Scalabilitate a aplicației – Asigurați-vă aplicația pentru viitor pentru succes pe termen lung

Imaginați-vă să construiți o aplicație fintech sau eCommerce după ce ați studiat cerințele exacte ale utilizatorilor, adăugând funcții care le satisface așteptările și împachetați toată experiența într-un design imersiv. Postați munca și promovarea pe care le-ați pus în succesul aplicației, o lansați pe piață.

În curând, veți descoperi că, după vârful inițial al descărcărilor de aplicații, numerele au început să scadă la o rată vizibilă (puțin anormală). Și după ce ați pus la lucru echipa dvs. de testare a software-ului, motivul iese la suprafață – scalabilitatea aplicației care duce la probleme de degradare a performanței aplicației.

Beneficiile construirii de aplicații scalabile nu pot fi subliniate suficient. O aplicație – web sau mobilă – care este construită cu o abordare de scalabilitate este cunoscută pentru a ajuta afacerile cu –

• Un ecosistem pregătit pentru schimbare
• Experiență pozitivă pentru utilizator
• Economii de costuri determinate de optimizarea resurselor
• Probabilitate crescută de rentabilitate ridicată a investiției

Pentru a realiza acest lucru, împreună cu multe alte beneficii, este esențial să vă construiți aplicația pentru a fi scalabilă.

În acest articol, vom analiza diferitele fațete ale scalabilității în dezvoltarea aplicațiilor cu intenția de a ajuta aplicația dvs. să devină pregătită pentru viitor.

Dar primul lucru mai întâi.

Când ar trebui să începeți să vă faceți griji cu privire la scalabilitatea aplicației?

Scalabilitate în dezvoltarea de aplicații mobile se referă la crearea capacității de a gestiona o sarcină de lucru mai mare sau cererea utilizatorilor, cum ar fi trafic mare, stocare mai mare de date sau cerințe de calcul mai mari, fără niciun compromis asupra performanței aplicației.

Dar care sunt semnele de avertizare care arată că este timpul să începi să acționezi?

• Problemele de performanță sunt în creștere. Timpii de încărcare lenți, timeout-urile care devin constante sau erori frecvente de sistem sunt indicii că aplicația se confruntă cu o sarcină mare de lucru.
• Resursele dumneavoastră funcționează în mod regulat la capacitatea lor maximă. O infrastructură care funcționează la limitele sale (de exemplu, la utilizarea maximă a procesorului, memoriei, stocării sau rețelei) poate provoca opriri frecvente și scăderea performanței.
• Aveți vârfuri mari de trafic și latență de rețea. Latența mare la încărcări mari de utilizatori ar putea însemna că aplicația mobilă sau web și-a depășit abilitățile de infrastructură, provocând degradarea serviciului.
• Îți extinzi afacerea. Dacă intenționați să introduceți funcții sau să intrați pe piețe mai noi, scalarea aplicațiilor devine esențială pentru a satisface cerințele tot mai mari și pentru a susține amploarea creșterii afacerii.

Ce opțiuni aveți în scalarea aplicațiilor?

Acum că ați decis că este timpul să treceți la scară, permiteți-ne să analizăm opțiunile prin care va trebui să treceți.

1. Scalare verticală

Este vorba despre a oferi aplicației dumneavoastră o capacitate arhitecturală mai mare. Aici, veți spori capacitatea serverului dvs. cu o putere mai mare a CPU, stocare sau memorie. Este ideal pentru aplicațiile de dimensiuni mici, deoarece vine cu limitări în upgrade-uri hardware infinite.

2. Scalare orizontală

Aplicația dvs. are o serie de funcții în care împart resursele și sarcina operațională. Acesta este unul dintre tipurile populare de scalabilitate a aplicațiilor în care trebuie să adăugați servere sau instanțe în aplicația dvs., răspândind soluția operațională. Este considerat cel mai bun pentru aplicațiile la scară mare care au un număr mare de utilizatori și trebuie să mențineți lucrurile să funcționeze fără frecare.

3. Microservicii

Imaginați-vă aplicația ca pe un puzzle, în care fiecare piesă de puzzle funcționează ca un serviciu individual. Scalarea aplicațiilor mobile prin microservicii înseamnă împărțirea aplicației în bucăți, pe care le puteți scala în funcție de partea de care aveți nevoie.

