Scalabilità delle applicazioni: rendi la tua app a prova di futuro per un successo a lungo termine

Immagina di creare un'applicazione fintech o di e-commerce dopo aver studiato i requisiti esatti degli utenti, aggiunto funzionalità che soddisfano le loro aspettative e racchiuso tutta l'esperienza in un design coinvolgente. Pubblica il duro lavoro e la promozione che dedichi al successo dell'applicazione, la lanci sul mercato.

Ben presto scopri che, dopo il picco iniziale di download delle app, i numeri hanno iniziato a diminuire a un ritmo visibile (leggermente anomalo). E dopo aver messo al lavoro il tuo team di test del software, il motivo emerge: la scalabilità delle applicazioni che sta portando a problemi di degrado delle prestazioni delle app.

I vantaggi derivanti dalla creazione di applicazioni scalabili non verranno mai sottolineati abbastanza. È noto che un'app, web o mobile, creata con un approccio scalabile aiuta le aziende con:

• Un ecosistema pronto al cambiamento
• Esperienza utente positiva
• Risparmi sui costi derivanti dall'ottimizzazione delle risorse
• Maggiore probabilità di un ROI elevato

Per raggiungere questo obiettivo, insieme a molti altri vantaggi, è fondamentale creare un'applicazione scalabile.

In questo articolo esamineremo i diversi aspetti della scalabilità nello sviluppo di app con l'intento di aiutare la tua app a diventare a prova di futuro.

Ma prima di tutto.

Quando dovresti iniziare a preoccuparti della scalabilità delle app?

La scalabilità nello sviluppo di app mobili riguarda la creazione della capacità di gestire un carico di lavoro o una domanda maggiore da parte degli utenti, come traffico elevato, maggiore archiviazione di dati o requisiti di calcolo più elevati, senza alcun compromesso sulle prestazioni dell'app.

Ma quali sono i segnali d’allarme che indicano che è ora di iniziare ad agire?

• I problemi di prestazioni sono in aumento. Tempi di caricamento lenti, timeout che diventano costanti o errori di sistema frequenti indicano che l'app sta lottando con un carico di lavoro pesante.
• Le tue risorse funzionano regolarmente alla loro massima capacità. Un'infrastruttura che funziona ai suoi limiti (ad esempio, al massimo utilizzo di CPU, memoria, storage o rete) può causare frequenti tempi di inattività e un calo delle prestazioni.
• Hai picchi di traffico e latenza di rete elevati. Una latenza elevata con carichi di utenti elevati potrebbe significare che l'applicazione mobile o web ha superato le capacità della sua infrastruttura, causando un degrado del servizio.
• Stai ampliando la tua attività. Se hai intenzione di introdurre funzionalità o di entrare in nuovi mercati, la scalabilità delle app diventa essenziale per soddisfare le crescenti richieste e supportare la portata della crescita aziendale.

Quali opzioni hai per ridimensionare le applicazioni?

Ora che hai deciso che è il momento di espandersi, esaminiamo le opzioni che dovrai esaminare.

1. Ridimensionamento verticale

Si tratta di dare alla tua applicazione una maggiore capacità architetturale. Qui aumenterai la capacità del tuo server con maggiore potenza della CPU, spazio di archiviazione o memoria. È ideale per le app di piccole dimensioni, perché presenta limitazioni negli infiniti aggiornamenti hardware.

2. Ridimensionamento orizzontale

La tua app dispone di una serie di funzionalità in cui condividono risorse e carico operativo. Questo è uno dei tipi più diffusi di scalabilità delle applicazioni in cui devi aggiungere server o istanze nella tua app, diffondendo la soluzione operativa. È ritenuto migliore per le app su larga scala con un gran numero di utenti e devi mantenere le cose senza attriti.

3. Microservizi

Immagina la tua app come un puzzle, in cui ogni pezzo del puzzle funziona come un servizio individuale. Scalare le app mobili tramite microservizi significa dividere la tua app in parti, che puoi ridimensionare a seconda della parte di cui hai bisogno.

4. Senza server

Immagina uno scenario in cui non devi preoccuparti affatto della manutenzione dell'app. Il software funziona quando lo richiedi. Questo è lo scopo di un modello serverless per la creazione di un'applicazione Web scalabile. Gestisce direttamente il ridimensionamento della tua app. È considerato conveniente e perfetto per carichi di lavoro imprevedibili.

