Prepare seu aplicativo para o futuro: considerações de escalabilidade para sucesso a longo prazo

Otimize custos e desempenho dimensionando seu aplicativo para atender às crescentes demandas dos clientes.

Introdução

Se você planeja lançar um novo aplicativo ou prevê um crescimento exponencial em seu aplicativo existente, você deve conhecer o 'escalonamento de aplicativos'!

Imagine seu produto se tornando o próximo grande sucesso, como Candy Crush Saga, Pokémon Go, Instagram ou Snapchat, com milhões de downloads a cada minuto.

Com que facilidade seu aplicativo lidará com esse aumento de carga? Será uma jornada contínua como a da Netflix ou você está preparado para uma jornada de usuário frustrante com baixo desempenho ou falta de confiabilidade do aplicativo?

A escalabilidade é a chave para o crescimento sustentável dos negócios. Não é apenas um tópico para futuras deliberações quando o sucesso bater à porta — é a base que determina o destino da sua aplicação.

Candy Crush Saga teve um aumento de 12 vezes na receita em apenas um ano. Mas o que é mais impressionante é que acomodaram este crescimento com um aumento de custos de apenas seis vezes, esboçando um aumento de quase 70 vezes no rendimento operacional.

Esta é a escalabilidade de poder!

Este blog cobre tudo, desde os mínimos detalhes do dimensionamento de aplicativos até os desafios que você pode antecipar ao dimensionar seu aplicativo.

O que é escalabilidade de aplicativos?

Escalabilidade é a flexibilidade de um aplicativo.

É essencial adaptar-se aos diversos níveis de demanda. Seu aplicativo deve oferecer desempenho de primeira classe de forma consistente, independentemente do número de usuários, sem comprometer a velocidade, a funcionalidade ou a confiabilidade.

O dimensionamento de aplicativos pode ser de dois tipos – escalabilidade horizontal e escalabilidade vertical.

Escala vertical versus escala horizontal

Escalabilidade Horizontal: Adicionando novos recursos ao seu sistema.

Escalabilidade Vertical: Atualizando seus recursos existentes com mais potência.

Gigantes da tecnologia como Google, Facebook, Amazon e Zoom empregam escala horizontal. Embora o dimensionamento horizontal seja caro, complexo e exija manutenção, ele garante menos tempo de inatividade e maior flexibilidade. Software ERP como SAP ERP ou Microsoft Dynamics podem se beneficiar do escalonamento vertical.

Métricas de escalabilidade

Métricas de escalabilidade são métricas de desempenho usadas para medir a escalabilidade do seu aplicativo. As métricas padrão incluem tempo de resposta, rendimento, utilização de recursos e taxa de erros.

Vamos discutir essas métricas brevemente:

• Tempo de resposta: a quantidade de tempo que seu aplicativo leva para lidar com uma solicitação e responder.
• Taxa de transferência: a taxa na qual seu aplicativo pode processar solicitações.
• Utilização de recursos: utilização de recursos como CPU, memória e rede.
• Disponibilidade do aplicativo: porcentagem de tempo em que seu aplicativo está operacional e acessível. Índice de escalabilidade: a proporção entre a mudança no desempenho e a mudança na carga.

Por que a escalabilidade é importante?

Se você deseja milhões de usuários satisfeitos, dimensionar o aplicativo é a sua chave!

Infelizmente, várias empresas foram surpreendidas por problemas de escalabilidade de última hora.

Pokémon GO experimentou o calor da baixa escalabilidade quando se tornou uma sensação da noite para o dia. Os servidores do jogo não suportavam a sobrecarga, o que causava travamentos e inatividade frequentes. Da mesma forma, o Twitter travou quando milhões de usuários começaram a conversar no aplicativo!

Felizmente, alguns aplicativos escreveram suas histórias de sucesso em escalabilidade.

O melhor exemplo de aplicativo escalonável é o Zoom. A base de usuários do Zoom disparou de 10 milhões para 200 milhões durante o bloqueio. Os escritórios estavam migrando para salas de reunião virtuais e o Zoom facilitou isso perfeitamente com serviços sem interrupções.

A capacidade de expansão do Zoom aumentou rapidamente de US$ 623 milhões para US$ 4,10 bilhões em apenas dois anos.

Aqui estão três razões pelas quais a escalabilidade é importante para seu aplicativo:

1. Atendendo à demanda do usuário A escalabilidade permite que você crie e integre recursos novos e interessantes ao seu aplicativo. Isso faz com que seu aplicativo reaja rapidamente, se adapte às mudanças nos requisitos do usuário e atraia mais usuários sem comprometer o desempenho. Confira o Netflix. O aplicativo acomoda facilmente sua crescente base de usuários, lança novos recursos com frequência e oferece uma experiência de usuário impecável.

