让您的应用经得起未来考验：长期成功的可扩展性考虑因素

通过扩展您的应用程序来满足不断变化的客户需求，从而优化成本和性能。

介绍

无论您计划推出新的应用程序还是设想现有应用程序的指数级增长，您都必须了解“扩展应用程序”！

想象一下您的产品成为下一个大热门，如 Candy Crush Saga、Pokemon Go、Instagram 或 Snapchat，每分钟有数百万的下载量。

您的应用能多顺利地处理这种增加的负载？它会像 Netflix 一样实现无缝体验吗？还是您会经历性能不佳或应用不可靠的令人沮丧的用户体验？

可扩展性是可持续业务增长的关键。它不仅仅是成功来临时要考虑的一个话题，更是决定应用程序命运的基石。

《糖果粉碎传奇》在短短一年内收入增长了12倍，但更令人印象深刻的是，他们只用6倍的成本就实现了近70倍的营业收入增长。

这就是可扩展性所拥有的力量！

本博客涵盖了从扩展应用程序的细节到扩展应用程序时可以预见的挑战的所有内容。

什么是应用程序可扩展性？

可扩展性是应用程序的灵活性。

适应不同的需求水平至关重要。无论用户数量多少，您的应用程序都必须始终提供一流的性能，并且不能影响速度、功能或可靠性。

扩展应用程序可以分为两种类型：水平扩展和垂直扩展。

垂直扩展与水平扩展

水平可扩展性：向您的系统添加新资源。

垂直可扩展性：使用更强大的功能升级您现有的资源。

谷歌、Facebook、亚马逊和 Zoom 等科技巨头都采用水平扩展。虽然水平扩展成本高昂、复杂且需要维护，但它可以确保更少的停机时间和更好的灵活性。SAP ERP 或Microsoft Dynamics等 ERP 软件可以从垂直扩展中受益。

可扩展性指标

可扩展性指标是用于衡量应用程序可扩展性的性能指标。标准指标包括响应时间、吞吐量、资源利用率和错误率。

让我们简要讨论一下这些指标：

• 响应时间：您的应用处理请求和响应所需的时间。
• 吞吐量：您的应用程序处理请求的速率。
• 资源利用率： CPU、内存和网络等资源的利用率。
• 应用程序可用性：应用程序可运行且可访问的时间百分比。可扩展性指数：性能变化与负载变化的比率。

可扩展性为何如此重要？

如果您希望拥有数百万快乐的用户，那么扩展应用程序就是关键！

不幸的是，一些企业在最后一刻遭遇了可扩展性问题。

Pokémon GO 在一夜之间成为热门游戏时，就遭遇了可扩展性差的问题。游戏服务器无法处理过载，导致频繁崩溃和停机。同样，当数百万用户开始在应用上聊天时，Twitter 也崩溃了！

值得庆幸的是，一些应用程序在可扩展性方面书写了成功的故事。

可扩展应用程序的最佳示例是 Zoom。在封锁期间，Zoom 的用户群从 1000 万飙升至 2 亿。办公室正在迁移到虚拟会议室，Zoom 通过无中断服务无缝地促进了这一进程。

Zoom 的快速扩展能力使其在短短两年内从 6.23 亿美元增至 41 亿美元。

以下是可伸缩性对您的应用至关重要的三个原因：

1. 满足用户需求可扩展性使您能够构建和集成新的令人兴奋的功能到您的应用中。它使您的应用能够快速响应、适应不断变化的用户需求并在不影响性能的情况下吸引更多用户。看看 Netflix。该应用可轻松容纳其不断增长的用户群、频繁发布新功能并提供完美的用户体验。

   
   

2. 成本效率 可扩展性意味着无需增加基础设施资源即可适应增长。自动扩展使应用程序能够在负载增加时扩展，并且一旦流量减少，资源就可以缩减，而无需大幅改变成本。黑色星期五购物高峰是自动扩展如何帮助电子商务网站的一个很好的例子。

   
   

3. 竞争优势可扩展的应用程序使各种规模的组织都能快速适应不断变化的市场动态。无论您是初创公司还是传统企业，可扩展性都可以让您满足不断变化的客户需求，从而赢得客户的忠诚度和信任。