4. fără server

Imaginați-vă un scenariu în care nu trebuie să vă faceți deloc griji cu privire la întreținerea aplicației. Software-ul funcționează atunci când aveți nevoie de el. Despre asta este un model fără server de construire a unei aplicații web scalabile. Se ocupă direct de scalarea aplicației dvs. Este considerat rentabil și perfect pentru sarcini de lucru imprevizibile.

În timp ce vă lăsăm alegerea între diferitele tipuri de scalabilitate a aplicațiilor, în funcție de obiectivele aplicației dvs., modalitățile de abordare a activității sunt mai mult sau mai puțin aceleași.

Iată diferitele moduri și sfaturi pe care le puteți aplica pentru a construi aplicații scalabile, împărțite în categorii web și mobile.

Sfaturi pentru construirea unei aplicații mobile scalabile

Scalabilitatea în dezvoltarea aplicațiilor poate fi introdusă printr-o serie de abordări. Iată câteva dintre cele pe care le urmăm.

1. Scala stocarea datelor

Unul dintre cele mai dificile aspecte ale scalabilității în dezvoltarea aplicațiilor este baza de date. Provocarea de bază poate fi înțeleasă analizând abordarea PAC:

• Consecvență – fiecare citire primește cea mai recentă scriere sau o eroare.
• Disponibilitate – fiecare solicitare primește un răspuns (fără eroare), fără asigurarea că va avea cea mai recentă scriere.
• Toleranță de partiție – sistemul funcționează în ciuda unui număr arbitrar de mesaje care sunt abandonate (sau întârziate) de către rețeaua dintre noduri.

Puteți alege doar două dintre cele trei puncte de mai sus pentru un sistem de baze de date. De exemplu, dacă prețuiești consistența și disponibilitatea, renunți la toleranța de partiție. Ca rezultat, sistemul dvs. de baze de date ar produce o singură instanță de nod (potențial cu oglinzi alternative/numai citire).

Înainte de a lucra la hardware, trebuie să luați în considerare optimizarea software-ului. De obicei, interogările bazei de date și operațiunile de scriere pot fi ușor optimizate. Acest lucru nu doar economisește bani pe hardware-ul necesar, ci permite și aplicației să gestioneze mai mulți utilizatori. În cele din urmă, vă recomandăm să adăugați un strat de cache eficient pentru a obține mai mult cu mai puține resurse.

2. Scalați stocarea fișierelor

Ca și stocarea datelor, ar trebui să planificați și stocarea de fișiere distribuită. În timp ce utilizarea stocării atașate la rețea (NAS) sau a unei rețele de stocare (SAN) se poate dovedi utilă pentru sistemele locale, puteți utiliza și serviciile cloud.

Furnizorii de cloud au servicii dedicate pentru gestionarea fișierelor, inclusiv stocarea în cache, distribuția geografică, verificări, fragmentare și multe altele, permit, de asemenea, configurarea politicilor de acces la fișiere.

Un lucru cheie de remarcat aici este că costurile cloud pot deveni prea scumpe și prea repede, mai ales atunci când construiți aplicații mobile la scară, așa că asigurați-vă că calculați din timp lățimea de bandă așteptată pentru a evita surprizele.

3. Optimizați pentru trafic

Chiar dacă fișierele și stocarea datelor au fost distribuite și ușor de scalat, este posibil ca aplicația dvs. să nu funcționeze la capacitatea sa maximă. Acest lucru se poate întâmpla din cauza unui singur punct de intrare care formează un blocaj. Există două moduri de a gestiona acest lucru atunci când planificați scalabilitatea în dezvoltarea de aplicații mobile.

Rotația DNS elimină situația în care un singur IP primește toate cererile care merg către domeniu.

O altă tehnică este echilibrarea încărcăturii, cum ar fi echilibrul de încărcare încorporat al Kubernetes, pentru redirecționarea traficului către mai multe evenimente care rulează. Acesta este, de asemenea, locul în care parteneriatul cu furnizorii de cloud este considerat util. Au servicii care folosesc echilibrarea încărcăturii. De exemplu, în AWS, puteți utiliza Amazon Elastic Load Balancer pentru a împărți întregul trafic de intrare.

4. Pregătiți-vă pentru piețele mai noi

Când vă pregătiți pentru scalabilitate în dezvoltarea aplicațiilor mobile pentru a vă duce aplicația dincolo de piața actuală, concentrați-vă pe localizare, inclusiv pe suportul lingvistic prin Unicode, elemente culturale și legalități. O abordare de succes a scalarii pieței ar implica, de asemenea, efectuarea de cercetări de piață locală, în urma respectării reglementărilor locale precum GDPR.

