth jaringan cenderung memengaruhi skalabilitas dalam aplikasi web. Misalnya, sumber daya yang lebih sedikit dapat menyebabkan penurunan kinerja aplikasi selama waktu penggunaan puncak.

Untuk menghindari hal ini, kami terus melacak penggunaan sumber daya dan mengoptimalkannya sesuai dengan permintaan. Selain itu, kami menyarankan untuk berinvestasi pada infrastruktur cloud yang tersedia dengan baik dan dapat diskalakan karena infrastruktur tersebut menawarkan fleksibilitas yang lebih besar dalam hal alokasi sumber daya.

Kerentanan Keamanan

Dalam perjalanan penskalaan aplikasi web dan solusi seluler, sistem mungkin terkena serangan dan pelanggaran keamanan. Dengan semakin besarnya perangkat lunak, peretas mungkin mengeksploitasi masalah pada kode aplikasi, proses penanganan data, dan infrastruktur.

Untuk mencegah hal ini, kami mengikuti pendekatan yang berbeda –

• Praktik pengkodean yang aman
• Penilaian keamanan yang teratur – tepat waktu dan spontan
• Pengujian penetrasi yang ketat
• Mekanisme otorisasi dan otentikasi yang kuat
• Pastikan setiap API dan perangkat lunak pihak ketiga diperbarui untuk mengetahui kerentanan yang diketahui

Langkah-langkah ini membantu melindungi aplikasi Anda dan pengguna dari potensi ancaman cyber.

Biaya Skalabilitas Aplikasi Tinggi

Mengadopsi satu atau beberapa metode untuk menskalakan aplikasi pasti dapat menambah biaya lisensi dan langganan. Namun, jumlah pengabaian skalabilitas dalam pengembangan aplikasi jauh lebih tinggi, karena Anda berisiko menyediakan sumber daya secara berlebihan dan menambah biaya yang tidak diperlukan serta tantangan kinerja.

Untuk menangani biaya secara efisien, Anda harus menyusun strategi penskalaan dengan hati-hati berdasarkan tren penggunaan aktual dan memodifikasinya untuk menyeimbangkan efisiensi biaya dan kinerja.

Keberhasilan memperbaiki hambatan terkait skalabilitas ini memerlukan pengetahuan komprehensif seputar persyaratan dan arsitektur aplikasi, perencanaan proaktif, dan pemantauan berkelanjutan seiring pertumbuhan aplikasi. Di sinilah bermitra dengan perusahaan pengembangan perangkat lunak tepercaya seperti Appinventiv, dengan rekam jejak yang terbukti dalam membangun aplikasi seluler dalam skala besar dapat membuat perbedaan besar.

Berikut adalah contoh bagaimana kami membantu skala aplikasi Fintech.

Sebuah startup Fintech yang berbasis di Kanada menghubungi kami untuk layanan pengembangan web dan aplikasi seluler. Tujuan jangka pendeknya adalah mengumpulkan dana dari investor, dan mereka ingin memulai dengan MVP yang kemudian akan ditingkatkan berdasarkan pengujian hipotesis.

Untuk mencapai hal ini, kami membangun arsitektur yang terukur dan kuat dengan kemampuan menangani beban lalu lintas yang besar. Tim pengembangan kami membuat MVP dalam waktu dua minggu menggunakan Storybook dan React Native. Ketika aplikasi mulai mendapatkan perhatian dan permintaan yang tinggi, kami mentransisikan seluruh backend ke React, memungkinkan berbagi kode dengan mudah antara situs web dan aplikasi seluler.

Saat ini, aplikasi tersebut memiliki lebih dari 1 juta unduhan, tanpa ada tanda-tanda masalah kinerja.

FAQ

T. Apa yang dimaksud dengan skalabilitas aplikasi?

A. Skalabilitas aplikasi mendefinisikan kemampuan aplikasi untuk mengelola peningkatan beban kerja atau permintaan pengguna tanpa mengorbankan kinerja atau keandalan.

T. Mengapa membangun aplikasi yang skalabel?

A. Membangun aplikasi yang skalabel sangatlah penting karena beberapa alasan:

• Tangani Pertumbuhan Mendadak
• Pertahankan Kinerja
• Penghematan biaya
• Ketahanan Masa Depan Bisnis
• Keunggulan kompetitif

T. Bagaimana cara menskalakan aplikasi?

A. Proses penskalaan aplikasi berbeda pada platform seluler dan web. Saat menskalakan aplikasi web, Anda dapat mempertimbangkan untuk memilih arsitektur layanan mikro, menggunakan cache, memilih database yang tepat, dan mengadopsi pendekatan yang mengutamakan API. Dalam hal aplikasi seluler, Anda dapat memilih strategi seperti Penskalaan data dan penyimpanan file, pengoptimalan lalu lintas, penskalaan melalui pengelolaan data yang efisien, dan perencanaan skalabilitas infrastruktur.