Anche se lasciamo a te la scelta tra i diversi tipi di scalabilità dell'applicazione a seconda degli obiettivi della tua applicazione, le modalità di approccio all'attività sono più o meno le stesse.

Ecco i diversi modi e suggerimenti che puoi applicare per creare applicazioni scalabili divise in categorie web e mobili.

Suggerimenti per la creazione di un'applicazione mobile scalabile

La scalabilità nello sviluppo di app può essere introdotta attraverso una serie di approcci. Ecco alcuni di quelli che seguiamo.

1. Ridimensionare l'archiviazione dei dati

Uno degli aspetti più difficili della scalabilità nello sviluppo di app è il database. La sfida principale può essere compresa esaminando l’approccio della PAC:

• Coerenza : ogni lettura riceve la scrittura più recente o un errore.
• Disponibilità : ogni richiesta riceve una risposta (non di errore), senza la garanzia che avrà la scrittura più recente.
• Tolleranza della partizione : il sistema funziona nonostante un numero arbitrario di messaggi vengano eliminati (o ritardati) dalla rete tra i nodi.

Puoi scegliere solo due dei tre punti precedenti per un sistema di database. Ad esempio, se apprezzi la coerenza e la disponibilità, rinunci alla tolleranza della partizione. Di conseguenza, il sistema di database produrrebbe un'istanza a nodo singolo (potenzialmente con fallback/mirror di sola lettura).

Prima di lavorare sull'hardware, è necessario considerare l'ottimizzazione del software. Di solito, le query sul database e le operazioni di scrittura possono essere facilmente ottimizzate. Ciò non solo fa risparmiare denaro sull'hardware necessario, ma consente anche all'app di gestire più utenti. Infine, ti consigliamo di aggiungere un livello di cache efficace per ottenere di più con meno risorse.

2. Ridimensionare l'archiviazione dei file

Come per l'archiviazione dei dati, dovresti pianificare anche l'archiviazione distribuita dei file. Sebbene l'utilizzo di un NAS (Network-Attached Storage) o di una Storage Area Network (SAN) possa rivelarsi utile per i sistemi locali, è anche possibile utilizzare i servizi cloud.

I fornitori di servizi cloud dispongono di servizi dedicati per la gestione dei file, tra cui memorizzazione nella cache, distribuzione geografica, controlli, frammentazione e altro ancora, consentono inoltre l'impostazione di policy per l'accesso ai file.

Una cosa fondamentale da notare qui è che i costi del cloud possono diventare troppo elevati troppo rapidamente, soprattutto quando si creano app mobili su larga scala, quindi assicurati di calcolare in anticipo la larghezza di banda prevista per evitare sorprese.

3. Ottimizza per il traffico

Anche se l'archiviazione di file e dati è stata distribuita e facilmente scalabile, la tua app potrebbe non funzionare al massimo delle sue capacità. Ciò può accadere a causa di un singolo punto di ingresso che forma un collo di bottiglia. Esistono due modi per gestire questo problema quando si pianifica la scalabilità nello sviluppo di app mobili.

La rotazione DNS elimina la situazione in cui un solo IP riceve tutte le richieste destinate al dominio.

Un'altra tecnica è il bilanciamento del carico come il bilanciatore di carico integrato di Kubernetes per deviare il traffico verso più eventi in esecuzione. È anche qui che la partnership con un fornitore di servizi cloud è considerata utile. Hanno servizi che utilizzano bilanciatori del carico. Ad esempio, in AWS, puoi utilizzare Amazon Elastic Load Balancer per dividere tutto il traffico in entrata.

4. Prepararsi per i mercati più nuovi

Quando ti prepari alla scalabilità nello sviluppo di app mobili per portare la tua app oltre il mercato attuale, concentrati sulla localizzazione, compreso il supporto linguistico tramite Unicode, sugli elementi culturali e sugli aspetti legali. Un approccio efficace alla scalabilità del mercato comporterebbe anche l’esecuzione di ricerche di mercato locali, in conformità con le normative locali come il GDPR.