Mai mult, pentru a vă asigura că conținutul static este livrat rapid utilizatorilor, indiferent de locație, utilizați serviciile CDN. Acest lucru vă poate ajuta, de asemenea, să reduceți latența și să îmbunătățiți experiența utilizatorului.

5. Scala prin gestionarea eficientă a datelor

Atunci când construiți aplicații scalabile, intenția principală este de a gestiona baza de utilizatori în creștere și volumul mare de date care va veni odată cu aceasta. Puteți gestiona acest lucru prin implementarea unor soluții de baze de date scalabile, cum ar fi MongoDB sau Cassandra, care crește odată cu aplicația dvs. și gestionează eficient seturi de date mari.

De asemenea, puteți utiliza abordări de optimizare a bazelor de date, cum ar fi indexarea, fragmentarea datelor etc., pentru a asigura acces rapid la seturile de date și întreținerea performanței aplicației.

6. Plan pentru scalabilitatea infrastructurii

Infrastructura trebuie să facă față creșterii minus degradarea performanței. Aici se recomandă utilizarea soluțiilor bazate pe cloud, cum ar fi Compute Engine de la Google Cloud sau AWS Elastic Compute Cloud (EC2), acestea promit scalabilitate la cerere pentru gestionarea sarcinii în creștere.

De asemenea, în această fază de scalare a aplicațiilor mobile, pot fi implementate tehnici precum orchestrarea cu Kubernetes și containerizarea cu Docker, ceea ce ar duce la o scalare ușoară a serviciilor și o utilizare eficientă a resurselor.

7. Cunoaște-ți baza de utilizatori

Ultimul factor critic de remarcat la scalarea aplicațiilor mobile este acela de a avea o înțelegere profundă a bazei de utilizatori – modelele de utilizare a aplicațiilor, timpul de vârf, funcțiile preferate/folosite frecvent și provocările pe care le au. Adunați acest set de informații prin sondaje, instrumente de analiză și feedback.

Aceste puncte de date centrate pe utilizator ar ajuta la informarea caracteristicilor care trebuie prioritizate la scalarea aplicațiilor mobile și ar asigura că software-ul este aliniat cu cerințele în evoluție ale utilizatorilor.

Sfaturi pentru construirea unei aplicații web scalabile

Scalabilitatea aplicațiilor web este influențată de o serie de factori –

• Design și arhitectură
• Resurse și infrastructură
• Tipare de trafic și comportament al utilizatorilor
• API-uri și alte servicii terțe
• Eficacitatea codului și optimizarea.

Modalitățile de a vă asigura că se întâmplă perfect necesită aplicarea unei serii de sfaturi.

1. Selectați cel mai bun hardware

Selectarea hardware-ului stabilește baza aplicației web. Companiile trebuie să utilizeze resurse care pot sprijini extinderea serviciilor de baze de date distribuite pe o perioadă de timp.

Hardware-ul pe care îl alegeți ar trebui să aibă indicații clare ale parametrilor cheie, cum ar fi procentul de memorie și utilizarea procesorului – un set de informații care ar ajuta la determinarea nevoii de scalabilitate în orice etapă.

2. Optați pentru Arhitectura Microservicii

Aplicațiile monolitice tind să fie strâns cuplate și să conțină o bază de cod mare care poate deveni complexă. Arhitectura limitează, de asemenea, scalarea componentelor individuale, după cum este necesar, fără a afecta întreaga aplicație. Mai mult, scalarea aplicațiilor construite pe arhitectura monolitică poate fi o afacere costisitoare.

Utilizarea arhitecturii de microservicii permite scalarea doar a elementelor web necesare de baza de cod a aplicației, fiind împărțită în module independente pentru a se potrivi cu cerințele de sarcină de lucru.

[Citiți și: Serverless vs Microservices – Ce arhitectură ar trebui să aleagă companiile?]

3. Introduceți memoria cache în sistem

Aplicațiile web bogate în date tind să limiteze performanța. O soluție la aceasta poate fi stocarea în cache. Un cache stochează date pentru o perioadă scurtă, astfel încât toate cererile viitoare făcute pentru date să poată fi servite mai rapid clientului, eliminând dependența de a conecta și interoga baza de date atunci când clientul solicită ceva. Acest lucru este eficient și atunci când scalați aplicații web cu citire intensivă, deoarece reduce timpul total de interogare și oferă acces mai rapid la date.