   
   

2. Eficiência de custos Escalabilidade significa acomodar o crescimento sem aumentar seus recursos de infraestrutura. O escalonamento automático permite que os aplicativos aumentem quando a carga aumenta, e os recursos podem ser reduzidos quando o tráfego diminuir, sem uma alteração substancial no custo. O Black Friday Rush é um excelente exemplo de como o escalonamento automático ajuda os sites de comércio eletrônico.

   
   

3. Vantagem Competitiva Os aplicativos escaláveis permitem que organizações de todos os tamanhos se adaptem rapidamente às mudanças na dinâmica do mercado. Quer você seja uma start-up ou uma empresa legada, a escalabilidade permite atender às crescentes necessidades dos clientes, conquistando assim a fidelidade e a confiança dos clientes.

   Agora que você sabe por que o dimensionamento de aplicativos é tão importante, vamos entender como criar aplicativos escalonáveis.

Como você constrói aplicativos escalonáveis?

Qualquer aplicação, não importa quão grande ou pequena, deve ser projetada e desenvolvida tendo em mente a escalabilidade.

Aqui estão 8 dicas para construir aplicativos escalonáveis:

1. Avalie as necessidades de escalabilidade do seu aplicativo

Nem todos os aplicativos foram feitos para serem escalonados.

Embora seja recomendado levar em consideração a escalabilidade ao projetar um aplicativo, é preciso saber que nem todo aplicativo requer esse recurso.

Por exemplo, o uso de um calendário, calculadora ou notas no telefone não requer um plano firme de escalabilidade.

Portanto, o primeiro e mais importante é determinar se seu aplicativo requer escalabilidade.

Algumas áreas a serem consideradas incluem o crescimento esperado do usuário, ocasiões de pico de uso e tempos de inatividade. Compreender melhor seus requisitos permitirá que você tome decisões informadas.

2. Projete para escalabilidade desde o início

A escalabilidade não é uma reflexão tardia!

Você não traz isso para a mesa quando o tráfego explode e seu aplicativo fica louco. Isso significaria um tempo de inatividade colossal e muitos usuários decepcionados!

Durante as fases iniciais de planejamento do seu aplicativo, você deve ter clareza sobre seus requisitos de escalabilidade. Você escolherá sua arquitetura, infraestrutura e pilha de tecnologia dependendo desses requisitos.

3. Use arquitetura escalável

Uma arquitetura escalonável constitui a base do escalonamento de aplicativos.

Por exemplo, escolher uma arquitetura que suporte acoplamento flexível permite alterar ou lançar novos recursos rapidamente. A modularidade em sua arquitetura isola diferentes componentes, permitindo dimensionar cada componente de forma independente.

Padrões arquitetônicos comprovados, como microsserviços, conteinerização, computação sem servidor ou arquitetura orientada a eventos, podem facilitar o dimensionamento contínuo de aplicativos. Uma pesquisa da Camunda revelou que cerca de 63% das organizações adotam uma arquitetura de microsserviços.

A arquitetura de microsserviços cria um ambiente descentralizado, permitindo que as equipes de desenvolvimento isolem, reconstruam, reimplementem e gerenciem serviços de forma independente.

4. Aproveite os serviços em nuvem

Dimensionar sua aplicação ficou mais fácil do que nunca com a computação em nuvem!

A Netflix iniciou o conceito de escalabilidade com a ajuda da estratégia da plataforma em nuvem AWS. Usando a AWS, você tem acesso ilimitado aos recursos; os aplicativos podem aumentar ou diminuir seus recursos quando necessário.

Por exemplo, se houver uma demanda maior de uso de aplicativos, a AWS poderá dimensionar automaticamente os recursos necessários para acomodar a demanda. Essa escalabilidade dinâmica garante desempenho impecável do aplicativo, mesmo em picos de tráfego.

5. Use estratégias de cache eficientes

O cache melhora a velocidade do seu aplicativo e a experiência do usuário.

Cache é uma técnica que permite aos usuários acessar informações rapidamente. Ele elimina a carga dos seus servidores, colocando informações relevantes na memória, resultando em latência reduzida e maior velocidade e desempenho.

Servidores de cache como Redis ou Memcached mantêm na memória os dados acessados com frequência. Existem vários tipos de cache, incluindo página, objeto e banco de dados. Pode-se escolher uma estratégia de cache apropriada com base nas necessidades de escalabilidade do aplicativo.