Inoltre, per garantire che il contenuto statico venga consegnato rapidamente agli utenti, indipendentemente dalla posizione, utilizza i servizi CDN. Ciò può anche aiutarti a ridurre la latenza e migliorare l'esperienza dell'utente.

5. Scalare attraverso una gestione efficiente dei dati

Quando si creano applicazioni scalabili, l'intento principale è gestire la crescente base di utenti e l'elevato volume di dati che ne deriverà. Puoi gestire tutto questo implementando soluzioni di database scalabili come MongoDB o Cassandra che crescono con la tua applicazione e gestiscono in modo efficace set di dati di grandi dimensioni.

Puoi anche utilizzare approcci di ottimizzazione del database come l'indicizzazione, lo sharding dei dati, ecc. per garantire un accesso rapido ai set di dati e il mantenimento delle prestazioni dell'app.

6. Piano per la scalabilità dell'infrastruttura

L'infrastruttura deve gestire la crescita senza il degrado delle prestazioni. È qui che si consiglia di utilizzare soluzioni basate su cloud come Compute Engine di Google Cloud o AWS Elastic Compute Cloud (EC2): promettono scalabilità su richiesta per la gestione del carico crescente.

Inoltre, durante questa fase di scalabilità delle app mobili, possono essere implementate tecniche come l’orchestrazione con Kubernetes e la containerizzazione con Docker, che porterebbero a una scalabilità uniforme dei servizi e a un utilizzo efficace delle risorse.

7. Conosci la tua base utenti

L'ultimo fattore critico da tenere presente quando si scalano le app mobili è avere una conoscenza approfondita della base utenti: modelli di utilizzo delle app, tempi di picco, funzionalità preferite/utilizzate di frequente e sfide che incontrano. Raccogli questo insieme di informazioni attraverso sondaggi, strumenti di analisi e feedback.

Questi punti dati incentrati sull'utente aiuterebbero a informare quali funzionalità dovrebbero avere la priorità quando si scalano le app mobili e garantirebbe che il software sia allineato con i requisiti in evoluzione degli utenti.

Suggerimenti per la creazione di un'applicazione Web scalabile

La scalabilità nelle applicazioni web è influenzata da una serie di fattori:

• Design e architettura
• Risorse e infrastrutture
• Modelli di traffico e comportamento degli utenti
• API e altri servizi di terze parti
• Efficacia e ottimizzazione del codice.

Il modo per garantire che ciò avvenga perfettamente richiede l'applicazione di una serie di suggerimenti.

1. Seleziona il miglior hardware

La selezione dell'hardware pone le basi dell'applicazione web. Le aziende devono dotarsi di risorse in grado di sostenere l'espansione dei servizi di database distribuiti per un periodo di tempo.

L'hardware scelto dovrebbe avere indicazioni chiare sui parametri chiave, come la percentuale di memoria e l'utilizzo della CPU, un set di informazioni che aiuterebbe a determinare la necessità di scalabilità in qualsiasi fase.

2. Optare per l'architettura a microservizi

Le applicazioni monolitiche tendono ad essere strettamente accoppiate e contengono una base di codice di grandi dimensioni che può diventare complessa. L'architettura limita inoltre la scalabilità dei singoli componenti come e quando necessario senza influire sull'intera applicazione. Inoltre, la scalabilità delle applicazioni basate su un'architettura monolitica può essere un affare costoso.

L'utilizzo dell'architettura dei microservizi consente il ridimensionamento dei soli elementi Web necessari suddividendo la base di codice dell'applicazione in moduli indipendenti per soddisfare i requisiti del carico di lavoro.

[Leggi anche: Serverless Vs Microservizi: quale architettura dovrebbero scegliere le aziende?]

3. Introdurre la memorizzazione nella cache nel sistema

Le applicazioni Web ad alto consumo di dati tendono a limitare le prestazioni. Una soluzione a questo può essere la memorizzazione nella cache. Una cache memorizza i dati per un breve periodo in modo che tutte le future richieste effettuate per i dati possano essere servite più velocemente al client, eliminando la dipendenza dalla connessione e dall'interrogazione del database quando il client richiede qualcosa. Ciò è efficace anche quando si scalano applicazioni Web ad alta intensità di lettura, poiché riduce il tempo totale delle query e fornisce un accesso più rapido ai dati.