Când selectați o strategie de stocare în cache, este esențial să vă asigurați că aceasta se aliniază cu natura datelor. De exemplu, dacă datele se modifică frecvent, strategia ar trebui să fie în concordanță cu actualizările bazei de date, cum ar fi utilizarea unei rețele de livrare de conținut (CDN) pentru active statice, cum ar fi imagini și HTML.

4. Folosiți Load Balancers

O altă strategie pentru scalarea aplicațiilor web poate fi implementarea echilibranților de încărcare. Abordarea optimizează distribuția traficului prin direcționarea strategică a cererilor primite către mai multe servere pentru o procesare rapidă.

5. Selectați baza de date corectă

Baza de date este o parte integrantă a oricărui proces de scalabilitate a aplicațiilor web. Alegerea și definiția „bazei de date corecte” depind în totalitate de tipul de date pe care afacerea trebuie să îl salveze și să îl stocheze.

Pentru referință, la Appinventiv atunci când lucrăm pe date relaționale, vă sugerăm să alegeți fie Microsoft SQL, MySQL, fie PostgreSQL, în timp ce pentru utilizarea datelor nestructurate, sugestiile arată ca baze de date NoSQL, cum ar fi MariaDB sau MongoDB.

[Citiți și: MongoDB vs MySQL: care bază de date este mai bună pentru afacerea dvs.]

6. Adoptă o abordare API-first

Strategia face din API-urile o parte modulară și discretă a dezvoltării aplicațiilor web. Acesta garantează că funcțiile aplicației pot fi accesate complet printr-un API. Procesul ușurează, de asemenea, scalarea aplicațiilor web, deoarece aplicațiile construite din părți mici dezagregate se pot scala eficient lucrând doar la părțile necesare.

Gateway-urile API tind să servească drept un singur punct de intrare în aplicația web. Acesta îmbină diferite solicitări venite de la utilizator și apoi le direcționează către punctele finale corecte. Gateway-ul îmbină apoi ieșirile care provin din cereri multiple înainte de a le trimite utilizatorului final, reducând astfel numărul de interacțiuni dintre aplicațiile web și utilizatorul său.

7. Construiți arhitectură software cu mai multe niveluri

În această arhitectură, aplicația web este împărțită în mai multe niveluri, cum ar fi serverul de aplicații, serverul web și serverul de baze de date. Fiecare dintre niveluri rulează apoi individual pe mai multe hardware și servere, facilitând procesul de construire a unei aplicații web scalabile.

Prin abordarea software pe mai multe niveluri, puteți modifica și configurația serverului sau hardware pentru fiecare nivel, fără ca aceasta să afecteze performanța celorlalte niveluri. Aceasta se dovedește, de asemenea, a fi o soluție eficientă din punct de vedere al costurilor, deoarece modificările sunt făcute doar pe nivelul afectat.

Cu ce ​​provocări te poți confrunta atunci când construiești aplicații scalabile? Care sunt soluțiile propuse?

Iată câteva provocări pe care le puteți întâlni atunci când planificați scalabilitatea în dezvoltarea aplicațiilor mobile și modurile în care le rezolvăm.

Nescalabilitatea arhitecturii curente

Aplicațiile construite pe o arhitectură prost proiectată sau monolitică depind de tehnologiile moștenite și de o cuplare strânsă de componente, care se poate dovedi dificilă pentru implementarea scalabilității în dezvoltarea de aplicații mobile fără eforturi uriașe de reluare.

Soluția pe care o urmăm aici este migrarea software-ului către microservicii sau o arhitectură orientată spre servicii care permite implementarea, scalarea și gestionarea ușoară a componentelor independente ale aplicației.

Incoerența datelor

Pe măsură ce o aplicație procesează mai multe date, asigurarea coerenței devine mai dificilă pentru scalarea aplicațiilor. Acest lucru este valabil mai ales pentru sistemele distribuite, unde versiuni diferite ale aceleiași informații pot ajunge să fie stocate pe servere diferite. Acest lucru are ca rezultat informații învechite și valori contradictorii.

Pentru a gestiona acest lucru, implementăm abordări eficiente de sincronizare a datelor. Utilizarea celor mai bune arhitecturi de baze de date, integrarea protocoalelor de consens distribuit și aplicarea abordărilor de soluționare a conflictelor sunt câteva modalități prin care garantăm consistența datelor în fiecare componentă a aplicației.