6. Escolha a otimização de banco de dados certa

A escalabilidade do banco de dados é o coração de um aplicativo.

Mas o que significa que os bancos de dados sejam escaláveis?

Bancos de dados escaláveis referem-se a sistemas que podem lidar com eficiência com o aumento do volume de dados, do tráfego de usuários e das demandas de processamento, expandindo recursos ou distribuindo a carga de trabalho entre vários servidores sem sacrificar o desempenho ou a confiabilidade.

A escalabilidade do banco de dados refere-se à capacidade do banco de dados de um aplicativo de se expandir de maneira controlada para que possa lidar com êxito com um número maior de usuários e/ou transações. Normalização, indexação, particionamento e cache são algumas estratégias que podem ser usadas para aprimorar as operações do banco de dados.

7. Métricas de escalabilidade do mapa

As métricas de escalabilidade são indicadores que ajudam a avaliar a eficácia da sua aplicação.

As principais métricas incluem tempo de resposta, rendimento, uso de recursos, tolerância a falhas e escalabilidades horizontais e verticais. Usando essas métricas, você determina a linha de base do desempenho e as áreas que podem exigir melhorias quando o aplicativo crescer.

Ao adotar essa estratégia proativa, você pode manter o desempenho máximo, evitar congestionamentos e gerenciar despesas com eficiência, melhorando a satisfação do usuário e facilitando a expansão da sua aplicação.

8. Monitore e otimize continuamente

Alcançar o desempenho máximo é mais do que estabelecer uma infraestrutura de TI robusta. Ele precisa de atenção contínua, testes contínuos de escalabilidade e gerenciamento.

Você pode contar com ferramentas avançadas de rastreamento como AppDynamics, Scout ou Dynatrace para monitorar a escalabilidade de forma eficaz. Esses aplicativos ajudam a rastrear métricas críticas como CPU, uso de memória e largura de banda da rede.

Problemas com escalabilidade de aplicativos

Na era atual de rápida evolução, até os gigantes enfrentam desafios na expansão. Seja o Twitter enfrentando uma interrupção ou o Netflix ficando fora do ar por três dias consecutivos, a escalabilidade sempre foi uma preocupação para os gigantes da tecnologia.

Então, tomando nota do histórico, aqui estão alguns problemas de escalabilidade dos quais você deve estar ciente:

1. Gargalos

Gargalos são situações em que o desempenho ou o fluxo de dados do seu aplicativo são restritos. É como se o tráfego ficasse restrito quando os veículos passam de uma rodovia maior para uma estrada estreita.

Gargalos dificultam o funcionamento ideal da sua aplicação!

Gargalos podem resultar de várias fontes no dimensionamento de aplicativos. Eles podem ser causados por restrições relacionadas a limitações de hardware, algoritmos e estruturas de dados ineficientes, baixo desempenho do banco de dados ou problemas de rede.

O provisionamento inadequado de recursos ou o balanceamento de carga deficiente também podem levar a gargalos de desempenho.

2. Contenção de Recursos

A contenção de recursos prejudica o desempenho do seu aplicativo.

A contenção de recursos ocorre quando uma infra-estrutura inadequada ou escassez de recursos está envolvida. Nessas situações, vários processos competem por recursos.

Aproveitar os serviços em nuvem é uma das melhores maneiras de superar a contenção de recursos. Muitos aplicativos de sucesso dependem da escalabilidade da AWS para alocar e gerenciar recursos.

3. Arquitetura Monolítica

A infraestrutura monolítica é difícil de escalar.

Em uma infraestrutura monolítica, todos os componentes estão fortemente acoplados, dificultando o isolamento e a escalabilidade de componentes individuais. Isso impede a identificação de gargalos na adição de novos recursos e resulta em tempos de resposta lentos.

Mudar para microsserviços ou conteinerização é uma escolha inteligente para escalabilidade.

4. Sobre-aprovisionamento

Superprovisionamento significa construir além do necessário.

Por exemplo, se seu aplicativo tem atualmente 10 usuários ativos, mas você está investindo em infraestrutura para dar suporte a 10 milhões de usuários, isso é chamado de superprovisionamento.

O excesso de provisionamento é uma aposta segura num mundo onde quanto maior, melhor. No entanto, a alocação excessiva de recursos (servidores, armazenamento ou largura de banda da rede) pode levar ao desperdício de recursos e ao aumento de custos.

Isso resulta em recursos subutilizados e ineficiências. Aproveitar ferramentas modernas, como análise preditiva, para antecipar sua carga pode ajudar a eliminar o provisionamento excessivo.