   既然您知道了为什么扩展应用程序如此重要，那么让我们了解如何构建可扩展的应用程序。

如何构建可扩展的应用程序？

任何应用程序，无论大小，都必须考虑可扩展性进行设计和开发。

以下是构建可扩展应用程序的 8 个技巧：

1. 评估应用程序的可扩展性需求

并非所有应用程序都适合扩展。

虽然建议在设计应用程序时考虑可扩展性，但需要知道并非每个应用程序都需要该功能。

例如，手机上的日历、计算器或笔记的使用不需要制定严格的可扩展性计划。

因此，首先也是最重要的是确定您的应用程序是否需要可扩展性。

需要考虑的一些方面包括预期的用户增长、高峰使用情况和停机时间。更好地了解您的需求将使您能够做出明智的决定。

2. 从一开始就设计可扩展性

可扩展性并不是事后才想到的！

当流量激增并且应用程序变得异常时，您不会将其带到谈判桌上。这将意味着巨大的停机时间和许多失望的用户！

在应用程序的早期规划阶段，您必须清楚其可扩展性要求。您将根据这些要求选择架构、基础架构和技术堆栈。

3. 使用可扩展架构

可扩展的架构构成了可扩展应用程序的基础。

例如，选择支持松散耦合的架构可让您快速修改或推出新功能。架构中的模块化可隔离不同的组件，让您可以独立扩展每个组件。

经过验证的架构模式（如微服务、容器化、无服务器计算或事件驱动架构）可以促进无缝应用程序扩展。Camunda 的一项调查显示，约 63% 的组织采用微服务架构。

微服务架构创建了一个分散的环境，使开发团队能够独立地隔离、重建、重新实现和管理服务。

4. 利用云服务

利用云计算，扩展应用程序变得比以往更加简单！

Netflix 借助 AWS 云平台战略开创了可扩展性的概念。使用 AWS，您可以无限制地访问资源；应用程序可以根据需要增加或减少其资源。

例如，如果对应用程序使用的需求更高，AWS 可以自动扩展所需的资源以满足需求。这种动态可扩展性可确保即使在高峰流量下也能实现完美的应用程序性能。

5. 使用有效的缓存策略

缓存可以提高应用程序的速度和用户体验。

缓存是一种让用户能够快速访问信息的技术。它通过将相关信息放入内存来减轻服务器的负担，从而减少延迟并提高速度和性能。

Redis 或 Memcached 等缓存服务器将经常访问的数据保存在内存中。缓存类型有多种，包括页面、对象和数据库。可以根据应用程序的可扩展性需求选择合适的缓存策略。

6. 选择正确的数据库优化

数据库可扩展性是应用程序的心跳。

但是数据库可扩展性意味着什么呢？

可扩展数据库是指能够通过扩展资源或在多台服务器上分配工作负载来有效处理增加的数据量、用户流量和处理需求，而不会牺牲性能或可靠性的系统。

数据库可扩展性是指应用程序数据库以受控方式扩展的能力，以便能够成功处理更多用户和/或事务。规范化、索引、分区和缓存是一些可用于增强数据库操作的策略。

7. 地图可扩展性指标

可扩展性指标是帮助您评估应用程序有效性的指标。

关键指标包括响应时间、吞吐量、资源使用率、容错能力以及水平和垂直可扩展性。使用这些指标，您可以确定性能基准以及应用程序增长后可能需要改进的领域。

通过采用这种主动策略，您可以保持最佳性能，避免拥塞，并有效地管理费用，提高用户满意度并促进应用程序的扩展。

8. 持续监控和优化

实现最佳性能不仅仅是建立强大的 IT 基础设施。它需要持续关注、持续的可扩展性测试和管理。

您可以依靠 AppDynamics、Scout 或 Dynatrace 等高级跟踪工具来有效监控可扩展性。这些应用程序可帮助您跟踪 CPU、内存使用率和网络带宽等关键指标。

应用程序可扩展性问题

在当今快速发展的时代，即使是巨头也会在扩展方面遇到挑战。无论是 Twitter 面临中断，还是 Netflix 连续三天宕机，可扩展性一直是科技巨头们关注的问题。