Quando si seleziona una strategia di memorizzazione nella cache, è fondamentale assicurarsi che sia in linea con la natura dei dati. Ad esempio, se i dati cambiano frequentemente, la strategia dovrebbe essere coerente con gli aggiornamenti del database, come l'utilizzo di una rete per la distribuzione di contenuti (CDN) per risorse statiche come immagini e HTML.

4. Utilizzare i bilanciatori del carico

Un'altra strategia per scalare le applicazioni web può essere quella di implementare bilanciatori del carico. L'approccio ottimizza la distribuzione del traffico attraverso l'instradamento strategico delle richieste in entrata verso più server per un'elaborazione rapida.

5. Seleziona il database giusto

Il database è parte integrante di qualsiasi processo di scalabilità delle applicazioni web. La scelta e la definizione di "database corretto" dipendono interamente dal tipo di dati che l'azienda deve salvare e archiviare.

Per riferimento, in Appinventiv quando lavoriamo su dati relazionali, suggeriamo di scegliere Microsoft SQL, MySQL o PostgreSQL, mentre per l'utilizzo di dati non strutturati, i suggerimenti assomigliano a database NoSQL come MariaDB o MongoDB.

[Leggi anche: MongoDB vs MySQL: quale database è migliore per il tuo business]

6. Adottare un approccio API-first

La strategia rende le API una parte modulare e discreta dello sviluppo di applicazioni web. Garantisce che le funzioni dell'applicazione siano completamente accessibili tramite un'API. Il processo facilita inoltre la scalabilità delle applicazioni web, poiché le app create da piccole parti disaggregate possono scalare in modo efficiente lavorando solo sulle parti necessarie.

I gateway API tendono a fungere da unico punto di ingresso nell'applicazione web. Unisce diverse richieste provenienti dall'utente e quindi le instrada agli endpoint corretti. Il gateway unisce quindi gli output provenienti da più richieste prima di inviarli all'utente finale, riducendo così il numero di interazioni tra le app Web e il suo utente.

7. Costruisci un'architettura software multilivello

In questa architettura, l'app Web viene divisa in più livelli, ad esempio server delle applicazioni, server Web e server di database. Ciascun livello viene quindi eseguito individualmente su più hardware e server, semplificando il processo di creazione di un'applicazione Web scalabile.

Attraverso l'approccio software multilivello, puoi anche modificare la configurazione del server o dell'hardware per ogni livello senza che ciò influisca sulle prestazioni degli altri livelli. Questa si rivela anche una soluzione economicamente vantaggiosa poiché le modifiche vengono apportate solo al livello interessato.

Quali sfide puoi affrontare quando crei applicazioni scalabili? Quali sono le soluzioni proposte?

Ecco alcune sfide che potresti incontrare quando pianifichi la scalabilità nello sviluppo di app mobili e i modi in cui le risolviamo.

Inscalabilità dell'architettura attuale

Le app basate su un'architettura mal progettata o monolitica dipendono da tecnologie legacy e da uno stretto accoppiamento di componenti, il che può rivelarsi difficile per implementare la scalabilità nello sviluppo di app mobili senza enormi sforzi di rielaborazione.

La soluzione che seguiamo qui è la migrazione del software ai microservizi o a un'architettura orientata ai servizi che consente una facile implementazione, scalabilità e gestione di componenti di app indipendenti.

Incoerenza dei dati

Man mano che un'applicazione elabora più dati, garantire la coerenza diventa più difficile per la scalabilità delle applicazioni. Ciò è particolarmente vero per i sistemi distribuiti, dove versioni diverse delle stesse informazioni possono finire per essere archiviate su server diversi. Ciò si traduce in informazioni obsolete e valori contrastanti.

Per gestire questo, implementiamo approcci efficienti di sincronizzazione dei dati. L'utilizzo delle migliori architetture di database, l'integrazione di protocolli di consenso distribuito e l'applicazione di approcci alla risoluzione dei conflitti sono alcuni dei modi in cui garantiamo la coerenza dei dati in ogni componente dell'applicazione.

Limitazioni nelle risorse

Le restrizioni in termini di memoria, potenza di calcolo, archiviazione o larghezza di banda della rete tendono a influire sulla scalabilità delle applicazioni web. Ad esempio, una quantità inferiore di risorse può comportare un degrado delle prestazioni dell'app durante i periodi di picco di utilizzo.