Constrângeri de resurse

Restricțiile privind memoria, puterea de calcul, stocarea sau lățimea de bandă a rețelei tind să afecteze scalabilitatea aplicațiilor web. De exemplu, mai puține resurse pot duce la degradarea performanței aplicației în timpul maxim de utilizare.

Pentru a evita acest lucru, urmărim continuu utilizarea resurselor și o optimizăm în conformitate cu cererea. În plus, vă sugerăm să investiți într-o infrastructură cloud bine asigurată și scalabilă, deoarece aceasta oferă o mai mare flexibilitate în ceea ce privește alocarea resurselor.

Vulnerabilități de securitate

În călătoria de scalare a aplicațiilor web și a soluțiilor mobile, sistemul poate fi expus la atacuri și breșe de securitate. Odată cu creșterea software-ului, hackerii ar putea exploata problemele din codul aplicației, procesul de gestionare a datelor și infrastructura.

Pentru a preveni acest lucru, vom urma diferite abordări -

• Practici de codificare sigure
• Evaluări regulate – cronometrate și spontane – de securitate
• Teste riguroase de penetrare
• Mecanisme puternice de autorizare și autentificare
• Asigurați-vă că fiecare API și software terță parte este actualizat pentru vulnerabilități cunoscute

Acești pași vă ajută să vă protejați aplicația și utilizatorii de potențialele amenințări cibernetice.

Cost ridicat de scalabilitate a aplicației

Adoptarea unei metode unice sau diferite pentru scalarea aplicațiilor poate crește inevitabil la cheltuielile de licențiere și abonament. Cu toate acestea, gradul de ignorare a scalabilității în dezvoltarea aplicațiilor este mult mai mare, deoarece riscați să supraprovizionați resursele și să adăugați cheltuieli inutile și provocări de performanță.

Pentru a gestiona eficient costurile, ar trebui să stabiliți cu atenție o strategie de scalare pe baza tendințelor reale de utilizare și să o modificați pentru a echilibra eficiența costurilor și a performanței.

Remedierea cu succes a acestor obstacole legate de scalabilitate necesită cunoștințe cuprinzătoare despre cerințele și arhitectura aplicației, planificarea proactivă și monitorizarea continuă pe măsură ce aplicația crește. Aici este locul în care parteneriatul cu o companie de dezvoltare software de încredere, precum Appinventiv, cu o experiență dovedită în construirea de aplicații mobile la scară, poate face toată diferența.

Iată un exemplu despre cum am ajutat o aplicație Fintech la scară.

Un startup Fintech din Canada ne-a contactat pentru servicii de dezvoltare web și aplicații mobile. Scopul pe termen scurt pentru ei era să strângă fonduri de la investitori, pentru care doreau să înceapă cu un MVP care să fie apoi scalat pe baza testării ipotezelor.

Pentru a realiza acest lucru, am construit o arhitectură scalabilă și puternică, cu capacitatea de a gestiona încărcături uriașe de trafic. Echipa noastră de dezvoltare a construit un MVP într-un timp strâns de două săptămâni folosind Storybook și React Native. Când aplicația a început să primească o atenție și o cerere mare, am făcut tranziția backend-ului complet la React, permițând partajarea simplă a codului între site-ul web și aplicația mobilă.

Astăzi, aplicația are peste 1 milion de descărcări, fără niciun semn de probleme de performanță.

Întrebări frecvente

Î. Ce este scalabilitatea aplicației?

A. Scalabilitatea aplicației definește capacitatea unei aplicații de a gestiona volumul de lucru crescut sau cererea utilizatorilor fără a compromite performanța sau fiabilitatea.

Î. De ce să construiți o aplicație scalabilă?

A. Crearea de aplicații scalabile este crucială din mai multe motive:

• Gestionați creșterea bruscă
• Mentine performanta
• Eficiența costurilor
• Asigurarea viitorului afacerii
• Avantaj competitiv

Î. Cum să scalați o aplicație?

A. Procesul de scalare a aplicațiilor diferă în funcție de platformele mobile și web. Când scalați aplicații web, puteți lua în considerare optarea pentru arhitectura de microservicii, utilizarea cache-urilor, selectarea bazei de date potrivite și adoptarea unei abordări bazate pe API. În cazul aplicațiilor mobile, puteți opta pentru strategii precum scalarea datelor și stocarea fișierelor, optimizarea pentru trafic, scalarea printr-un management eficient al datelor și planificarea scalabilității infrastructurii.