因此，从历史经验来看，您必须注意以下几个可扩展性问题：

1. 瓶颈

瓶颈是指应用的性能或数据流受到限制的情况。这就像车辆从高速公路驶入狭窄道路时交通受到限制。

瓶颈会阻碍您的应用程序的最佳运行！

扩展应用程序时，瓶颈可能来自各种原因。它们可能是由与硬件限制、低效算法和数据结构、数据库性能不佳或网络问题相关的约束引起的。

资源配置不足或负载平衡不佳也会导致性能瓶颈。

2. 资源争用

资源争用会降低应用程序的性能。

当基础设施不足或资源匮乏时，就会发生资源争用。在这种情况下，多个进程会争夺资源。

利用云服务是解决资源争用问题的最佳方法之一。许多成功的应用程序都依赖 AWS 可扩展性来分配和管理资源。

3. 单体架构

单一基础设施难以扩展。

在单片基础架构中，所有组件都紧密耦合，很难隔离和扩展单个组件。这会阻碍新功能添加瓶颈识别，并导致响应时间变慢。

转向微服务或容器化是实现可扩展性的明智选择。

4. 过度配置

过度配置意味着建设超出要求的设施。

例如，如果您的应用当前有 10 个活跃用户，但您正在投资基础设施来支持 1000 万用户，这就称为过度配置。

在资源越大越好的世界中，过度配置是一种安全的选择。但是，分配过多的资源（服务器、存储或网络带宽）可能会导致资源浪费和成本增加。

这会导致资源利用不足和效率低下。利用预测分析等现代工具来预测负载可以帮助消除过度配置。

5. 低效算法

算法是应用程序的大脑。

结构良好的算法可以生成简单、正确、快速且易于维护的程序。无效的算法会降低系统的效率，导致应用程序出现故障，并削弱其扩展能力。

分析应用算法的速度、内存使用情况和其他质量因素，以确保最佳性能。使用分析工具了解代码的资源利用率，进行代码审查和实时测试以评估算法。

结论

可扩展性是创建经得起时间考验的应用程序的关键。

Friendster、Myspace 或 Orkut 等热门平台的发展轨迹凸显了移动应用程序可扩展性对于长期维持用户满意度和相关性的重要性。

在当今这个瞬息万变的时代，一款成功的应用应该能够从 100 名用户扩展到 1000 万名用户。然而，仅仅认识到可扩展性的重要性是不够的；重要的是从一开始就使用正确的策略。

可扩展性并不意味着拥有庞大的基础设施。它意味着选择正确的架构和技术堆栈、利用云计算、优化数据库、使用缓存策略和评估可扩展性指标。

常见问题解答

1. 数据库可扩展意味着什么？

可扩展性是指数据库应对数据、事务或用户规模增长的能力。这意味着，随着对数据库的需求增加，数据库可以增长（它可以增加单个服务器的容量）或扩展（它可以将工作负载分散到多个服务器上），而不会影响兼容性、质量或可用性。

2. 您如何评估移动应用程序开发的可扩展性？

评估移动应用程序开发的可扩展性涉及评估以下几个因素：

• 性能指标：监控当前应用程序的性能指标，如响应时间、加载时间和不同负载下的服务器响应。

• 压力测试：进行压力测试，查看应用程序在极端条件下的表现并找出瓶颈。

• 资源利用率：分析应用程序在不同负载下如何使用CPU、内存和网络资源。

• 架构审查：确保应用程序的架构是模块化的，并且可以通过添加更多资源或实例来处理增加的负载。

• 数据库负载：估计数据库查询如何随着更多用户和数据的增加而扩展，并规划数据库扩展解决方案，如分片、索引和读取副本。

  
  

3. 数据挖掘方法的可扩展性指的是什么？

它是高效处理不断增长的数据量的能力。这包括该方法在不显著降低性能的情况下处理大型数据集的能力、随着数据量的增长管理更复杂和多样化的数据的能力，以及有效利用计算资源（包括 CPU、内存和存储）的能力。

4. 可扩展性在商业中意味着什么？

在商业环境中，可扩展性是指公司在不影响业绩或损失收入的情况下发展和管理不断增长的需求的能力。这包括在公司扩张时保持或提高运营效率，有效管理增加的员工、库存和资本等资源，以及成功进入新市场和地区的能力。

5. 云计算的使用如何影响数据仓库的可扩展性？

云计算提高了数据仓库在可扩展性方面的效率。数据仓库无需投资新的硬件资源，而是可以根据当前需求快速扩大或缩小规模。云平台确保数据仓库可以使用多个节点上的分布式计算技术处理大量数据。

6. 云计算中的可扩展性是什么？

云计算可扩展性是指根据应用程序的工作负载支持不断增长的资源需求的能力。这指的是弹性，即根据需求自动调整资源。水平扩展会增加服务实例的数量，而垂直扩展会增加实例的容量。