5. Algoritmos Ineficientes

Os algoritmos são o cérebro da sua aplicação.

Um algoritmo bem estruturado produz um programa simples, correto, rápido e de fácil manutenção. Um algoritmo ineficaz diminui a eficiência do sistema, funciona mal em um aplicativo e prejudica sua capacidade de expansão.

Analise o algoritmo do seu aplicativo quanto à velocidade, uso de memória e outros fatores de qualidade para garantir o desempenho ideal. Use ferramentas de criação de perfil para entender a utilização de recursos do seu código, realizar revisões de código e testes em tempo real para avaliar seu algoritmo.

Conclusão

Escalabilidade é a chave para criar aplicativos que resistam ao teste do tempo.

A trajetória de plataformas populares como Friendster, Myspace ou Orkut destaca a importância da escalabilidade dos aplicativos móveis para manter a satisfação e a relevância do usuário ao longo do tempo.

Nos tempos dinâmicos de hoje, um aplicativo de sucesso deve ser capaz de escalar de 100 a 10 milhões de usuários. Contudo, apenas reconhecer a importância da escalabilidade não é suficiente; trata-se de usar a estratégia certa desde o início.

Ser escalável não significa ter uma infraestrutura enorme à sua disposição. Significa escolher a arquitetura e a pilha de tecnologia certas, aproveitar a computação em nuvem, otimizar bancos de dados, usar estratégias de cache e avaliar métricas de escalabilidade.

Perguntas frequentes

1. O que significa que os bancos de dados sejam escaláveis?

Escalabilidade refere-se à capacidade do banco de dados de lidar com um aumento na escala dos dados, transações ou usuários. Isso significa que à medida que as demandas no banco de dados aumentam, o banco de dados pode crescer (pode aumentar a capacidade de um único servidor) ou expandir (pode distribuir a carga de trabalho por vários servidores) sem afetar a compatibilidade, a qualidade ou a disponibilidade.

2. Como você estima a escalabilidade no desenvolvimento de aplicativos móveis?

Estimar a escalabilidade no desenvolvimento de aplicativos móveis envolve a avaliação de vários fatores:

• Métricas de desempenho: monitoramento de métricas atuais de desempenho do aplicativo, como tempo de resposta, tempo de carregamento e resposta do servidor sob cargas variadas.

• Teste de estresse: realização de testes de estresse para ver o desempenho do aplicativo em condições extremas e identificar gargalos.

• Utilização de recursos: analisando como o aplicativo usa CPU, memória e recursos de rede sob diferentes cargas.

• Revisão da arquitetura: garantir que a arquitetura do aplicativo seja modular e possa lidar com cargas maiores adicionando mais recursos ou instâncias.

• Carga do banco de dados: estimar como as consultas do banco de dados são dimensionadas com mais usuários e dados e planejar soluções de escalonamento de banco de dados, como fragmentação, indexação e réplicas de leitura.

  
  

3. A que se refere a escalabilidade de um método de mineração de dados?

É a capacidade de lidar com quantidades crescentes de dados de forma eficiente. Isso inclui a capacidade do método de processar grandes conjuntos de dados sem degradação significativa do desempenho, gerenciar dados mais complexos e diversos à medida que crescem e utilizar recursos computacionais de forma eficaz, incluindo CPU, memória e armazenamento.

4. O que significa escalabilidade nos negócios?

Num contexto empresarial, a escalabilidade refere-se à capacidade de uma empresa crescer e gerir o aumento da procura sem comprometer o desempenho ou perder receitas. Isto envolve manter ou melhorar a eficiência operacional à medida que a empresa se expande, gerir eficazmente o aumento dos recursos, tais como pessoal, inventário e capital, e ter a capacidade de entrar com sucesso em novos mercados e regiões.

5. Como o uso da computação em nuvem afeta a escalabilidade de um data warehouse?

A computação em nuvem aumenta a eficiência dos data warehouses em termos de escalabilidade. Em vez de investir em novos recursos de hardware, um data warehouse pode aumentar ou diminuir rapidamente dependendo da demanda atual. As plataformas em nuvem garantem que os data warehouses possam processar grandes volumes de dados usando técnicas de computação distribuída em vários nós.

6. O que é escalabilidade na computação em nuvem?

A escalabilidade da computação em nuvem é a capacidade de suportar a crescente necessidade de recursos com base na carga de trabalho de um aplicativo. Refere-se à elasticidade, onde os recursos são ajustados automaticamente de acordo com a demanda. A escalabilidade horizontal aumenta o número de instâncias de serviço, enquanto a escalabilidade vertical aumenta a capacidade de uma instância.