Per evitare ciò, monitoriamo continuamente l’utilizzo delle risorse e lo ottimizziamo in linea con la domanda. Inoltre, suggeriamo di investire in un’infrastruttura cloud ben fornita e scalabile in quanto offre una maggiore flessibilità in termini di allocazione delle risorse.

Vulnerabilità della sicurezza

Nel percorso di scalabilità delle applicazioni web e delle soluzioni mobili, il sistema potrebbe essere esposto ad attacchi e violazioni della sicurezza. Con il software sempre più grande, gli hacker potrebbero sfruttare i problemi nel codice dell'app, nel processo di gestione dei dati e nell'infrastruttura.

Per evitare ciò, seguiamo approcci diversi:

• Pratiche di codifica sicure
• Valutazioni di sicurezza regolari, temporizzate e spontanee
• Test di penetrazione rigorosi
• Forti meccanismi di autorizzazione e autenticazione
• Assicurati che ogni API e software di terze parti sia aggiornato per le vulnerabilità note

Questi passaggi aiutano a proteggere l'applicazione e gli utenti da potenziali minacce informatiche.

Costo elevato di scalabilità dell'applicazione

L'adozione di un metodo unico o diverso per scalare le applicazioni può inevitabilmente aumentare le spese di licenza e abbonamento. Tuttavia, ignorare la scalabilità nello sviluppo di app è molto più elevato, poiché si rischia un provisioning eccessivo delle risorse e si aggiungono spese inutili e problemi di prestazioni.

Per gestire i costi in modo efficiente, è necessario definire attentamente la strategia di ridimensionamento sulla base delle tendenze di utilizzo effettive e modificarla per bilanciare l'efficienza dei costi e delle prestazioni.

Per correggere con successo questi ostacoli legati alla scalabilità è necessario avere una conoscenza completa dei requisiti e dell'architettura delle app, una pianificazione proattiva e un monitoraggio continuo man mano che l'applicazione cresce. È qui che la collaborazione con un'azienda di sviluppo software affidabile come Appinventiv, con una comprovata esperienza nella creazione di app mobili su larga scala, può fare la differenza.

Ecco un esempio di come abbiamo contribuito alla scalabilità di un'applicazione Fintech.

Una startup Fintech con sede in Canada ci ha contattato per servizi di sviluppo di app web e mobili. L’obiettivo a breve termine per loro era raccogliere fondi dagli investitori, per i quali volevano iniziare con un MVP che sarebbe poi stato ridimensionato sulla base di test di ipotesi.

Per raggiungere questo obiettivo, abbiamo creato un'architettura scalabile e solida con la capacità di gestire enormi carichi di traffico. Il nostro team di sviluppo ha creato un MVP in un arco di tempo ristretto di due settimane utilizzando Storybook e React Native. Quando l'app ha iniziato a ricevere molta attenzione e richiesta, abbiamo trasferito l'intero backend su React, consentendo una facile condivisione del codice tra il sito Web e l'applicazione mobile.

Oggi l’app conta oltre 1 milione di download, senza alcun segno di problemi di prestazioni.

Domande frequenti

D. Cos'è la scalabilità delle applicazioni?

R. La scalabilità dell'app definisce la capacità di un'applicazione di gestire l'aumento del carico di lavoro o la domanda degli utenti senza compromettere le prestazioni o l'affidabilità.

D. Perché creare un'app scalabile?

R. Creare app scalabili è fondamentale per diversi motivi:

• Gestire la crescita improvvisa
• Mantenere le prestazioni
• Efficienza dei costi
• Il business a prova di futuro
• Vantaggio competitivo

D. Come ridimensionare un'applicazione?

R. Il processo di scalabilità delle applicazioni differisce a seconda delle piattaforme mobili e web. Quando si ridimensionano le applicazioni Web, è possibile optare per un'architettura a microservizi, utilizzare le cache, selezionare il database giusto e adottare un approccio API-first. Nel caso delle app mobili, puoi optare per strategie come il dimensionamento dei dati e dell'archiviazione di file, l'ottimizzazione del traffico, la scalabilità attraverso una gestione efficiente dei dati e la pianificazione della scalabilità dell'infrastruttura.